角質(zhì)酶/表面活性劑體系對混合辦公廢紙的協(xié)同脫墨作用

王鳳，龍柱,，吳美燕，陳杰，張輝

（1江南大學(xué)紡織服裝學(xué)院造紙研究室，江蘇 無錫 214122；2江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122；3南京林業(yè)大學(xué)江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210037）

角質(zhì)酶/表面活性劑體系對混合辦公廢紙的協(xié)同脫墨作用

王鳳1,2，龍柱1,2,3，吳美燕1,2，陳杰1,2，張輝3

（1江南大學(xué)紡織服裝學(xué)院造紙研究室，江蘇 無錫 214122；2江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122；3南京林業(yè)大學(xué)江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210037）

角質(zhì)酶能夠水解可溶性酯、不溶性甘油三酯和各種聚酯，因此可以水解油墨中的連接料，有代替脂肪酶應(yīng)用于廢紙脫墨領(lǐng)域的潛能。利用角質(zhì)酶和實(shí)驗(yàn)室復(fù)配得到的表面活性劑協(xié)同應(yīng)用于混合辦公廢紙脫墨領(lǐng)域，探討其脫墨效果和最優(yōu)工藝，并與常用商業(yè)脂肪酶進(jìn)行脫墨效果比較。結(jié)果表明，角質(zhì)酶在酶用量10 U·g-1，酶處理時(shí)間30 min，酶處理溫度50℃，表面活性劑用量0.2%的條件下可以達(dá)到最優(yōu)效果。與脂肪酶/表面活性劑以及單獨(dú)用表面活性劑脫墨相比，角質(zhì)酶脫墨后紙頁的白度與油墨去除率更高，紙頁的機(jī)械強(qiáng)度也較好。通過紙頁性能的對比和掃描電鏡(SEM)觀察，角質(zhì)酶的脫墨效果較脂肪酶更佳，角質(zhì)酶/表面活性劑體系對混合辦公廢紙脫墨效果較好。

角質(zhì)酶；表面活性劑；混合辦公廢紙；浮選脫墨

引 言

廢紙回收是造紙行業(yè)面臨資源和能源短缺問題的一種有效解決方案。脫墨是廢紙回收過程的第一步也是極為重要的一步。目前用于混合辦公廢紙的脫墨方法大多還是傳統(tǒng)的化學(xué)法脫墨，常規(guī)化學(xué)脫墨需要大量的化學(xué)品，如氫氧化鈉、硅酸鈉、過氧化氫和螯合劑等。大量化學(xué)藥品的使用會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)用水的化學(xué)污染較高，增加廢水處理的成本[1-4]。研究表明，酶的使用可以減少脫墨對環(huán)境的影響。適當(dāng)?shù)拿柑幚砜梢源龠M(jìn)油墨粒子的脫除，改善脫墨漿的濾水性，提高紙張的強(qiáng)度性能，因此酶法脫墨成為當(dāng)今國內(nèi)外廢紙回用研究的熱點(diǎn)之一[5-11]。

據(jù)文獻(xiàn)[12-17]報(bào)道目前用于廢紙脫墨效果較好的生物酶主要有纖維素酶、半纖維素酶、脂肪酶、淀粉酶、漆酶以及復(fù)配的混合酶等。角質(zhì)酶是一種多功能酶，可水解可溶性酯、不溶性甘油三酯和各種聚酯，同時(shí)還能催化酸與醇的酯化、脂肪酸鹽與醇的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，在食品、紡織、化工等諸多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用[18-24]?；旌限k公廢紙中的油墨是通過連接料黏附在纖維上與纖維牢固地結(jié)合在一起的，這些連接料通常是酯類聚合物。因此角質(zhì)酶有應(yīng)用于混合辦公廢紙脫墨領(lǐng)域的潛能。

雖然酶法脫墨可以有效地解決辦公廢紙脫墨難、污染大的問題，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不添加表面活性劑僅用生物酶脫墨并不能達(dá)到很好的脫墨效果。一方面浮選法脫墨僅用生物酶無法產(chǎn)生足量的泡沫將分離下來的油墨浮選除去，另有研究者指出合適的表面活性劑存在對生物酶的酶活有促進(jìn)作用，能提高酶脫墨的效率[25-27]。本實(shí)驗(yàn)將角質(zhì)酶和實(shí)驗(yàn)室復(fù)配得到綠色環(huán)保型表面活性劑協(xié)同對混合辦公廢紙進(jìn)行脫墨，對角質(zhì)酶的脫墨工藝進(jìn)行了優(yōu)化并確定了角質(zhì)酶的最佳脫墨條件。

1 材料與方法

1.1 材料

廢紙：實(shí)驗(yàn)中所用的混合辦公廢紙主要為激光打印紙和靜電復(fù)印紙（撕成20 mm×20 mm左右的碎片，用自封塑料袋密封24 h以平衡水分，備用）。

表面活性劑：腰果酚聚氧乙烯醚（實(shí)驗(yàn)室合成）、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽以質(zhì)量比 1：1：1 復(fù)配。

生物酶：T-fusca產(chǎn)角質(zhì)酶，酶活為100 U·ml-1（江南大學(xué)食品科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供）；商業(yè)脂肪酶，酶活為5000 U·ml-1（諾維信生物技術(shù)有限公司提供）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 角質(zhì)酶酶活測定方法 稱取 0.0139 g 對硝基苯酚，用Tris-HCl緩沖液定容至1000 ml，配制成 100 μmol·L-1的對硝基苯酚母液，再用 10 mmol·L-1pH 8.0 的 Tris-HCl緩沖液稀釋至 0、20、40、60、80、100 μmol·L-1。用 0.5 cm 玻璃比色皿在分光光度計(jì)上測定波長為405 nm時(shí)的吸光度值，以對硝基苯酚濃度C為橫坐標(biāo)，吸光度值A(chǔ)為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線A=aC+b。

用5 ml的移液管準(zhǔn)確移取1.5 ml Tris-HCl緩沖液至0.5 cm玻璃比色皿中，在吸收波長405 nm處調(diào)零。用5 ml的移液管準(zhǔn)確移取1.44 ml Tris-HCl緩沖液至0.5 cm石英比色皿中，用50 μl的微量移液槍移取30 μl待測稀釋樣品，加入上述石英比色皿中，然后50 μl的微量移液槍移取30 μl底物溶液，加入上述石英比色皿中，搖勻后立即放入可見分光光度計(jì)中，在吸收波長405 nm處測吸光度值。每隔5 s記錄一次吸光度值，反應(yīng)時(shí)間為1 min。

式中，K為酶反應(yīng)所測不同時(shí)間吸光度值和時(shí)間（min）所成曲線的斜率；V1為反應(yīng)體積，ml；V2為加酶量，ml；N為稀釋倍數(shù)。

1.2.2 碎漿 在水力碎漿機(jī)中加入熱水2 L，稱取200 g絕干廢紙逐漸加入到碎漿機(jī)中，并逐步提高碎漿機(jī)轉(zhuǎn)速，以免轉(zhuǎn)子被紙片卡住，同時(shí)也要避免紙料濺出碎漿機(jī)，加完紙片的同時(shí)，按實(shí)驗(yàn)要求加入表面活性劑和角質(zhì)酶，不需要調(diào)節(jié)pH（所用的辦公廢紙碎解后pH在7.5 左右，與實(shí)驗(yàn)所用酶最佳作用的pH范圍相符），增大轉(zhuǎn)速至20 Hz，按設(shè)定時(shí)間進(jìn)行碎漿，碎漿結(jié)束后保溫熟化一段時(shí)間。

1.2.3 浮選 碎解后，將漿料緩慢倒入浮選脫墨機(jī)中，加熱水調(diào)節(jié)漿濃至 1%，在適宜的溫度下進(jìn)行浮選脫墨，浮選時(shí)通氣量為 0.4 m3·min-1，壓力為0.4 MPa。

角質(zhì)酶應(yīng)用于混合辦公廢紙浮選脫墨領(lǐng)域，需要在特定的pH下才能發(fā)揮其最優(yōu)活性。本實(shí)驗(yàn)不添加氫氧化鈉等藥品調(diào)節(jié)pH，在中性條件下進(jìn)行脫墨。該條件符合角質(zhì)酶活性的最適范圍，而且不添加氫氧化鈉既節(jié)省了化學(xué)藥品也避免了紙張的返黃現(xiàn)象。

1.2.4 纖維解離 稱取脫墨漿，調(diào)成漿濃1.5%，在轉(zhuǎn)數(shù)5000 r·min-1，常溫下用纖維標(biāo)準(zhǔn)解離器解離。

1.2.5 抄片 將脫墨漿打散后，稀釋至0.4%～0.5%的濃度，按60 g·m-2定量抄紙片。

1.3 分析方法

手抄片按照GB/T 7974—2002標(biāo)準(zhǔn)測定白度，單位為%ISO；殘余油墨情況以塵埃度表示，即單位質(zhì)量漿片中殘余油墨的面積，單位為 mm2·g-1。塵埃度用圖像分析技術(shù)測定，利用掃描儀進(jìn)行圖像采集后，通過軟件紙漿塵埃度圖像分析儀 Auto Spec(R)4.0（華南理工大學(xué)）按照GB/T 1541—1989分析；抗張指數(shù)按GB/T 453—2002標(biāo)準(zhǔn)測定；撕裂指數(shù)按GB/T 455—2002標(biāo)準(zhǔn)測定。

2 結(jié)果與討論

脫墨過程中，利用角質(zhì)酶攻擊油墨的連接料，依靠表面活性劑促進(jìn)纖維與油墨之間連接鍵的斷裂，在機(jī)械外力的作用下使油墨與纖維分離。影響角質(zhì)酶脫墨的因素很多，例如酶的用量，酶處理的時(shí)間和溫度以及表面活性劑的選擇和用量等。生物酶作為一種具有生物活性的蛋白質(zhì)大分子化合物，需要在合適的條件下才能最大限度地發(fā)揮其作用，因此需要對其影響條件做深入的研究。

2.1 角質(zhì)酶用量對脫墨效果的影響

酶的添加量是影響脫墨效果的一個(gè)極為重要的因素，從表1可以看出，隨著角質(zhì)酶添加量的增加，白度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，塵埃度則呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。在酶用量為10 U·g-1時(shí)白度值達(dá)到最高 91.64%ISO，塵埃度降低到 3.58 mm2·g-1，繼續(xù)增加酶用量白度反而下降，塵埃度也呈上升趨勢。這是因?yàn)榻琴|(zhì)酶脫墨的原理跟脂肪酶類似，都是通過水解油墨中所含的樹脂連接料來使油墨和纖維分離。當(dāng)酶用量較低時(shí)，酶可以使新鮮的纖維暴露出來，使纖維表面變得光滑，類似于“剝皮作用”，對纖維主體沒有明顯損傷，暴露出的新鮮表面增強(qiáng)了纖維的柔軟度，纖維表面暴露出更多的羥基，使得纖維之間的結(jié)合力增強(qiáng)，紙張的力學(xué)強(qiáng)度增加，抗張指數(shù)達(dá)到23.12 N·m·g-1，撕裂指數(shù)達(dá)到8.90 mN·m2·g-1。增加酶的用量會(huì)導(dǎo)致樹脂連接料的過度降解。這種過度降解會(huì)導(dǎo)致油墨顆粒分散得太小，導(dǎo)致泡沫無法將其很好地吸附并浮選除去。分散過小的油墨顆粒會(huì)重新吸附到纖維表面，導(dǎo)致白度的降低和塵埃度的提高。因此對于混合辦公廢紙脫墨來說，角質(zhì)酶的最佳用量為10 U·g-1。

表1 角質(zhì)酶用量對脫墨漿效果的影響Table 1 Effect of cutinase dosage on deinking results

2.2 酶處理時(shí)間對脫墨效果的影響

研究表明，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械作用力可以促進(jìn)生物酶對油墨的脫除，因此本實(shí)驗(yàn)將角質(zhì)酶、表面活性劑在碎漿階段加入，使角質(zhì)酶、表面活性劑和廢紙纖維進(jìn)行充分接觸。從圖1和圖2可以看出，酶處理時(shí)間過短，酶的作用沒有發(fā)揮到最優(yōu)，油墨粒子不能完全與纖維脫離，因此白度值較低、塵埃度較高。隨著處理時(shí)間的增加，白度和塵埃度值均在30 min時(shí)達(dá)到最優(yōu)，繼續(xù)增加處理時(shí)間反而不利于油墨的脫除。這是因?yàn)槊柑幚頃r(shí)間過長導(dǎo)致油墨中的連接料過度降解，同時(shí)分離下來的油墨粒子又會(huì)重新吸附到纖維上。另外碎漿時(shí)間過長還會(huì)損傷纖維、降低紙頁的力學(xué)強(qiáng)度，并且增加動(dòng)力消耗，因此最優(yōu)的酶處理時(shí)間為30 min。

2.3 酶處理溫度對脫墨效果的影響

圖1 酶處理時(shí)間對白度、殘余油墨的影響Fig.1 Effect of enzyme treatment time on brightness and residual ink

酶作為一種生物催化劑，其活性受溫度影響較大，溫度影響酶的穩(wěn)定程度。一般情況下，在一定溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，酶的活性增高，但是超過一定溫度則會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性酶失活。另外合適的熱作用還可以加速纖維的軟化，有助于油墨粒子的脫除。從圖3和圖4可以看出在溫度為50℃時(shí)，脫墨漿的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到最優(yōu)水平，溫度過高或過低都不利于油墨的脫除。

圖2 酶處理時(shí)間對紙頁強(qiáng)度的影響Fig.2 Effect of enzyme treatment time on paper strength

圖3 酶處理溫度對白度、殘余油墨的影響Fig.3 Effect of enzyme treatment temperature on brightness and residual ink

圖4 酶處理溫度對紙頁強(qiáng)度的影響Fig.4 Effect of enzyme treatment temperature on paper strength

2.4 表面活性劑用量對脫墨效果的影響

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，表面活性劑在生物酶脫墨過程中起著至關(guān)重要的作用。一方面，合適的表面活性劑可以產(chǎn)生適量且穩(wěn)定的泡沫，協(xié)助將生物酶脫除下來的油墨浮選除去；另外，表面活性劑本身吸附在油墨的表面，能夠降低其表面張力，同時(shí)起到乳化分散的作用，有助于油墨的脫除，表面活性劑還可以通過分散作用防止油墨的再沉積。研究表明，當(dāng)腰果酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽以質(zhì)量比 1：1：1復(fù)配在一起時(shí)，產(chǎn)生的泡沫最為適量，穩(wěn)定性較好，對油墨的乳化分散情況也最好，最有利于油墨的脫除。

圖5 表面活性劑用量對白度、殘余油墨的影響Fig.5 Effect of surfactant dosage on brightness and residual ink

圖6 表面活性劑用量對紙頁強(qiáng)度的影響Fig.6 Effect of surfactant dosage on paper strength

由圖5和圖6可以看出，在脫墨過程中如果不添加表面活性劑脫墨效果十分不理想，塵埃度較高，白度較低，紙頁強(qiáng)度也較低。添加了復(fù)配的表面活性劑以后紙頁各項(xiàng)指標(biāo)均有大幅度優(yōu)化。當(dāng)表面活性劑用量為 0.2%時(shí)，白度和油墨去除率均達(dá)到最高，紙頁強(qiáng)度也較好，因此從脫墨效果和經(jīng)濟(jì)方面綜合考慮，表面活性劑的最優(yōu)添加量為0.2%。

圖7 酶脫墨后紙頁的SEM鏡圖Fig.7 SEM images of paper sheets after enzyme deinking

2.5 角質(zhì)酶與脂肪酶的脫墨效果對比

脂肪酶在混合辦公廢紙脫墨領(lǐng)域的應(yīng)用已有較多的研究并已達(dá)到了較好的脫墨效果[28-29]。在脫墨機(jī)理方面，角質(zhì)酶和脂肪酶有著相似的原理，它們都是通過水解油墨中所含的樹脂連接料來使油墨和纖維分離。角質(zhì)酶具有類似于脂肪酶的催化活性并且角質(zhì)酶對以聚合形式存在的底物具有更高的酶活性。相比于脂肪酶，角質(zhì)酶催化的酯水解可以在均相體系中進(jìn)行，角質(zhì)酶的穩(wěn)定性也更好，當(dāng)體系中存在其他酶時(shí)也不易發(fā)生反應(yīng)[18-19]。將角質(zhì)酶和商業(yè)用脂肪酶在最優(yōu)條件下的脫墨效果進(jìn)行對比，從表2可以看出不管是從白度、塵埃度還是紙頁強(qiáng)度方面，角質(zhì)酶均能達(dá)到優(yōu)于脂肪酶的效果。尤其是在提高白度方面，角質(zhì)酶具有較好的效果而脂肪酶對白度的增量不是特別明顯。究其原因可能是由于脂肪酶的活性部分上方存在的“蓋”結(jié)構(gòu)阻礙了聚合物在酶活性中心的結(jié)合[30-31]。角質(zhì)酶用量（10 U·g-1）在低于脂肪酶用量（30 U·g-1）的情況下就可以達(dá)到更好的脫墨效果。

表2 角質(zhì)酶和脂肪酶脫墨效果對比Table 2 Comparison of deinking effects of cutinase and lipase

通過掃描電鏡圖（圖 7）也可以看出，與不添加生物酶的空白紙樣相比，角質(zhì)酶和脂肪酶脫墨后的廢紙漿纖維表面都較干凈，說明角質(zhì)酶和脂肪酶都可以基本除去纖維上附著的油墨，但是通過對比可以看出，角質(zhì)酶脫墨后的廢紙纖維表面更加平滑，油墨顆粒更少，說明對混合辦公廢紙脫墨，角質(zhì)酶具有比脂肪酶更好的脫墨效果。

3 結(jié) 論

（1）角質(zhì)酶應(yīng)用于混合辦公廢紙脫墨領(lǐng)域有較好的效果，最優(yōu)工藝為：中性條件，酶用量10 U·g-1，酶處理時(shí)間30 min，酶處理溫度50℃；表面活性劑組分：腰果酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽，表面活性劑用量0.2%。

（2）在最優(yōu)的脫墨工藝下，角質(zhì)酶在較低用量時(shí)的脫墨效果即可優(yōu)于脂肪酶。角質(zhì)酶脫墨漿指標(biāo)為：白度91.64%ISO，油墨去除率90.78%，抗張指數(shù) 23.12 N·m·g-1，撕裂指數(shù) 8.90 mN· m2·g-1。

[1]LEE C K,IBRAHIM D,OMAR I C.Enzymatic deinking of various types of waste paper：efficiency and characteristics[J].Process Biochemistry,2013,48(2)：299-305.

[2]LASHEVA V,ILIEVA B,KOTLAROVA S,et a1.Deinking of recycled paper with offset printing through flotation and use of enzymes[J].Journal of Chemical Technology and Metallurgy,2013,48(5)：530-534.

[3]楊普峰,胡關(guān)鍵,曾永堅(jiān),等.生物酶脫墨技術(shù)在文化紙中的應(yīng)用[J].造紙化學(xué)品,2009,21(2)：26-28.YANG P F,HU G J,ZENG Y J,et a1.Application of enzymatic deinking technology in cultural paper[J].Paper Chemicals,2009,21(2)：26-28.

[4]李宗全,秦夢華,王少霞,等.混合辦公廢紙酶法脫墨的研究[J].造紙科學(xué)與技術(shù),2003,(3)：7-10.LI Z Q,QIN M H,WANG S X,et a1.Enzymatic deinking of mixed office waste[J].Paper Science and Technology,2003,(3)：7-10.

[5]胡湛波,王雙飛,黃顯南,等.混合辦公廢紙酶法脫墨過程纖維特性的變化[J].中國造紙,2003,(9)：13-16.HU Z B,WANG S F,HUANG X N,et a1.Change of fiber morphology during enzymatic deinking of mixed office waste[J].China Pulp & Paper,2003,(9)：13-16.

[6]黃六蓮.混合辦公廢紙的酶法脫墨[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào),2005,25(1)：38-42.HUANG L L.Enzymatic deinking of mixed office waste[J].Journal of Fujian College of Forestry,2005,25(1)：38-42.

[7]PALA H,MOTA M,GAMA F M.Enzymatic versus chemical deinking of non-impact ink printed paper[J].Journal of Biotechnology,2004,108(1)：79-89.

[8]SPIRIDON I,DE A,AZARIAS M.Enzymatic deinking of old newspaper(ONP)[J].Progress in Paper Recycling,2005,14(3)：14.

[9]LEE C K,IBRAHIM D,OMAR I C.Enzymatic deinking of laser printed office waste papers：some governing parameters on deinking efficiency[J].Bioresource Technology,2007,98(8)：1684-1689.

[10]徐龍權(quán),張運(yùn)展.酶法脫墨的發(fā)展及研究動(dòng)向[J].中國造紙,2010,29(7)：62-68.XU L Q,ZHANG Y Z.Development and research trends of enzymatic deinking[J].China Pulp & Paper,2010,29(7)：62-68.

[11]張素風(fēng),張美云,趙錦良.廢紙酶法脫墨技術(shù)的新進(jìn)展[J].中華紙業(yè),2006,27(6)：42-45.ZHANG S F,ZHANG M Y,ZHAO J L.New advance in enzymatic deinking technology of waste paper[J].China Pulp & Paper Industry,2006,27(6)：42-45.

[12]郭玉晶,鄭洪輝,郭玉成.廢新聞紙脂肪酶脫墨方法的研究[J].造紙化學(xué)品,2012,(2)：15-16.GUO Y J,ZHENG H H,GUO Y C.The application of lipase in old newsprint deinking[J].Paper Chemicals,2012,(2)：15-16.

[13]尤紀(jì)雪,楊益琴,趙艷榮.辦公廢紙漆酶脫墨的研究[J].中華紙業(yè),2006,27(2)：34-37.YOU J X,YANG Y Q,ZHAO Y R.A study on enzymatic deinking of office waste paper with laccase[J].China Pulp & Paper Industry,2006,27(2)：34-37.

[14]吳淑芳,丁少軍,李忠正.內(nèi)切纖維素酶I在混合辦公廢紙酶法脫墨中的作用[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè),2005,25(2)：87-90.WU S F,DING S J,LI Z Z.Function of endoglucanase I in the deinking process of mixed office waste paper[J].Chemistry &Industry of Forest Products,2005,25(2)：87-90.

[15]尤紀(jì)雪,趙艷榮,葉漢林.混合辦公廢紙漆酶/淀粉酶脫墨的研究[J].中國造紙學(xué)報(bào),2008,28(8)：116-124.YOU J X,ZHAO Y R,YE H L.Deinking of mixed office wastepaper with laccase/amylase[J].Transaction of China Pulp and Paper,2008,28(8)：116-124.

[16]徐清華,秦夢華,傅英娟.廢新聞紙纖維素酶、半纖維素酶與漆酶/介體協(xié)同脫墨作用[J].化工學(xué)報(bào),2007,58(12)：3152-3157.XU Q H,QIN M H,FU Y J.Deinking of old newsprint by cellulase or hemicellulase combined with laccase/mediator system[J].Journal of Chemical Industry and Engineering(China),2007,58(12)：3152-3157.

[17]XU Q,FU Y,GAO Y,et al.Performance and efficiency of old newspaper deinking by combining cellulase/hemicellulase with laccase-violuric acid system[J].Waste Management,2009,29(5)：1486-1490.

[18]張效寧,冉琴琴,張學(xué)俊.角質(zhì)酶的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].中國釀造,2013,32(11)：11-15.ZHANG X N,RAN Q Q,ZHANG X J.Research and application progress on cutinase[J].China Brewing,2013,32(11)：11-15.

[19]張瑤,陳晟,吳丹,等.角質(zhì)酶及其在紡織工業(yè)中的應(yīng)用[J].中國生物工程雜志,2010,30(9)：105-109.ZHANG Y,CHEN S,WU D,et a1.Cutinase and its application in textile[J].China Biotechnology,2010,30(9)：105-109.

[20]黃龐慧,王強(qiáng),董愛學(xué).角質(zhì)酶/角蛋白酶一浴法處理對羊毛性能的影響[J].生物學(xué)雜志,2014,(6)：94-98.HUANG P H,WANG Q,DONG A X.Effects of cutinase-keratinase treatment in one bath on wool properties[J].Journal of Biology,2014,(6)：94-98.

[21]于竹青,王樹根,王強(qiáng).角質(zhì)酶在全生態(tài)羊毛防縮中的作用[J].紡織學(xué)報(bào),2012,33(2)：85-88.YU Z Q,WANG S G,WANG Q.Effects of cutinase on environmentally acceptable shrink-resistant finish of wool [J].Journal of Textile Research,2012,33(2)：85-88.

[22]MARTlNEZ C,NICOLAS A,VAN TILBEURGH H,et al.Cutinase,a lipolytic enzyme with a preformed oxyanion hole[J].Biochemistry,1994,33(1)：83-89.

[23]BAKER P J,POULTNEY C,LIU Z,et al.Identification and comparison of cutinases for synthetic polyester degradation[J].Appi.Microbiol.Biot.,2012,93(1)：229-240.

[24]THUMARAT U,NAKAMURA R,KAWABATA T,et al.Biochemical and genetic analysis of cutinase-type polyesterase from a thermophilicThennobifida albaAHKl19[J].Appl.Microbiol.Biot.,2012,95(2)：419-430.

[25]李曉敏,萬金泉,馬邕文.堿性脂肪酶與表面活性劑協(xié)同脫墨[J].紙和造紙,2006,25(2)：49-51.LI X M,WAN J Q,MA Y W.Cooperative deinking of alkali lipase and surfactants[J].Paper and Paper Making,2006,25(2)：49-51.

[26]吳如春,謝濤,廖安平.表面活性劑對酶法脫墨的影響[J].紙和造紙,2007,26(A1)：52-55.WU R C,XIE T,LIAO A P.Effect of surfactant on enzymatic deinking[J].Paper and Paper Making,2007,26(A1)：52-55.

[27]BOBU E,CIOLACU F.Environmental aspects of enzyme deinking[J].Professional Professional Papermaking,2007,(1)：6-13.

[28]張玉雙,吳皎萍,苗慶顯,等.脂肪酶用于辦公廢紙脫墨[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,42(1)：106-109.ZHANG Y S,WU J P,MIAO Q X,et al.Lipase-aided deinking of mixed office waste paper[J].Journal of Fujian Agriculture and Forestry University(Natural Science Edition),2013,42(1)：106-109.

[29]于紅,傅英娟,湯鎮(zhèn)江,等.脂肪酶對混合辦公廢紙脫墨的研究[J].纖維素科學(xué)與技術(shù),2002,10(4)：49-52.YU H,FU Y J,TANG Z J,et al.Enzymatic deinking of mixed office waste with lipase[J].Journal of Cellulose Science and Technology,2002,10(4)：49-52.

[30]解金蘭,叢方地.脂肪酶活性部位上的蓋和界面活性[J].中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào),2011,27(6)：499-504.XIE J L,CONG F D.The lid and interfacial activity of lipases[J].Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biology,2011,27(6)：499-504.

[31]SECUNDO F,CARREA G,TARABIONO C,et al.The lid is a structural and functional determinant of lipase activity and selectivity[J].J.Mol.Catal.B Enzym.,2006,39(1)：166-170.

date:2017-06-15.

Prof.LONG Zhu,longzhu@jiangnan.edu.cn

supported by the National Natural Science Foundation of China(31270633).

Deinking of mixed office waste paper by cutinase/surfactant system

WANG Feng1,2,LONG Zhu1,2,3,WU Meiyan1,2,CHEN Jie1,2,ZHANG Hui3
(1Laboratory of Papermaking,School of Textiles & Clothing,Jiangnan University,Wuxi214122,Jiangsu,China;2Key Laboratory of Eco-textiles,Ministry of Education,Jiangnan University,Wuxi214122,Jiangsu,China;3Jiangsu Provincial Key Laboratory of Pulp and Paper Science and Technology,Nanjing Forestry University,Nanjing210037,Jiangsu,China)

Cutinase is capable of hydrolyzing soluble esters,insoluble triglycerides and various polyesters,and thus it can hydrolyze the binder in the ink and have the potential to replace lipase in the field of waste paper deinking.Cutinase and self-made surfactant was synergically used in deinking of office waste paper.The deinking effect and optimum process were discussed and compared with the conventional commercial lipase.The results showed that the optimal effect of cutinase could be achieved under the conditions of enzyme dosage of 10 U·g-1,enzyme treatment time of 30 min,enzyme treatment temperature of 50℃ and surfactant dosage of 0.2%.Compared with lipase/surfactant and surfactant deinking,the brightness and ink removal rate of paper after cutinase deinking were higher and the mechanical strength of paper was also greatly improved.By comparison of the paper performance and scanning electron microscopy (SEM) analysis,the deinking effect of cutinase was better than that of lipase.

cutinase; surfactant; mixed office waste paper; flotation deinking

TS 724

A

0438—1157（2017）12—4750—06

10.11949/j.issn.0438-1157.20170775

2017-06-15收到初稿，2017-08-15收到修改稿。

聯(lián)系人：龍柱。

王鳳（1991—），女，碩士研究生。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31270633）；江蘇省制漿造紙科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題項(xiàng)目（201532）。