α-淀粉酶及α/β-復合淀粉酶水解玉米淀粉在瓦楞原紙表面施膠中的應用研究

摘 要：通過調節單一α-淀粉酶和α/β-復合淀粉酶配比、用量及酶水解溫度，制備可應用于瓦楞原紙表面施膠的生物酶水解玉米淀粉施膠劑（EH淀粉膠），并通過測定其黏度，結合瓦楞紙的抗張強度、環壓強度、掛膠量等性能，分析EH淀粉膠在提高瓦楞紙強度方面的可行性。結果表明，相較于單一α-淀粉酶，α/β-復合淀粉酶制得的EH淀粉膠對瓦楞紙強度性能的增強效果更明顯。α/β-復合淀粉酶的協同作用可較好控制淀粉的酶水解速率，得到黏度適用于表面施膠的EH淀粉膠。在溫度60 ℃，α-淀粉酶、β-淀粉酶用量分別為90mL/t、30 mL/t 的酶水解工藝參數下，制得瓦楞紙的抗張強度及環壓強度分別為 8.94 kN/m 和 2.31 N/mm，相比瓦楞原紙分別提高了20.7%和31.8%。

關鍵詞：酶水解淀粉；α-淀粉酶；α/β-復合淀粉酶；表面施膠；環壓強度

中圖分類號：TS752 文獻標識碼：A DOI：10. 11981/j. issn. 1000?6842. 2025. 02. 121

由于原料匱乏與進口限制［1-2］，我國箱紙板和瓦楞原紙均幾乎以廢舊箱紙板 （OCC） 為原料進行二次利用生產。由于多次回用，原料纖維質量下降，需添加增強劑才能滿足紙張強度要求。大部分紙張增強劑是通過表面施膠方式進行添加［3-4］，目前應用最廣泛的增強型表面施膠劑為玉米淀粉類產品，其具備價格便宜、成膜性好且產量巨大等優勢［5-7］。天然玉米淀粉因黏度較大難以直接用于紙張表面施膠，需對其變性處理［8-9］。目前常用于制備變性玉米淀粉表面施膠劑的方法主要有化學氧化法改性及生物酶法；其中，生物酶法僅需淀粉酶而無需其他化學試劑，反應條件溫和、綠色環保，能夠精準控制淀粉水解程度，綜合成本較低，因此目前多采用該方法制備變性玉米淀粉表面施膠劑［10-12］。

淀粉酶以α?淀粉酶為主，還包括β?淀粉酶和葡萄糖淀粉酶 （糖化酶） 等［13-14］。α?淀粉酶是一種能夠選擇性水解α-D-1，4-糖苷鍵的內切酶，雖然其不能水解α-D-1，6-糖苷鍵，但可跳過α-D-1，6-糖苷鍵繼續水解α-D-1，4-糖苷鍵［15］，因此α?淀粉酶能迅速減小淀粉分子鏈長，降低淀粉黏度。β?淀粉酶是一種能夠切斷淀粉末端麥芽糖單元的外切酶，又稱麥芽糖酶，由于其不能水解α-D-1，6-糖苷鍵也不能跳過該連接鍵，水解速率較慢，但可通過定向裁剪分子鏈末端以控制支鏈淀粉鏈長［16］。葡萄糖淀粉酶是一種外切酶，一般通過水解 α-D-1，4-糖苷鍵切斷淀粉末端的葡萄糖，但當α-D-1，6-糖苷鍵處于分子鏈末端時，其水解速率較慢［17］。普魯蘭酶是一種內切酶，其屬于轉苷酶，可專一斷裂α-D-1，6-糖苷鍵，使支鏈淀粉的分支水解而成為直鏈淀粉，從而提高直鏈淀粉含量、降低聚合度［18］。

制備造紙用變性玉米淀粉表面施膠劑的淀粉酶大部分為 α?淀粉酶［19］，但 Wang 等［13］ 研究發現，由 β?淀粉酶水解的淀粉膠施膠得到的紙張強度相較α-淀粉酶更高，然而其酶用量較高；此外，由于葡萄糖淀粉酶、α-淀粉酶及 β?淀粉酶組成的復合酶既能切斷α-D-1，4-糖苷鍵，也能切斷α-D-1，6-糖苷鍵，經復合酶水解所得淀粉膠施膠后，紙張強度較低；然而，該研究并未提及復合酶的配比、用量和酶水解溫度等工藝參數。徐靖雯等［20］研究表明，2種及以上的淀粉酶的協同作用能夠提高酶的催化和水解效率。理論上，單一α-淀粉酶通過提高溫度或酶用量可以降低淀粉分子鏈長［20］，但作為內切酶，α-淀粉酶會隨機水解α-1，4-糖苷鍵，因而在增加酶用量后，難以精準控制酶水解；而β-淀粉酶作為外切酶，可通過逐一切斷分子鏈末端麥芽糖單元以減少鏈長；盡管相比α-淀粉酶反應速率較慢，但其對酶水解反應的控制更為精準［13， 20］。因此，在一定比例下復合α-淀粉酶和β?淀粉酶 （記為α/β?復合淀粉酶），通過二者的協同作用，有望實現在較低溫度下精準調控淀粉的酶水解反應，提高酶水解效率。

本研究利用單一α-淀粉酶和α/β?復合淀粉酶分別對玉米淀粉進行生物酶法變性，通過調節單一酶或復合酶配比及用量，制備可應用于瓦楞原紙表面施膠的生物酶水解玉米淀粉施膠劑，并通過測定其黏度，結合抗張強度、環壓強度、掛膠量等紙張性能指標，探究生物酶法水解玉米淀粉施膠劑在提高紙張強度方面的可行性。

1 實 驗

1. 1 實驗材料與儀器

本研究所用瓦楞原紙為定量155 g/m2的瓦楞紙芯紙，由浙江景興紙業有限公司提供；玉米淀粉（含水量12.6%），由泰格林紙集團股份有限公司提供；α-淀粉酶 （液體酶），巴克曼實驗室化工 （上海） 有限公司；β-淀粉酶 （液體酶），濰坊瑞辰生物科技有限公司；硫酸鋅，上海沃凱生物技術有限公司；DNS顯色劑，廣州和為醫藥科技有限公司，無水葡萄糖，國藥集團化學試劑有限公司。

DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，杭州明遠儀器有限公司；EL202型電子天平，梅特勒-托利多儀器 （上海） 有限公司；JB-260SH 型電動攪拌器，上海析牛萊伯儀器有限公司；NDJ-5A 型數字彩屏黏度計，上海束句儀器科技有限公司；高精度低溫恒溫水槽，滄州安瑞達實驗儀器；CK-500-WH 型單臂微機拉力試驗機，北京時代創客科技有限公司；BZL YH型觸摸屏邊壓環壓試驗機，紅釤儀器科技（深圳）有限公司；可調距切紙刀，東莞市獵德科技有限公司；環壓試樣裁切刀，中山利豐精密測量儀器有限公司；SFY-001 型水分測定儀，上海花潮實業有限公司；SU510 型掃描電子顯微鏡 （SEM），日本日立公司；YZ4060-型壓力燙畫機，義烏億兆有限公司；可程式恒溫恒濕試驗機，廣東艾思荔檢測儀器；V-5120型可見光分光光度計，上海尤尼柯儀器有限公司；紙張厚度測定儀，廣東英特耐森儀器有限公司。

1. 2 實驗方法

1. 2. 1 酶溶液的配制

參照 GB/T24401—2009 測得 α-淀粉酶的酶活為2 000 U/mL。β-淀粉酶的酶活參照其生產商標準LDZJ 03.04—2010進行檢測，以1 mL β-淀粉酶于60 ℃、pH值=5.5條件下水解質量分數1.1%可溶性淀粉1 h得到的麥芽糖含量表示酶活（以葡萄糖為標準品，采用DNS比色法在 550 nm 處檢測酶水解液中的葡萄糖含量，該值乘以1.9即為麥芽糖含量），測得β-淀粉酶的酶活為700 000 U/mL。每次使用酶溶液前均需測試酶活。

移取1 mL 2 000 U/mL的酶溶液于100 mL容量瓶中，加入去離子水定容，根據一定酶用量配比取相應體積的酶溶液，淀粉酶用量（D，U/g）的計算如式（1）所示。

D=a·b（1）

式中，a為各淀粉酶的酶活，U/mL；b為α-淀粉酶相對于玉米淀粉的質量分數，%。

1. 2. 2 生物酶水解玉米淀粉施膠劑的制備

稱取82 g玉米淀粉及200 mL去離子水于250 mL玻璃反應釜中，安裝好反應釜和固定圈后將其置于磁力恒溫水浴鍋中，在20 r/min轉速下向水浴鍋均勻注入2 L水；將304不銹鋼熱電偶插入反應釜中使之與液面接觸，調節電動攪拌器轉速為521 r/min。酶水解程序開始后4 min內移取一定量酶溶液于反應釜中，約8 min達到設定酶水解溫度 （50、55、60、65、70、75 和78 ℃）；保溫14 min左右，加入質量分數0.1%（相較于玉米淀粉質量）硫酸鋅；繼續保溫4 min后，在6 min內升溫至97 ℃并保溫10 min。程序自動結束后，將酶水解得到的淀粉膠移至燒杯中，注入200 mL 97 ℃熱水并充分攪拌，再移至500 mL容量瓶中用97 ℃熱水定容，得到生物酶水解玉米淀粉施膠劑 （EH 淀粉膠），將其儲存于樣品瓶中并在55 ℃水浴鍋中保溫。圖 1（a）和圖 1（b）為本研究中玉米淀粉酶水解的升溫曲線和工藝流程圖。

1. 2. 3 紙張表面施膠

將幅寬190 cm的瓦楞原紙左右兩邊各裁剪15 cm后均分為6份，每份長度×寬度=30 cm×19 cm，得到6張相同橫幅的瓦楞原紙，分別編號為A1～A6，如圖1（c）所示。將不同編號的紙張均裝入封口袋中，隨機選取6張，測得瓦楞原紙的定量為（154±2）g/m2。

將不同酶水解溫度下制得的 EH 淀粉膠冷卻至50 ℃，采用長度24 cm、濕涂層厚度80 μm的施膠棒，通過線棒法分別對 6 張相同橫幅的瓦楞原紙進行施膠，施膠量 11.5 g/cm2；施膠后在 125 ℃、0.4 MPa 左右條件下，使用壓力燙畫機干燥999 s，得到6張相同橫幅的瓦楞紙。

1. 2. 4 EH淀粉膠黏度測試

從 55 ℃保溫的 EH 膠中取 20 mL 于燒杯中，在50 ℃恒溫水槽中平衡20 min，采用黏度計測定黏度。取下軸尖保護套，安裝相應轉子，若待測液體黏度lt;10 mPa·s，則使用0號轉子。在有底套筒中倒入待測液體，并安裝保護套，下移至恒溫水槽中平衡20 min。設置相應轉速使得黏度測量值在黏度計量程的10%～90%范圍內，每組樣品重復測量5次，結果取平均值。

1. 2. 5 瓦楞紙掛膠量測試

根據文獻［12， 21］ 測定瓦楞紙的掛膠量，測定方法如下：將瓦楞原紙及瓦楞紙分別裁剪為面積100 mm2的圓形紙樣，在105 ℃下干燥4 h；稱量紙張定量后，再于105 ℃干燥2 h至質量恒定。掛膠量的計算如式（2）所示，分別測定6張相同橫幅瓦楞紙的掛膠量，結果取平均值。

M=（m-m0 ）/S（2）

式中，M表示掛膠量，g/m2；m表示瓦楞紙樣的絕干質量，g；m0表示瓦楞原紙樣的絕干質量，g；S表示瓦楞紙樣面積，m2。

1. 2. 6 紙張強度測試

紙張強度測試前，將待測紙張置于可程式恒溫恒濕試驗機中，在（23±1）℃、相對濕度（50±2）%恒溫恒濕條件下處理24 h［22］。

根據GB/T 22898—2008測定紙張的抗張強度［23］。使用切紙刀在待測紙張橫向、縱向各裁取長度（150±10）mm、寬度（15.0±0.1）mm的矩形試樣；需注意6張相同橫幅紙張均取相似位置進行測試。調節單臂微機拉力試驗機的試樣夾距離為 10 cm，用 2 個試樣夾夾緊試樣并與夾持面保持平行，拉伸速率（100±0.5）mm/min，記錄試樣被拉伸至斷裂時的最大張力和斷裂伸長率，即得抗張強度；每組樣品重復測量10次，結果取平均值。

根據GB/T 2679.8—2016測定紙張的環壓強度［24］。使用環壓試樣裁切刀在待測紙張橫向、縱向各裁取長度（152.0±0.2）mm、寬度（12.7±0.1）mm 的矩形試樣；需注意6張相同橫幅紙張均取相似位置進行測試。利用紙張厚度測量儀測得待測紙張厚度，通過觸摸屏邊壓環壓試驗機以（12.5±2.5）mm/min的速率對試樣進行壓縮，記錄試樣被壓潰時持續的最大壓力值，即得環壓強度和環壓強度指數；每組樣品重復測量 10 次，結果取平均值。

1. 2. 7 表面形貌表征

將待測紙張樣品通過導電膠粘貼到樣品臺上，噴金儀噴金后，通過SEM觀察待測紙張的表面微觀形貌。

2 結果與討論

2. 1 單一α-淀粉酶用量對EH淀粉膠黏度和瓦楞紙強度性能的影響

2. 1. 1 瓦楞紙掛膠量

表1為相同酶水解溫度（78 ℃）下通過單一α-淀粉酶水解反應制備EH淀粉膠的酶用量，以及瓦楞原紙經其表面施膠后制得瓦楞紙的掛膠量。從表1可看出，瓦楞紙的掛膠量在理論施膠量（11.5±2）g/m2范圍內，變化幅度與紙張平均定量變化較為一致。

2. 1. 2 EH淀粉膠黏度與瓦楞紙強度

圖2為78 ℃酶水解溫度下單一α-淀粉酶水解反應制備EH淀粉膠的黏度，以及瓦楞紙的抗張強度和環壓強度。從圖 2（a）可看出，隨單一 α-淀粉酶用量在30～200 mL/t范圍內逐漸增加，EH淀粉膠黏度不斷減小。當α-淀粉酶用量為30～60 mL/t 時，EH 淀粉膠黏度從178.36 mPa·s快速減小至43.24 mPa·s，這是因為α-淀粉酶對玉米淀粉的酶水解作用使得淀粉分子鏈中大量α-D-1，4-糖苷鍵被剪切斷裂，從而形成淀粉小分子鏈［25］；但在該α-淀粉酶用量范圍內，EH淀粉膠黏度較大且易受擾動，不便于控制。當α-淀粉酶用量為60～200 mL/t時，EH淀粉膠黏度變化趨于平緩，此時EH淀粉膠中的大分子直鏈淀粉較少，因此黏度緩慢從43.24 mPa·s減小至3.35 mPa·s。

如圖2（b）～圖2（c）所示，隨單一α-淀粉酶用量在30～200 mL/t 范圍內增加，瓦楞紙的抗張強度性能上下波動；當α-淀粉酶用量為150 mL/t時，瓦楞紙抗張強度和抗張指數分別達最大值9.01 kN/m和54.2 N·m/g。環壓強度性能的變化趨勢與抗張強度性能相似，當α-淀粉酶用量為 90 mL/t 時，瓦楞紙的環壓強度和環壓指數分別達最大值 2.26 N/mm 和 13.8 N·m/g。瓦楞紙間的強度差異可能與 EH 淀粉膠的分子質量有關，分子質量較大時EH淀粉膠的表面成膜能力較強，而分子質量較小時其更易于填充滲透紙張纖維孔隙，適當分子質量的EH淀粉膠能夠改善紙張的強度性能。

值得注意的是，一般紙張表面施膠劑的黏度要求為10～30 mPa·s［26］。當α-淀粉酶用量為50 mL/t時，EH淀粉膠黏度為138.26 mPa·s，黏度較大不利于施膠；而當α-淀粉酶用量為150和200 mL/t時，盡管EH淀粉膠黏度較為合適，但酶用量較大、成本較高。因此，在78 ℃酶水解溫度下，選擇α-淀粉酶用量90 mL/t，該條件下制備的EH淀粉膠黏度為12.00 mPa·s，制得瓦楞紙的抗張強度和抗張指數相較于瓦楞原紙 （7.41 kN/m、48.1 kN·m/g）分別提升了19.4%和12.4%；環壓強度和環壓指數相較于瓦楞原紙 （1.76 N/mm、11.4 kN·m/g）分別提升了28.5%和20.1%。

2. 2 酶水解溫度及α/β-復合淀粉酶對EH淀粉膠黏度和瓦楞紙強度的影響

基于單一α-淀粉酶水解反應的研究結果，確定α-淀粉酶用量為90 mL/t，進一步復合β-淀粉酶，探究酶水解溫度、α/β-復合淀粉酶配比及用量對EH淀粉膠黏度及瓦楞紙強度性能的影響，并與單一α-淀粉酶進行對比。表2為不同酶水解溫度下，分別通過單一α-淀粉酶、α/β-復合淀粉酶水解反應制備 EH 淀粉膠的工藝參數，以及制得瓦楞紙的掛膠量；圖3為不同酶水解工藝下制備EH淀粉膠的黏度，以及瓦楞紙的抗張強度和環壓強度。

結合表2及圖3（a）可知，隨酶水解溫度升高，EH淀粉膠黏度逐漸降低。當酶水解溫度從 50 ℃升至75 ℃時，單一α-淀粉酶水解制備的EH淀粉膠黏度從119.20 mPa·s降至34.35 mPa·s，而α/β-復合酶水解制備的EH淀粉膠黏度從92.12 mPa·s降至24.50 mPa·s，說明相同淀粉酶水解溫度條件下，玉米淀粉的酶水解效率隨酶水解溫度的升高而提高；其中，α/β-復合淀粉酶水解制備的EH淀粉膠黏度更低，說明α-淀粉酶與β-淀粉酶復合酶的酶水解效率優于單一α-淀粉酶。

如圖3（b）～圖3（c）所示，經單一α-淀粉酶水解制備EH淀粉膠（S11～S16）施膠后的瓦楞紙的抗張強度隨酶水解溫度的升高而增加，并逐漸趨于穩定；當酶水解溫度從50 ℃升至75 ℃時，瓦楞紙的抗張強度和抗張指數分別從8.56 kN/m和52.0 N·m/g升至8.74 kN/m和53.4 N·m/g；而環壓強度性能隨酶水解溫度的升高呈先增大后減小趨勢，當酶水解溫度為 65 ℃時，環壓強度和環壓指數分別達最大值2.30 N/mm和14.0 N·m/g。經α/β-復合淀粉酶水解制備EH淀粉膠（C1～C6）施膠后的瓦楞紙的抗張強度隨酶水解溫度無明顯變化趨勢，當酶水解溫度為70 ℃時，瓦楞紙的抗張強度和抗張指數分別達最大值9.08 kN/m和55.4 N·m/g；環壓強度隨酶水解溫度的變化趨勢與單一α-淀粉酶水解相似，當酶水解溫度為60 ℃時，環壓強度和環壓指數達最大值2.31 N/mm和 14.0 N·m/g。由于環壓強度是瓦楞原紙的重要評價指標［27］，因此基于環壓強度性能，確定玉米淀粉的酶水解溫度為60 ℃。

在相同條件下，經EH淀粉膠C1～C6施膠后的瓦楞紙的強度性能大部分高于 S11～S16 施膠后的瓦楞紙，說明 α/β-復合淀粉酶水解制備EH淀粉膠對紙張強度性能的提升效果明顯優于單一α-淀粉酶。當酶水解溫度為60 ℃時，EH淀粉膠C3對紙張強度性能的提升作用最佳，相較于瓦楞原紙，C3 施膠后的瓦楞紙的抗張強度和抗張指數分別提升了 20.7% 和 12.7%、環壓強度和環壓指數分別提升了31.8%和23.0%，且C3黏度為28.11 mPa·s，滿足紙張表面施膠劑的黏度要求。

2. 3 α/β-復合淀粉酶配比探究

基于前文研究結果，確定酶水解溫度為 60 ℃，在不同 α-淀粉酶及 β-淀粉酶用量下，探究 α/β-復合淀粉酶配比對玉米淀粉酶水解制備EH淀粉膠黏度及瓦楞紙強度性能的影響，并與單一 α-淀粉酶水解反應進行對比。表 3 為 60 ℃酶水解溫度下，分別通過單一α-淀粉酶、α/β-復合淀粉酶水解反應制備EH淀粉膠的工藝參數，以及瓦楞紙的掛膠量；圖 4 為不同α/β-復合淀粉酶配比制備EH淀粉膠的黏度，以及瓦楞紙的抗張強度和環壓強度。

由圖4（a）所示，在β-淀粉酶用量相同的情況下，隨 α-淀粉酶用量 （50～150 mL/t） 增加，EH 淀粉膠黏度逐漸減小；在 α-淀粉酶用量相同的情況下，隨β-淀粉酶用量增加，EH淀粉膠黏度也逐漸降低，這是因為 β?淀粉酶作為外切酶，能夠切斷淀粉分子鏈末端的麥芽糖單元［28］，使得淀粉分子質量減小，黏度降低。

從圖4（b）可看出，單一α-淀粉酶水解工藝下的瓦楞紙強度性能均呈先增加后減小趨勢，當α-淀粉酶用量為100 mL/t時最佳，瓦楞紙抗張強度和抗張指數分別為8.76 kN/m、54.5 N·m/g，環壓強度和環壓指數分別為2.30 N/mm、14.0 N·m/g；但該條件下的EH淀粉膠黏度（39.4 mPa·s）較大。相似地，α/β-復合淀粉酶水解工藝（30 mL/t β-淀粉酶系列）下的瓦楞紙強度性能也隨α-淀粉酶用量呈先增加后減小趨勢，當α-淀粉酶用量為90 mL/t 時最佳，瓦楞紙抗張強度和抗張指數分別為8.94 kN/m、54.2 N·m/g，環壓強度和環壓指數分別為2.31 N/mm、14.0 N·m/g，且此條件下EH淀粉膠黏度（28.11 mPa·s）滿足施膠要求。對比發現，在30 mL/t β-淀粉酶系列的α/β-復合淀粉酶水解工藝下，瓦楞紙的最佳強度高于單一α-淀粉酶酶水解工藝，這是因為β-淀粉酶作為外切酶，其切斷淀粉分子鏈末端的酶水解速率較慢，而α-淀粉酶作為內切酶，其能快速切斷淀粉大分子間的α-D-1，4-糖苷鍵，二者協同可較好控制淀粉的酶水解速率和分子鏈長，得到黏度與分子質量較為合適的EH淀粉膠，使其在具備表面成膜能力（要求分子質量較大）的同時，能夠填充紙張纖維間的孔隙 （要求分子質量較小）。因此，相較于單一α-淀粉酶，α/β-復合淀粉酶水解工藝對EH淀粉膠改善紙張強度性能的提升作用更明顯。

由圖4（c）可看出，在α/β-復合淀粉酶水解工藝下，當β-淀粉酶用量為100 mL/t時，瓦楞紙的強度性能在α-淀粉酶用量為150 mL/t時最佳，瓦楞紙抗張強度和抗張指數分別為8.64 kN/m、53.0 N·m/g，環壓強度和環壓指數分別為2.27 N/mm、13.9 N·m/g；當β-淀粉酶用量為200 mL/t時，瓦楞紙的強度性能在α-淀粉酶用量為90 mL/t時最佳，抗張強度和抗張指數分別為8.78 kN/m、53.5 N·m/g，環壓強度和環壓指數分別為2.29 N/mm、14.0 N·m/g。對比發現，100 mL/t和200 mL/t β-淀粉酶系列制得的瓦楞紙強度性能均低于30 mL/t β-淀粉酶系列，且使紙張達最佳強度所需的α/β-復合淀粉酶用量較大，成本較高，綜合性價比較低。綜上，在60 ℃酶水解溫度下，當α/β-復合淀粉酶配比為90 mL/t α-淀粉酶與 30 mL/t β-淀粉酶時，制備的 EH 淀粉膠 C3 對紙張強度的提升效果最佳。

2. 4 表面形貌分析

圖5為單一α-淀粉酶和α/β-復合淀粉酶水解工藝下，瓦楞原紙及不同EH淀粉膠施膠瓦楞紙的SEM圖。如圖5（a）所示，瓦楞原紙表面纖維輪廓較為清晰，纖維間相互纏結形成很多細小孔隙；此外，纖維表面形貌粗糙，且有明顯破損痕跡。如圖5（b）所示，經50 mL/t單一α-淀粉酶水解制備EH淀粉膠S17施膠后的瓦楞紙表面覆蓋著一層較厚淀粉膠，且纖維間孔隙減少、結合面積增大。類似地，如圖5（c）～圖5（d）所示，分別經90 mL/t單一α-淀粉酶、90 mL/t α-淀粉酶/30 mL/t β-淀粉酶水解制備EH淀粉膠S13和C3施膠后的瓦楞紙表面纖維均存在較為光滑的淀粉膠層，且纖維間的孔隙內部出現淀粉膠滲透現象，其中S13施膠后的瓦楞紙表面的纖維孔隙多于C3施膠后的瓦楞紙。

3 結 論

利用玉米淀粉的單一α-淀粉酶或α/β-復合淀粉酶水解反應，制備得到生物酶水解玉米淀粉施膠劑（EH 淀粉膠），并將其應用于瓦楞原紙的表面施膠，通過測定EH淀粉膠黏度、瓦楞紙的抗張強度和環壓強度，探究最佳酶水解溫度和酶用量，考察酶水解工藝對淀粉膠提升紙張強度性能的作用效果。

3. 1 制備EH淀粉膠的最佳酶水解工藝參數為：酶水解溫度60 ℃，α-淀粉酶、β-淀粉酶用量分別為90 mL/t、30 mL/t；經其施膠后，瓦楞紙抗張強度及環壓強度分別為8.94 kN/m和2.31 N/mm，相比瓦楞原紙分別提高了20.7%和31.8%。

3. 2 相較于單一 α-淀粉酶，α/β-復合淀粉酶在適宜溫度及合適用量配比下能發揮協同作用，經其酶水解得到的EH淀粉膠在用于瓦楞原紙表面施膠時，能夠明顯改善紙張強度性能。

3. 3 瓦楞紙間的強度差異可能與EH淀粉膠的黏度及分子質量有關，用量配比適當的α/β-復合淀粉酶能夠控制酶水解所得EH淀粉膠黏度，以滿足施膠要求。

參 考 文 獻

［1］ 趙 偉 . 中國造紙工業 2023 年生產運行情況［J］. 造紙信息，

2024（1）：66-69.

ZHAO W. Production Operation of China’s Paper Industry in 2023［J］.

China Paper Newsletters，2024（1）：66-69

［2］ 郭彩云 . 2022 年我國廢紙回收利用及廢紙、再生纖維漿貿易概

況［J］. 造紙信息，2023（9）：24-28.

GUO C Y. Overview of Waste Paper Recycling and Trade of Waste

Paper and Recycled Fiber Pulp in China in 2022［J］. China Paper

Newsletters，2023（9）：24-28.

［3］ 林凌蕊，楊

潔，曲一飛，等 . 基于資源化回用的 OCC 廢紙漿

二次淀粉的理化特性研究［J］. 中國造紙學報，2020，35（1）：

47-53.

LIN L R， YANG J， QU Y F， et al. Physicochemical Characteriza?

tion of Secondary Starch from OCC Waste Pulp Based on Resource

Reuse［J］. Transactions of China Pulp and Paper，2020，35（1）：

47-53.

［4］ 張國運 . 造紙用表面施膠劑的概況及發展［J］. 西南造紙，

2003，32（2）：8-11.

ZHANG G Y. Overview and Development of Surface Sizing Agents

for Papermaking［J］. Southwest Pulp and Paper，2003，32（2）：8-11.

［5］ 滕銘輝，趙傳山. 表面施膠劑在造紙工業中的應用新進展［J］.

天津造紙，2008，30（2）：37-41.

TENG M H， ZHAO C S. New Progress in the Application of Surface

Sizing Agents in Paper Industry［J］. Tianjin Paper Making，2008，

30（2）：37-41.

［6］ TAJIK M， TORSHIZI H J， RESALATI H， et al. Effects of cationic

Starch in the Presence of Cellulose Nanofibrils on Structural， Optical

and Strength Properties of Paper from Soda Bagasse Pulp ［J］. Carbo?

hydrate Polymers，2018，194：1-8.

［7］ GEORGES A， LACOSTE C， DAMIEN E. Effect of Formulation and

Process on the Extrudability of Starch-based Foam Cushions ［J］.

Industrial Crops and Products，2018，115：306-314.

［8］ 劉士亮 . 表面施膠的發展現狀及施膠劑種類［J］. 湖北造紙，

2014（2）：36-40.

LIU S L. Development Status of Surface Sizing and Types of Sizing

Agents［J］. Hubei Paper Making，2014（2）：36-40.

［9］ 馬厚悅，劉燕韶，馬小清，等. 膠版印刷紙表面施膠工藝優化實

踐［J］. 中華紙業，2023，44（22）：44-47.

MA H Y， LIU Y S， MA X Q， et al. Optimization of Surface Sizing

Process for Offset Printing Paper［J］. China Pulp amp; Paper Industry，

2023，44（22）：44-47.

［10］ 林凌蕊 . OCC 廢紙漿二次淀粉離子化改性及其資源化利用研

究［D］. 南京：南京林業大學，2020.

LIN L R. Research on Secondary Starch Ionisation Modification of

OCC Waste Pulp and its Resource Utilisation［D］. Nanjing： Nanjing

Forestry University，2020.

［11］ 梁曹雯，鄧后勤 . 酶法改性淀粉研究進展［J］. 食品安全導刊，

2016（12）：60-61.

LIANG C W， DENG H Q. Research Progress of Enzyme-modified

Starch［J］. China Food Safety Magazine，2016（12）：60-61.

［12］ 尹 興，梁楓晴，陳志強，等. 中溫淀粉酶改性玉米淀粉在紙板

中的應用研究［J］. 包裝工程，2021，42（1）：90-95.

YIN X， LIANG F Q， CHEN Z Q， et al. Application of Medium-tem?

perature Amylase-modified Corn Starch in Paperboard［J］. Packag?

ing Engineering，2021，42（1）：90-95.

［13］ WANG T， WANG F， MA R， et al. Enzymatically Modified Starch

for Paper Surface Sizing： Enzymes with Different Action Modes and

Sites［J］. Carbohydrate Polymers，DOI：10.1016/j.carbpol.2022.119636.

［14］ 杜偉民. 表面施膠淀粉的酶改性［J］. 造紙化學品，2009，21（6）：

53-54.

DU W M. Enzymatic Modification of Surface Sizing Starch［J］. Paper

Chemicals，2009，21（6）：53-54.

［15］ 孔昊存. 淀粉分子糖苷鍵重構及其產物對小鼠糖脂代謝的調控

作用［D］. 無錫：江南大學，2021.

KONG H C. Modulation of Glycosidic Bond Remodelling of Starch

Molecules and Their Products on Glycolipid Metabolism in Mice［D］.

Wuxi：Jiangnan University，2021.

［16］ 李 巖，孫康娜，宋曉凡，等. 雙酶協同增加青稞慢消化淀粉含

量的工藝優化［J］. 食品研究與開發，2024，45（2）：125-131.

LI Y， SUN K N， SONG X F， et al. Process Optimisation of Dual

Enzyme Synergistic Increase of Slow-digestible Starch Content in Bar?

ley［J］. Food Research and Development，2024，45（2）：125-131.

［17］ 周姍姍. 瓜爾膠對木薯淀粉消化性的影響研究［D］. 無錫：江南

大學，2015.

ZHOU S S. Study on the Effect of Guar Gum on the Digestibility of

Cassava Starch［D］. Wuxi： Jiangnan University，2015.

［18］ 張玉華，段緒果. 普魯蘭酶在需鈉弧菌中的分泌表達與發酵優

化［J］. 生物工程學報，2023，39（8）：3421-3435.

ZHANG Y H， DUAN X G. Secretory Expression and Fermentation

Optimisation of Pullulanase in Sodium-demanding Vibrio Vulnificus［J］.

Chinese Journal of Biotechnology，2023，39（8）：3421-3435.

［19］ BRENNER T， KIESSLER B， RADOSTA S， et al. Processing Sur?

face Sizing Starch Using Oxidation， Enzymatic Hydrolysis and Ultra?

sonic Treatment Methods-preparation and Application［J］. Carbohy?

drate Polymers，2016，138：273-279.

［20］ 徐靖雯，鄭明珠，劉景圣，等. 復合酶法改性淀粉的研究進展［J］.

食品研究與開發，2024，45（1）：187-192.

XU J W ， ZHENG M Z， LIU J S， et al. Progress of Starch Modifica?

tion by Composite Enzyme Method［J］. Food Research and Develop?

ment，2024，45（1）：187-192.

［21］ 張小紅，張晨健，許小偉，等 . 淀粉膠液黏度對施膠效果的影

響［J］. 天津造紙，2023，45（3）：39-42.

ZHANG X H， ZHANG C J， XU X W， et al. Influence of Starch

Glue Viscosity on Sizing Effect［J］. Journal of Dispersion Science?

and Technology，2023，45（3）：39-42.

［22］ 張玉娟，戴紅旗，李媛媛，等 . TEMPO/NaBr/NaClO 體系氧化酶

解淀粉及其表面施膠［J］. 中國造紙學報，2012，27（3）：10-14.

ZHANG Y J， DAI H Q， LI Y Y， et al. Oxidative Enzymatic Hydrolysis

of Starch and Its Surface Sizing by TEMPO/NaBr/NaClO System［J］.

Transactions of China Pulp and Paper，2012，27（3）：10-14.

［23］ 李遠華，劉煥彬，陶勁松，等. 紙張抗張強度模型的研究進展［J］.

中國造紙，2014，33（1）：65-69.

LI Y H， LIU H B， TAO J S， et al. Research Progress of Paper Tensile

Strength Modelling［J］. China Pulp amp; Paper，2014，33（1）：65-69.

［24］ 郝曉秀，尹 興，劉雙雙，等. 硅酸鈣/陽離子淀粉表面施膠對瓦

楞紙板物理性能的影響［J］. 數字印刷，2021（3）：123-129.

HAO X X， YIN X， LIU S S， et al. Effect of Calcium Silicate/Cation?

ic Starch Surface Sizing on the Physical Properties of Corrugated

Board［J］. Printing Field，2021（3）：123-129.

［25］ 張 靜，焦潔帆，云少君，等. 原花青素和原兒茶酸對淀粉消化

酶的聯合抑制作用［J］. 食品工業科技，2024，45（20）：105-113.

ZHANG J， JIAO J F， YUN S J， et al. Combined Inhibition of Procy?

anidins and Protocatechuic Acid on Starch Digestive Enzymes［J］.

Science and Technology of Food Industry，2024，45（20）：105-113.

［26］ 李紹綏，陳 港. 酶轉化淀粉液用于瓦楞原紙表面施膠的試驗［J］.

中華紙業，2009，30（6）：44-47.

LI S S， CHEN G. Experiment on Surface Sizing of Corrugated Base

Paper by Enzymatic Conversion of Starch Solution［J］. China Pulp amp;

Paper Industry，2009，30（6）：44-47.

［27］ 陳南寧，劉爭號，肖穎喆，等. 基于DEA-EWM-TOPSIS算法的瓦

楞紙箱配紙及楞型選擇［J］. 中國造紙，2024，43（2）：148-157.

CHEN N N， LIU Z H， XIAO Y Z， et al. Paper Matching and Pat?

tern Selection of Corrugated Box Based on DEA-EWM-TOPSIS Algo?

rithm［J］. China Pulp amp; Paper，2024，43（2）：148-157.

［28］ 劉麗陽，胡彥波，王 西，等. 酶在植物多糖研究中的應用進展［J］.

食品研究與開發，2024，45（8）：217-224.

LIU L Y， HU Y B， WANG X， et al. Application of Enzymes in the

Study of Plant Polysaccharides［J］. Food Research and Develop?

ment，2024，45（8）：217-224.