[发明专利]原位发酵制备细菌纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及细菌纤维素的制备方法，具体涉及一种添加非金属矿无机凝胶进行原位发酵制备细菌纤维素的方法，属于生物化工领域。

背景技术

细菌纤维素（Bacterial cellulose）是由某些细菌合成的一类生物高分子化合物。与植物纤维素不同，细菌纤维素并非细胞壁的结构成分，而是细菌分泌到胞外的产物，其呈独立的丝状纤维形态，且不掺杂木质素、半纤维素等植物纤维素杂质。与植物纤维素相比，细菌纤维素具有许多独特的理化性质和机械性能，包括了超细性（纳米级）、高纯度、高结晶度；以单一纤维形式存在，具有一致的分子取向；高杨氏模量、抗张强度和形状维持能力；极强的持水能力；较高的生物适应性；形状及性能可调控等。由于其独特的理化性质和机械性能，细菌纤维素被广泛应用于环保、造纸、食品、高分子、医疗等领域。

为了进一步提高细菌纤维素的吸水性能，有必要在细菌纤维素中附载可望增加其吸水性能的基团。细菌纤维素原位发酵(in situ fermentation)指在发酵前加入不同的化合物，然后进行细菌纤维素发酵，在发酵的同时，化合物可附载在细菌纤维素上实现产品的原位改性。为了实现细菌纤维素吸水与保水性能的提高，使用原位发酵技术在培养基中添加外源底物。在众多的底物中，无机凝胶成为超吸水性能细菌纤维素发酵的理想外源底物，其优势有两个方面，一是无机凝胶具有遇水溶胀的物理性能，其可望增强细菌纤维素的吸水性能；二是无机凝胶本身无毒，与一般的水性发酵环境所兼容，不影响细菌纤维素发酵过程。

发明内容

本发明的目的是：提供一种原位发酵制备细菌纤维素的方法，通过添加非金属矿无机凝胶进行原位发酵制备细菌纤维素，非金属矿原料来源广泛，价格低廉，使用其制备无机凝胶在工业上具有广阔的前景。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：首先添加非金属矿无机凝胶至细菌纤维素发酵培养基中，再添加产细菌纤维素菌株，经过一定时间发酵后，分离获得细菌纤维素产品。

其中，所述非金属矿无机凝胶包括膨润土无机凝胶、凹凸棒土无机凝胶；培养基中无机凝胶添加量为0.5-5 g/L。

其中，细菌纤维素发酵培养基为HS培养基或木质纤维素水解液；产细菌纤维素菌株为木醋杆菌。

其中，发酵方式包括动态发酵与静态发酵，发酵温度为20-35 ^oC；接种量为1-15%(v/v)。

其中，细菌纤维素分离方法为离心或者过滤。

本发明的有益效果是：使用非金属矿无机凝胶制备细菌纤维素，实现非金属矿的高值化应用，无机凝胶的加入提高细菌纤维素的吸水性能或保水能力，原位发酵模式使发酵与细菌纤维素改性在同一体系中完成，大大缩短工艺流程与时间。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明，实施例不是对本发明的限制。

实施例1：0.5 g/L膨润土无机凝胶加入HS培养基中组成原位发酵体系，体系中加入木醋杆菌后静态发酵20天，发酵温度为20 ^oC，接种量为1%(v/v)；发酵结束后，过滤获得细菌纤维素产品，所得产品持水量比未添加无机凝胶组提高47.0%。

实施例2：5 g/L凹凸棒土无机凝胶加入玉米芯水解液培养基中组成原位发酵体系，体系中加入木醋杆菌后动态发酵一周，发酵温度为25 ^oC，接种量为15%(v/v)；发酵结束后，离心获得细菌纤维素产品，所得产品保水能力比未添加无机凝胶组提高20.0%。

实施例3：2.5 g/L凹凸棒土无机凝胶加入HS培养基中组成原位发酵体系，体系中加入木醋杆菌后动态发酵4天，发酵温度为30 ^oC，接种量为8%(v/v)；发酵结束后，离心获得细菌纤维素产品，所得产品持水量比未添加无机凝胶组提高25.0%。

实施例4：1 g/L膨润土无机凝胶加入甘蔗渣水解液培养基中组成原位发酵体系，体系中加入木醋杆菌后静态发酵两周，发酵温度为35 ^oC，接种量为10%(v/v)；发酵结束后，过滤获得细菌纤维素产品，所得产品保水能力比未添加无机凝胶组提高15.0%。