漆酶在制漿造紙中的應(yīng)用研究進(jìn)展

吳明　馮啟明　馬海茼　黃歡歡　王志偉　王雙飛

摘 要：生物酶具有高效、專一、反應(yīng)溫和、環(huán)保等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于食品、飼料、洗滌、紡織、造紙、制革、醫(yī)藥、石油等行業(yè)。其中，漆酶具有良好的去木素效果而被應(yīng)用于制漿造紙流程的諸多環(huán)節(jié)。例如，將漆酶用在廢紙脫墨、酶法漂白及助漂、膠黏物去除、紙張性能改善、廢水處理等方面，可減少化學(xué)品用量，達(dá)到降低成本、減少環(huán)境污染的效果，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，具有較大的研究及應(yīng)用價值。本文對漆酶在制漿造紙中的最新應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，提升了漆酶未來的研究方向。

關(guān)鍵詞：漆酶;脫墨;漂白;膠黏物去除;紙張性能改善;廢水處理;生物質(zhì)制備

中圖分類號：TS74;Q55

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2019.02.66

隨著國家對環(huán)境保護(hù)的日益重視以及人們環(huán)保意識的不斷提高，綠色生物酶技術(shù)在制漿造紙中的應(yīng)用研究得到了越來越多的關(guān)注。其中纖維素酶、聚木糖酶、脂肪酶和果膠酶作為研究熱點(diǎn)對象，在酶法制漿、酶促打漿、酶促漂白、廢水處理等領(lǐng)域都已有深入研究[1-8]。漆酶是一種以單體糖蛋白的形式存在、含銅多酚的氧化酶，能在不產(chǎn)生過氧化氫的情況下使分子氧直接還原成水[9-11]。因漆酶（Laccase）具有直接攻擊木素結(jié)構(gòu)單元的能力，可達(dá)到直接降低木素分子質(zhì)量的效果而逐漸引起科研人員的關(guān)注;漆酶在制漿造紙中的應(yīng)用研究也更加廣泛，如廢紙脫墨、紙漿漂白、膠黏物去除、紙張性能改善、廢水處理及生物質(zhì)制備等方面，本文將近幾年漆酶在制漿造紙中的最新科研應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行論述。

1 漆酶降解木素機(jī)理

漆酶催化反應(yīng)條件溫和且反應(yīng)所產(chǎn)生的唯一副產(chǎn)物為水，是一種環(huán)境友好型的綠色催化劑，且可以在介體存在條件下直接降解木素。因此，研究漆酶對于傳統(tǒng)制漿造紙工業(yè)工藝的改進(jìn)具有積極意義。

漆酶的主要來源有真菌和細(xì)菌，但在植物及高等動物體內(nèi)也均有發(fā)現(xiàn)，其中，真菌漆酶在制漿造紙中的應(yīng)用研究最為廣泛。構(gòu)成漆酶活性中心最小單元至少需要4個銅原子，漆酶催化降解底物的機(jī)制在于漆酶活性中心上Ⅰ型銅具有強(qiáng)吸電子能力，在分子氧存在的情況下可以奪取底物中的電子向Ⅱ型銅和Ⅲ型銅的三核中心傳遞，分子氧在三核中心作為第二底物被還原成水，同時生成反應(yīng)活性很強(qiáng)的底物自由基，可以進(jìn)行自由基反應(yīng)。在整個反應(yīng)過程中，Ⅰ型銅將單電子轉(zhuǎn)移到三核中心便恢復(fù)到初始形態(tài)，可以繼續(xù)從底物中奪取電子，因而在連續(xù)的單電子傳遞作用下，底物的催化降解不斷進(jìn)行[12]。

2 漆酶在廢紙脫墨中的應(yīng)用研究

為了減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本以及改善紙張性能，酶法脫墨作為一種新型的生物脫墨技術(shù)引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注。漆酶可以有效地降解木素，使纖維與纖維之間相互作用力減弱、纖維表面變得光滑并增加細(xì)小纖維的自由度。利用漆酶/介體體系降解紙漿中的木素，一方面削弱纖維之間和纖維與油墨之間的連接，在機(jī)械剪切力的作用下使纖維表面油墨被脫去，纖維內(nèi)部暴露，進(jìn)而逐次達(dá)到深度脫墨的效果[13-15];另一方面漆酶/介體體系通過降解油墨連接來達(dá)到脫墨的目的[16]。

漆酶單獨(dú)作用時，不能氧化芳香族化合物使油墨脫色[17]，添加1-羥基苯并三唑、丁香酸甲酯等天然介體可以提高漆酶的氧化還原電勢，使其易與油墨粒子反應(yīng)。Fillat等[18]利用漆酶/介體體系對柔性油墨進(jìn)行脫色實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，漆酶作用于不同紙漿時，濾液脫色率不同;實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，漂白桉木漿中的油墨最易脫除，漆酶/介體體系作用1 h即可使藍(lán)色油墨濾液脫色率達(dá)到96%，作用6 h可使洋紅色油墨濾液脫色率達(dá)到86%，研究還發(fā)現(xiàn)紙張?zhí)砑觿绊懫崦傅拿撃Ч砑犹妓徕}會使漆酶脫墨效果降低40%以上，這也揭示了廢紙生物脫墨效果差的原因。

為了優(yōu)化廢紙生物脫墨效果，Ibarra等[19]將漆酶/介體體系與纖維素酶/半纖維素酶體系結(jié)合，對舊新聞紙（ONP）和舊雜志紙（OMP）進(jìn)行脫墨。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該混合酶體系可以使回收的印刷紙板ISO白度提高3%，并降低殘余油墨濃度;但不能使ONP和OMP手抄片ISO白度產(chǎn)生明顯變化，說明不同酶組合只對特定廢紙起作用。隨著研究深入，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)聚木糖酶和漆酶聯(lián)合作用可較為經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)廢紙脫墨[20]，該聚木糖酶/漆酶聯(lián)合酶體系可使紙張亮度提高21.6%，斷裂長提高16.5%，化學(xué)品消耗量降低50%，有效殘余油墨量（ERIC）降低73.9%。類似地，Gupta等[21]首次將兩種芽孢桿菌聯(lián)合產(chǎn)生的漆酶和聚木糖酶應(yīng)用在廢紙脫墨研究中，使用該漆酶/聚木糖酶聯(lián)合酶體系對ONP進(jìn)行脫墨實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與空白樣相比，漆酶或聚木糖酶單獨(dú)作用時，紙張各項(xiàng)性能改善不明顯，而漆酶與聚木糖酶聯(lián)合作用時，紙張裂斷長提高了34.8%，ISO白度提高了11.8%，耐破度和撕裂度也有小幅度提高，處理后的紙漿游離度提高了17.8%且撕裂度沒有降低，這也說明了聯(lián)合酶體系在ONP脫墨中具有一定的優(yōu)勢。

綜上，在廢紙脫墨過程中，使用漆酶可以起到輔助脫墨并減少某些化學(xué)品用量的作用，對生態(tài)環(huán)境有積極的影響，且不同酶合理聯(lián)合、協(xié)同的處理效果更佳。

3 漆酶在紙漿漂白中的應(yīng)用研究

許多研究表明，在制漿過程中添加漆酶，尤其是白腐菌產(chǎn)生的漆酶，有利于脫除紙漿中的木素，以改善紙漿的可漂性，提高紙漿白度[22]。在實(shí)際漂白過程中，用漆酶對紙漿進(jìn)行預(yù)處理可以在保證紙漿性能的同時減少化學(xué)品用量。

漆酶在通氧氣的條件下，可使酚型木素結(jié)構(gòu)單元氧化成酚自由基，同時氧氣被還原成水。由于漆酶的氧化還原電勢較低，在單獨(dú)作用時，只能氧化酚型木素結(jié)構(gòu)單元;在氧化非酚型木素結(jié)構(gòu)單元時，需要有合適的氧化還原介體，如紫脲酸、沒食子酸、對羥基苯甲酸等。在介體存在的情況下，漆酶與介體形成漆酶/介體體系（LMS體系），不同的漆酶/介體體系對木素的降解效果不同?，F(xiàn)大多數(shù)研究者是利用LMS體系或復(fù)合酶體系進(jìn)行生物酶漂白研究[1，23-25]，也有研究人員對漆酶/介體體系氧化降解木素的機(jī)理進(jìn)行研究[26-28]。

對漆酶/介體體系氧化降解木素的機(jī)理進(jìn)行研究為后續(xù)科研工作的開展提供了理論支撐，為了研究漆酶/介體體系與酚型木素結(jié)構(gòu)單元的反應(yīng)，Hilgers等[27]使用超高效液相色譜-質(zhì)譜（UHPLC-MS）分析了酚型木素二聚體（GBG）的反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，22′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）作為介體時，會導(dǎo)致GBG上Cα氧化以及GBG與ABTS的耦聯(lián)，當(dāng)ABTS接枝到酚型木素結(jié)構(gòu)單元上時，漆酶的聚合反應(yīng)將被抑制，漆酶單獨(dú)作用及與1-羥基-苯并-三氮唑（HBT）介體共同作用時則不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，只會增加GBG之間的聚合。以上現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為LMS體系選擇最優(yōu)介體提供了新思路。

Wang等[28]在使用漆酶/介體體系對針葉木硫酸鹽木素進(jìn)行脫甲氧基化及其他改性實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)過程中苯環(huán)上的甲氧基分裂釋放甲醇，木素大分子上鄰苯二酚結(jié)構(gòu)被進(jìn)一步氧化成易于聚合的醌結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致木素分子質(zhì)量增加，脫甲氧基作用及醌型結(jié)構(gòu)的生成均依賴于漆酶/介體體系，同時實(shí)驗(yàn)表明，漆酶/ABTS、漆酶/HBT及漆酶/2266-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）介體體系均有良好的改性木素效果，其中漆酶/HBT及漆酶/TEMPO 2種介體體系能在不過分增加木素分子質(zhì)量的情況下降低木素分子上甲氧基的含量。

單獨(dú)使用漆酶/介體體系漂白和單獨(dú)使用半纖維素酶漂白的情況下，都存在漂白反應(yīng)時間較長的問題。因此，利用多種酶組成的復(fù)合酶體系可以在一定程度上解決這個問題。Bajpai[29]和Saleem等[30]的實(shí)驗(yàn)證明，白腐菌培養(yǎng)液用于紙漿漂白，可以在一定程度上減少紙漿漂白反應(yīng)時間。

除此之外，還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)漆酶與不同酶組成聯(lián)合酶體系對紙漿進(jìn)行漂白，可大大提高紙張白度及物理性能，如Gupta等[21]使用聯(lián)合酶（漆酶和聚木糖酶）/介體體系處理硫酸鹽桉木漿時發(fā)現(xiàn)，與空白樣相比，漆酶、聚木糖聯(lián)合酶/介體體系處理后，紙漿卡伯值降低了9.5%，漆酶、聚木糖聯(lián)合酶/介體體系酶處理之后再進(jìn)行過氧化氫強(qiáng)化堿抽提（EP）可使已經(jīng)氧化的木素有效溶解，從而使CIE白度提高106.2%，ISO白度提高13%，最終漂白漿的物理性能大幅度提升。García-Rivero等[23]使用聯(lián)合酶體系（漆酶和聚木糖酶）對硫酸鹽漿進(jìn)行預(yù)處理時發(fā)現(xiàn)，與僅進(jìn)行化學(xué)處理相比，在化學(xué)處理前使用漆酶/聚木糖酶聯(lián)合酶體系對紙漿進(jìn)行預(yù)處理，可以使紙漿卡伯值降低11%且紙漿損失少，對處理后液體中的發(fā)色基團(tuán)和還原糖的分析結(jié)果也表明，漆酶和聚木糖酶對紙漿中某些分子結(jié)構(gòu)起作用，能夠促進(jìn)后續(xù)化學(xué)反應(yīng)。

綜上，漆酶在紙漿漂白過程中的應(yīng)用研究最為深入，其可在很大程度上減少某些化學(xué)漂白劑的用量，對生態(tài)環(huán)境起到積極的影響。

4 利用漆酶去除膠黏物

如何有效控制膠黏物是二次纖維回收利用急需解決的一大難題。目前的研究表明，控制膠黏物的方法主要有機(jī)械控制法、化學(xué)控制法和生物控制法，其中，生物控制法是一種比較有效的方法[31-32]。在生物控制法中，復(fù)合酶體系作為一種高效的方法被不斷改進(jìn)用以去除廢紙漿中的膠黏物[33]。

漆酶可以有效地降解木素，使油墨粒子等比表面積大、吸附能力強(qiáng)的黏性物質(zhì)聚集在一起從而高效降低處理液的濁度。周楫等[34]在去除ONP脫墨漿膠黏物的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，漆酶/聚木糖酶復(fù)合酶體系（LXS）能有效去除紙漿中的膠黏物，處理后紙漿中膠黏物含量降低了51.91%，紙漿濾水性能提高。在后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)，處理后進(jìn)行堿抽提（LXS+E）可以達(dá)到更好的膠黏物去除效果，紙漿中膠黏物去除率達(dá)到68.43%。

近年來，有報道稱漆酶還可以用來解決微細(xì)膠黏物問題，Miao等[35]在利用漆酶處理?xiàng)钅酒谆瘜W(xué)熱磨機(jī)械漿（BCTMP）中的溶解和膠體物質(zhì)（DCS）實(shí)驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，漆酶或漆酶/紫脲酸介體體系均可以減少BCTMP的陽離子需求量并降低DCS的平均粒徑，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS）分析表明，經(jīng)漆酶和漆酶/紫脲酸介體體系2種方法處理后，紙漿中木素衍生物增多，脂肪酸的總含量分別降低了18%和33%，同時GC-MS沒有檢測到甘油酯和甾醇酯，也表明了紙漿中木素被降解的程度。

5 利用漆酶改善紙張性能

紙漿在經(jīng)過打漿、干燥、壓榨等一系列造紙工藝后，紙漿強(qiáng)度、濾水性能以及潤脹能力均會產(chǎn)生一定程度的下降。通過物理或化學(xué)方法提升纖維性能的能源消耗大且效果甚微。近年來的研究表明，漆酶可以通過降解纖維中的木素生成酚自由基，再通過自由基之間的聚合反應(yīng)達(dá)到提高紙漿強(qiáng)度的目的[35-36]，有報道指出漆酶及漆酶/TEMPO體系處理紙漿，可明顯提高紙漿的抗張強(qiáng)度和耐折度[37]。

Di等[37]使用漆酶/TEMPO體系對紙漿進(jìn)行改性的研究中發(fā)現(xiàn)，與空白樣相比，利用漆酶/TEMPO體系可以使硫酸鹽楊木漿成紙的抗張指數(shù)和耐折度分別提高28.42%和88.20%，在此基礎(chǔ)上添加氧化半乳甘露聚糖，硫酸鹽楊木漿成紙的抗張指數(shù)和耐折度分別提高126.97%和43.85%，通過核磁共振及紅外光譜等分析發(fā)現(xiàn)，氧化半乳甘露聚糖中的部分羥基轉(zhuǎn)化成了羧基和醛，帶負(fù)電荷的氧化半乳甘露聚糖與陽離子結(jié)合，使纖維表面和填料顆粒結(jié)合，纖維之間的結(jié)合強(qiáng)度增強(qiáng)，因此成紙強(qiáng)度得到顯著提高。

此外，漆酶還可與纖維素酶、聚木糖酶等組成復(fù)合酶體系對紙漿進(jìn)行處理從而提高紙張的物理性能。Dong等[33]在對黃麻機(jī)械漿進(jìn)行酶處理以提高其物理性能及表面疏水性的研究中發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用漆酶對黃麻機(jī)械漿進(jìn)行處理即可提高紙張的抗張強(qiáng)度、撕裂度、耐破度等物理性能，漆酶/纖維素酶或漆酶/聚木糖酶組成的復(fù)合酶體系對黃麻機(jī)械漿進(jìn)行處理均可提高紙張的物理性能，但對其疏水性能影響不大。

另有學(xué)者利用漆酶對纖維素進(jìn)行接枝改性以提高紙張的物理性能，這為漆酶的利用提供了一種新思路。為了發(fā)生氧化還原反應(yīng)，漆酶的氧化還原電位必須要高于底物的氧化還原電位[38]，底物中供電子取代基的存在可以提高漆酶的氧化活性。Ballinas-Casarrubias等[39]利用漆酶將羧甲基纖維素和殼聚糖接枝到硫酸鹽漿纖維上以提高紙張的機(jī)械強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用沒食子酸作為介體時，紙張的耐破度、抗張強(qiáng)度均比空白樣提高40%以上。殼聚糖在纖維表面充當(dāng)黏合劑的角色，纖維之間產(chǎn)生共價鍵，聚合物以共價鍵連接的殼聚糖結(jié)構(gòu)和高活性的醌型結(jié)構(gòu)存在，因此大幅度地提高了紙張機(jī)械強(qiáng)度。

6 漆酶處理制漿造紙廢水及廢水中難降解物質(zhì)

制漿造紙工廠每天產(chǎn)生大量含高生化需氧量（BOD）和化學(xué)需氧量（COD）的廢水，由于原料中木素的大量溶出，使廢水色度升高呈黑褐色[40]，造成周邊水體和土壤污染及顏色的改變。許多研究表明，真菌、細(xì)菌、藻類等微生物可以用來處理制漿造紙廢水，降低制漿造紙廢水的COD、BOD、總固體（TS）、總?cè)芙夤腆w（TDS）和總懸浮固體（TSS）[40-48]，但微生物在工廠的惡劣環(huán)境中（高pH值、高鹽、高溫、缺氧等）難以生存繁殖。因此，有學(xué)者研究生物酶的工業(yè)化，用于惡劣環(huán)境條件下的生物處理;同時有報道指出，漆酶可以降解木素，使廢水顏色淡化，且能降低BOD、COD等指標(biāo)[43-44]。

在處理制漿造紙廢水時，使用膜分離技術(shù)可以有效地去除有毒物質(zhì)，但該方法成本高昂，使用漆酶對廢水進(jìn)行預(yù)處理可以明顯降低成本，提高膜分離效率。Ko等[49]的研究表明，向硫酸鹽漿廠的廢水中添加漆酶并在室溫下反應(yīng)3 h再經(jīng)膜過濾，可使該廠產(chǎn)生的廢水COD值降低60%;此外，由于漆酶聚合作用形成的凝膠層使膜通透性降低了4%～14%，這種凝膠層只在反應(yīng)進(jìn)行的前3 h內(nèi)形成，3 h后可以去除制漿造紙廢水中的大分子聚合物而不結(jié)垢。

Sondhi等[50]的研究表明，漆酶可以直接用于制漿造紙廢水處理，使制漿造紙廢水中的BOD、COD、苯酚含量、木素含量、TDS和TSS各項(xiàng)指標(biāo)，分別降低了82%、77%、62%、74%、28%和34%，效果顯著。此外，使用漆酶處理制漿造紙廢水還具有用時短的優(yōu)點(diǎn)，微生物處理達(dá)到相同的效果需要4天以上的時間，而漆酶處理只需要4 h。

漆酶因其酶解機(jī)理，在處理酚型難降解物質(zhì)方面具有天然優(yōu)勢。例如造紙過程中常用的殺菌劑“三氯生”即二氯苯氧氯酚，在生化處理時因具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)且具有生物毒性，難以被降解并影響廢水處理效果。Xu[51]和Melo等[52]發(fā)現(xiàn)，可以通過漆酶預(yù)處理破壞“三氯生”苯環(huán)結(jié)構(gòu)，在分解難降解物質(zhì)的同時，降低了其生物毒性，利于后續(xù)生化處理。漆酶或與新型材料結(jié)合以去除難降解有機(jī)物將是未來研究的一個熱點(diǎn)。

盡管漆酶在處理制漿造紙廢水時存在上述優(yōu)點(diǎn)具有一定應(yīng)用前景，但仍存在以下缺點(diǎn)：漆酶價格偏高;漆酶在實(shí)際應(yīng)用過程中易由于反應(yīng)體系溫度和pH值的變化而失活;使用漆酶處理制漿造紙廢水的工藝條件還有待優(yōu)化。綜上，對于使用漆酶處理制漿造紙廢水而言，今后的研究重點(diǎn)在于開發(fā)出能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境變化的改性漆酶，并實(shí)現(xiàn)漆酶固定化，以期真正實(shí)現(xiàn)漆酶在制漿造紙廢水處理中的廣泛應(yīng)用。

7 漆酶作為生物質(zhì)精煉指示劑

利用生物質(zhì)精煉技術(shù)處理農(nóng)業(yè)剩余物和能源作物，可以達(dá)到利用非木、非糧生物質(zhì)來生產(chǎn)纖維或生物燃料以替代傳統(tǒng)制漿造紙?jiān)虾褪剂嫌汀Ｒ延醒芯勘砻?，可利用真菌來降解廢棄物、廢水等生產(chǎn)生物柴油[53-54]。Subhash等[55]的研究表明，利用稻米曲霉處理玉米芯廢液、造紙工廠廢水或纖維素廢棄物均可生產(chǎn)生物柴油，真菌產(chǎn)生的胞外漆酶作為一種指示劑，可以使木素降解，培養(yǎng)基顏色變淺，表明了真菌的生長和脂質(zhì)的積累。以上發(fā)現(xiàn)為漆酶的應(yīng)用提供了一種新思路，在處理含木素成分的制漿造紙廢水時，漆酶可以作為一種指示劑來使用，反應(yīng)體系顏色的變化即可反映出木素的降解程度。

8 結(jié) 語

在人們環(huán)境保護(hù)和清潔化生產(chǎn)意識不斷提高的同時，也愈發(fā)意識到生物技術(shù)的重要性，漆酶、脂肪酶、纖維素酶在制漿造紙中的應(yīng)用具有一定意義，在減少化學(xué)品用量的同時，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)能耗，改善紙張質(zhì)量，降低環(huán)境污染。但目前，漆酶在制漿造紙應(yīng)用方面仍存在生產(chǎn)成本較高、酶活較低等問題，因此，研究者致力于研究漆酶的固定化及高產(chǎn)菌株的培養(yǎng)[56-57]。關(guān)于漆酶未來的研究方向，近年來的熱點(diǎn)集中在將漆酶與新型材料結(jié)合以去除難降解酚型有機(jī)物。隨著人們對于生物技術(shù)的不斷探索和完善，漆酶在制漿造紙中將會有更廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)制漿造紙行業(yè)健康、綠色并持續(xù)發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] Lin X， Wu Z， Zhang C， et al. Enzymatic pulping of lignocellulosic biomass[J]. Industrial Crops & Products， 2018， 120： 16.

[2] Khambhaty Y， Akshaya R， Rama S C， et al. A logical and sustainable approach towards bamboo pulp bleaching using xylanase from Aspergillus nidulans[J]. International Journal of Biological Macromolecules， 2018， 118： 452.

[3] Wang Q， Liu S， Yang G， et al. Recycling cellulase towards industrial application of enzyme treatment on hardwood kraft-based dissolving pulp[J]. Bioresource Technology， 2016， 212： 160.

[4] Kamila P B， Piotr P， Halina K， et al. Effect of cellulases and xylanases on refining process and kraft pulp properties[J]. PLoS One， 2016， 11（8）： 1.

[5] Hutterer C， Kliba G， Punz M， et al. Enzymatic pulp upgrade for producing high-value cellulose out of a Kraft paper pulp[J]. Enzyme & Microbial Technology， 2017， 102： 67.

[6] Liu M， Yang S， Long L， et al. The enzymatic deinking of waste papers by engineered bifunctional chimeric neutral lipase-endoglucanase[J]. Bioresources， 2017， 12（3）： 6812.

[7] Jiang J， Li Z， Fu Y， et al. Enhancement of colloidal particle and lignin removal from pre-hydrolysis liquor of aspen by a combination of pectinase and cationic polymer treatment[J]. Separation & Purification Technology， 2018， 199： 78.

[8] Sharma D， Agrawal S， Yadav R D， et al. Improved efficacy of ultrafiltered xylanase-pectinase concoction in biobleaching of plywood waste soda pulp[J]. Biotechnology， 2017， 7（1）： 2.

[9] Baldrian P. Fungal laccases—occurrence and properties[J]. FEMS Microbiology Reviews， 2006， 30（2）： 215.

[10] Yaropolov A I. Laccase： properties， catalytic mechanism， and applicability[J]. Applied Biochemistry and Biotechnology， 1994， 49（3）： 257.

[11] Lee S K， George S D， Antholine W E， et al. Nature of the intermediate formed in the reduction of O2 to H2O at the trinuclear copper cluster active site in native laccase[J]. Journal of the American Chemical Society， 2002， 124（21）： 6180.

[12] Claus H. Laccases： structure， reactions， distribution[J]. Micron， 2004， 35（1/2）： 93.

[13] Hong R， Su L， Chen S， et al. Comparison of cutinases in enzymic deinking of old newsprint[J]. Cellulose， 2017， 24： 5089.

[14] 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（2）： 34.

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（2）： 34.

[15] Xu Q H， Qin M H， Shi S L， et al. Deinking of old newspaper （ONP） with laccase mediator system[J]. Transaction of China Pulp & Paper， 2004， 19（2）： 48.

徐清華， 秦夢華， 石淑蘭， 等. 舊報紙漆酶脫墨工藝的研究[J]. 中國造紙學(xué)報， 2004， 19（2）： 48.

[16] You J X， Ye H L， Zhao Y R. Deinking of mixed office wastepaper with laccase/amylase[J]. China Pulp & Paper， 2007， 26（4）： 1.

尤紀(jì)雪， 葉漢林， 趙艷榮. 混合辦公廢紙漆酶/淀粉酶脫墨的研究[J]. 中國造紙， 2007， 26（4）： 1.

[17] Saparrat M C N， Balatti P A， Arambarri A M， et al. Coriolopsis rigida， a potential model of white-rot fungi that produce extracellular laccases[J]. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology， 2014， 41（4）： 607.

[18] Fillat U， Eugenio L I D， Martínez M J. Assessing enzymatic deinking for secondary fibers paper recycling in the presence of flexographic inks[J]. Chemical Engineering Journal， 2015， 260（6）： 486.

[19] Ibarra D， Monte M C， Blanco A， et al. Enzymatic deinking of se-condary fibers： cellulases/hemicellulases versus laccase-mediator system[J]. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology， 2012， 39（1）： 1.

[20] Virk A P， Puri M， Gupta V， et al. Combined enzymatic and physical deinking methodology for efficient eco-friendly recycling of old newsprint[J]. PLoS One， 2013， DOI： ?10. 1371/journal. pone. 0072346.

[21] Gupta V， Garg S， Capalash N， et al. Production of thermo-alkali-stable laccase and xylanase by co-culturing of Bacillus sp. and B. halodurans， for biobleaching of kraft pulp and deinking of waste paper[J]. Bioprocess & Biosystems Engineering， 2015， 38（5）： 947.

[22] Call H P， Mücke I. History， overview and applications of mediated lignolytic systems， especially laccase-mediator-systems[J]. Journal of Biotechnology， 1997， 53（2/3）： 163.

[23] García-Rivero M， Membrillo-Venegas I， Vigueras-Carmona S E， et al. Enzymatic pretreatment to enhance chemical bleaching of a kraft pulp[J]. Revista Mexicana De Ingeniería Química， 2015， 14（2）： 335.

[24] García-Fuentevilla L L， Martín-Sampedro R， Carbajo J M， et al. Enhancement of TCF and ECF bleaching processes by urea and enzymatic pretreatments： optimization of a laccase-mediator pretreatment[J]. Bioresources， 2015， 10（2）： 2289.

[25] Song X， Pei Y， Su J， et al. Kinetics of adsorbable organic halides （AOX） reduction in laccase-aided chlorine dioxide bleaching of bagasse pulp[J]. Bioresources， 2016， 11（3）： 7462.

[26] Spectrums C. Paper pulp delignification using laccase and natural mediators[J]. Enzyme & Microbial Technology， 2007， 40（5）： 1264.

[27] Hilgers R， Vincken J P， Gruppen H， et al. Laccase/mediator systems： their reactivity toward phenolic lignin structures[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering， 2018， 6（2）： 2037.

[28] Wang M， Zhao Y， Li J. Demethylation and other modifications of industrial softwood kraft lignin by laccase-mediators[J]. Holzforschung， 2017， 72（5）： 357.

[29] Bajpai P. Biotechnology for pulp and paper processing[M]. Kanpur： Springer， 2018： 7.

[30] Saleem R， Khurshid M， Ahmed S. Laccases， manganese peroxidases and xylanases used for the bio-bleaching of paper pulp; an environmental friendly approach[J]. Protein Pept Lett， 2018， 25（2）： 180.

[31] Friberg T. Cost impact of stickies[J]. Progress in Paper Recycling， 1996， 6（1）： 70.

[32] Zhang J. Esterase-type enzymes offer recycled mill an alternative approach to stickles control[J]. World Pulp & Paper， 2003， 36（7）： 1457.

[33] Dong A， Fan X， Wang Q， et al. Enzymatic treatments to improve mechanical properties and surface hydrophobicity of jute fiber membranes[J]. Bioresources， 2016， 11（2）： 3289.

[34] Zhou J， Jing Y， You J， et al. Study on removing stickies containing in the deinked pulp of waste newspaper by laccase/xylanase treatment[J]. Journal of Nanjing Forestry University （Science Edition）， 2011， 35（3）： 111.

周 楫， 景 宜， 尤紀(jì)雪， 等. 漆酶/木聚糖酶體系去除廢新聞紙脫墨漿中膠黏物的研究[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2011， 35（3）： 111.

[35] Miao Q X， Qin M H， Chen L H， et al. Study on the treatment of dissolved and colloidal substances present in aspen BCTMP with laccase and laccase/violuric acid[C]// China Light Industry Press. 16th International Symposium on Wood， Fiber and Pulping Chemistry. Beijing： China， 2011.

[36] Hüttermann A， Mai C， Kharazipour A. Modification of lignin for the production of new compounded materials[J]. Appl Microbiol Biotechnol， 2001， 55（4）： 387.

[37] Di J， Sun Q， Song X. Laccase-TEMPO-mediated air oxidation of galactomannan for use as paper strengthening agent[J]. Carbohydrate Polymers， 2018， 184： 94.

[38] Morozova O V， Shumakovich G P， Gorbacheva M A， et al. "Blue" laccases[J]. Biochemistry， 2007， 72（10）： 1136.

[39] Ballinas-Casarrubias L， Villanueva-Solís L， Espinoza-Hicks C， et al. Effect of laccase-?mediated biopolymer grafting on kraft pulp fibers for enhancing papers mechanical properties[J]. Polymers， 2017， 9（11）： 570.

[40] Ali M， Sreekrishnan T R. Aquatic toxicity from pulp and paper mill effluents： a review[J]. Advances in Environmental Research， 2001， 5（2）： 175.

[41] Zahmatkesh M， Spanjers H， van Lier J B. A novel approach for app-lication of white rot fungi in wastewater treatment under non-sterile conditions： immobilization of fungi on sorghum[J]. Environmental Technology， 2017， 39（16）： 1.

[42] Witharana A， Manatunge J， Ratnayake N， et al. Rapid degradation of FOG discharged from food industry wastewater by lipolytic fungi as a bioaugmentation application[J]. Environmental Technology， 2017， 39（16）： 2062.

[43] Bulai I M， Spina F， Varese G C， et al. Wastewater bioremediation using white rot fungi： validation of a dynamical system with real data obtained in laboratory[J]. Mathematical Methods in the Applied Sciences， 2018（1）： 1.

[44] Foladori P， Petrini S， Andreottola G. Evolution of real municipal wastewater treatment in photobioreactors and microalgae-bacteria consortia using real-time parameters[J]. Chemical Engineering Journal， 2018， 345： 507.

[45] Angioni S， Millia L， Mustarelli P， et al. Photosynthetic microbial fuel cell with polybenzimidazole membrane： synergy between bacteria and algae for wastewater removal and biorefinery[J]. Heliyon， 2018， DOI： 10.1016/j.heliyon.2018.e00560.

[46] Korzeniewska E， Harnisz M. Relationship between modification of activated sludge wastewater treatment and changes in antibiotic resistance of bacteria[J]. Science of the Total Environment， 2018， 639： 304.

[47] Mureed K， Kanwal S， Hussain A， et al. Biodiesel production from algae grown on food industry wastewater[J]. Environmental Monitoring & Assessment， 2018， 190（5）： 271.

[48] Villarnavarro E， Baenanogueras R M， Paniw M， et al. Removal of pharmaceuticals in urban wastewater： high rate algae pond （HRAP） based technologies as an alternative to activated sludge based proce-sses[J]. Water Research， 2018， 139： 19.

[49] Ko C-H， Fan C H. Enhanced chemical oxygen demand removal and flux reduction in pulp and paper wastewater treatment using laccase-polymerized membrane filtration[J]. Journal of Hazardous Materials， 2010， 181（1-3）： 763.

[50] Sondhi S， Kumar D， Angural S， et al. Enzymatic approach for bioremediation of effluent from pulp and paper industry by thermo alkali stable laccase from Bacillus tequilensis SN4[J]. Journal of Commercial Biotechnology， 2018， 23（4）： 12.

[51] Xu R， Si Y， Wu X， et al. Triclosan removal by laccase immobilized on mesoporous nanofibers： strong adsorption and efficient degradation[J]. Chemical Engineering Journal， 2014， 255： 63.

[52] Melo C F， Dezotti M， Marques M R C. A comparison between the oxidation with laccase and horseradish peroxidase for triclosan conversion[J]. Environmental Technology， 2016， 37（3）： 335.

[53] Papanikolaou S， Dimou A， Fakas S， et al. Biotechnological conversion of waste cooking olive oil into lipid-rich biomass using Aspergillus and Penicillium strains[J]. Journal of Applied Microbiology， 2011， 110（5）： 1138.

[54] Economou C N， Aggelis G， Pavlou S， et al. Modeling of single-cell oil production under nitrogen-limited and substrate inhibition conditions[J]. Biotechnology & Bioengineering， 2011， 108（5）： 1049.

[55] Subhash G V， Mohan S V. Sustainable biodiesel production through bioconversion of lignocellulosic wastewater by oleaginous fungi[J]. Biomass Conversion & Biorefinery， 2015， 5（2）： 215.

[56] Solcany V， Vrsanska M， Voberkova S. Optimization of the procedure for a ligninolytic enzymes isolation from the white-rot fungi[C]// Mendel Univ Brno. 23rd International PhD Students Conference （Mendel Net）. Brno： Mendel Univ Brno， 2016.

[57] Allertz P， Berger S， Sellenk G， et al. Approaching immobilization of enzymes onto open porous Basotect[J]. Catalysts， 2017， 7（12）： 359.

Application of Laccase in Pulp and Paper Industry

WU Ming FENG Qiming MA Haitong HUANG Huanhuan WANG Zhiwei* WANG Shuangfei

（College of Light Industry and Food Engineering， Guangxi University， Guangxi Key Laboratory of Clean Pulp &

Papermaking and Pollution Control， Nanning， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 530004）

（*E-mail： wangzhiwei@gxu.edu.cn）

Abstract：Due to its high efficiency， specificity， mild and environmental-friendly properties， enzymes have been widely used in food， feed， washing， textile， paper making， leather making， medicine， petroleum and other industries. As a kind of delignification enzyme， laccase is being applied to all aspects of pulping and papermaking processes because of its good effect of delignification. For example， laccase can be used in deinking， biobleaching， stickies removal and paper performance improvement. It has great research and application value because it can improve the physical properties of paper， reduce the dosage of chemicals， production cost and environmental pollution.

Keywords：laccase; deinking; bleaching; stickies removal; paper performance improvement; effluent disposal; biorefinery