كاربرد بيوتكنولوزي در صنايع چوب: استفاده ازآنزيم لاكاز جهت فعال‌سازي ليگنين موجود در گياه به عنوان چسب هاي قابل تجديد شدن در ساخت MDF

Biotechnology Application in Wood Industry: Utilization of Phenol Oxidase Enzyme as a Renewable Binder in MDF Manufacture

در اين تحقيق تاثيرآنزيم فنول اكسيداز بر روي ليگنين موجود در ديواره گياهان صنعتي مورد استفاده در صنايع چوب اروپا و امكان استفاده و بهره‌برداري از آن به‌عنوان چسب بيولوژيك مورد بررسي قرار گرفته است. ازفيبرهاي نوعي كاج جنگلي(Pinus sylvestris) براي توليدMDF در دو فرايند خشك و تر مورد استفاده قرارگرفت. انكوباسيون فيبرها با لاكاز صنعتي از قارچ versicolor Trametes، در فرايند تر در محلول سوسپانسيون صورت گرفت و در فرايند خشك آنزيم بر روي فيبر‌ها اسپري شد. هر دو نوع آنزيم لاكاز بدون مدياتور و با مدياتور به‌كاررفته تاثير اساسي بر روي بهينه‌سازي خواص فيزيكي و مكانيكيMDF توليد شده داشت و همه آنها حداقل استاندارد را كسب كردند. شرايط، شامل غلظت آنزيمي ml/ U100 و در طي انكوباسيون آنزيم و mM 10 مدياتور4- هيدروكسي بنزوييك‌اسيد 98% زمان مناسب انكواسيون 15-10 دقيقه و اسيديته 6/5 (6/5=PH)، شرايطي كاملاً مناسب براي توليد تخته‌هايي با دانسيته متوسط به‌شمار مي‌رود بررسي از عكس‌هاي ميكروسكوپي الكتروني حاكي از توليد پليمرهاي فنوليك حاصل از تاثير آنزيم لاكاز بر روي ليگنين و توليد زيادتر راديكال‌هاي آزاد در آن، توسط مدياتور است.

Enzymatic activation of lignin on pinewood TMP (Thermo-Mechanical Pulp) fibers for MDF production was investigated using electronic microscopic technique. Two systems: laccase mediator and laccase without mediator were used. MDF was made with laccase as biological catalysts in both wet and dry process. Incubation of fibers with commercially available Trametes versicolor laccase was performed in aqueous solution (wet process) or the enzyme was sprayed onto the fiber (dry process). Both laccase mediator and laccase without mediator imparted major impact on the optimization of physico-mechanical properties to achieve minimum requirement of standard. Boards produced with fiber-treated with laccase were found to have higher mechanical strength than non-treated binder-free control boards. Best board properties (bending strength, internal bond strength and swelling) were observed after an incubation of 10-15 min at pH 5.6 and a concentration of 100 U/ml laccase with a mediator (4- Hydroxy benzoic acid 98%) concentration of 10 mM added at 3 min intervals . Electron-microscopic micrographs of enzyme-bonded fibers showed that the application of mediator enhances laccase reaction and, most importantly, the substrate spectrum of the enzymes broadens dramatically. Laccase (phenol oxidase enzymes) serves as an activator of lignin by radical production. Certainly it can be deduced from these studies, that enzymatic treatment altered the surface properties of the fibers. Laccase mediator treated fibers showed a marked increase in the hydrophobicity.