[发明专利]微生物气溶胶生产生物纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物纤维素的生产方法，特别是涉及一种微生物气溶胶生产生物纤维素的方法。

背景技术

生物纤维素是由醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）和八叠球菌属（Sarcina）等中的某些微生物合成的纤维素的统称，又称为细菌纤维素；其通过微生物的生物合成作用，可以形成独特的超精细网状结构。具有很高的结晶度和聚合度，生物纤维素纤维是由直径为3-4纳米的微纤组成的40-60纳米粗的纤维束。其具有很高的生物相容性，适应性及生物可降解性。目前其已经在食品、化妆品、医药、造纸等许多领域得到了广泛应用。生物纤维素可以通过静态和动态培养制成，动态培养产生的生物纤维素的结晶度较低，且常常出现质地不均匀的情况，因此没有被广泛采用，目前工业生产均采用静态培养，静态培养即常说的浅盘培养，是将液体培养基灭菌后注入浅盘中，然后接种微生物进行发酵培养，生物纤维素膜会在液体培养基的液面生成。但是随着生物纤维素膜的生成，其会完全覆盖整个液面，将发酵所需要的空气与微生物隔绝开来，大大降低发酵的效率，到一定程度甚至会终止发酵，极大地影响生物纤维素的生产速度和产量。通常情况下，每个浅盘发酵5-7天后，生物纤维素膜的厚度仅能达到1-2cm，不仅产量较低，而且极大地限制了生物纤维素产品的形状、尺寸；增加了生物纤维素膜收获所需要投入的人力物力。此外，静态浅盘培养也不能充分利用培养基，容易形成浪费，增加了生产成本。

气溶胶是固体微粒或液体微滴分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称为气体分散体系。由于气溶胶粒子比气态分子大而比粗尘分子小，所以它们不像气态分子那样服从气体分子运动规律，也不会受地心引力作用而沉降，具有类似胶体的性质，故称为气溶胶。天空中的云、雾、尘埃，工业和运输业上用的锅炉和各种发动机中未燃尽的各种烟，石粉等形成的固体粉尘、人造烟幕等都是气溶胶的具体例子。生物气溶胶是指微粒中含有生物物质，例如微生物或生物大分子等的气溶胶，其中含有微生物的就被称为：微生物气溶胶。

气溶胶的发生方法有多种，主要有：1）凝集法，其适用于容易发生物理化学反应的固体物质；2）分散法，适用于大多数粉末物质；3）流化床法，适用于各种粉末物质；4）雾化法，适用于液体物质或能溶解于液体的粉末物质。

发明内容

本发明提供一种微生物气溶胶生产生物纤维素的方法，其包括如下步骤：

1）在发酵罐中加入少量液体培养基，灭菌；

2）将无菌压缩空气和灭菌并接种了生物纤维素产生菌的液体培养基制成雾状气溶胶；

3）将雾状气溶胶泵入发酵罐发酵生产生物纤维素膜，发酵一段时间后，每隔一段时间补充泵入雾状气溶胶。

上述方法中的液体培养基中含有供菌株生长足量的碳源、氮源和水，碳源可以为葡萄糖、果糖、蔗糖等，氮源可以为有机氮源，如酵母膏、蛋白胨等，也可以是无机氮源，如铵盐、硝酸盐和氨水等，也可直接使用椰子水和/或其他碳源、氮源作为培养基。

上述方法中的生物纤维素产生菌可以为木醋杆菌或木葡糖酸醋杆菌。

上述方法中，生物纤维素产生菌在种子培养基中常规扩大培养至对数生长期，制成种子液，再接种到液态培养基中，接种量为体积百分比的6-12%。

上述方法中，发酵温度为25-35℃。

上述方法中，雾状气溶胶制备方法如下：通过气液两相喷头，将无菌压缩空气和灭菌并接种了生物纤维素产生菌的液体培养基一同喷入气溶胶产生室，其中无菌压缩空气的流量优选2-8m³/h，更优选6 m³/h；灭菌并接种了生物纤维素产生菌的液体培养基的流量是50-200ml/min，优选100 ml/min。

上述方法中，步骤3）中发酵2-5天后，每隔2-3小时补充泵入气溶胶500-1000ml。

采用本发明的方法，能延长发酵时间、增加生物纤维素的产量，提高发酵效率和培养基的利用率，降低生产成本，扩大生物纤维素产品可加工的形状和尺寸范围。

附图说明

图1是不同发酵时间浅盘静态发酵法产生的生物纤维素膜的厚度曲线；

图2是不同发酵时间微生物气溶胶法产生的生物纤维素膜的厚度曲线。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：雾状气溶胶的制备