[go: up one dir, main page]

FI112248B - New carrot fungus and its use in the preparation of wood - Google Patents

New carrot fungus and its use in the preparation of wood Download PDF

Info

Publication number
FI112248B
FI112248B FI20020591A FI20020591A FI112248B FI 112248 B FI112248 B FI 112248B FI 20020591 A FI20020591 A FI 20020591A FI 20020591 A FI20020591 A FI 20020591A FI 112248 B FI112248 B FI 112248B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
wood
fungus
rivulosus
chips
lignin
Prior art date
Application number
FI20020591A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20020591A0 (en
FI20020591A (en
Inventor
Pekka Maijala
Terhi Hakala
Jouni Ellmen
Annele Hatakka
Leena Hauhio
Original Assignee
Helsingin Yliopisto
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Helsingin Yliopisto filed Critical Helsingin Yliopisto
Priority to FI20020591A priority Critical patent/FI112248B/en
Publication of FI20020591A0 publication Critical patent/FI20020591A0/en
Priority to AU2003216952A priority patent/AU2003216952A1/en
Priority to PCT/FI2003/000238 priority patent/WO2003080812A1/en
Publication of FI20020591A publication Critical patent/FI20020591A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI112248B publication Critical patent/FI112248B/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/002Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process employing compositions comprising microorganisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/02Processes; Apparatus
    • B27K3/0207Pretreatment of wood before impregnation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/14Fungi; Culture media therefor
    • C12N1/145Fungal isolates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12RINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/645Fungi ; Processes using fungi

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

112248 UUSI VALKOLAHOTTAJASIENI JA SEN KÄYTTÖ PUUN ESIKÄSITTELYSSÄ112248 MY NEW WHITE SPRAYER AND ITS USE IN PRE-TREATMENT OF WOOD

KEKSINNÖN ALAFIELD OF THE INVENTION

Keksintö koskee paperinvalmistukseen liittyvän prosessin menetelmää, jossa 5 hyödynnetään biologisia eläviä mikrobeja. Erityisesti keksintö tuo esille uuden valkolahottajasienen ja sen käytön puun esikäsittelyssä.The invention relates to a method of a papermaking process which utilizes living biological microbes. In particular, the invention provides a novel white rot fungus and its use in the treatment of wood.

KEKSINNÖN TAUSTABACKGROUND OF THE INVENTION

Paperin valmistamiseksi puusta puumateriaali tavallisesti haketetaan ja puukuidut 10 erotellaan toisistaan sopivalla prosessilla. Teollisessa mittakaavassa käytetään useita eri menetelmiä kuitujen erottelemiseksi toisistaan. Yksinkertaisimmillaan hake kuidutetaan mekaanisesti veden kanssa jauhimessa haluttuun kuidutusasteeseen. Muita menetelmiä ovat ns. termo-mekaaninen kuidutus (TMP), kemiallinen hakkeen käsittely yhdistettynä termo-mekaaniseen kuidutukseen (CTMP), kemiallis-mekaaninen kuidutus (CMP), nk.To make paper from wood, the wood material is usually chipped and the wood fibers 10 separated by a suitable process. On an industrial scale, several different methods are used to separate the fibers from one another. At its simplest, the chips are mechanically defibrated with water in the refiner to the desired degree of defibration. Other methods include the so-called. thermo-mechanical defibration (TMP), chemical chipping treatment combined with thermo-mechanical defibration (CTMP), chemo-mechanical defibration (CMP), so-called.

15 Kraft- eli sulfaattikeitto sekä sulfiittiprosessi. Kaikissa edellä mainituissa menetelmissä tarkoitus on saada puun selluloosakuidut erilleen puun muusta rakennemateriaalista haluttuun kuidutustasoon.15 Kraft sulphate soup and sulphite process. The purpose of all of the above methods is to separate the cellulosic fibers of the wood from the other structural material of the wood to the desired level of fiberization.

Puuaines koostuu kemialtaan useanlaisista polymeereistä, joista selluloosa on 20 pääasiallisin rakennusaine. Selluloosakuidut ovat yhteydessä hemiselluloosaan, joka on •: yhteydessä aromaattiseen polymeeriin, jota kutsutaan ligniiniksi. Sellun valmistuksessa ; : ligniini (ja hemiselluloosa) pyritään poistamaan. Natiivissa puussa ligniini on kerrostunut · selluloosakuitujen ympärille suojaa ja mekaanista tukea antavaksi kerrokseksi.Wood is composed of several types of polymers, of which cellulose is the 20 main building block. Cellulose fibers are linked to hemicellulose, which is: • linked to an aromatic polymer called lignin. Pulp manufacturing; : lignin (and hemicellulose) are being removed. In native wood, lignin is · deposited around cellulosic fibers as a protective and mechanical support layer.

. ’ ·: 25 Puun tai hakkeen käsittelyä ennen massan valmistusta ligniiniä hajottavilla sienillä « · · ..nimitetään biopulppaukseksi (engl. ’’biopulping”). Varastoituun tuoreeseen puutavaraan iskeytyy nopeasti mikrobeja, etupäässä sieniä. Sienet hyödyntävät aluksi puusta ’ · ': helpoimmin hyödynnettävät ravintoaineet kuten puun uuteaineet. Näiden ravintoaineiden •; ·' vähetessä puussa kasvuetua saavat sellaiset sienet, jotka kykenevät hyödyntämään • ’ ,:30 selluloosaa, hemiselluloosaa ja ligniiniä. Valkolahosienet ovat luokkaan Basidiomycetes kuuluvia sieniä, jotka kykenevät hajottamaan näitä puun polymeerejä. Jotkut näistä • ’ ·.. sienistä hajottavat suhteellisesti enemmän ligniiniä kuin puun polysakkarideja. Näitä *.: sieniä nimitetään selektiivisiksi ligniininhajottajiksi. Tällaisten sienten käyttö on osoittautunut hyödylliseksi puuhakkeiden esikäsittelyssä ennen mekaanista 2 112248 massanvalmistusta. Sopivalla sienikäsittelyllä on mahdollista alentaa massanvalmistuksen kustannuksia. Sienten käytöllä pyritään paitsi tuotannon tehostamiseen myös ympäristöä säästävään tuotantoon. Mekaanisessa massanvalmistuksessa on pystytty sienikäsittelyn avulla säästämään energiaa sekä parantamaan paperin laatua.. '·: 25 Treatment of wood or wood chips before making pulp with lignin-degrading fungi «· · .. is called" biopulping ". Stored fresh timber is rapidly attacked by germs, mainly fungi. Fungi initially make use of wood · ·: the most easily utilized nutrients such as wood extracts. These nutrients •; · 'Fungi capable of utilizing •': 30 cellulose, hemicellulose and lignin will benefit from a reduction in growth in wood. White fungi are fungi of the class Basidiomycetes which are capable of breaking down these wood polymers. Some of these fungi decompose relatively more lignin than wood polysaccharides. These * .: mushrooms are called selective lignin dispersants. The use of such fungi has proved to be useful in the pre-treatment of wood chips prior to mechanical 2,112,248 pulping. By suitable fungal treatment it is possible to reduce the cost of pulping. The use of mushrooms is aimed not only at improving production but also at environmentally friendly production. Mechanical pulping has been able to save energy and improve paper quality by using a sponge treatment.

55

Ensimmäinen artikkeli ligniiniä hajottavien sienten mahdollisuuksista massanvalmistuksessa julkaistiin vuonna 1957. Ensimmäiset biopulppauskokeet tehtiin 1960-luvun alussa itsestään valkolahonneella männyllä, jota käytettiin kemiallisen massan raaka-aineena. Sienen vaikutuksesta massasta valmistetun paperin lujuus parani.The first article on the potential of lignin-degrading fungi in pulp production was published in 1957. The first bio-pulping experiments were conducted in the early 1960s on spontaneously decomposed pine, which was used as a chemical pulp raw material. The strength of the paper made from the pulp was improved by the fungus.

10 Biopulppausta ja sen tutkimusta on kehitetty erityisesti Ruotsissa 1970- ja 1980-luvuilla Skogsindustrins Tekniska Forskningsinstitutissa (STFI) prof. Karl-Erik Erikssonin ryhmässä sekä vv. 1987-1996 USA:ssa enimmillään 20 yhtiön rahoittamana konsortiona, jota koordinoi Wisconsinin yliopiston Forest Products Laboratorym tri Richard Burgess sekä prof. Kent Kirk. Hankkeessa kartoitettiin laajasti (n. 400 kpl) valkolahosieniä ja 15 tehtiin yli 200 biopulppauskoetta. Sienistä valikoitui tehokkaimpana Ceriporiopsis subvermispora, koska se näytti soveltuvan sekä havu- että lehtipuun (pääasiassa männyn ja haavan) käsittelyyn. Tällä sienellä on tehty kokeita teollisessa, 40 tonnin hake-erän mittakaavassa. Kuusta (Picea abies) on tutkittu selvästi vähemmän kuin haapa-ja mäntypuuta. Kuusella ei ole saavutettu yhtä suuria energiansäästöjä kuin haavalla. Setliff 20 ym. (1990) ovat raportoineet 13% energiansäästöstä 20 päivän C. subvermispora- , · "“· käsittelyllä, kun vastaava käsittely haavalla tuotti 20% energiansäästön.10 Biopulp and its research have been developed especially in Sweden in the 1970s and 1980s by the Skogsindustrins Tekniska Forskningsinstitut (STFI) prof. Karl-Erik in the Eriksson group and vv. 1987-1996 in the USA as a consortium funded by up to 20 companies, coordinated by Richard Burgess, Forest Products Laboratory at the University of Wisconsin, and prof. Kent Kirk. The project involved extensive mapping of white fungus (about 400) and 15 more than 200 bio-pulping experiments. Ceriporiopsis subvermispora was selected as the most potent fungus because it seemed to be suitable for treating both coniferous and deciduous trees (mainly pine and wound). This sponge has been tested on an industrial scale of 40 tons of chips. Spruce (Picea abies) is much less studied than aspen and pine. Spruce has not achieved the same amount of energy savings as wound. Setliff 20 et al. (1990) reported 13% energy savings with 20 days of C. subvermispora, · "" · treatment, whereas a similar wound treatment yielded 20% energy savings.

:, · i Tällä hetkellä sienen käyttöön biopulppauksessa liittyy ongelmia, joiden vähentämiseksi ’·...· ja prosessin taloudellisesti kannattavammaksi saattamiseksi on tarve kehittää tai löytää '. ' 25 ominaisuuksiltaan sellainen sieni, jonka siirrostaminen hakkeeseen ei aiheuta · ·' C. subvermisporan käytössä ilmenneitä haittoja: 1. siirroksen lisääminen hakkeeseen edellyttää hakkeen luonnollisen mikrobiston vähentämistä ennen valkolahosienen lisäämistä esimerkiksi hakkeen höyrykäsittelyllä, 2. sienen voimakas biomassan kasvu •; * hakkeessa nostaa hakekasan sisälämpötilaa lyhyessä ajassa niin korkealle, että sienen • ' .*30 kasvu pysähtyy, 3. hakkeen rakenne muuntuu niin, että sienen kasvuun, ...' ligniininhajotukseen ja lämpötilan säätämiseen tarpeellisen ilman saattaminen hakekasaan vaikeutuu. Sienikäsittelyn edellytyksinä voidaan lisäksi pitää sitä, että ligniiniselektiivisyys säilyy korkeana ja saantohäviö pienenä. Konsortion jatkotutkimuksissa on löydetty C. subvermisporaa parempi biopulppaussieni Phlebia 3 112248 subserialis, jolle on haettu USA:ssa patenttia loblolly-männyn (Firms taeda) ja haavan (Populus tremelloides) käsittelyssä (WO9802612). Vaikka/’, subserialis-sienen käyttö on konsortion tutkimuksissa näyttänyt vähentävän yllä mainittuja ongelmia (Scott ym., 1998), sen ligniiniselektiivisyydestä ei ole julkaistua tietoa ja näyttää siltä, ettei sieni 5 selektiivisyysominaisuuksiltaan ole C. subvermisporan luokkaa. Sen puuhun vaikuttavasta entsyymitoiminnasta ei ole julkaistua tietoa. Aiemmissa vuosina 1991 (US5055159) ja 1993 (Akhtar ym.) julkisiksi saatetuissa tutkimuksissa/’, subserialis-sienikäsittelystä seurannut energiansäästö oli samantasoinen tai heikompi kuin C. subvermispora-käsittelyssä. On ilmeistä, ettei P. 5«foerm//5-sienikäsittelystä ole saatu 10 riittävän hyviä tuloksia teolliseen sovellutukseen, mahdollisesti sen heikomman ligniiniselektiivisyyden takia.:, · I At present, there are problems with the use of sponge in biopulp, which need to be developed or discovered to reduce '· ... · and make the process more economically viable. '25 fungi with inoculation properties that do not cause chips inoculation · ·' C. subvermispora has the following disadvantages: 1. adding the inoculum to the chips requires reducing the natural microbial content of the chips before adding the white fungus, for example by steam treatment; * raises the internal temperature of the chips in a short time so that the growth of the fungus stops • 30, stops the structure of the 3rd chips to make it difficult to obtain the air necessary for the growth of the fungus, ... 'lignin decomposition and temperature control. In addition, lignin selectivity remains high and yield loss is a prerequisite for fungal treatment. Further research by the consortium has found Phlebia 3 112248 subserialis, a biofouling fungus superior to C. subvermispora, for which a patent has been applied for in the US in the treatment of loblolly pine (Firms taeda) and wound (Populus tremelloides) (WO9802612). Although the use of / ', subserialis fungus in consortium studies has appeared to alleviate the above problems (Scott et al., 1998), there is no published information on its lignin selectivity and it appears that the fungus 5 does not have a class of C. subvermispora. There is no published information on the enzymatic activity of its wood. In previous studies published in 1991 (US5055159) and 1993 (Akhtar et al.), The energy savings from subserialis sponge treatment were equal to or lower than those of C. subvermispora treatment. It is evident that the P. 5 foerm // 5 fungal treatment has not yielded sufficiently good results for industrial application, possibly due to its lower lignin selectivity.

Keksinnössä on löydettyjä eristetty valkolahottajasieni Physisporinus rivulosus, kanta T241i, joka ominaisuuksiltaan kasvun, lämmönsietokyvyn ja ligniiniselektiivisyyden 15 suhteen on parempi kuin C. subvermispora. Lisäksi T241i on lämpötilansieto- ominaisuuksiltaan verrattavissa P. subserialikseen. Kannassa Τ241Ϊ yhdistyvät siis hyvät ominaisuudet esikäsittelyteknologian kannalta sekä vaikutusmekanisminsa kannalta.The invention has found isolated white rot fungus Physisporinus rivulosus, strain T241i, which is superior in quality to growth, heat tolerance and lignin selectivity over C. subvermispora. In addition, T241i is comparable in temperature resistance to P. subserialis. Strain siis241Ϊ thus combines good qualities in terms of pretreatment technology and its mechanism of action.

Ligniiniselektiivisyys on korkea ja käsittelyn aiheuttama puun painohäviö pieni, mikä on verrattavissa massanvalmistuksessa tärkeään pieneen saantohäviöön. P. rivulosus T241i 20 aiheuttaa jo yhden viikon kasvatuksen jälkeen muutoksia puun ligniinin liukoisuudessa ' ’: alkaliin sekä erittää runsaasti ligniiniä modifioivaa entsyymiä mangaaniperoksidaasia : : hakkeeseen. Tätä entsyymiä erittyy puuhun samanaikaisesti oksaalihapon kanssa.The lignin selectivity is high and the processing weight loss of wood is low, which is comparable to the low yield loss important for pulp production. Already after one week of cultivation, P. rivulosus T241i 20 causes changes in the solubility of wood lignin in '': alkali and secretes a high amount of lignin-modifying enzyme, manganese peroxidase:: in chips. This enzyme is excreted in the wood at the same time as oxalic acid.

» , · · Molempien tekijöiden esiintyminen puussa on ilmeisesti tärkeää ligniinin modifioinnissa ... * ja myöhemmissä prosesseissa, jotka vaikuttavat massanvalmistuksen energiankulutukseen • · : 25 ja paperin laatuun. Sieni vähentää myös voimakkaasti puun uuteaineiden määrää, mikä on • * ♦ .. · * paperin laadun sekä paperikoneiden ajettavuuden kannalta tärkeä ominaisuus. Kahden viikon sienikäsittely kannalla P. rivulosus T241i alentaa mekaanisen massanvalmistuksen ' · ’ ’ kuidutusenergian tarvetta merkittävästi.», · · The presence of both factors in wood appears to be important in the modification of lignin ... * and in subsequent processes affecting the energy consumption of pulp production and the quality of paper. Fungus also greatly reduces the amount of wood extractant, which is an important feature of paper quality and the runnability of paper machines. Two weeks treatment of the fungus with P. rivulosus T241i significantly reduces the need for mechanical pulping '·' 'pulp energy.

Γ /30 PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUSΓ / 30 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Kuva 1. C. subvermisporan (CZ-3) ja P. rivulosuksen (T241 i) kasvu mallasagaralustalla : *.. eri lämpötiloissa. Kasvun määrä on ilmaistu millimetreinä vuorokaudessa.Figure 1. Growth of C. subvermispora (CZ-3) and P. rivulosus (T241i) on malting agar medium: * .. at different temperatures. The amount of growth is expressed in millimeters per day.

• » 4 112248• »4 112248

Kuva 2. Kantojen P. rivulosus Τ24Π (mustat pylväät) ja C. subvermispora CZ-3 (varjostetut pylväät) kuusipuun lahotuskyky ilmaistuna puun painohäviönä kolmessa eri lämpötilassa 2 ja 6 viikon sienikäsittelyajan jälkeen.Figure 2. Decomposition ability of P. rivulosus Τ24Π (black columns) and C. subvermispora CZ-3 (shaded columns), expressed as weight loss of wood at three different temperatures after 2 and 6 weeks of fungal treatment.

5 Kuva 3. Elävän sienirihmaston määrä autoklavoidussa hakkeessa kahden viikon fermentoinnin aikana ilmaistuna FDA-arvoina (kts. esimerkki 4).5 Figure 3. Amount of live fungal mycelium in autoclaved chips during two weeks of fermentation expressed as FDA values (see Example 4).

Kuva 4. Autoklavoidun kuusen sydänpuuhakkeen eri uuteaineryhmissä tapahtuneet muutokset viikon sienikäsittelyn jälkeen. Väritön pylväs: kontrollihake ilman 10 sienikäsittelyä, musta pylväs P. rivulosus T241i, varjostettu pylväs C. subvermispora CZ-3.Figure 4. Changes in different extraction groups of autoclaved spruce heartwood chips after one week of fungal treatment. Colorless column: control chips without 10 fungal treatments, black column P. rivulosus T241i, shaded column C. subvermispora CZ-3.

Kuva 5. Ylempi piirros esittää tuoreen männyn pintapuuhakkeen eri uuteaineryhmissä tapahtuneet muutokset viikon sienikäsittelyn jälkeen. Alemmasta piirroksesta on rasva- ja 15 hartsihapot jätetty pois, jolloin erot muiden uuteaineryhmien kohdalla tulevat paremmin näkyviin.Figure 5. The diagram above shows the changes in different extract groups of fresh pine hardwood chips after one week of fungal treatment. Fatty acids and resin acids are omitted from the lower drawing, whereby differences with other groups of extracts are more clearly visible.

Kuva 6. Geelipermeaatiokromatografiakäyrä kemiallisessa keitossa syntyneen mustalipeän moolimassajakaumasta. Hake kuusen pintapuuta, sienikäsittelyaika kaksi 20 viikkoa. S3 3, P. rivulosus T241i, S3 4, kontrolli ilman sienikäsittelyä, S3 5, C. subvermispora CZ-3.Figure 6. Gel permeation chromatography curve of molecular weight distribution of black liquor from chemical cooking. Chip spruce surface wood, mushroom treatment time two 20 weeks. S3 3, P. rivulosus T241i, S3 4, control without fungal treatment, S3 5, C. subvermispora CZ-3.

* · Kuva 7. Siipijauhimen kuluttama energia kuusen pintapuuhakkeen lohdutuksessa eri ,.. · kuidutusasteissa. Sieniesikäsittely kaksi viikkoa.* · Figure 7. Energy consumed by the wing refiner to comfort spruce chips in different, .. · degree of defibration. Fungal pre-treatment for two weeks.

25 ... ’ Kuva S. Sieniesikäsittelyn vaikutus mekaanisen massan tehonottoon lohdutuksen alkuvaiheessa.25 ... 'Figure S. Effect of mushroom pretreatment on the mechanical pulp power input during the initial phase of comfort.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS ; '. ‘30 Keksinnön sieni Physisporinus rivulosus, kanta T241 i, on löydetty Etelä-Suomesta.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION; '. '30 The fungus Physisporinus rivulosus of the invention, strain T241i, has been found in southern Finland.

P. rivulosus on tavallinen valkolahoa aiheuttava puunlahottaja Pohjois- ja Keski-: ’ ·.. Amerikassa, erityisesti jättituijassa (Thujaplicata) ja punapuissa (Sequoia sempervirens).P. rivulosus is a common white-rot woodworm in North and Central America, especially the giant thuja (Thujaplicata) and redwood (Sequoia sempervirens).

Muita isäntäpuita ovat mm. lännenhemlokki (Tsuga heterophylla), douglaskuusi (Pseudotsuga menziesii) sekä oregoninleppä (Alnus rubra (=oregana)). Myös koivu 5 112248 (Betula sp.) ja eukalyptus {Eucalyptus sp.) ovat mahdollisia isäntäpuita. Sieni siis kykenee kasvamaan sekä havu- että lehtipuulla. Euroopassa P. rivulosus lienee hyvin harvinainen. Usemmiten se on tavattu männyssä {Pinus sylvestris). Tavallisesti sienen itiöemiä löydetään hiiltyneiltä puunrungoilta. Koska sienitaksonomiassa monet sienisuvut 5 ja niiden nimitykset ovat vakiintumattomia, P. rivulosus on liitetty aiemmin myös . sukuihin Gelatoporia (Gloeoporus), Rigidoporus ja Ceriporiopsis. Myös jo vanhentunutta sukunimeä Poria on käytetty sienen yhteydessä. P. rivulosus on sukua C. subvermisporalle mutta on selkeästi oma lajinsa.Other host trees include: western hemlock (Tsuga heterophylla), douglas fir (Pseudotsuga menziesii) and oregon algae (Alnus rubra (= oregana)). Birch 5 112248 (Betula sp.) And eucalyptus (Eucalyptus sp.) Are also potential host trees. Thus, the fungus is able to grow on both coniferous and deciduous trees. P. rivulosus is probably very rare in Europe. Mostly it is found in pine {Pinus sylvestris). Usually fungal spores are found on charred tree trunks. Because many fungal genera 5 and their names are inconsistent in fungal taxonomy, P. rivulosus has also been linked previously. Gelatoporia (Gloeoporus), Rigidoporus and Ceriporiopsis. Also, the obsolete surname Poria has been used in connection with the sponge. P. rivulosus is related to C. subvermispora but is clearly a species of its own.

10 P. rivulosus on heikosti tutkittu valkolahottajasieni. Nakasone (1981) on vertaillut P. rivulosuksen {=Poria rivulosa) ja C. subvermisporan (=Poria subvermispora) ominaisuuksia lämpötilaoptimin, kasvun ja mikroskooppisten tuntomerkkien suhteen. Esimerkissä 1 on tutkittu P. rivulosuksen T241i -kannan ja C. subvermisporan CZ-3 -kannan aiheuttamia puun kemiallisen rakenteen muutoksia. Esimerkissä osoitetaan 15 molempien lajien kykenevän selektiiviseen ligniininhajotukseen. Τ241Ϊ on selektiivisempi kuin CZ-3. Esimerkissä 2 on selvitetty kantojen T241i ja CZ-3 kasvua kasvatusmaljoissa laboratoriossa. T241i omaa selvästi laajemman lämpötila-alueen kasvuunsa verrattuna kantaan CZ-3. Esimerkki 3 kuvaa lämpötilan vaikutusta puun hajotukseen. Kannan T241i parempi lämmönsietokyky näkyy myös näissä lyhyissä puun lahotuskokeissa.10 P. rivulosus is a poorly studied white rot fungus. Nakasone (1981) compared the properties of P. rivulosus {= Poria rivulosa) and C. subvermispora (= Poria subvermispora) with respect to temperature optimum, growth and microscopic features. Example 1 investigates changes in the chemical structure of wood caused by P. rivulosus strain T241i and C. subvermisporan CZ-3. The example demonstrates that both species are capable of selective lignin degradation. Τ241Ϊ is more selective than CZ-3. Example 2 examines the growth of strains T241i and CZ-3 in growth plates in a laboratory. The T241i has a much wider temperature range compared to the CZ-3 strain. Example 3 illustrates the effect of temperature on the decomposition of wood. The superior heat resistance of the T241i strain is also evident in these short wood decomposition tests.

20 Esimerkissä 4 osoitetaan kannan T241 i alhaisempi biomassan tuotto kuusihakkeessa ': samoissa kasvuolosuhteissa verrattuna kantaan CZ-3.Example 4 demonstrates lower biomass yield of strain T241i in spruce chips: under the same growth conditions as in strain CZ-3.

« * • : T241i-sientä on tutkittu myös mekaanisen massanvalmistuksen yhteydessä kokeissa, ... * joissa on selvitetty sienen kykyä vaikuttaa haapapuun selluloosakuituihin. Ns. Simonsin t t • · . ”· 25 värjäyksellä sienellä on todettu ominaisuus, joka korreloi mekaanisessa • · · ’ massanvalmistuksessa alentuneen energiankulutuksen kanssa. Akhtar ym (1995) ovat tutkineet kahta Ceriporiopsis rivulosa -kantaa (artikkelin taulukko 2) yhdessä C.«* •: The T241i fungus has also been studied in mechanical pulping processes in ... * tests on the ability of the fungus to affect aspen cellulose fibers. The so-called Simonsin t t • ·. ”· 25 dyeing sponge has a proven property that correlates with reduced energy consumption in mechanical pulping. Akhtar et al. (1995) have studied two Ceriporiopsis rivulosa strains (Table 2 of the article) together with C.

; pannocinctan {Gelatoporiapannocincta) kanssa vertailuaineistona C. subvermisporalle % * *'.' käyttäen Simonsin värjäystä. Värjäystulosta verrattiin mekaanisessa • · * ; .‘30 massanvalmistuksessa saavutettuun energiansäästöön suhteessa käsittelemättömään ‘hakkeeseen. Toisella P. rivulosus -kannalla (= C. rivulosa) ei saatu lainkaan : ‘· energiansäästöä ja toisellakin P. rivulosus -kannalla kahden viikon käsittelyn jälkeen '·/·’: haapapuun lohdutuksessa saavutettiin ainoastaan 3 %:n energiansäästö siirrostamattomaan kontrolliin verrattuna, kun C. subvermispora -kannoilla saavutettiin 7- 6 112248 12 %:n energiansäästö. Tulos C. pannocinctalla oli samanlainen kuin P. rivulosuksella. On mahdollista, että tutkimuksessa käytetyt amerikkalaiset P. rivulosus -kannat poikkeavat ominaisuuksiensa suhteen eurooppalaisista P. rivulosus -kannoista.; pannocinctan {Gelatoporiapannocincta) as reference material for C. subvermisporalle% * * '.' using Simons staining. The staining result was compared with mechanical • · *; .'30 energy savings in pulp production relative to untreated 'chips. The second P. rivulosus strain (= C. rivulosa) did not achieve any of the following: '· energy savings and the second P. rivulosus strain after two weeks treatment' · / · ': only 3% energy savings were achieved in aspen consolation when compared to non-inoculated controls The strains of C. subvermispora achieved 7-6 112248 12% energy savings. The result for C. pannocincta was similar to that for P. rivulosus. It is possible that the American strains of P. rivulosus used in the study differ in their properties from the European strains of P. rivulosus.

5 Kuusihakkeen sienikäsittely kannoilla P. rivulosus T241 i sekä C. subvermispora CZ-3 aiheuttaa puun ligniinin alkali- ja happoliukoisuuden lisääntymisen jo viikon käsittelyn jälkeen (esimerkit 5 ja 7). Ligniinin liukoisuuden lisääntyminen tarkoittaa todennäköisesti sitä, että sienikäsittelyn seurauksena ligniinin rakenteessa on tapahtunut muutoksia, jotka edesauttavat ligniinin ja sen aromaattisten alayksiköiden vapautumista emäksiseen tai 10 happamaan liuokseen, kun haketta käsitellään joko emäksisellä liuoksella kuten natriumhydroksidilla, tai vahvalla hapolla kuten rikkihapolla. Nämä muutokset korreloivat positiivisesti runsaan ligninolyyttisten entsyymien tuoton kanssa sekä mekaanisessa massanvalmistuksessa alentuneen kuidutusenergian kanssa. P. rivulosus- ja C. subvermispora -käsittelyn aiheuttamat muutokset ligniinin rakenteessa näkyvät 15 happoliukoisen ligniinin lisääntymisenä kuusihakkeen esikäsittelyssä (esimerkki 5), sen sijaan tuoreen mäntyhakkeen esikäsittelyssä ligniinin happoliukoisuus ei lisääntynyt, vaikka männyn uuteaineiden määrä vähentyi lähes 30% (esimerkki 6). Mäntypuun käsittelyssä kannan T24li erittäin lupaava potentiaali on siis erityisesti puun uuteaineiden poistajana, ja siten voisi mahdollistaa männyn käyttämisen mekaanisen massan raaka- 20 aineena. Edullisesti puun uuteainepitoisuus alenee keksinnön mukaisessa prosessissa yli ' · *: 20 %. Esimerkissä 7 tutkittu valkolahottajasieni Phlebiopsis gigantea sekä pihkaa ! : poistava sieni Ophiostomapiliferum (vaalea muunnos) eivät aiheuta P. rivulosus - ja \ · C. subvermispora -käsittelyn kaltaista ligniinin alkaliliukoisuuden lisääntymistä kuusihakkeessa. Esimerkissä 8 on selostettu, kuinka ligniinin alkaliliukoisuuden muutos . * i 25 sienikäsittelyn seurauksena näkyy myös kemiallisessa massanvalmistuksessa syntyneen ..." mustalipeän yhdistejakaumassa: pienimolekyylisen ligniinin määrä on sienikäsittelyn seurauksena kasvanut. Esimerkissä 9 osoitetaan, kuinka siipijauhimen kuluttama ‘ : energiamäärä lohdutuksessa on T24li- ja CZ-3-sienikäsittelyjen seurauksena alentunut • » ··* 10-15% ja erityisesti kuidutuksen alkuvaiheen vaatima energiamäärä on alentunut : ’ .30 voimakkaasti. Tämä merkitsee tehdasmittakaavassa jo varsin merkittävää ... * energiansäästöä.Fungal treatment of spruce chips with strains of P. rivulosus T241i and C. subvermispora CZ-3 causes an increase in alkaline and acid solubility of wood lignin even after one week of treatment (Examples 5 and 7). An increase in the solubility of lignin is likely to indicate that the fungal treatment has resulted in changes in the structure of the lignin that promote the release of lignin and its aromatic subunits into a basic or acidic solution when treated with either an alkaline solution such as sodium hydroxide or a strong acid. These changes are positively correlated with high production of ligninolytic enzymes and reduced pulping energy in mechanical pulping. Changes in the structure of lignin caused by the treatment of P. rivulosus and C. subvermispora are reflected in an increase in 15 acid-soluble lignin in spruce chips pre-treatment (Example 5), whereas in fresh pine chips pre-treatment did not increase in lignin acid solubility (30%). Thus, in the treatment of pine wood, the very promising potential of T24li strain is in particular for the removal of wood extractants, and thus could allow the use of pine as a raw material for mechanical pulp. Preferably, the wood extractant content in the process of the invention is reduced by more than 20%. Phlebiopsis gigante and white resin fungus studied in Example 7! : Removing fungus Ophiostomapiliferum (light variant) does not induce an increase in alkaline solubility of lignin in spruce chips similar to P. rivulosus and \ · C. subvermispora. Example 8 describes how the change in the alkali solubility of lignin. * i 25 fungus treatment also shows chemical pulp ... "black liquor compound distribution: low molecular weight lignin has increased as a result of fungal treatment. Example 9 demonstrates how 'the amount consumed by the wing refiner': the amount of comforter is due to T24li and CZ-3 fungal treatments · · * 10-15%, and in particular the amount of energy required for the initial defibration phase has been reduced: '.30 strongly, which means a very significant ... * energy savings on a factory scale.

7 1122487, 112248

Prosessin esittelyPresentation of the process

Prosessissa käytetään haketta, joka on valmistettu tavallista mekaanisen tai kemiallisen massan valmistusta varten. Hake seulotaan tasajakoiseksi hakkeeksi reikä-ja tankoseulojen yhdistelmällä standardin SCAN-CM 40:88 mukaisesti. Seulonnan aksepti 5 otetaan talteen seulalevyltä 07. Mikäli hakkeen kuiva-aineen määrä ylittää 40%, haketta . kostutetaan, jotta sieni kykenee kolonisoimaan hakkeen hyvin. Sienisiirroksen saattaminen hakkeeseen on tehokkainta, mikäli hakkeen pinta on saatetaan aseptiseksi esimerkiksi höyrykäsittelyllä. Sienisiirroksena voidaan käyttää joko kiinteää tai nestemäistä siirrosta. Nestemäistä siirrosta käytettäessä voidaan käyttää mitä tahansa 10 tunnettua ravinnepitoista kasvatusalustaa. Yksinkertaisimmillaan alustana voidaan käyttää esimerkiksi veteen liuotettua mallasuutetta. Sienisiirros kasvatetaan erikseen ja siirrostetaan hakkeeseen homogenisoituna suspensiona. Siirroksen määrä on hakkeen määrään nähden vähäinen, tyypillisesti n. 0.5% hakkeen kuiva-aineen määrästä.The process involves the use of chips, which are made for ordinary mechanical or chemical pulping. The chips are screened into even chips by a combination of hole and bar screens according to SCAN-CM 40:88. The screening accept 5 is recovered from the screen plate 07. If the dry matter content of the chips exceeds 40%, chop. moistened to allow the fungus to colonize the chips well. Bringing the sponge transfer onto the chips is most effective if the surface of the chips is aseptic, for example by steam treatment. The fungal inoculum may be either solid or liquid. When using a liquid passage, any of 10 known nutrient media can be used. In its simplest form, for example, malt extract, dissolved in water, can be used. The fungal graft is grown separately and inoculated into chips as a homogenized suspension. The amount of transition is small compared to the amount of chips, typically about 0.5% of the dry matter content of the chips.

15 Siirrostettu hake fermentoidaan bioreaktorissa. Bioreaktorina voidaan käyttää mitä tahansa astiaa tai rakennelmaa, joka edistää sienen kasvua. Koska sienen kasvuja ligniinin poistaminen puuaineesta ovat lämpöä tuottavia ja happea kuluttavia prosesseja, bioreaktorissa on huolehdittava lämpötilan säätelystä. Mikrobimetabolia hakekasoissa nostaa erityisesti hakekasojen sisäosien lämpötilaa huomattavasti. Lämpötilan pysyminen 20 bioreaktorin eri kohdissa voidaan säätää saattamalla reaktoriin ilmaa, mikä samalla edesauttaa ligniinin poistumista. Tässä keksinnössä käytetään PR-sientä « · • * (PR=P. rivulosus), joka hakkeessa kasvaessaan erittää puuaineeseen ligninolyyttisiä • : entsyymejä. Kolmesta puun delignifioitumiseen vaikuttavasta entsyymistä, lakkaasista, ... * mangaaniperoksidaasista ja ligniiniperoksidaasista PR tuottaa selvästi eniten « · • "· 25 mangaaniperoksidaasia. Entsyymin voimakas erittyminen hakekasvatuksessa ajoittuu * i · * · · * samaan aikaan runsastuvan oksaalihapon erittymisen kanssa. PR muuttaa hakkeessa kasvaessaan puun ligniinin koostumusta siten, että ligniinin alkaliliukoisuus lisääntyy jo I · » ;,viikon kasvatuksen aikana. Edullisesti liukoisen ligniinin määrä nousee prosessin aikana * · a ’ ' yli kaksinkertaiseksi käsittelemättömään puuhun verrattuna. Kahden viikon kasvatuksen i I · rt* ’ · ’30 jälkeen hake lohdutetaan siipijauhimessa haluttuun kuidutusasteeseen ja määritetään , « ' · · ·' lohdutuksessa kulunut energia. Sienikäsittelyn vaikutus energiankulutukseen on erityisen ' * · huomattava kuidutuksen alkuvaiheessa, j olioin j auhimen tehonotto sienikäsiteltyyn *<.'*· hakkeeseen on n. 20% alhaisempi kuin käsittelemättömään hakkeeseen. Tehonotto sienikäsitellyssä massassa säilyy koko kuidutuksen ajan n. 500 W alhaisemmalla tasolla 8 112248 verrattuna käsittelemättömään massaan. Edullisesti mekaanisen massan kidutuksessa vaadittu energiankulutus pienenee yli 15 %.The inoculated chips are fermented in a bioreactor. As a bioreactor, any vessel or structure that promotes fungal growth can be used. Because fungal growth, the removal of lignin from wood is a heat-generating and oxygen-consuming process, temperature control in the bioreactor must be ensured. Microbial metabolism in chips heaps, in particular, raises the temperature of the chips heaps considerably. Temperature retention at the various locations of the 20 bioreactors can be controlled by introducing air into the reactor, which at the same time facilitates lignin removal. This invention employs a PR fungus «· * * (PR = P. rivulosus) which, when chipped, secretes ligninolytic enzymes into wood. Of the three enzymes that affect wood delignification, laccase, ... * manganese peroxidase and lignin peroxidase, PR produces by far the largest amount of «· •" · 25 manganese peroxidase. the lignin composition of the wood such that the alkalinity solubility of the lignin is already increased during the first week of cultivation. Preferably, the amount of soluble lignin increases * · a '' during the process compared to untreated wood. After two weeks of cultivation The effect of the sponge treatment on the energy consumption is particularly '* · noticeable at the initial stage of defibration, whereby the efficiency of the refiner on the sponge-treated * <.' * · chips is approx. Power consumption in the sponge-treated pulp remains at about 500 W lower at 8112248 throughout the defibration process compared to the untreated pulp. Preferably, the energy consumption required for torture of mechanical pulp is reduced by more than 15%.

Yksi keksinnön edullisista suoritusmuodoista on siirrostaa keksinnön mukainen 5 valkolahottajasieni puuhun sitä varastoitaessa tai kuljetettaessa. Keksinnön mukainen . puun esikäsittely voi siis tapahtua ympäristössä, jossa ei välttämättä tavoiteta edellä kuvatun bioreaktorin optimaalisia olosuhteita. Tässä keksinnön suoritusmuodossa esikäsiteltävää puuta ei ole myöskään välttämätöntä hakettaa ennen sienen siirrostamista.One of the preferred embodiments of the invention is to transfer the white rot sponge according to the invention to wood when it is stored or transported. According to the invention. the pre-treatment of the wood may thus take place in an environment where the optimal conditions for the bioreactor described above may not be achieved. Also, in this embodiment of the invention, the wood to be treated is not necessary to chop before the sponge is inoculated.

10 Tutkimustuloksemme osoittavat, että P. rivulosus -sienessä, kanta T241i, yhdistyvät useat sellaiset ominaisuudet, jotka ovat tärkeitä tehokkaaseen biopulppaukseen: sieni on lämpöstabiili, helppo kasvatettava sekä havupuuhakkeessa että liuosviljelmissä mahdollistaen siten helpon siirroksen valmistamisen, sieni on ligniiniselektiivinen ja modifioi ligniinin rakennetta tuottamalla runsaasti ligniiniä modifioivaa entsyymiä 15 mangaaniperoksidaasia. Edullisesti sieni erittää yli 1,0 yksikköä (U) mangaaniperoksidaasia grammaan kuivaa haketta ja oksaalihappoa yli 10 mM konsentraatioon, kun oksaalihappo määritetään uuttamalla se puusta 1,5 M suolahapolla. Hakkeen esikäsittely yksinkertaisessa bioreaktorissa on helppoa, ja esikäsittelyn avulla saavutettu kuidutusenergian säästö on merkittävää. Esikäsittelytekniikan määrällinen 20 kasvattaminen teolliseen mittakaavaan on verrattain helposti toteutettavissa.10 Our research results show that P. rivulosus strain T241i combines several properties important for efficient biopulp: the fungus is thermostable, easy to grow in both coniferous chips and solution cultures, thus allowing easy inoculation, fungal is lignin-selective, and modifiable lignin-modifying enzyme 15 manganese peroxidase. Preferably, the fungus secretes more than 1.0 units (U) of manganese peroxidase per gram of dry chips and oxalic acid to a concentration greater than 10 mM when determined by extracting the oxalic acid from the wood with 1.5 M hydrochloric acid. Chip pretreatment in a simple bioreactor is easy, and the fiberization energy savings achieved by pretreatment are significant. Quantifying the pre-treatment technology to an industrial scale is relatively easy to accomplish.

• « · * « * · » · » * . ·• «· *« * · »·» *. ·

25 ESIMERKIT25 EXAMPLES

( »» i ♦ «(»» I ♦ «

Esimerkki 1 • · ’; t * ’ Testissä sientä kasvatetaan 1 OOml erlenmeyer-pullossa kostean vermikuliitin päällä t · '; ’ olevissa kuusipaloissa, jotka ovat kooltaan 17 mm x 7 mm x 16 mm (neljä kpl per pullo).Example 1 • · '; t * 'In the test, the fungus is grown in a 10 ml Erlenmeyer flask on moist vermiculite t ·'; '17mm x 7mm x 16mm (four pieces per bottle).

1 * * . * 30 Sienisiirros valmistetaan mallasuuteliemessä 10 päivän ajan kasvaneesta rihmastosta.1 * *. * 30 The sponge graft is prepared from the mycelium grown in malt malt broth for 10 days.

I i « ‘ ' Rihmasto homogenisoidaan suspensioksi Waring-Blender -tehosekoittimessa 10 s ajan • ' · · neljä kertaa. Homogenisointien välillä pidetään 30 s tauko, mikä estää sekoittimen > t :· liiallisen kuumentumisen. Numeroituihin, kuivattuihin ja punnittuihin kuusipaloihin 9 112248 imeytetään n. 15 s ajan vesi-imulla vettä ja palat autoklavoidaan 20 min 121 °C:ssa. Steriloidut kuusipalat infiltroidaan kuten edellä rihmastosuspensiolla 30 s ja palojen päällä mahdollisesti oleva rihmasto kaavitaan pois. Palat asetetaan pulloihin ja pulloja inkuboidaan +25 °C:ssa 70 % ilman suhteellisessa kosteudessa 10 viikkoa. Palat 5 kuivataan 3 vrk 60 °C:ssa ja punnitaan palojen painohäviön mittaamiseksi. Kuivat palat . jauhetaan mekaanisella jauhimella hienoksi puruksi, ja puupurun kemiallinen koostumus analysoidaan.The mycelium is homogenized to a suspension in a Waring-Blender blender for 10 sec. There is a 30 sec pause between homogenisations to prevent the mixer from> t: · overheating. The numbered, dried and weighed fir pieces 9112248 are soaked in water for about 15 s and autoclaved for 20 min at 121 ° C. The sterilized spruce pieces are infiltrated as above with the mycelial suspension for 30 s and any mycelium on the pieces is scraped off. The pieces are placed in flasks and the flasks incubated at + 25 ° C for 70 weeks at 70% RH. The pieces 5 are dried for 3 days at 60 ° C and weighed to measure the weight loss of the pieces. Dry cuts. is ground to a fine chop by a mechanical refiner, and the chemical composition of the wood chips is analyzed.

Taulukko 1. Testin kemialliset analyysit puun pääkomponenttien osalta sekä puun 10 painohäviö. Tulokset ilmaistu prosenttihäviöinä. PR=P. rivulosus, CS=C. subvermispora. paino- sieni kanta ligniini glukoosi ksyloosi mannoosi pektiini häviö ~PR T241i 18J 393 182 19.8 2Ö2 243 ~CS CZ3 22/7 4Ϊ5 3Ϊ8 3Ϊ0 343 32/7Table 1. Chemical analyzes of the main components of the test and the weight loss of the wood 10. Results are expressed as percentage loss. PR = P. rivulosus, CS = C. subvermispora. mycelium strain lignin glucose xylose mannose pectin loss ~ PR T241i 18J 393 182 19.8 2Ö2 243 ~ CS CZ3 22/7 4Ϊ5 3Ϊ8 3Ϊ0 343 32/7

Taulukko 2. Testin kemialliset analyysit puun pääkomponenttien osalta. Tulokset ilmaistu suhteessa glukoosin (selluloosan) häviöön. PR=P. rivulosus, CS=C. subvermispora. ligniinihäviö/ sieni kanta ligniini glukoosi ksyloosi mannoosi pektiini painohäviö • · · · !..1 “PR Τ24ΪΪ 2Λ IÖ Γ0 Ö9 LÖ L2 “CS CZ3 L9 L2 LÖ Ö9 LÖ Ö9 « ·Table 2. Chemical analyzes of the main wood components of the test. The results are expressed in relation to the loss of glucose (cellulose). PR = P. rivulosus, CS = C. subvermispora. lignin loss / sponge strain lignin glucose xylose mannose pectin weight loss • · · ·! .. 1 “PR Τ24ΪΪ 2Λ IÖ Γ0 Ö9 LÖ L2“ CS CZ3 L9 L2 LÖ Ö9 LÖ Ö9 «·

* · · I_ I I _ I I* · · I_ I I _ I I

1 a1 a

I II I

: 15 P. rivulosus-kanta T241i on selektiivisempi kuin C. subvermispora-kanta CZ3, mikä . · · ·, näkyy selvästi suurempana ligniininhäviönä verrattuna selluloosan häviöön T241 i- käsitellyssä puussa. Molemmat sienet käyttävät myös puun selluloosaa . 1. : ravinnonlähteenään, mutta T241 i kuluttaa sitä kaksi kertaa vähemmän kuin C.: 15 P. rivulosus strain T241i is more selective than C. subvermispora strain CZ3, which. · · ·, Exhibits a significantly higher lignin loss compared to cellulose loss in T241 i-treated wood. Both mushrooms also use wood pulp. 1.: As a source of food, but T241 i consumes twice as much as C.

•' ’ 1: subvermispora. C. subvermispora kuluttaa kaikkia puun pääkomponentteja suunnilleen . /. 20 yhtä palj on j a sieni on vain lievästi selektiivinen kuusessa.• '' 1: subvermispor. C. subvermispora consumes approximately all major wood components. /. 20 is equal and the fungus is only slightly selective in spruce.

• · « « · • · • ·• · «« · • · · ·

Esimerkki 2 » · · ^ t •. , Testissä tutkittiin sienien P. rivulosus T241 i ja C. subvermispora CZ-3 kasvua ’ ’ petrimaljoilla eri lämpötiloissa, jotta saataisiin käsitys sienten lämmönsietokyvystä.Example 2 »· · ^ t •. , The assay examined the growth of P. rivulosus T241i and C. subvermispora CZ-3 in petri dishes at various temperatures to gain insight into the fungal heat tolerance.

25 Mallasuutteesta valmistettiin 1,5 % liuos, joka autoklavoitiin 1,5 % agarin kanssa.A 1.5% solution of malt extract was autoclaved with 1.5% agar.

10 11224810 112248

Steriileihin mallasagar-maljoihin laitettiin 7 mm läpimittainen pyöreä sienisiirros. Maljoja inkuboitiin ylösalaisin 15, 20, 25,28, 30, 34, 37,40 ja 43 Celsius-asteen lämpötiloissa ja muodostuneen rihmaston läpimitta mitattiin 24 h, 48 h, 96 h ja 120 h kuluttua.The sterile malt agar plates were placed in a 7 mm diameter round sponge graft. Plates were incubated upside down at 15, 20, 25.28, 30, 34, 37.40 and 43 degrees Celsius and the resulting mycelial diameter was measured after 24 h, 48 h, 96 h and 120 h.

5 Kuten kuvasta 1 voidaan nähdä, T24li kasvaa selvästi kantaa CZ-3 laajemmalla . lämpötila-alueella. Kannan T241i kasvu on voimakkaampaa sekä alhaisessa (15 °C) että korkeassa (37 °C-40 °C) lämpötilassa. CZ-3 ei kasvanut lainkaan 40 °C:ssa. Korkeimmassa mitatussa lämpötilassa (43 °C) Τ24Π ei kasvanut, mutta sieni säilytti elinkykyisyytensä, mikä voitiin havaita siirtämällä kasvatusmalja alempaan lämpötilaan: 10 sienirihman kasvu palautui nopeasti samalle tasolle jatkuvasti ko. lämpötilassa olleen rihmaston kasvun kanssa. Edullisesti keksinnön mukaisessa menetelmässä esikäsittelylämpötila on välillä 20 - 40 °C, edullisemmin välillä 20 - 37 °C, edullisimmin välillä 25 - 30 °C.As can be seen in Figure 1, the T24li clearly grows beyond strain CZ-3. temperature range. Strain T241i exhibits stronger growth at both low (15 ° C) and high (37 ° C to 40 ° C) temperatures. CZ-3 did not grow at all at 40 ° C. At the highest measured temperature (43 ° C), Τ24Π did not grow, but the fungus retained its viability, which could be observed by moving the culture dish to a lower temperature: 10 fungal growths quickly returned to the same level at that time. with growth of mycelium at temperature. Preferably, in the process of the invention, the pretreatment temperature is between 20 and 40 ° C, more preferably between 20 and 37 ° C, most preferably between 25 and 30 ° C.

15 Esimerkki 315 Example 3

Testi kuten esimerkissä 1 mutta rihmaston kasvatus kuusipaloissa kahden ja kuuden viikon ajan. Testissä selvitettiin kolmen eri lämpötilan, 25 °C, 28 °C ja 37 °C, vaikutusta sienten aiheuttamaan puun painohäviöön sekä selektiiviseen ligniinin poistamiseen puusta. Kuten taulukosta 3 voidaan havaita, kyky selektiivisesti poistaa ligniiniä • · • · · · 20 puuaineesta on hyvä kuuden viikon kasvatuksen aikana molemmissa tutkituissa sienissä I I » * · · 28 °C:ssa, mutta heikkenee 37 °C:ssa. C. subvermispora CZ-3 ei tässä lämpötilassa • · •;;,: poistanut ligniiniä lainkaan. P. rivulosus T241 i säilytti kuitenkin edelleen myös korkeassa ;' ‘. lämpötilassa kyvyn selektiivisesti poistaa puusta ligniiniä, eli suhdeluku oli yli 1.0.Test as in Example 1 but growing mycelium in six pieces for two and six weeks. The test investigated the effect of three different temperatures, 25 ° C, 28 ° C and 37 ° C, on the weight loss of wood caused by fungi and the selective removal of lignin from the wood. As can be seen in Table 3, the ability to selectively remove lignin from the 20 · wood material is good during six weeks of cultivation in both studied fungi at I I I · · · · 28 ° C, but degrades at 37 ° C. C. subvermispora CZ-3 did not remove lignin at this temperature. However, P. rivulosus T241i also remained high; ' '. the ability to selectively remove lignin from the wood at a temperature of greater than 1.0.

!.. ’ Kuvassa 2 on esitetty puussa tapahtunut painohäviö kahden (yläkuva) ja kuuden viikon 25 (alakuva) kasvatusaikana. Kuvasta nähdään, että CZ-3 on voimakkaampi puun lahottaja, . . mikä näkyy suurempana puun painohäviönä 25°C ja 28°C:ssa. T241 i on selvästi kantaa . · · , CZ-3 lämpöstabiilimpi, mikä näkyy selkeänä puun painohäviönä myös 37 °C:n lämpötilassa. Tässä lämpötilassa kannan CZ-3 aiheuttama puun painohäviö jäi hyvin I · · pieneksi kuuden viikon kasvatuksen jälkeen, vain 0.7%, kun se kannalla T241i oli 3.2%.! .. 'Figure 2 shows the weight loss in the tree during the two (top) and six weeks 25 (bottom) growth period. The picture shows that CZ-3 is a more powerful wood splitter,. . which is reflected in the greater weight loss of wood at 25 ° C and 28 ° C. The T241 i has a clear strain. · ·, CZ-3 is more heat stable, which is also evident in the weight loss of wood at 37 ° C. At this temperature, the wood weight loss caused by strain CZ-3 remained well I · · small after six weeks of growth, only 0.7%, whereas it was 3.2% with strain T241i.

I · · Π 112248I · · Π 112248

Taulukko 3. Puun ligniinin häviön suhde puun painohäviöön. Kuuden viikon sienikasvatus kolmessa eri lämpötilassa.Table 3. Relation of wood lignin loss to wood weight loss. Six weeks of mushroom growing at three different temperatures.

P. rivulosus T241 i C. subvermispora CZ-3 25 °C 20 L3 28 °C 26 22 . 37°C L2 Ö 5 Esimerkki 4P. rivulosus T241 i C. subvermispora CZ-3 25 ° C 20 L3 28 ° C 26 22. 37 ° C L 2 Ö 5 Example 4

Sienien P. rivulosus T241i ja C. subvermispora CZ-3 kasvua puussa tutkittiin käyttäen kasvualustana vanerinvalmistukseen tarkoitettua tikkumaista kuusihaketta. Hake pakattiin muovipusseihin ja pakastettiin. Sienirihmaston kasvun mittaamiseen hakkeessa ja liuosviljelmissä käytettiin fluoreskeiinidiasetaatti-reagenssia (FDA), joka lievästi 10 emäksisessä vesiliuoksessa on stabiili ja hydrolysoituu mikrobien tuottamien esteraasi-entsyymien toimesta, jolloin vapautuva fluoreskeiinimolekyyli diffundoituu vesiliuokseen. Vapautuneen fluoreskeiinin määrä voidaan mitata spektrofotometrillä. Pitoisuus ilmoitetaan puun kuivapainoa kohden ajan funktiona. Vapautuneen fluoreskeiinin määrä korreloi elävän mikrobibiomassan kanssa.The growth of P. rivulosus T241i and C. subvermispora CZ-3 in wood was investigated using stubble spruce chips for plywood production. The chips were packed in plastic bags and frozen. To measure fungal mycelial growth in chips and solution cultures, fluorescein diacetate reagent (FDA) was used, which is stable in mild 10 basic aqueous solutions and is hydrolyzed by microbial esterase enzymes to diffuse the released fluorescein molecule. The amount of fluorescein released can be measured with a spectrophotometer. The concentration is expressed as dry weight of wood as a function of time. The amount of fluorescein released correlated with the living microbial biomass.

15 • « • · · ♦15 • «• · · ♦

Menetelmässä astiaan laitetaan tuorepainoltaan n. 4 g tutkittavaa haketta ja lisätään ’·*/ steriiliä 0.1M Tris-puskuria, pH 8.0, niin paljon että kaikki hakepalat ovat nestepinnan ';;.' alla. Hakkeesta tehdyissä määrityksissä neste imeytetään hakepaloihin • · i". aspiraatiovakuumissa n. 30 min ajan, minkä jälkeen astiaan lisätään FDA-reagenssia, joka • ♦ · !.. * 20 on valmistettu asetoniin 2 mg/ml pitoisuutena niin paljon, että FDA:n lopullinen pitoisuus koe-astiassa on 0.02 mg/ml. Astioita inkuboidaan 28 °C:ssa kunnes värimuutos on silmin . ·. ; havaittava. Reaktio lopetetaan lisäämällä astiaan puhdasta asetonia niin paljon, että . · · ·. asetonin loppupitoisuus on 50 %. Inkubointiaika otetaan muistiin. Liuos suodatetaan .·. lasikuitusuodattimen läpi ja sen absorbanssiarvo mitataan spektrofotometrillä ‘..125 aallonpituudella 490 nm. Astian hake kuivataan 100 °C:ssa yli yön ja punnitaan. Tulokset t · ilmaistaan absorbassiarvona grammaa kuivaa haketta kohden minuutissa. Lukuarvojen : * ’ pienuuden takia kuvissa olevat arvot on kerrottu sadalla.In the method, about 4 g of fresh chips to be examined are placed in a vessel and '' * / sterile 0.1M Tris buffer, pH 8.0, is added until all chips are on the liquid surface ';;.' below. In chips assays, the liquid is soaked in chips • · i ". In aspiration vacuum for about 30 minutes, then FDA reagent, which is prepared in acetone at a concentration of 2 mg / ml, is added to the vessel to a concentration of The final concentration in the test vessel is 0.02 mg / ml. The dishes are incubated at 28 ° C until discoloration is observed. ·.; The reaction is terminated by the addition of pure acetone to a final concentration of 50%. · · · Incubation time Take the solution through a glass fiber filter and measure the absorbance at 490 nm with a spectrophotometer. The vessel chips are dried at 100 ° C overnight and weighed. The results are expressed as the absorbance per gram of dry chips per minute. Due to the small size, the values in the pictures are multiplied by 100.

» · i2 112248»· I2 112248

Testissä käytettiin tuoreena pakastettua haketta. Sulatuksen jälkeen hake steriloitiin autoklavoimalla 121 °C:ssa 20 min. Fermentointiastiana käytettiin pieniä 25 ml pulloja, joiden pohjalle oli valettu 1 % vesiagarkerros, jonka tarkoitus oli säilyttää haluttu kosteus fermentoinnin aikana pulloissa. Pullot täytettiin hakkeella (n. 4 g tp) ja sienen 5 rihmastosuspensiota pipetoitiin 150 μΐ pulloihin. Kuten kuvasta 3 voidaan nähdä, sekä . kannan Τ24Π että kannan CZ-3 kasvu alkaa voimistua kolmen inkubointipäivän jälkeen. CZ-3 on enemmän biomassaa tuottavaa, mikä näkyy suurempana FDA-arvona. Huolimatta voimakkaammasta kasvusta tutkitussa 28 °C:n lämpötilassa C. subvermispora-käsittely ei mekaanisen massan valmistuksen kannalta ole edullisempaa 10 kuin P. rivulosus-käsittely. P. nvu/osus-käsittely siis saa aikaan saman edullisen vaikutuksen hakkeen kuituuntumiseen pienemmällä biomassan tuotolla.The test used fresh frozen chips. After thawing, the chips were sterilized by autoclaving at 121 ° C for 20 min. The fermentation vessel was used as small 25 ml bottles with a 1% aqueous agar layer poured on the bottom to maintain the desired moisture during fermentation in the bottles. Flasks were filled with chips (about 4 g tp) and 5 sponge suspension of mycelium were pipetted into 150 μΐ flasks. As can be seen in Figure 3, both. strain Τ24Π that the growth of strain CZ-3 begins to increase after three days of incubation. CZ-3 is more biomass producing, which is reflected in the higher FDA value. Despite stronger growth at the temperature of 28 ° C studied, C. subvermispora treatment is not more favorable than P. rivulosus for mechanical pulping. P. The Nvu / osus treatment thus provides the same advantageous effect on the chipping of the wood chips with lower biomass yield.

Esimerkki 5Example 5

Kokeessa selvitettiin viikon pituisen sienikäsittelyn vaikutusta kuusihakkeeseen. Koehake 15 oli kuusen sydänpuuhaketta, joka seulottiin 7 mm läpimittaisen seulan läpi ennen käyttöä. Haketta käytettiin 300 g k.a. astiaa kohden. Inkubointiastiana käytettiin polypropeenista valmistettua 20 cm x 30 x 12 cm (kork.) astiaa, jonka alaosassa oli 28 mm korkeudella polykarbonaatista valmistettu 6 mm läpimittaisin aukoin varustettu reikälevy. Aukkojen välinen etäisyys oli n. 30 mm. Levyn päälle laitettiin seulottuja autoklavoitu (121 °C, / 20 20 min) hake. Astian tuotiin paineilmaa reikälevyn alapuolelta koko inkuboinnin ajan n.The effect of a week-long treatment of fungus on spruce chips was investigated. Test chips 15 were spruce heartwood chips, which were screened through a 7 mm diameter sieve before use. 300 g of chips were used. per container. The incubation vessel used was a 20 cm x 30 x 12 cm (high) polypropylene dish with a bottom plate of 6 mm diameter openings made of polycarbonate at 28 mm height. The distance between the openings was about 30 mm. Screened autoclaved (121 ° C, / 20 20 min) chips were placed on top of the plate. Compressed air was introduced from below the perforated plate throughout the incubation period.

. 0.03 litraa/min. Hake siirrostettiin 150 mhlla samanlaista rihmastosuspensiota kuin !!. ‘ esimerkissä 1. Hakkeen läpi valunut mallasliemi jätettiin astian pohjalle inkuboinnin i''. ajaksi. Inkubointilämpötila oli 28 °C. Hakkeen kosteus oli kasvatuksen aikana 42-44 % (k.a:n määrästä). Kasvatuksen jälkeen hake jauhettiin kuten esimerkissä 1 ja sen 25 kemiallinen koostumus analysoitiin.. 0.03 liters / min. The chips were inoculated with 150 mL of the same suspension of mycelium as !!. 'In Example 1. The malt broth that had passed through the chips was left on the bottom of the vessel for incubation. for the duration of. The incubation temperature was 28 ° C. The moisture content of the chips during cultivation was 42-44% (k.a.). After culturing, the chips were ground as in Example 1 and analyzed for chemical composition.

. · · \ Taulukossa 4 on esitetty ns. Klason-ligniinin ja liukoisen ligniinin määrät sekä puun uuteainepitoisuus fermentoinnin jälkeen. Uuteainepitoisuus on esitetty myös suhteessa ’..! ilman sientä käsiteltyyn hakkeeseen. Kuten taulukosta voidaan havaita, jo yhdessä “ ’ 30 viikossa molemmat sienet lisäävät voimakkaasti puun happo liukoisen ligniinin määrää, : * * minkä määrä käsittelemättömässä puussa on olematon. P. rivulosus T241i on ’ * ’: C. subvermispora CZ-3 -kantaan verrattuna vähemmän biomassaa muodostava, mikä näkyy vähäisempänä ligniininhajotuksena kasvatuksen alkuvaiheessa. Sen sijaan T241i i3 1 12248 on tehokkaampi kuusen sydänpuun uuteaineiden hajottaja: yli 30 % uuteaineista on hävinnyt viikon käsittelyssä. Uuteainekoostumus käsittelyn jälkeen on esitetty kuvassa 4. Kuvasta voidaan havaita, että T241 i-käsittely on poistanut kaikkia eri uuteaineryhmiä, mutta erityisesti rasvahappoja ja lignaaneja CZ-3-käsittelyä paremmin.. · · \ Table 4 shows the so-called. Quantities of Klason lignin and soluble lignin and the extract content of wood after fermentation. The extract content is also shown in relation to '..! for chips treated without fungus. As can be seen from the table, already in one week, both fungi strongly increase the amount of lignin soluble in wood acid: * * the amount in untreated wood is non-existent. P. rivulosus T241i is less biomass-forming than '*': C. subvermispora strain CZ-3, which is reflected by less lignin degradation in the early stages of cultivation. In contrast, T241i i3 112248 is a more effective decomposer of spruce heartwood extracts: over 30% of the extracts have been lost in a week's treatment. The extract composition after treatment is shown in Figure 4. From the figure it can be seen that the T241 i treatment has removed all the different groups of extractants, but especially fatty acids and lignans, better than the CZ-3 treatment.

55

Taulukko 4. Autoklavoidun kuusen sydänpuun ligniinin ja uuteaineiden määrä viikon sienikäsittelyssä. PR=P. rivulosus, CS=C. subvermispora.Table 4. Amount of autoclaved spruce heartwood lignin and extracts in weekly fungal treatment. PR = P. rivulosus, CS = C. subvermispora.

ligniini uuteaineet käsittely ____lignin extracts treatment ____

Klason (mg/g) liukoinen (%) mg/g häviö-% ei sientä 273,2 0,005 3,8 PR (T24 li) 274,8 ÖÖ65 2^6 3R6 CS (CZ-3) 267,4 ÖjÖ8 2ΪΤ 10Klason (mg / g) soluble (%) mg / g loss% no fungus 273.2 0.005 3.8 PR (T24 li) 274.8 δ65 2 ^ 6 3R6 CS (CZ-3) 267.4 δ8 8 ΪΤ 10

Esimerkki 6Example 6

Kokeessa tutkittiin, kuinka P. rivulosus T241i ja C. subvermispora CZ-3 kasvavat tuoreella, esikäsittelemättömällä mäntyhakkeella (Pinus sylvestris). Kokeessa käytettiin männyn pintapuuta. Sienet siirrostettiin ja kasvatettiin kuten esimerkissä 5. Molemmat 15 sienet kasvoivat myös mäntyhakkeella, mikä voitiin todeta käyttäen kasvun mittaamisessa FDA-reagenssia esimerkin 4 mukaisesti. Viikon fermentoinnin jälkeen kannan CZ-3 ’". ‘ kasvu oli n. 30 % suurempi kuin kannan T241 i, mutta kahden viikon kasvun jälkeen kannan CZ-3 elävän biomassan määrä oli vähentynyt, mikä viittaisi sienen huonompaan t · · kasvukykyyn tuoreella mäntyhakkeella verrattuna kantaan T241 i, jonka biomassa oli 20 lisääntynyt kahdessa viikossa. Viikon fermentaation jälkeen kasvatuksista mitattiin puun , ·. : uuteaine- ja ligniinipitoisuus. Kuten taulukosta 5 voidaan todeta, männyn . · · ·. uuteainepitoisuus on huomattavasti kuusen uuteainepitoisuutta korkeampi (kts. esimerkki ,. ·. 5). Molemmat sienet kykenevät hajottamaan myös männyn uuteaineita tehokkaasti: '..! viikossa lähes 30 % männyn pintapuun uuteaineista on hävinnyt. Kuvassa 5 on esitetty ’ ·* 25 uuteaineiden häviö kunkin uuteaineryhmän osalta. Kuvasta voidaan todeta, että erityisesti : hartsihappojen määrä on voimakkaasti pudonnut (n. 50 %), samoin rasvahappojen määrä ’ · ' · on selvästi alentunut. T241 i on alentanut jo viikon käsittelyn jälkeen männyn klason- ligniinipitoisuutta, sen sijaan CZ-3-käsittely ei juurikaan ole vaikuttanut männyn 14 112248 ligniinipitoisuuteen. Kumpikaan käsittely ei ole lisännyt männyn ligniinin happoliukoisuutta.The experiment investigated how P. rivulosus T241i and C. subvermispora CZ-3 grow on fresh, untreated pine chips (Pinus sylvestris). The surface of the pine was used in the experiment. The fungi were inoculated and grown as in Example 5. Both fungi also grew on pine chips, which could be observed using the FDA reagent in Example 4 to measure growth. After one week of fermentation, the growth of strain CZ-3 ''. Was about 30% greater than that of strain T241i, but after two weeks of growth, the amount of live biomass of strain CZ-3 was reduced, indicating poor fungal growth of the fungus on fresh pine chips. T241i, with 20 biomass increases in two weeks After weekly fermentation, the wood, ·: extractant and lignin content was measured in the cultures, As can be seen in Table 5, the content of pine · · · extract is significantly higher than that of spruce (see example,. Both mushrooms are also capable of effectively breaking down pine extractives: '..! Per week almost 30% of the pine tree extract has disappeared. Figure 5 shows' · * 25 loss of extractives for each group of extractives. the amount has dropped drastically (about 50%) and the amount of fatty acids '·' · is clearly Already a week after treatment, T241i has reduced the concentration of clonegrignin in pine, whereas treatment with CZ-3 has had little effect on the concentration of lignin in pine 14 112248. Neither treatment has increased the acid solubility of pine lignin.

Taulukko 5. Tuoreen männyn pintapuun ligniinin ja uuteaineiden määrä viikon 5 sienikäsittelyssä. PR=P. rivulosus, CS=C. subvermispora.Table 5. Amount of fresh pine lignin lignin and extractants in week 5 fungal treatment. PR = P. rivulosus, CS = C. subvermispora.

ligniini uuteaineet käsittely _____ klason (mg/g) liukoinen (%) mg/g häviö-% ei sientä 269,4 0 64,6 PR (T241i) 260,5 Ö 47^2 26^9 CS (CZ-3) 267,6 Ö 46^3 28^3lignin extracts treatment _____ clone (mg / g) soluble (%) mg / g loss% no fungus 269.4 0 64.6 PR (T241i) 260.5 O 47 ^ 2 26 ^ 9 CS (CZ-3) 267 , 6 Ö 46 ^ 3 28 ^ 3

Esimerkki 7Example 7

Testissä selvitettiin sienten kykyä vaikuttaa kuusen ligniinin alkaliliukoisuuteen. Menetelmä 10 toisaalta antaa mahdollisuuden arvioida sienen vaikutusta ligniinin rakenteeseen ja mekaanisen massan kuituuntuvuuteen, toisaalta menetelmän avulla voidaan ennustaa esimerkiksi kemikaalien kulutusta kemiallisessa massanvalmistuksessa. Menetelmässä sieniä kasvatettiin määrämittaan sahatuilla puunpalasilla, joiden koko oli: pituus: 25 mm, leveys 15 mm, paksuus 8 mm. Palat valmistettiin kuusen pintapuusta. Paloja laitettiin 20 g • · '15 (k.a.) lasiseen kasvatuspulloon j a pullot autoklavoitiin kuten esimerkissä 1. Sienikäsittely ’ ·' >' tehtiin kahtena rinnakkaisena kasvatuspullona. Pulloja ilmastettiin kolme kertaa viikossa ’;;, · työntämällä kumisen korkin läpi läpivientiputki, johon ilmaletku kiinnitettiin ilmastuksen " *. ajaksi. Kasvatusaika oli 14 päivää. Paloihin imeytettiin IM natriumhydroksidia 100 ml » « · kahden tunnin ajan 80 °C:ssa. Imeytysliuosten alkaliliukoiset yhdisteet mitattiin 20 spektrofotometrilla aallonpituudella 280 nm ja kvantitoitiin käyttämällä standardina . ; kaupallista alkaliligniiniä Indulin AT:tä. Kuten taulukosta 6 nähdään, tutkituista sienistä , · · ·, ainoastaan P. rivulosus T241 i ja C. subvermispora CZ-3 lisäävät ligniinin alkaliliukoisuutta. Myös natriumhydroksidin kulutus lisääntyi, mikä saattaa olla seurausta '.,kantojen T241i ja CZ-3 hakkeeseen tuottamista orgaanisista hapoista.The test examined the ability of fungi to influence the alkali solubility of spruce lignin. Method 10, on the one hand, enables the evaluation of the effect of a fungus on the lignin structure and the fiber massability of the mechanical pulp, on the other hand, it can be used to predict, for example, chemical consumption in chemical pulping. In the method, the fungi were grown on quantitatively cut pieces of wood of size: length: 25 mm, width: 15 mm, thickness: 8 mm. The pieces were made of spruce surface wood. The pieces were placed in a 20 g · · 15 (k.a.) glass culture flask and the flasks autoclaved as in Example 1. The sponge treatment “·”> was done in duplicate culture flasks. The flasks were aerated three times a week by inserting a through-tube through a rubber stopper to which the air tubing was attached during aeration. * Growth time was 14 days. IM sodium hydroxide was soaked in 100 ml x 2 for two hours at 80 ° C. Compounds were measured by 20 spectrophotometry at 280 nm and quantified using commercially available alkaline lignin Indulin AT. As shown in Table 6, only P. rivulosus T241i and C. subvermispora CZ-3 of the fungi examined increase the alkaline solubility of lignin. consumption of sodium hydroxide increased, which may be a consequence of organic acids produced by chips of strains T241i and CZ-3.

'*:‘25 t · 15 1 12248'*:' 25 t · 15 1 12248

Taulukko 6. Sienikäsittelyjen vaikutus alkalin imeytymiseen puuhun sekä alkaliliukoisten yhdisteiden vapautumiseen. PR=P. rivulosus, CS=C. subvermispora.Table 6. Effect of fungal treatments on absorption of alkali into wood and release of alkali-soluble compounds. PR = P. rivulosus, CS = C. subvermispora.

NaOH otto Alkaliliukoiset yhdisteet (A 280 nm) Näyte (mg/g puuta) (mg/g puuta)NaOH uptake Alkaline soluble compounds (λ 280 nm) Sample (mg / g wood) (mg / g wood)

Kontrolli (ei sientä) 72±2 4±0 CS (CZ-3) 81.5±1.5 12±0.3 PR (T241i) 81.5±1.5 9±0.9 P. gigantea*1 71.5±1.5 4±0Control (no fungus) 72 ± 2 4 ± 0 CS (CZ-3) 81.5 ± 1.5 12 ± 0.3 PR (T241i) 81.5 ± 1.5 9 ± 0.9 P. gigantea * 1 71.5 ± 1.5 4 ± 0

Cartapip*2 73.5±1.5 3±0.1Cartapip * 2 73.5 ± 1.5 3 ± 0.1

Phlebiopsis gigantea, Cartapip Ophiostomapiliferum, vaalea muunnos.White variant of Phlebiopsis gigantea, Cartapip Ophiostomapiliferum.

55

Esimerkki 8Example 8

Esikäsittely kuten esimerkissä 5, mutta puuraaka-aineena kuusen pintapuu ja sienikäsittelyaikana kaksi viikkoa. Sienen aiheuttaman ligniinin liukoisuuden lisääntymisen varmentamiseksi sienikäsitelty hake keitettiin ja muodostuneesta :..: 10 mustalipeästä määritettiin yhdisteiden suhteellinen moolimassajakauma »·: ·. geelipermeaatiokromatografisesti. Keitto-olosuhteet käytetyssä ilmahaudekeittimessäPretreatment as in Example 5, but as a wood raw material for spruce surface and in fungal treatment period for two weeks. To confirm the increase in solubility of the fungal lignin, the sponge-treated chips were cooked and the relative molecular weight distribution of the compounds was determined from: ..: 10 black liquor »·: ·. by gel permeation chromatography. Cooking conditions in the used air bath

’ olivat seuraavat: sulfiditeetti 30 %, keittolämpötila 170 °C, nostoaika 80 °C-170 °C'Were as follows: 30% sulphide, boiling point 170 ° C, rise time 80 ° C to 170 ° C

• « » t .1 ‘ *. 40 min. Tehollinen alkaliannos oli 22 %, H-tekijä 1250 ja nestepuusuhde 4.• «» t .1 '*. 40 min The effective alkali dose was 22%, H-factor 1250, and liquid ratio 4.

• · » * · : ‘ ”: 15 Kuten kuvasta 6 voidaan nähdä, kahden viikon mittainen sienikäsittely kannoilla « * · P. rivulosus T241i (S3 -3) sekä C. subvermispora CZ-3 (S3-5) vähentää :' ·.; suurimolekyylisen fraktion (molekyylipaino yli 10 000) määrää ja vastaavasti lisää II· ’ _ t _: pienimolekyylisen fraktion (molekyylipaino alle 1000) määrää käsittelemättömään :'. ·. puuhun verrattuna (S3-4).• · »* ·: '': 15 As can be seen in Figure 6, two weeks treatment of fungi with strains« * · P. rivulosus T241i (S3 -3) and C. subvermispora CZ-3 (S3-5) reduces: '·. ; high molecular weight fraction (molecular weight greater than 10,000) and correspondingly increases the amount of low molecular weight fraction (molecular weight less than 1000) to the crude: '. ·. compared to wood (S3-4).

• « ;-g0• «; -g0

Tl· • · * · · .·. : Esimerkki 9 i » · • ·Tl · • · * · ·. ·. : Example 9 i »· • ·

Esikäsittelyjä hakemateriaali kuten esimerkissä 8. Kokeessa selvitettiin sienikäsittelyn vaikutus hakkeen kuidutuksessa tarvittavaan energiamäärään. Hake (125 g, k.a.) i6 112248 jauhettiin siipijauhimella. Kuvassa 7 on esitetty energiansäästö mekaanisessa kidutuksessa, mikä sienikäsittelyssä on yli 20 % verrattuna käsittelemättömään hakkeeseen ja siirrostamattomaan kontrolliin verrattuna 10-15 %. Mekaanisen kuidutuksen vaatima tehontarve on esitetty kuvassa 8. Tehonotto kidutuksen alussa on 5 merkittävästi alhaisempi P. rivulosus T241i - ja C. subvermispora CZ-3 -käsitellyissä . hakkeissa ja säilyy koko kuidutuksen ajan n. 500W alhaisemmalla tasolla kontrolliin verrattuna.Pretreatments for wood chips as in Example 8. The effect of the sponge treatment on the amount of energy needed to defibrate the chips was investigated. The chips (125 g, c.a.) 1662248 were ground in a wing refiner. Figure 7 shows the energy saving in mechanical torture, which is over 20% in fungal treatment compared to untreated chips and 10-15% in uninoculated control. The power requirement for mechanical defibration is shown in Figure 8. The power uptake at the onset of torture is 5 significantly lower for P. rivulosus T241i and C. subvermispora CZ-3. in chips and remains at about 500W lower than the control throughout the defibration.

TALLETETTU MIKRO-ORGANISMISAVED MICRO-ORGANISM

1010

Seuraava mikro-organismi talletettiin Budapestin sopimuksen mukaisesti talletuslaitokseen DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Mascheroder Weg 1 b, D-38124 Braunschweig, Saksa): 15 Mikro-organismi Talletusnumero TalletuspäivämääräThe following microorganism was deposited with the DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Mascheroder Weg 1b, D-38124 Braunschweig, Germany) pursuant to the Budapest Treaty: 15 Microorganism Deposit number Deposit date

Physisporinus rivulosus T241i DSM 14618 14. marraskuuta 2001 ( t I * « · » · * · » * > * »Physisporinus rivulosus T241i DSM 14618 November 14, 2001 (t I * «·» · * · »*> *»

t < It <I

s « » « » k » * · • < f i t » • · · 1 , · ( · • > 1 • I • < i * · t · · > · I · * I <s «» «» k »* · • <f i t» • · · 1, · (· •> 1 • I • <i * · t · ·> · I · * I <

* t I* t I

t · · I | t t I I k · Π 112248t · · I | t t I I k · Π 112248

VIITEJULKAISUTREFERENCES

Akhtar, M., Attridge, M.C., Myers, G.C & Blanchette, R.A. (1993). Biomechanical pulping of loblolly pine chips with selected white-rot fungi. Holzforschung 47, s. 36-40.Akhtar, M., Attridge, M.C., Myers, G.C & Blanchette, R.A. (1993). Biomechanical Pulping of loblolly pine chips with selected white-rot fungi. Holzforschung 47, pp. 36-40.

5 . Akhtar, M., Blanchette, R.A. & Bumes, T.A. (1995). Using Simons stain to predict energy savings during biomechanical pulping. Wood and Fiber Science 27, s. 258-264.5. Akhtar, M., Blanchette, R.A. & Bumes, T.A. (1995). Using Simons Stain to Predict Energy Savings During Biomechanical Pulping. Wood and Fiber Science 27, pp. 258-264.

Nakasone, K.K. (1981). Cultural studies on Poria cinerascens, P. rivulosa, and P.Nakasone, K.K. (1981). Cultural studies on Poria cinerascens, P. rivulosa, and P.

10 subvermispora (Aphyllophorales, Basidiomycotina). Mycotaxon 13, s. 105-111.10 subvermispora (Aphyllophorales, Basidiomycotina). Mycotaxon 13, pp. 105-111.

Scott, G.M., Akhtar, M, Lentz, M.J. & Swaney, R.E. (1998). Engineering, scale-up, and economic aspects of fungal pretreatment of wood chips. Teoksessa: R.A. Young ja M. Akhtar (toim.): Environmentally Friendly Technologies for the Pulp and Paper Industry, 15 s. 341-383. ISBN 0-471-15770-8, John Wiley & Sons.Scott, G.M., Akhtar, M, Lentz, M.J. & Swaney, R.E. (1998). Engineering, scale-up, and economic aspects of fungal pretreatment of wood chips. In: R.A. Young and M. Akhtar (Eds.): Environmentally Friendly Technologies for the Pulp and Paper Industry, 15 pp. 341-383. ISBN 0-471-15770-8, John Wiley & Sons.

Setliff, E.C., Marton, R., Granzow, S.G. & Eriksson, K.L. (1990). Biomechanical pulping with white-rot fungi. TAPPI Journal 73, numero 8, s. 141-147.Setliff, E.C., Marton, R., Granzow, S.G. & Eriksson, K.L. (1990). Biomechanical Pulping with white-rot fungi. TAPPI Journal 73, issue 8, pp. 141-147.

• ·• ·

I I MI I M

• « · · » · • · • · • · • · • « · • » I I · • · • · • · · • ·• «i« »i« i «i« i «i« i «i«.

Claims (18)

1. Förfarande för förbehandling av ved genom användning av en vitrötsvamp, i vilket förfarande vitrötsvampen inokuleras i ved, kännetecknat därav, att vitrötsvampen ärA method of pretreatment of wood using a carrot fungus, in which the process of carrot fungus is inoculated into wood, characterized in that the carrot fungus is 2. Förfarande enligt patentkravet 1, där veden huggs tili flis före inokuleringen av vitrötsvampen i veden. 10The method of claim 1, wherein the wood is chopped into wood chips prior to the inoculation of the carrot fungus in the wood. 10 3. Förfarande enligt patentkravet 2, där den flishuggda veden flyttas tili en bioreaktor före inokuleringen av vitrötsvampen i veden.The method of claim 2, wherein the chipped wood is moved to a bioreactor prior to the inoculation of the carrot fungus in the wood. 4. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, där veden förbehandlas för framställning av mekanisk massa. 15A method according to any of the preceding claims, wherein the wood is pre-treated for the production of mechanical pulp. 15 5. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat därav, att energiförbrukningen, som krävs vid defibrering av den mekaniska massan, minskar med över 15 %.5. A method according to claim 4, characterized in that the energy consumption required in defibrating the mechanical pulp is reduced by more than 15%. 5 Physisporinus rivulosus.5 Physisporinus rivulosus. 6. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, där träflisen tillverkas av barrträ, 20 som förträdesvis är gran (Picea abies) eller tali (Pinus sylvestris), eller lövträ, som •; | förträdesvis är asp (Populus tremelloides), björk (Betula sp.) eller eukalyptus (Eukalyptus :Y: sp.).A method according to any of the preceding claims, wherein the wood chips are made from softwood, which is preferably spruce (Picea abies) or tali (Pinus sylvestris), or hardwood, such as; | Preferably, aspen (Populus tremelloides), birch (Betula sp.) or eucalyptus (Eucalyptus: Y: sp.). • * : : 7. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att >, - j 25 vitrötsvampen selektivt avlägsnar lignin frän veden. *7. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the liquid root fungus selectively removes lignin from the wood. * 8. Förfarande enligt patentkravet 7, kännetecknat därav, att mängden av lösbart lignin stiger över det dubbla jämfört med obehandlad ved. ♦ 308. A process according to claim 7, characterized in that the amount of soluble lignin rises above double compared to untreated wood. ♦ 30 9. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att ,, · vitrötsvampen Physisporinus rivulosus odlas i en kontinuerligt luftad bioreaktor. * 21 1 1224bMethod according to any of the preceding claims, characterized in that the Physporinus rivulosus white root fungus is grown in a continuously aerated bioreactor. * 21 1 1224b 10. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att vitrötsvampen Physisporinus rivulosus minskar vedens extraktivämneshalt redan pä 7 dagar. 510. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the Physporinus rivulosus carrot fungus reduces the wood's extract content already in 7 days. 5 11. Förfarande enligt patentkravet 10, kännetecknat därav, att vedens extraktivämneshalt minskar med över 20%.11. A method according to claim 10, characterized in that the extractive material content of the wood is reduced by more than 20%. 12. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att vitrötsvampen Physisporinus rivulosus utsöndrar manganperoxidas och oxalsyra i flisen 10 under förbehandlingen.Process according to any of the preceding claims, characterized in that the Physporinus rivulosus white root fungus secretes manganese peroxidase and oxalic acid in the chip 10 during the pre-treatment. 13. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat därav, att förbehandlingstemperaturen är mellan 20 °C och 40 °C, företrädesvis mellan 20 °C och 37 °C, heist mellan 25 °C och 30 °C. 15Process according to any of the preceding claims, characterized in that the pretreatment temperature is between 20 ° C and 40 ° C, preferably between 20 ° C and 37 ° C, between 25 ° C and 30 ° C. 15 14. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat därav, att vitrötsvampen är en talgticka, som har funnits och isolerats i Europa, d.v.s. Physisporinus rivulosus.14. A method according to claim 1, characterized in that the carrot fungus is a sebum that has been found and isolated in Europe, i.e. Physisporinus rivulosus. 15. Förfarande enligt patentkravet 14, kännetecknat därav, att vitrötsvampen är stammen 20 Τ241Ϊ av Physisporinus rivulosus.15. A method according to claim 14, characterized in that the carrot fungus is the strain 20 Τ241Ϊ of Physisporinus rivulosus. : · 16. Ren odling av vitrötsvampstammen Physisporinus rivulosus T241i (DSM 14618).: · 16. Pure cultivation of Physporinus rivulosus T241i carrot fungus strain (DSM 14618). . . · 17. Användning av vitrötsvampen Physisporinus rivulosus för förbehandling av ved. •V’i 25. . · 17. Use of Physisporinus rivulosus carrot fungus for wood pretreatment. • At 25 ‘' 18. Användning enligt patentkravet 17, kännetecknad därav, att vitrötsvampen är stammen T241i av Physisporinus rivulosus (DSM 14618).Use according to Claim 17, characterized in that the carrot fungus is the strain T241i of Physisporinus rivulosus (DSM 14618).
FI20020591A 2002-03-27 2002-03-27 New carrot fungus and its use in the preparation of wood FI112248B (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20020591A FI112248B (en) 2002-03-27 2002-03-27 New carrot fungus and its use in the preparation of wood
AU2003216952A AU2003216952A1 (en) 2002-03-27 2003-03-27 Novel white rot fungus and use thereof in wood pretreatment
PCT/FI2003/000238 WO2003080812A1 (en) 2002-03-27 2003-03-27 Novel white rot fungus and use thereof in wood pretreatment

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20020591 2002-03-27
FI20020591A FI112248B (en) 2002-03-27 2002-03-27 New carrot fungus and its use in the preparation of wood

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20020591A0 FI20020591A0 (en) 2002-03-27
FI20020591A FI20020591A (en) 2003-09-28
FI112248B true FI112248B (en) 2003-11-14

Family

ID=8563659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20020591A FI112248B (en) 2002-03-27 2002-03-27 New carrot fungus and its use in the preparation of wood

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003216952A1 (en)
FI (1) FI112248B (en)
WO (1) WO2003080812A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005002366A1 (en) * 2005-01-18 2006-07-27 EMPA Eidgenössische Materialprüfungs-und Forschungsanstalt Method and means for improving the impregnation absorption and distribution in woods

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5055159A (en) * 1990-05-16 1991-10-08 Wisconsin Alumni Research Foundation Biomechanical pulping with C. subvermispora
WO2002079400A2 (en) * 2001-03-12 2002-10-10 Novozymes Biotech, Inc. Methods for isolating genes from microorganisms

Also Published As

Publication number Publication date
FI20020591A0 (en) 2002-03-27
FI20020591A (en) 2003-09-28
WO2003080812A1 (en) 2003-10-02
AU2003216952A1 (en) 2003-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Worrall et al. Comparison of wood decay among diverse lignicolous fungi
Fischer et al. Reduction of resin content in wood chips during experimental biological pulping processes
Ander et al. Selective degradation of wood components by white‐rot fungi
Hakala et al. Evaluation of novel wood-rotting polypores and corticioid fungi for the decay and biopulping of Norway spruce (Picea abies) wood
US5055159A (en) Biomechanical pulping with C. subvermispora
Kirk et al. Potential applications of bio-ligninolytic systems
AU715371B2 (en) A method for treating wood with bacteria
Fonseca et al. Biopulping of wood chips with Phlebia brevispora BAFC 633 reduces lignin content and improves pulp quality
Eriksson et al. Biomechanical pulping
US5460697A (en) Method of pulping wood chips with a fungi using sulfite salt-treated wood chips
FI112254B (en) Decomposition of pitch with white decay fungi
Wolfaardt et al. Assessment of wood-inhabiting Basidiomycetes for biokraft pulping of softwood chips
US7008505B2 (en) Eucalyptus biomechanical pulping process
FI112248B (en) New carrot fungus and its use in the preparation of wood
AU2010201811B2 (en) Isolation and Use of Decay Fungi
FI100809B (en) Procedure for reducing the resin content in wood pulp
CN1202944A (en) Method for improving the efficiency of chemical pluping processes by pretreating wood or pulpwood with white rot fungi
WO2005103370A1 (en) Enzyme treatment of wood pulp
FI112373B (en) New procedure for controlling resin problems in the paper and pulp industry
Albert et al. Characterisation of biologically pretreated raw materials for biopulping process
CN114775317A (en) Method for preparing paper pulp by pretreating wood chips by virtue of pycnoporus cinnabarinus
JP2002363876A (en) How to transport wood chips
Wolfaardt Utilization of wood-decay fungi for biokraft pulping of softwood
Widiastuti Utilization of Ligninolityc Enzyme in Biobleaching of Pulp from Empty Fruit Bunches of Oil Palm
Dunn Application of fungi in biotechnological processes for the pulp and paper industry

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed