細(xì)菌纖維素的發(fā)酵生產(chǎn)及其物理化學(xué)性質(zhì)初探.pdf

1、細(xì)菌纖維素(BacterialCellulose，簡(jiǎn)稱(chēng)BC)又稱(chēng)為微生物纖維素(MicrobialCellulose)，它是一種由細(xì)菌產(chǎn)生的生物高聚物。從纖維素的分子組成看，BC和植物纖維一樣都是由β—D—葡萄糖通過(guò)β—1，4—糖苷鍵結(jié)合成的直鏈，又稱(chēng)為β—1，4—葡聚糖。但從物理、化學(xué)、機(jī)械性能來(lái)看，它具有自己獨(dú)特的性質(zhì)，例如高的結(jié)晶度、高的持水性、超細(xì)納米纖維網(wǎng)絡(luò)、高抗張強(qiáng)度和彈性模量等，是一種新型納米生物材料，已應(yīng)用于食品、造紙、

2、醫(yī)學(xué)材料、聲音振動(dòng)膜等各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)己成為國(guó)際的研究熱點(diǎn)。 細(xì)菌纖維素是一種次生代謝產(chǎn)物，所以營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)BC的形成有很大影響。本課題首先以木醋桿菌為生產(chǎn)菌，分別研究了在靜態(tài)、動(dòng)態(tài)培養(yǎng)條件下，不同碳源、初始pH值、乙醇及有機(jī)酸、金屬離子、糖濃度對(duì)細(xì)菌產(chǎn)纖維素的影響，通過(guò)檢測(cè)發(fā)酵過(guò)程中pH值的變化、殘?zhí)堑淖兓约袄w維素產(chǎn)量的變化等因素來(lái)研究纖維素代謝過(guò)程，為大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)細(xì)菌纖維素提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 靜態(tài)培養(yǎng)條件下，不同碳源對(duì)細(xì)

3、菌纖維素的合成有很大影響，在甘露醇、蔗糖、葡萄糖和麥芽糖四種碳源中，以甘露醇為碳源時(shí)BC產(chǎn)量最高。研究發(fā)現(xiàn)，以甘露醇為碳源，細(xì)菌在pH值4—6的范圍內(nèi)生長(zhǎng)較好，而以pH值為4.5時(shí)纖維素的產(chǎn)量最高；添加乙醇、醋酸和乳酸對(duì)提高纖維素的產(chǎn)量沒(méi)有作用，反而有不同程度的抑制作用；在添加Fe2+、Mg2+、Ca2+三種金屬離子中，濃度不同對(duì)纖維素產(chǎn)量的影響也不同，其中，0.1mmol/Lol/LFe2+、7mmol/Lol/LMg2+、5mmoI

4、/LCa2+對(duì)纖維素產(chǎn)量影響最大，產(chǎn)量分別提高了34.6％、32.2％和10.6％。 動(dòng)態(tài)培養(yǎng)條件下，在甘露醇、蔗糖、葡萄糖三種碳源中，以甘露醇的產(chǎn)量最高。研究發(fā)現(xiàn)，以蔗糖為碳源時(shí)，細(xì)菌在pH值4-7的范圍內(nèi)生長(zhǎng)較好，而以pH值為5.0時(shí)纖維素的產(chǎn)量最高；添加Fe2+、Mg2+、Ca2+三種金屬離子中，對(duì)動(dòng)態(tài)發(fā)酵纖維素都有很大程度的影響。其中3mmol/LFe2+、5mmol/LMg2+、5mmol/LCa2+對(duì)纖維素產(chǎn)量影響最

5、大，產(chǎn)量分別提高78.2％、132.1％和169.8％；添加乳酸、乙醇、醋酸、草酸和檸檬酸對(duì)提高纖維素的產(chǎn)量有很大的促進(jìn)作用，當(dāng)乳酸為100mmol/L，乙醇500mmol/L，醋酸200mmol/L，草酸1mmol/L，檸檬酸30mmol/L時(shí)，產(chǎn)量分別被提高427.8％、357.7％、234.7％、63.2％、17.7％；蔗糖濃度也是影響纖維素產(chǎn)量的一個(gè)重要因素，在濃度為40g/L時(shí)細(xì)菌纖維素的產(chǎn)量最高。 通過(guò)動(dòng)態(tài)發(fā)酵的單因