原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及細(xì)菌纖維素的制備方法，具體涉及一種添加非金屬礦無機(jī)凝膠進(jìn)行原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法，屬于生物化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)菌纖維素(Bacterial cellulose)是由某些細(xì)菌合成的一類生物高分子化合物。與植物纖維素不同，細(xì)菌纖維素并非細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)成分，而是細(xì)菌分泌到胞外的產(chǎn)物，其呈獨(dú)立的絲狀纖維形態(tài)，且不摻雜木質(zhì)素、半纖維素等植物纖維素雜質(zhì)。與植物纖維素相比，細(xì)菌纖維素具有許多獨(dú)特的理化性質(zhì)和機(jī)械性能，包括了超細(xì)性(納米級(jí))、高純度、高結(jié)晶度；以單一纖維形式存在，具有一致的分子取向；高楊氏模量、抗張強(qiáng)度和形狀維持能力；極強(qiáng)的持水能力；較高的生物適應(yīng)性；形狀及性能可調(diào)控等。由于其獨(dú)特的理化性質(zhì)和機(jī)械性能，細(xì)菌纖維素被廣泛應(yīng)用于環(huán)保、造紙、食品、高分子、醫(yī)療等領(lǐng)域。
[0003]為了進(jìn)一步提高細(xì)菌纖維素的吸水性能，有必要在細(xì)菌纖維素中附載可望增加其吸水性能的基團(tuán)。細(xì)菌纖維素原位發(fā)酵Un situ fermentat1n)指在發(fā)酵前加入不同的化合物，然后進(jìn)行細(xì)菌纖維素發(fā)酵，在發(fā)酵的同時(shí)，化合物可附載在細(xì)菌纖維素上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的原位改性。為了實(shí)現(xiàn)細(xì)菌纖維素吸水與保水性能的提高，使用原位發(fā)酵技術(shù)在培養(yǎng)基中添加外源底物。在眾多的底物中，無機(jī)凝膠成為超吸水性能細(xì)菌纖維素發(fā)酵的理想外源底物，其優(yōu)勢(shì)有兩個(gè)方面，一是無機(jī)凝膠具有遇水溶脹的物理性能，其可望增強(qiáng)細(xì)菌纖維素的吸水性能；二是無機(jī)凝膠本身無毒，與一般的水性發(fā)酵環(huán)境所兼容，不影響細(xì)菌纖維素發(fā)酵過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法，通過添加非金屬礦無機(jī)凝膠進(jìn)行原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素，非金屬礦原料來源廣泛，價(jià)格低廉，使用其制備無機(jī)凝膠在工業(yè)上具有廣闊的前景。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:首先添加非金屬礦無機(jī)凝膠至細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中，再添加產(chǎn)細(xì)菌纖維素菌株，經(jīng)過一定時(shí)間發(fā)酵后，分離獲得細(xì)菌纖維素產(chǎn)品O
[0006]其中，所述非金屬礦無機(jī)凝膠包括膨潤土無機(jī)凝膠、凹凸棒土無機(jī)凝膠；培養(yǎng)基中無機(jī)凝膠添加量為0.5-5 g/Lo
[0007]其中，細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基為HS培養(yǎng)基或木質(zhì)纖維素水解液；產(chǎn)細(xì)菌纖維素菌株為木醋桿菌。
[0008]其中，發(fā)酵方式包括動(dòng)態(tài)發(fā)酵與靜態(tài)發(fā)酵，發(fā)酵溫度為20-35 °C;接種量為1-15%(v/V)。
[0009]其中，細(xì)菌纖維素分離方法為離心或者過濾。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:使用非金屬礦無機(jī)凝膠制備細(xì)菌纖維素，實(shí)現(xiàn)非金屬礦的高值化應(yīng)用，無機(jī)凝膠的加入提高細(xì)菌纖維素的吸水性能或保水能力，原位發(fā)酵模式使發(fā)酵與細(xì)菌纖維素改性在同一體系中完成，大大縮短工藝流程與時(shí)間。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，實(shí)施例不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0012]實(shí)施例1:0.5 g/L膨潤土無機(jī)凝膠加入HS培養(yǎng)基中組成原位發(fā)酵體系，體系中加入木醋桿菌后靜態(tài)發(fā)酵20天，發(fā)酵溫度為20 °C，接種量為1%(ν/ν);發(fā)酵結(jié)束后，過濾獲得細(xì)菌纖維素產(chǎn)品，所得產(chǎn)品持水量比未添加無機(jī)凝膠組提高47.0%。
[0013]實(shí)施例2:5 g/L凹凸棒土無機(jī)凝膠加入玉米芯水解液培養(yǎng)基中組成原位發(fā)酵體系，體系中加入木醋桿菌后動(dòng)態(tài)發(fā)酵一周，發(fā)酵溫度為25 °C，接種量為15%(v/v);發(fā)酵結(jié)束后，離心獲得細(xì)菌纖維素產(chǎn)品，所得產(chǎn)品保水能力比未添加無機(jī)凝膠組提高20.0%。
[0014]實(shí)施例3:2.5 g/L凹凸棒土無機(jī)凝膠加入HS培養(yǎng)基中組成原位發(fā)酵體系，體系中加入木醋桿菌后動(dòng)態(tài)發(fā)酵4天，發(fā)酵溫度為30 °C，接種量為8%(v/v);發(fā)酵結(jié)束后，離心獲得細(xì)菌纖維素產(chǎn)品，所得產(chǎn)品持水量比未添加無機(jī)凝膠組提高25.0%。
[0015]實(shí)施例4:1 g/L膨潤土無機(jī)凝膠加入甘蔗渣水解液培養(yǎng)基中組成原位發(fā)酵體系，體系中加入木醋桿菌后靜態(tài)發(fā)酵兩周，發(fā)酵溫度為35 °C，接種量為10%(v/v);發(fā)酵結(jié)束后，過濾獲得細(xì)菌纖維素產(chǎn)品，所得產(chǎn)品保水能力比未添加無機(jī)凝膠組提高15.0%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法，其特征是:首先添加非金屬礦無機(jī)凝膠至細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中，再添加產(chǎn)細(xì)菌纖維素菌株，經(jīng)過一定時(shí)間發(fā)酵后，分離獲得細(xì)菌纖維素τ?: 口廣PR ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法，其特征是:所述非金屬礦無機(jī)凝膠包括膨潤土無機(jī)凝膠、凹凸棒土無機(jī)凝膠；培養(yǎng)基中無機(jī)凝膠添加量為0.5-5 g/L03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法，其特征是:細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基為HS培養(yǎng)基或木質(zhì)纖維素水解液。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法，其特征是:產(chǎn)細(xì)菌纖維素菌株為木醋桿菌。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法，其特征是:發(fā)酵方式包括動(dòng)態(tài)發(fā)酵與靜態(tài)發(fā)酵；發(fā)酵溫度為20-35 °C，接種量為1-15%(ν/ν)，發(fā)酵時(shí)間為4_20天。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法，其特征是:細(xì)菌纖維素分離方法為離心或者過濾。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種原位發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法，通過添加非金屬礦無機(jī)凝膠至細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基中，再添加產(chǎn)細(xì)菌纖維素菌株，經(jīng)過一定時(shí)間發(fā)酵后，分離獲得細(xì)菌纖維素產(chǎn)品。本發(fā)明使用非金屬礦無機(jī)凝膠制備細(xì)菌纖維素，實(shí)現(xiàn)非金屬礦的高值化應(yīng)用，無機(jī)凝膠的加入提高細(xì)菌纖維素的吸水性能或保水能力，原位發(fā)酵模式使發(fā)酵與細(xì)菌纖維素改性在同一體系中完成，大大縮短工藝流程與時(shí)間。
【IPC分類】C12P19/04
【公開號(hào)】CN104911230
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510391158
【發(fā)明人】陳新德, 黃超, 熊蓮, 張海榮, 陳雪芳, 郭海軍, 林曉清, 齊高相, 王波, 施絲蘭
【申請(qǐng)人】中科院廣州能源所盱眙凹土研發(fā)中心, 中國科學(xué)院廣州能源研究所
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月7日