细菌纤维素的生产研究进展.pdf

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1、第34卷第1期2013年2月化学工业与工程技术JournalofChemicalIndustry＆EngineeringV01．34No．1Feb．，2013细菌纤维素的生产研究进展术范兆乾(青岛科技大学化工学院山东青岛266042)摘要：介绍了细菌纤维素(BC)的特殊结构、功能、物理和化学性质以及应用前景。综述了目前细菌纤维素的生产菌种、生产方式及原料的研究进展。关键词：细菌纤维素菌种原料中图分类号：TQ924；TQ352文献标识码：A文章编号：1006—7906(2013)01～0051—05

2、ResearchprogressofproductionofbacteriumcelluloseFANZhaoqian(ChemicalEngineeringCollege，QingdaoUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266042，China)Abstract：Thespecialstructure，function，physicalandchemicalproperties，andapplicationprospectofbacterialcel

3、lulose(BC)ispresentedbriefly．Theresearchprogressofbacterialcellu

4、oseproduction，productionmethodandrawmaterialstrainsaresummarized．Keywords：Bacterialcellulose；Strains；Rawmaterials细菌纤维素(BC)是指由细菌高效合成的纤维素，通常是由葡萄糖口一1，4一糖苷键连接而成的高分子化合物，与天然纤维素的结构非常接近，因其具有高纯度、

5、高结晶性、高杨氏模量、优良的生物可降解性、高持水量和良好的生物相容性等优良特性，而有望代替植物纤维或作为新型生物可降解材料用于食品、化学工业和医学领域。BC在1886年被Brown发现，至今已有一百多年的历史，但因其生产成本高、产率低及对其物理化学特性认识了解不足，应用受到一定的局限。目前，国外已经开始将研究工作发展到对BC的改性、修饰和制备其复合材料上。1j，通过对纤维素的修饰，制备了性能各异的纤维素衍生物，但这方面的研究还处于起步阶段。国内在这方面的研究工作略显薄弱，该领域今后的研究方向主要集

6、中在两方面：一是要研究设计可行的发酵设备及发酵工艺，以提高纤维素产量，降低成本；二是要研制开发具有自主知识产权的BC生物医用材料。与此同时，改进发酵工艺，寻找更廉价、更好的BC生产原料及菌种，从而进一步提高其产量，仍将是BC研究的基础。1BC的生产菌种要进行BC生产，首先是选择合适的菌种。据报道，已经有许多种类的细菌，像葡糖醋酸菌属(Gluconacetobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、醋酸杆菌属(Acetobacter)、无色杆菌属(Achro—mobacter)、肠杆

7、菌属(Enterobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、固氮菌属(Azotobacter)、根瘤菌属(Rhizobium)、八叠球菌属(Sarcina)、弯曲菌属(Campylobacter)、沙门氏菌属(Salmonella)和埃希菌属(Escherichia)等，可以生产固态细胞外纤维素。目前，BC产生菌的研究主要集中在醋酸杆菌属的几个菌种，如木醋杆菌(A．xylinum／G．xylinum)、巴氏醋杆菌(A．pasteurianus)、汉式醋杆菌(A．hansenis)。其中

8、木醋杆菌是目前研究最多、合成能力最强、生产潜力最大的菌种，许多生产技术的改善也是立足于这种菌种的亚种之上的。在不同的菌株中，纤维素收稿日期：2012—07—30。作者简介：范兆乾(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为药物化学。{基金项目：国家杰出青年科学基金，编号12—1—3—45一nsh。·52·化学工业与工程技术2013年第34卷第1期的结构和功能不尽相同。尽管对BC生产菌的研究已经很多，目前选育出的菌种，仍然不能满足大规模的工业生产，仍需通过诱变或基因工程，获得能够大量生产BC的优良菌株

9、。2BC生产菌种的改良用木醋杆菌(G．xylinus)生产Bc时，若以葡萄糖或果糖作为碳源，主要的产品并不是纤维素，而是酮葡萄糖酸，这种物质会降低pH值，抑制细胞生长，减少BC的产量。因此，要提高BC产量，首先是获得突变体以限制酮葡萄糖酸的合成。Wulf等通过紫外诱变，从原始菌种衍生出一种不产生酮葡萄酸的菌株，经过10天的摇床培养，BC产量从原来的1．8g／L提升到3．3∥L“。。发酵过程中，培养基流体性质的降低是限制BC产量的一个因素。G．xylinus的发酵产物既有水不溶性纤维