细菌纤维素的研究现状(综述)

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1、﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡关于细菌纤维素研究现状的综述院系：材料科学与工程学院材料0707班姓名：秦伟学号：20070236指导教师：彭碧辉老师细菌纤维素研究现状[摘要]:本文从细菌纤维素的合成入手，列举了细菌纤维素合成研究过程中的研究点，其中包括了对合成过程的研究、发酵工艺及设备的改进以及细菌纤维素复合材料的研究等，最后对未来细菌纤维素发展趋势作出了展望。[关键词]:细菌纤维素；发酵工艺；细菌纤维素复合材料TheBacterialcelluloseresearchsituation[abstrcat]:From

2、thesynthesisofbacterialcellulose,liststhesynthesisprocessofbacterialcelluloseresearchpoints,includingthesynthesisprocessoftheresearch,thefermentationprocessandequipmentimprovementandbacterialcellulosecompositesforfutureresearch,developmenttrendofbacterialcelluloseisforecasted.[keyword

3、s]:bacteriacellulose;Fermentation;bacteriacellulosecomposites细菌纤维素发现至今已有100多年的历史，由于对其物理特性了解不够充分，以致应用受到限制。最近十几年，随着对其生物合成机制的深入了解以及发酵条件的改善，加速了细菌纤维素的工业应用。细菌纤维素[1](bacterialcellulose,BC),是由β-1,4-糖苷键连接而成的天然聚合体,细菌纤维素的化学纯度非常高,具有良好的生物可降解性;它具有精致的天然超微纤维网状结构,这种网状结构是由一种天然形成的纳米纤维构成,其直径仅为1.5nm。由于细菌纤

4、维素精致的超微纤维结构,可将其作为载体材料用于纳米材料的制备[2]。目前，在食品、声音振动膜、高强度纸、新型伤口包扎材料等产品已进入实用化阶段，在其他方面也具有广泛的商业化潜力。1、细菌纤维素的生物合成机制1.1A.xylium一纤维素生物合成机制的模式菌株A.xylium又被称为木醋酸菌，是革兰氏阴性好氧菌，是最早发现也是研究最为透彻的纤维素产生菌。A.xylium产生的纤维素纯度很高，并且在晶体结构和微纤平均宽度方面与植物和藻类的纤维素非常相似。一个A.xylium细胞在l秒内可聚合200,000幻葡萄糖分子形成β-1,4-葡萄糖苷链，并且组装成一带状的纤维素

5、，这一带状结构与细胞膜有直接联系，而且在细胞分裂时也不脱离。并且在A.xylium中第一次发现了葡萄糖聚合过程与微纤装配是两个紧密相连的过程。A.xylium可利用多种底物生长，并且产纤维素，而且无纤维素酶活力，因此与天然纤维素相比，研究A.xylium的一个明显优势是细菌纤维素产品为一代谢惰性物质，是一高纯度的胞外沉积物，而植物和藻类的纤维素则是其细胞壁不可缺少的组成成分之一。多年来对细菌纤维素生物合成的研究一直局限于生理和形态学范畴，进展非常缓慢，直到最近十几年由于纤维素合成酶的纯化以及纤维素生物合成调节系统的发现，才大大加速了纤维素生物合成机制的研究。1.2

6、其他关于生产培养基的研究Thompson等[3]通过研究发现，未经处理的含有较少固体物质的马铃薯废液稀释后，在AcetobacterxylinumATCC23770静态发酵生产细菌纤维素中可用作培养基。虽然在相同条件下用这种培养基与用Hestrin-Schram培养基所得细菌纤维素产量相同，但从生产成本看，显然用这种培养基更适合细菌纤维素的生产。日本在这方面的研究较多，如：Shimizu等[4]在木醋杆菌的发酵中用西瓜皮和其他瓜皮的汁与洋葱和胡萝卜的提取液做培养基，得到用瓜皮汁做培养基比用广泛应用的标准的Hestrin-Schram培养基具有更高的细菌纤维素产量的

7、结论。如再加入酵母浸出液和蛋白胨还能提高纤维素产量。2、细菌纤维素发酵工艺及设备的改进2.1二步发酵法日本的Okiyam和Shirae采用了二步发酵法来优化纤维素产生过程。首先细胞在气升式发酵罐中培养3d，以形成大量的菌体，然后转移到有格子的容器中静置培养，这样可以得到很好的胶状膜。这一过程与传统工艺相比，经济效益显著。2.2循环连续培养这是一种带有分离器的连续培养装置。分离器是一种浮选装置或是一种过滤器，可把纤维状物质同细胞、培养液分离开来。这一装置不仅提高了纤维素的产量，而且使得纤维素的分离更加的简便，培养液中纤维素的浓度将在10g/L以下。2.3发酵罐设计的

8、改造[5]