巴西圣保罗大学与圣保罗州立大学的研究团队开发出一项突破性技术,利用农业废弃物培养真菌酶,成功替代传统造纸漂白工艺中的有毒化学试剂。该成果发表于《生物资源》期刊,标志着生物技术在造纸工业绿色转型中取得重要进展。
传统造纸漂白过程主要依赖含氯氧化剂(如二氧化氯),这类化学品不仅毒性极高,还会污染废水并释放有害气体,对环境和人体健康构成威胁。新方案的核心是一种名为木聚糖酶的酶,它能降解植物细胞壁中的半纤维素,显著提升纸浆白度并优化后续漂白效率。
该酶源自一种名为Aspergillus caespitosus的土壤真菌,该菌株于2001年在巴西圣保罗大学里贝朗普雷图校区被分离。研究人员采用固体发酵法,利用甘蔗渣或小麦麸皮作为培养基,在低成本条件下实现了酶的高效生产。其中,甘蔗渣经氢氧化钠预处理后,酶产量显著提升;而小麦麸皮因碳源丰富,无需预处理即可直接发酵。
这项技术的关键优势在于酶的耐热性。传统真菌酶通常在40°C以下失活,而该菌株产生的木聚糖酶能在约60°C的高温下保持活性,恰好匹配造纸漂白后期工艺的温度需求。这使得酶可作为化学漂白的补充步骤,大幅减少氯系化学品的使用量,降低整体化学负荷。
研究团队指出,该工艺完美契合巴西的循环经济模式。甘蔗渣和小麦麸皮作为当地丰富的农业副产品,通过生物转化实现价值提升。在甘蔗和乙醇主产区(如圣保罗州内陆),甘蔗渣是首选原料;而在小麦主产区(如南里奥格兰德州),小麦麸皮更具成本优势。这种因地制宜的原料策略,有效降低了生产成本并提升了区域产业竞争力。
目前,团队正探索将酶固定在磁性纳米颗粒与纳米纤维素复合材料上,以实现酶的重复利用并进一步提升耐热性。该技术不仅适用于造纸行业,未来还可拓展至生物乙醇生产等其他领域,充分释放巴西生物多样性的创新潜力。
