[发明专利]一种利用麦秆生产细菌纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明属细菌纤维素的制备领域，特别是涉及一种利用麦秆生产细菌纤维素的方法。

背景技术

细菌纤维素(Bacterial Cellulose，简称BC)又称为微生物纤维素(Microbial Cellulose)，是一种有着广阔应用前景的生物材料，与自然界中其它高等植物纤维素相比，它具有许多独特的性质，包括高纯度、高结晶度、高聚合度、高持水性，高抗张强度，强生物适应性等。因此，该纤维素材料在人工皮肤和血管、医用敷料、粘合剂、音响设备振动膜、造纸、纺织、复合膜等领域具有巨大的应用前景。然而细菌纤维素培养基成本高，纤维素产量和产率低等问题却是其工业化生产和推广应用的瓶颈。针对细菌纤维素生产成本高的问题，特别是培养基碳源成本较高的问题，本发明公开了一种利用农业加工废弃物——麦秆制备培养基碳源的方法。

农作物秸秆等生物质是地球上一种数量巨大的可再生资源。我国生物质资源丰富，每年产生的生物质总量有50多亿吨(干重)，因此，生物质的能源化和资源化利用是一项系统工程也是目前亟待开发的课题。麦秆主要化学成分由纤维素、半纤维素和木质素组成，但是麦秆结构复杂。纤维素、半纤维素不但被木质素包裹，而且半纤维素部分共价和木质素结合，纤维素则具有高度有序晶体结构，所以麦秆的利用需要预处理。只有经过预处理，才能解除木质素对纤维素的包裹，从而把纤维素暴露出来，利于酸水解或酶水解及后续发酵过程。在水解过程中，虽然有葡萄糖，木糖，阿拉伯糖等混合糖产生，但由于反应条件剧烈，还会生成许多对发酵微生物有毒性作用的抑制物，水解液中的抑制剂主要有：糠醛、羟甲基糖醛、乙酸、酚类化合物、丁香酸、羟基苯甲酸、香草醛及其它有毒化合物。所以在使用上述水解液进行微生物发酵过程中，需要对水解液脱毒，以减少这些有毒化合物对微生物发酵培养的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用麦秆生产细菌纤维素的方法，该方法制备的培养基碳源质量好，价格低，可用于工业生产。

本发明的一种利用麦秆生产细菌纤维素的方法，包括：

(1)麦秆的稀酸水解

麦秆先用植物粉碎机磨碎，再用稀硫酸或盐酸(0.3％～7％，w/v)在反应器中以1∶6-1∶30的麦秆与稀酸液的固/液比浸泡过夜(12-24h)，然后在温度100℃～121℃条件下反应30～80分钟，接着通过抽滤将麦秆残渣和酸水解液分开，收集水解液，4℃-8℃冰箱冷藏备用；

(2)水解液的脱毒

由于水解液中含有一定的有毒物质，在以水解液作为培养基碳源时醋酸杆菌(Acetobacter aceti)或葡萄糖氧化杆菌(Gluconobacter Oxydans)不能生长和合成细菌纤维素，所以水解液必需脱毒；

用NaOH、Ca(OH)₂(或石灰)和氨水(NH₄OH)等碱对水解液进行脱毒，改变脱毒条件譬如pH值、时间，以及分别结合活性炭或结合10％漆酶(酶活为2.75U/mL)对水解液进行脱毒以提高脱毒效果；

方法1：NaOH将水解液pH值调到4.5-5.5，过滤沉淀，并微调到pH4.5-5.5；

方法2：NaOH将水解液pH值调到4.5-5.5，加入活性炭吸附，反应后过滤掉活性炭并重新微调pH值到4.5-5.5；

方法3：NaOH将水解液pH值调到9.5-11，加入活性炭吸附，反应后过滤掉活性炭并重新调节pH值到4.5-5.5；

方法4：NaOH将水解液pH值调到9.5-11，于25-60℃温水浴条件下反应过夜，过滤并重新调pH值到4.5-5.5；

方法5：NaOH将水解液pH值调到9.5-11，于25-60℃温水浴条件下反应过夜，过滤并重新调pH值到4.5-5.5，然后加入活性炭吸附，反应后过滤掉活性炭并重新微调pH值到4.5-5.5；

方法6：NaOH将水解液pH值调到4.5-5.5，加10％漆酶(酶活为2.75U/mL)于25-60℃温水浴条件下反应12h-24h，过滤掉沉淀物并重新微调pH值到4.5-5.5；

方法7：Ca(OH)₂将水解液pH值调到4.5-5.5，过滤沉淀，并微调到pH4.5-5.5；

方法8：Ca(OH)₂将水解液pH值调到4.5-5.5，加入活性炭吸附，反应后过滤掉活性炭并重新微调pH值到4.5-5.5；