（紡織化學(xué)與染整工程專業(yè)論文）細菌纖維素的制備及改性研究[紡織化學(xué)與染整工程專業(yè)優(yōu)秀論文].pdf

摘要 摘要 研究了靜態(tài)培養(yǎng)時培養(yǎng)條件和培養(yǎng)基成分對細菌纖維素產(chǎn)量的影響 確 定了獲得較高纖維素產(chǎn)量時的發(fā)酵培養(yǎng)條件和培養(yǎng)基成分 通過兩種途徑制備了改性細菌纖維素 一是在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加水溶性 多糖后合成細菌纖維素 二是把在最優(yōu)條件下合成的普通細菌纖維素凝膠膜 或干膜浸漬多羥基化合物改性 對普通和改性細菌纖維素樣品分別進行了性能測試 紅外光譜分析表明 制備產(chǎn)物為纖維素 并可明顯看出改性基團的存在 掃描電鏡可看到細菌纖 維素的超微細網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及改性后網(wǎng)孔的變化 稱重法測得細菌纖維素含水 量為8 8 改性后則都在9 0 以上 最高達9 9 自然干燥后纖維素膜再溶 脹能力也獲得了不同程度的提高 金屬離子吸附能力測試表明細菌纖維素尤 其是改性后對銅離子具有較高的吸附量 另外通過粘度法測試了細菌纖維素 的聚合度 d s c 測試分析了它的熱穩(wěn)定性 實驗結(jié)果表明 細菌纖維素是一種良好的新型生物納米材料 改性后的 纖維素性能更加優(yōu)異 為制備其它高性能復(fù)合材料 拓寬細菌纖維素的應(yīng)用 奠定基礎(chǔ) 關(guān)鍵詞 細菌纖維素 改性 水溶性多糖 多羥基化合物 a b s t r a c t t h ei n f l u e n c eo fc u l t i v a t e dc o n d i t i o n sa n dm e d i u m c o m p o n e n t s o n c e l l u l o s e y i e l dw a ss t u d i e d i nt h i s p a p e r a n dt h eo p t i m i z e df e r m e n t a t i o n c o n d i t i o na n dm e d i u mc o m p o n e n tw e r eo b t a i n e d m o d i f i e db a c t e r i a lc e l l u l o s ew a st h e np r o d u c e db yt w om e t h o d s o n ei st o p r o d u c eb a c t e r i a l c e l l u l o s eb ya d d i n gw a t e rs o l u b l ep 0 1 y s a c c h a r i d et ot h e f e r m e n t a t i o nm e d i u m t h eo t h e ri st o m o d i f yc o m m o nb a c t e r i a l c e l l u l o s e p r o d u c e di no p t i m i z e df e r m e n t a t i o nc o n d i t i o nb yd i p p i n gt h e mi n t op o l y h y d r i c c o m p o u n d s p e r f o r m a n c e so fc o m m o na n dm o d i f i e db a c t e r i a lc e l l u l o s ew e r et e s t e d i n f r a r e ds p e c t r u m ss h o wt h a tt h ep r o d u c t sa r ec e l l u l o s e a n dm o d i f i e dg r o u p s a r ea l s os h o w no b v i o u s l yi nt h e m t h eu l t r a f i n er e t i c u l a rs t r u c t u r ea n dc h a n g e s o fm e s h e sa f t e rm o d i f i c a t i o nc a nb es e e nb ys e m t h ew a t e rc o n t e n to fb a c t e r i a l c e l l u l o s ei s8 8 w h i c hi st e s t e db yw e i g h i n gm e t h o d a n da b o v e9 0 a f t e r m o d i f i c a t i o n t h eh i g h e s tc a nb eu pt o9 9 t h es w e l l i n gc a p a c i t i e so fc e l l u l o s e f i l m sa r ea l s oi m p r o v e dw i t hd i f f e r e n td e g r e e sa f t e rd r y i n gi nn a t u r e t h e a d s o r p t i v ec a p a c i t i e st om e t a li o nt e s t ss h o wt h a tb a c t e r i a lc e l l u l o s eh a sh i g h a d s o r b a n c et o c u e s p e c i a l l y i t sm o d i f i c a t i o np r o d u c t s i na d d i t i o n t h e p o l y m e r i z a t i o nd e g r e ea n dt h e r m a ls t a b i l i t yo fb a c t e r i a lc e l l u l o s ew e r et e s t e db y v i s c o s i m e t r ya n dd s cr e s p e c t i v e l y r i h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tb a c t e r i a lc e l l u l o s ei sa ne x c e l l e n tn e w k i n d o fn a n o m e t e r b i o m a t e r i a l a n d t h e p e r f o r m a n c e s o fi t sm o d i f i c a t i o n p r o d u c t sa r eb e t t e r w ee x p e c tt h a tt h e s er e s u l t sc a nl a yaf o u n d a t i o nf o rm a k i n g o t h e rh i g hp e r f o r m a n c ec o m p o s i t em a t e r i a la n db r o a d e n i n gt h ea p p l i c a t i o no f b a c t e r i a lc e l i u l os e k e y w o r d s b a c t e r i a l c e l l u l o s e m o d i f y w a t e r s o l u b l ep o l y s a c c h a r i d e p o l y h y d r i cc o m p o u n d 學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明 學(xué)位論文獨創(chuàng) 勝聲明 本人聲明 所呈交的學(xué)位論文系本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立完成的研究成果 文中依法引用他人的成果 均已做出明確標(biāo)注或得到許可 論文內(nèi)容未包含 法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果 也不包含本人已用于其他學(xué) 位申請的論文或成果 本人如違反上述聲明 愿意承擔(dān)由此引發(fā)的一切責(zé)任和后果 論文作者簽名 蘆馨般日期 名矽年多月p 日 學(xué)位論文知識產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明 本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的學(xué)位論文及相關(guān)的職務(wù)作品 知識產(chǎn)權(quán)歸屬 學(xué)校 學(xué)校享有以任何方式發(fā)表 復(fù)制 公開閱覽 借閱以及申請專利等權(quán) 利 本人離校后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果 時 署名單位仍然為青島大學(xué) 本學(xué)位論文屬于 保密口 在年解密后適用于本聲明 不保密丑 論文作者簽名 蔭緞日期 多矽年占月 口日 刷磴輒 衣年 醐 玉7 年鄉(xiāng)月 日 本聲明的版權(quán)歸青島火學(xué)所有 未經(jīng)許可 任何單位及任何個人不得擅自 第一章前言 第一章前言 纖維素是自然界中存在量極其豐富且具有生物可降解性的生物合成高 分子材料 這種可再生資源與人類的衣食住行關(guān)系非常密切 它不僅是紡織 工業(yè)和造紙工業(yè)的主要原料 而且還可以用來制造新型高性能功能材料和高 分子復(fù)合材料 在許多技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用 當(dāng)今世界面臨人口 資源 環(huán)境和糧食四大問題的情況下 大力開發(fā)取之不盡用之不竭的天然高分子材 料造福人類 具有重要戰(zhàn)略意義 因此纖維素一直是人們研究的熱點 目前 工業(yè)用纖維素主要是通過綠色植物的光合作用合成的 廣泛存在 于樹木 棉花等植物中 近年來的研究發(fā)現(xiàn)不僅植物可以合成纖維素 某些 微生物也可高效地合成纖維素 1 8 8 6 年 英國人a j b r o w n 利用化學(xué)分析方 法確定 在傳統(tǒng)釀造液表面生成的類似凝膠半透明膜狀物質(zhì)為纖維素 另外 他在光學(xué)顯微鏡下觀察到發(fā)酵生成的菌膜中存在菌體 在自然界中確實有少 數(shù)細菌可以產(chǎn)生纖維素 這些細菌主要分布在醋酸桿菌屬 產(chǎn)堿菌屬 八疊 球菌屬 根瘤菌屬 假單胞菌屬 固氮菌屬 氣桿菌屬 土壤桿菌屬和葡糖 桿菌屬等屬中 其中醋酸菌屬中的木醋桿菌 a c e t o b a c t e rx y l i n u m 其合 成纖維素的能力最強 最具有大規(guī)模生產(chǎn)的能力 人們?yōu)榱藚^(qū)別于植物來源 的纖維素 稱微生物合成的纖維素為微生物纖維素 m i c r o b i a lc e l l u l o s e 或 細菌纖維素 b a c t e r i a lc e l l u l o s e b c 1 1 生物合成的細菌纖維素 以下簡稱b c 有著許多植物纖維素?zé)o法比擬的 優(yōu)良性能 被認為是目前世界上性能最好的纖維素 在食品 生物醫(yī)藥 造 紙 化工 精紡 石油開采以及環(huán)保等其它領(lǐng)域都有廣泛的用途 1 1 細菌纖維素概況 1 1 1 細菌纖維素的制備 1 1 1 1 細菌纖維素的生物合成及性質(zhì) 2 1 1 3 1 對b c 形成過程和形態(tài)大小的認識直到電子顯微鏡被普遍應(yīng)用的1 9 7 0 年 以后才實現(xiàn) a c e l o b a c t e r x u l i n u m 細胞壁側(cè)有一列5 0 8 0 個軸向排列小孔 l 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 在適宜條件下每個細胞每秒鐘可將1 5 l o o 個葡萄糖分子以b l 4 糖昔鍵相 連成聚葡糖 從小孔中分泌出來 最后形成直徑1 7 8 n m 的纖維素微纖絲 c e l l u l o s em i c r o f i b r i l s 并隨著分泌量的持續(xù)增加平行向前延伸 相鄰的幾 根微纖絲之間由氫鍵橫向相互聯(lián)接形成直徑為3 4 n m 的微纖絲束 b u n d l e 微纖絲束進一步伸長 束間仍由氫鍵相互聯(lián)接 多柬合并形成一根長度不定 寬度為3 0 一1 0 0 n m 厚度3 8 n m 的細菌纖維絲帶 r i b b o n 其直徑和寬度僅為 棉纖維直徑的1 1 0 0 1 1 0 0 0 是已知纖維中最細的 纖絲帶互相交織形成不 規(guī)則網(wǎng)狀或絮狀多孔結(jié)構(gòu) 在液面形成凝膠狀菌醭 纖維素合成速率高 每 個木醋桿菌每小時可聚合1 5 1 0 s 個葡萄糖分子 宅e 4 0 4 6 8 7 m 2 1 英畝 表面積 的淺盤培養(yǎng) 每年至少可產(chǎn)1 1 3 t 纖維素 這是植物生產(chǎn)纖維素?zé)o法比擬的 與植物不同 細菌產(chǎn)生纖維素并不是細菌細胞壁的結(jié)構(gòu)成分 而是細菌 分泌到胞外的產(chǎn)物 呈獨立的絲狀纖維形態(tài) 由單純的葡萄糖聚合而成 纖 維素含量極高 不摻雜有木質(zhì)素 半纖維素等其他多糖 提純過程簡單 棉 花雖然是純天然纖維 但也有5 的雜質(zhì) 在紡織過程中要用復(fù)雜的工藝才能 去除 1 1 1 2 細菌纖維素的發(fā)酵生產(chǎn) 木醋桿菌的培養(yǎng)方法有靜態(tài)法和動態(tài)法 靜態(tài)法是指將菌種靜置培養(yǎng) 在發(fā)酵液表面產(chǎn)生纖維素膜 動態(tài)法則是在機械攪拌罐或氣升式生化反應(yīng)器 中通風(fēng)培養(yǎng)細菌 纖維素完全分散在發(fā)酵液中 呈不規(guī)則的絲狀 星狀或微 髓狀 木醋桿菌發(fā)酵生產(chǎn)纖維素需要適合發(fā)酵條件的培養(yǎng)基 且培養(yǎng)基的組成 對纖維素的產(chǎn)量有很大的影響 另外 改進發(fā)酵工藝設(shè)計合理的發(fā)酵裝置 優(yōu)良菌株的獲得 都是獲得理想的纖維素產(chǎn)品的途徑 向基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加適量的煙酰胺 乙醇 木素磺化鹽 瓊脂 聚多糖 醋酸和檸檬酸等可以提高b c 的產(chǎn)量f 4 1 6 7 f 8 1 s k e s h k 等研究了培養(yǎng)基中加入木素磺化鹽對b c 產(chǎn)量和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響 9 1 1 l o 2 第一章前言 t o n o u c h i 等人發(fā)現(xiàn)在木酯桿菌生產(chǎn)纖維素的過程中加入少量的纖維素 酶可以提高纖維素的產(chǎn)量 設(shè)計不同類型的反應(yīng)器 如 硅橡膠膜生物反應(yīng)器 板或圓盤生物反應(yīng) 器 旋轉(zhuǎn)盤生物反應(yīng)器 改進的氣升式生物反應(yīng)器等來提高纖維素產(chǎn)量 12 1 1 1 2 細菌纖維素的結(jié)構(gòu)特點和理化特性 l 1 2 1 化學(xué)結(jié)構(gòu) 經(jīng)過長期的研究發(fā)現(xiàn) b c 和植物纖維素在化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)上沒有明顯的 區(qū)別 均可以視為是由很多d 吡喃葡萄糖苷彼此以 1 4 糖苷鍵連接而成 的線型高分子 相鄰的吡喃葡萄糖的6 個碳原子不在一個平面上 而是呈穩(wěn) 定的椅式立體結(jié)構(gòu) 1 3 1 霹氫荔薌登氡 日本的m a s u d a 等采用 c 和1 h 旋轉(zhuǎn)擴散核磁共振分析了b c 的纖維素結(jié) 構(gòu) 試驗結(jié)果表明 在c p m a s cn m r 圖譜上出現(xiàn)共振線很大地分裂為低 場線和高場線 其原因可能是高場線處的c 4 與微纖維中c h 2 0 h 的混亂的氫鍵 結(jié)合在一起的構(gòu)象不規(guī)則所引起的結(jié)構(gòu)缺陷 l l 1 1 2 2 細菌纖維索的聚合度和結(jié)晶度與其性質(zhì) b c 的聚合度隨著培養(yǎng)方式和條件不同而有很大差異 動態(tài)培養(yǎng)時較低 約為3 0 0 0 a 一5 0 0 0 靜態(tài)培養(yǎng)時可以高達1 6 0 0 0 優(yōu)質(zhì)棉纖維為1 3 0 0 0 1 4 0 0 0 棉短絨為5 0 0 0 左右 木漿纖維素為7 0 0 0 1 0 0 0 01 5 結(jié)晶度高于普通高等植 物纖維 而低于藻類 a t i n i a 和動物纖維 t u n i c i n 結(jié)晶度增加 纖維的抗 張強度 楊氏模量 硬度 比重和體積的穩(wěn)定性會隨之增加 而伸長率 吸 濕性 潤脹度 柔軟性和化學(xué)反應(yīng)性均會隨之降低 但是b c 纖維的吸濕性 潤脹度 柔軟性和化學(xué)反應(yīng)活性卻比高等植物纖維素好得多這個反常規(guī)的原 3 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 因可能是由于細菌纖維超細 納米級 特點所造成 有待于深入研究 3 1 j s t r o b i n 等通過凝膠滲透色譜法研究了b c 在不同培養(yǎng)時間以及培養(yǎng)基組 成時的聚合度和聚合度分布性 結(jié)果表明 隨培養(yǎng)時間的延長 其聚合度隨 之增加 到2 8 天時開始降低 但聚合度分布性卻增加 1 5 1 1 1 2 3 細菌纖維素膜的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) b c 成膜性能好 b c 膜的抗撕能力比聚乙烯膜和聚氯乙烯膜要強5 倍 b c 膜持水量高 其內(nèi)部有很多 孔道 有良好的透氣 透水性能 通常情況下 持水率大于1 5 0 經(jīng)特殊處理可達1 7 0 0 并且具有高的濕強度 1 6 1 w l o c h o w i c z 等采用x 射線衍射研究了在不同培養(yǎng)時間發(fā)酵的細菌纖維 素的納米結(jié)構(gòu) 采用重量分析法可知膜的持水率隨培養(yǎng)時間延長而從1 9 3 降到1 2 0 廣角衍射測試表明 不管培養(yǎng)時間的長短 膜均有半結(jié)晶形態(tài) 小角衍射測試表明纖維素結(jié)晶纖維隨機地分布在無定相中f 1 7 d u b e y 研究了除去蛋白質(zhì)后的b c 膜在二元溶劑體系 水 醇 中的全蒸發(fā) 隨乙醇的濃度增加 對纖維素膜的滲透通量 選擇性 全蒸發(fā)分離指數(shù) p s i 和吸氣度進行了研究 發(fā)現(xiàn)纖維素膜對水有高的選擇性 當(dāng)乙醇濃度高于7 0 時纖維素膜仍能透過9 5 的水 當(dāng)二元體系中含水量少于3 0 時 纖維素膜 對水的選擇度在1 2 5 2 8 7 范圍 滲透通量高于1 0 0 9 m 2 p s i y 約為 1 0 4 9 m 2 h i s l 1 9 1 1 1 2 4 細菌纖維素生物合成時的可調(diào)控性 不同的培養(yǎng)條件下 如動態(tài)培養(yǎng)和靜態(tài)培養(yǎng) 得到b c 的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很 大差異 改變不同葡萄糖衍生物碳源可控制微纖維的納米尺寸 運用不同的 模型可形成各種形狀的功能材料 2 0 1 h e i k ow i n t e r 研究了培養(yǎng)基中與b c 結(jié)合的聚多糖對b c 結(jié)構(gòu)的影響 培養(yǎng) 過程中 吸附了阿拉伯糖基木聚糖 會降低b c 的結(jié)晶度和纖維素i 的含量 2 為制備具有多種物理和生化特性的新型多糖 a k i h i r os h i r a i 研究了在經(jīng) 過改進的s c h r a m m h e s t r i n 培養(yǎng)基中加入取代度為o 7 1 且對溶解酵素敏感的 磷?；鶜ぞ厶?p c h i t i n 和d 葡萄糖后生化合成含有n 乙酰氨基葡萄糖殘 基b c 培養(yǎng)過程中p c h i t i n 會降解為單體和低聚磷酰甲殼質(zhì) 作為細菌的碳 4 第一章前言 源 這種新型聚多糖是同時具有甲殼素和纖維素特性的多功能聚合物 比如 對纖維素酶和溶解酵素具有敏感性 而且它還具有比b c 更高的取向度和更大 的楊氏模量 cn m r 分析顯示 p c h i t i n 主要含有乙酰氨基葡萄糖6 磷酸鹽 它的單體也是一種生化合成乙酰氨基葡萄糖纖維素的非常好的基質(zhì) 可以促 進乙酰氨基葡萄糖與b c 的結(jié)合1 2 2 1 s k e s h 等人通過在s c h r a m m h e s t r i n s h 培養(yǎng)基中添加木素磺化鹽 h s l 既提高了b c 的產(chǎn)量又改進了其物理性能 掃描電鏡顯示 培養(yǎng)基中 添加了h s l 后生產(chǎn)的細菌纖維絲帶更加粗糙 相互間的纏結(jié)更少 而且寬度 和厚度都增加了 這使得由b c 制成的薄片的性能獲得了很大提高 楊氏模量 可以提高2 0 5 6 粘度從3 6 4 8 c p 上升到7 6 9 s e p 這說明其聚合度也獲得 了提高 傳統(tǒng)添加的瓊脂 黃原膠等水溶性聚合物做法 只能提高產(chǎn)量 對 b c 的性能沒有任何改進作用 9 1 d a n u t a 將殼聚糖添加于木醋桿菌的培養(yǎng)基中對合成的b c 進行改性 使得 這種改性的纖維素不僅具有纖維素本身的特性還具有殼聚糖的特性 在處理 燒傷 褥瘡 難以愈合的傷口以及需要頻繁更換傷口敷料的傷口等具有很好 的應(yīng)用價值 2 3 1 在培養(yǎng)基中 3 0 w t 的水溶性聚合物c m c 和m c 與b c 結(jié)合形成的復(fù)合材 料 比純b c 對可見光的透明度提高了2 3 倍 對鉛離子的吸附能力比純b c 和c m c 高許多 合成時還可以被直接設(shè)計成管狀的 其內(nèi)徑只有1 m m 可以 作為血管插入物 m a r i t s e i f e r t 2 4 在s h 培養(yǎng)基中加入水溶性聚多糖c m c m c 和p v a 合成b c 加入c m c 和m c 會使b c 的含水量增加 而添加p v a 時可以合 成含水量低的生物材料 b c p v a 0 5 干燥后再溶脹 只含水6 2 1 1 2 5 細菌纖維素的介電性能 b a r a n o v 等研究了由納米晶體構(gòu)成的b c 在頻率1 0 0 h z 至l j l m h z 之間 溫度 在1 0 0 4 0 0 k 之間的介電性能 高溫狀態(tài)下纖維素的介電常數(shù)的異常行為可 以通過纖維素中水分子的吸附和解吸特征來解釋 低于3 2 0 k 時 纖維素膜吸 水 而高于此溫度時將解吸水 2 5 1 1 2 6 細菌纖維素的溶解性能 5 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 t a m a i 發(fā)現(xiàn)b c 在8 的二甲基乙酰胺的溶液中溶解形成均質(zhì)溶液 而在某 個濃度時會形成非均質(zhì)溶液 2 6 1 b l a s z k i e w i e z 從實驗中發(fā)現(xiàn) b c 像云杉纖維一樣 聚合度低于4 0 0 可 以在 5 下溶于8 5 的n a o h 溶液中 當(dāng)n a o h 溶液中加入l 的尿素時 b c 的溶解度會增加 聚合度不超過5 6 0 就可以溶解 這個實驗結(jié)果具有重要的 實用意義 它指出了不用汽蒸或酶生物轉(zhuǎn)移活化纖維素 而是通過纖維素紡絲 液制備纖維的可能性 這種方法不同于傳統(tǒng)的粘膠法生產(chǎn)纖維素 溶劑是一 種對環(huán)境無毒 價格便宜 不需要制備纖維素衍生物的直接溶劑 2 7 1 1 1 2 7 其它性質(zhì) 較高的生物適應(yīng)性和良好的生物可降解性 可利用廣泛的基質(zhì)進行生產(chǎn) l6 可以進行烷基化 羥烷基化 羧甲基化 硝基化 氰乙基化 氨基甲酸 酯化以及多種接枝共聚反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng) 其化學(xué)反應(yīng)的可及度和反應(yīng)性均強 于普通植物纖維 日本學(xué)者在用b c 棉短絨和木漿纖維制造三醋酸纖維素酯 和二醋酸纖維素酯時發(fā)現(xiàn) 相同條件下 b c 完成反應(yīng)速度快 耗時少 2 捫 1 2 細菌纖維素的應(yīng)用現(xiàn)狀 1 2 1 保健品和食品添加劑 b c 不易為人體所消化吸收 食后可增加飽食感 因此可減少食量而作為 低熱量的減肥食品 同時 不可消化的纖維可促進腸道蠕動 降低食物滯留 在腸道的時間 減少腸道對有毒 致癌物質(zhì)的吸收 從而具有預(yù)防便秘和結(jié) 腸癌 排毒美容 降低膽固醇等保健功能 由于b c 的高持水性 粘稠性和穩(wěn) 定性 在食品工業(yè)中可作為增稠劑 分散劑 膠體填充劑 抗溶化劑 同時 可利用細菌纖維素產(chǎn)物 醋酸 醇脂和乳酸等混合物的特殊風(fēng)味合成人造 肉 人造魚 人造禽類等 2 9 1 2 2 紙張 b c 具有純度佳 結(jié)晶度高 分子取向好 機械強度高的特點 把b c 添 6 第一章前言 加到制漿中 利用纖維素大分子上的羥基產(chǎn)生氫鍵結(jié)合 紙張可以達到很好 的濕強度 干強度 耐用性 吸水性等性能 既解決了紙纖維強度問題又免 去了一般植物纖維脫木質(zhì)素的制漿過程 可廣泛應(yīng)用于各種特種紙 如日本 開發(fā)出流通貨幣制造的特級紙 強度和耐用性較好美元紙幣中也添加了b c s a t ot a t s u y a 等人在植物纖維原料中添力d b c 0 造一種薄層印刷紙 應(yīng)用于字 典和詞匯手冊 減輕重量 提高印刷性能 加入b c 制造吸收有毒氣體的碳纖 維紙板可提高碳纖維板的吸附容量 減少紙中填料的泄漏 3 0 1 1 2 3 生物醫(yī)學(xué)材料 現(xiàn)已有用b c 制成人工皮膚 紗布 繃帶和 創(chuàng)口貼 等傷口敷料商品 其 主要特點是在潮濕情況下機械強度高 對氣體 水分及電解物有良好的通透 性 與皮膚相容性好 無刺激性 結(jié)構(gòu)極為細密 能防止細菌感染 有利于 皮膚組織生長 b i o f i l l 和g e n g i f l e x 就是兩個典型的b c 產(chǎn)品 已廣泛用作外 科和齒科材料 1 9 8 7 年以來巴西有近十個皮膚傷病醫(yī)療單位報道了4 0 0 余例 將b c 膜作為人造皮膚的臨時替代品應(yīng)用于處理燒傷 燙傷及皮膚移植和慢性 皮膚潰瘍等 基于b c 的原位可塑性設(shè)計出的一種新型生物材料b a s y c 可望 在顯微外科中用作人造血管 6 b c 膜作為緩釋藥物的載體攜帶各種藥物 利 于皮膚表面給藥 促使創(chuàng)面的愈合和康復(fù)f 3 1 1 瑞典的g i s e l ah e l e n i u s 系統(tǒng)研究了b c 的體內(nèi)生物相容性闖題 修復(fù)組織 時使用的支架的制作材料除了是要仿生細胞外基質(zhì) 可以引導(dǎo)細胞的生長 還要具有表面多孔性 表面可改性 可以設(shè)計成具有三維結(jié)構(gòu)的形狀以及最 重要的一點 就是具有生物相容性 與其他來源的纖維素相比 b c 更能滿足 以上需求條件 這使它具有廣泛的應(yīng)用 作為支架已經(jīng)被用于二級或三級燒 傷潰瘍的治療 用作人造血管和組織工程上的軟骨 而且通過在合成培養(yǎng)時 改性或培養(yǎng)后改性可以賦予b c 更多的優(yōu)異性能 滿足組織工程應(yīng)用中不同支 架的需求 g i s e l a h e l e n i u s 將b c 皮下移植到小白鼠內(nèi)l 4 和1 2 周 在試驗的 任何一個時間點內(nèi)都沒發(fā)現(xiàn)肉眼可見的發(fā)炎 發(fā)紅 浮腫或分泌物 待試驗 物中也沒有出現(xiàn)組織學(xué)上的炎癥跡象 也就是說在連接的組織上或血管周圍 都沒有大量的不正常的小細胞出現(xiàn) b c 周圍的組織沒有檢測到異物反應(yīng) b c 有很好的生物相容性 可以完全結(jié)合到機體組織中 以至于很難發(fā)現(xiàn)b c 7 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 與原組織的分界面 因而有潛力作為組織工程中的支架材料 3 2 1 加拿大的p a u la c h a r p e n t i e r 等人 研究把醫(yī)用聚酯纖維經(jīng)過等離子體親 水改性 使與b c 產(chǎn)生結(jié)合力 將b c 涂層于聚酯表面制成了基于b c 的血管修 復(fù)裝置 b c 作為人造血管的涂層劑 具有很好的生物相容性 不易感染 不 會造成血小板凝結(jié) 不產(chǎn)生免疫性 還能加速愈合等優(yōu)點 克服了用聚酯和 其他涂層劑制作血管修復(fù)裝置存在的問題 3 美國的s b e n s s o n 等研究了將b c 作為軟骨組織工程中潛在的腳手架 并采 用牛的軟骨細胞來評價天然的和化學(xué)改性的b c 材料的性能 結(jié)果表明 未改 性的b c 支持在大約5 0 的膠原蛋白i i 型底物下軟骨細胞的快速繁殖 相對于 組織培養(yǎng)塑料制品和海藻酸鈣 未改性的b c 更利于軟骨細胞的生長 經(jīng)過硫 酸化和磷酸化后的b c 并沒有提高細胞的生長速度 但材料的多孔性影響了軟 骨細胞的成活率 3 4 l 日本的a t s u s h i n a k a y a m a 用b c 制備了具有高機械強度的雙面網(wǎng)水凝膠 非常適合制造關(guān)節(jié)軟骨和其他組織的替代物 水凝膠在醫(yī)學(xué) 制藥和修復(fù)術(shù) 等方面有廣泛的應(yīng)用 但大多數(shù)的水凝膠缺乏機械韌性 而b c 機械強度優(yōu)異 它可以吸收9 0 的水分而且這些水分很容易被擠壓出來 只是由于b c 纖維素 纖維之間氫鍵的形成 其溶脹不會恢復(fù) 因此a t s u s h in a k a y a m a 研究將天然 聚合物白明膠和b c 復(fù)合制成了生物相容的機械強度很高的雙面網(wǎng)狀凝膠 在 重復(fù)施壓后仍然有可逆溶脹的能力 這種復(fù)合材料斷裂應(yīng)力和彈性模量比白 明膠凝膠體高幾個數(shù)量級 幾乎等同于真正的關(guān)節(jié)軟骨的 同時摩擦系數(shù)很 低 只有0 0 0 1 親水性高聚物b c 和白明膠組成了雙面網(wǎng)結(jié)構(gòu) 即使在含水 9 0 的情況下 彈性模量仍達0 4 0 9 m p a 而且其壓縮斷裂應(yīng)力高達幾十個 兆 這種雙面網(wǎng)是由一個硬脆的和一個軟而且易延展的網(wǎng)組成 完全不同于 傳統(tǒng)的高聚物網(wǎng)和纖維增強的水凝膠 后者只是兩種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在直線上的結(jié) 合 3 5 l 中國天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院首次用仿生途徑以b c 作基質(zhì)制各了 新型的羥基磷灰石 h a b c 生物復(fù)合材料 作為天然骨頭的替代品是一種 很受青睞的方法 膠原質(zhì) 絲素蛋白和殼聚糖等高聚物都曾經(jīng)被研究作為有 機基質(zhì)合成天然骨頭 相比之下 b c 具有更高的機械強度 更多的微孔 優(yōu) 8 第一章前言 異的生物可降解性 良好的原位形狀可鑄性以及較高的與骨頭結(jié)合能力 制 備h a b c 復(fù)合材料時 首先將b c 片狀材料在3 7 c 下浸入0 1 m c a c l 2 溶液中進 行預(yù)處理改性 一方面保證h a 在仿生化前能均勻地沉積到b c 上 另一方面 可以引發(fā)h a 在b c 表面的沉積 3 天后再于3 7 c 浸入1 5 x b s f 溶液中7 1 4 天來 促使h a 的生長 結(jié)果顯示 b c 表面形成了非常均勻的球狀聚集的h a 沉積涂 層 磷灰石層的厚度和顆粒的結(jié)晶度隨著在1 5 b s f 溶液中浸泡時間的增加 而增加 3 6 1 3 7 1 1 2 4 離子交換膜和膜分離 b c 可以用作吸附劑和離子交換膜 從工業(yè)廢水中回收重金屬離子 韓國 的y o n g j i n 研究了b c 作為有環(huán)境相容性的離子交換膜的可行性 y o n g j i n 把 b c 用具有陽離子交換能力的丙烯酸進行紫外共聚接枝改性 提供離子交換能 力 之后制備了結(jié)構(gòu)非常致密的離子交換膜 f t i r 光譜和掃描電鏡顯示丙烯 酸成功地密集地結(jié)合到b c 膜上 丙烯酸處理過的b c 因為高的結(jié)晶度而具有 優(yōu)異的機械性能 如斷裂強力1 2 m p a 斷裂伸長6 o 電化學(xué)性能可以與 商用c m x 相媲美 通過選擇改性單體 改變化學(xué)處理方法或調(diào)控膜的形態(tài)結(jié) 構(gòu) 可以進一步提高膜的選擇滲透性 3 8 1 d u b e y 將b c 浸漬到殼聚糖中制備的新型膜 綜合了b c 和殼聚糖各自的優(yōu) 良特性 克服了表面交聯(lián)的殼聚糖膜以及聚乙烯醇和殼聚糖共混膜在乙醇 水共沸物全蒸發(fā)分離時的不足之處 提高了分離時的通過量和對水的選擇 性 雖然在一般情況下 與聚乙烯醇膜的通過量和選擇性相當(dāng) 但是尺寸穩(wěn) 定性 機械強力和熱穩(wěn)定性均比p v a 膜好 3 9 1 1 2 5 燃科電池 2 0 0 6 年發(fā)表的美國專利報道了通過金屬沉積將b c 金屬化并用于燃料電 池和其它電子電器設(shè)備的制造 b c 是一種可再生的天然纖維素資源 由這種 原料制備的燃料電池生產(chǎn)價格便宜 容易回收再利用 刪 1 2 6 復(fù)合材料 韓國的s e o kh oy o o n 等 結(jié)合碳納米管制成導(dǎo)電b c 傳統(tǒng)研究幾乎都是 9 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 把碳納米管經(jīng)過簡單混合加入到各種聚合物基質(zhì)中 可是 碳納米管易團聚 很難在那些聚合物材料中分散均勻 而b c 具有超細網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu) 可看作是 納米級的過濾器 將液體中的碳納米管吸附并牢牢結(jié)合到其表面和內(nèi)部 試 驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)碳納米管的分散是非常均勻而且濃密的 吸附了碳納米管的b c 電導(dǎo)率達1 4 1 0 s c m 與其他聚合物材料基質(zhì)相比 b c 不僅有更高的物理 機械性能 而且可以使碳納米管在其中均勻分散 提高了材料的導(dǎo)電性 這 對研究導(dǎo)導(dǎo)電材料具有重要的意義 4 1 澳大利亞的w o l f g a n g 通過溶劑蒸發(fā)鑄造的方法 用b c 增強了乙酸丁酸纖 維素 測試結(jié)果表明當(dāng)復(fù)合材料中含有1 0 和2 0 體積的纖維素時 楊氏模 量分別達3 2 和5 8 g p a 強度分別達5 2 6 和1 2 8 9 m p a 應(yīng)力 應(yīng)變曲線還顯示 具有兩項材料的特性 b c 具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 纖維尺寸非常小 可以與聚合物基 直接結(jié)合兩且這種結(jié)合非常牢固 b c 作增強材料 比植物纖維素更具優(yōu)勢 與適當(dāng)?shù)木酆衔飶?fù)合 可以制備具有特殊用途的或高性能的生物基復(fù)合材料 4 2 1 1 4 3 1 日本的n a k a g a i t o 等 將干b c 產(chǎn)品浸泡于酚醛樹脂溶液中后作熱壓處理 來提高楊氏模量等方法來進一步拓寬其應(yīng)用范圍1 4 4 l 1 2 7 聲學(xué)器材 b c 經(jīng)堿和 或 氧化劑及熱壓處理后 楊氏模數(shù)可達3 0 g p a 比有機合成 纖維的強度高4 倍 可用于制造具有高傳播速度和高內(nèi)耗 產(chǎn)生的聲音清晰 的聲音振動膜 目前 日本s o n y 公司與a j i n n o m o t o 公司攜手已開發(fā)出b c 制造 的超級音響 麥克風(fēng)和耳機的振動膜 在極寬的頻率范圍內(nèi)傳遞帶速高達 5 0 0 0 m s 內(nèi)耗高達0 0 4 復(fù)制出的音色清晰 宏亮 2 9 1 1 2 8 無紡布1 4 5 1 b c 的結(jié)構(gòu)特點捌功能特性 使之能代替或與各種常用的樹脂用于無紡布 中作粘合劑 能夠改善無紡布包括強度 透氣 親水性以及最終產(chǎn)品的手感 等在內(nèi)的許多性能 所適用的纖維包括當(dāng)前廣泛使用于無紡布的各類纖維 如人造纖維 尼龍 聚酯 木材纖維以及其它用于其它無紡布的材料 如玻 璃纖維 碳纖維以及凱夫拉爾 k e v l a r 等 b c 扮演著粘合纖維并起到為其它 1 0 第一章前言 纖維提供成型的作用 其結(jié)合機理是由于細菌纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布以及粘附到 基材表面的物理纏結(jié)造成的 并沒有滲透到其他纖維的內(nèi)部 b c 的高比表面 積及其產(chǎn)生的強有力的氫鍵結(jié)合能力促進了這種纏結(jié)作用 從而表現(xiàn)出優(yōu)異 的粘結(jié)性能 b c 可以粘合的物質(zhì)除了上述各類纖維外還有礦物質(zhì)如高蛉土 二氧化鈦等 1 2 9 其他用途 4 5 4 6 美國將b c 應(yīng)用于油田工業(yè)上 其中包括水力壓裂液 鉆探泥漿 三次采 油 控制流體的流變學(xué)性質(zhì) 大大減少沉淀出來的支撐劑顆粒 b c 還可以作生物傳感器表面膜 哺乳動物細胞的培養(yǎng)基質(zhì) 可循環(huán)使用 的嬰兒尿布 具有環(huán)保性能的紙杯 油漆 膚霜 涂料的增稠劑及人造皮革 制品等 由于纖維素純度高 還可作為纖維素酶活力測定的底物 作為超導(dǎo) 體和視覺纖維基體的應(yīng)用還在研究中 b c 與其它無機催化劑雜化制膜或用b c 作為活體細胞酶的載體 用于生 化和化工反應(yīng)器的嘗試也取得良好效果 1 3 本論文的主要研究內(nèi)容及目的和意義 細菌纖維素是2 1 世紀開發(fā)的新型材料 是當(dāng)今國外生物材料研究的熱 點之一 木醋桿菌生產(chǎn)的細菌纖維素具有與自然界廣泛存在的植物纖維素不 同的性質(zhì) 如超純 超細 結(jié)晶度高 表面積大 吸水性好 可降解 具有 合成時可調(diào)控性等 因此利用微生物制備細菌纖維素及其改性產(chǎn)物來拓寬其 在紡織 造紙 化工 醫(yī)藥和食品等領(lǐng)域的應(yīng)用 是一個具有較高學(xué)術(shù)價值 和廣泛應(yīng)用前景的課題 本課題探索研究了利用微生物一木醋桿菌合成細菌纖維素 為實際生產(chǎn) 提供一定的指導(dǎo)作用 經(jīng)過研究確定出發(fā)酵條件 培養(yǎng)基成分 產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與 性能的分析測定等方面內(nèi)容 為今后進一步擴大化工業(yè)生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ) 雖然細菌纖維素濕膜含水量很高 但是當(dāng)干燥后就變成一個很薄而且堅硬致 密的半透明干膜 此時不容易被液體滲透 吸水量相對較少 很難再恢復(fù)到 最初的溶脹狀態(tài) 很多優(yōu)良特性被破壞了 其應(yīng)用受到限制 為解決這一闖 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 題 本文又通過兩種途徑制備了改性細菌纖維素 一是在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加 水溶性多糖后合成細菌纖維素 二是把在最優(yōu)條件下合成的普通細菌纖維素 凝膠膜或干膜浸漬多羥基化合物改性 在改善上述問題的同時又賦予了這種 生物材料新的性能 拓寬了細菌纖維素的應(yīng)用范圍和應(yīng)用價值 為制備性能 優(yōu)異的新型多功能復(fù)合材料奠定了基礎(chǔ) 第二章細菌纖維素的合成及性能研究 第二章細菌纖維素的制備及性能研究 2 1 主要實驗材料與儀器 2 1 1 實驗材料菌種及化學(xué)試劑 木醋桿菌 a e e t o b a c t e rx y l i n u m l 1 8 1 2 中國科學(xué)院微生物研究所 蛋白胨 天津市巴斯夫化工有限公司 酵母浸粉 雙旋微生物培養(yǎng)基制品廠 葡萄糖天津市標(biāo)準科技有限公司 蔗糖 天津市標(biāo)準科技有限公司 瓊脂青島動物藥業(yè)有限公司 異煙酸 天津市光復(fù)精細化工研究所 碳酸鈣 天津市標(biāo)準科技有限公司 乙醇 萊陽市雙雙化工有限公司 檸檬酸 煙臺三和化學(xué)試劑有限公司 磷酸氫二鈉 天津市北辰方正試劑廠 磷酸二氫鉀 天津市華真特種化學(xué)試劑廠 n n 一二甲基甲酰胺萊陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)精細化工廠 丙三醇 天津市化學(xué)試劑六廠三分廠 2 1 2 主要實驗儀器 1 小型壓力蒸汽滅菌器 k y q s 一2 8 0 2 6 0 淄博康元衛(wèi)生器材有限公 司 2 凈化工作臺 l c t 一1d c h 濟南綠潔空氣凈化設(shè)備廠 3 電熱恒溫培養(yǎng)箱 d h 3 6 0 0 天津市泰斯特儀器有限公司 4 氣浴恒溫振蕩器 t h z 8 2 金壇醫(yī)療儀器廠 5 可調(diào)萬用電爐 龍口市電爐制造廠 6 精密電子天平 b s l l 0 s 北京賽多利斯天平有限公司 7 8 0 0 型電動離心機 江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠 1 3 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 電熱鼓風(fēng)干燥箱 1 0 1 a 2 型 上海市實驗儀器總廠 9 光學(xué)顯微鏡 x s 2 1 2 1 0 3 j n o e g 1 0 7 2 2 型紫外可見分光光度計 上海精密科學(xué)儀器有限公司 1 1 烏式粘度計 浙江椒江市玻璃儀器廠 1 2 酸度計 上海虹益儀器廠 1 3 j b 9 0 d 型強力電動攪拌機 上海標(biāo)本模型廠制造 2 2 培養(yǎng)基配方 1 木醋桿菌斜面菌種培養(yǎng)基 葡萄糖1 0 0 9 酵母粉1 0 9 碳酸鈣2 0 9 瓊脂1 8 9 蒸餾水1 0 0 0 m l p h 6 8 高溫高壓滅菌2 0 m i n 2 木醋桿菌種子培養(yǎng)基 葡萄糖2 蛋白胨0 5 無水磷酸氫二鈉0 2 7 檸檬酸一水化合物0 1 1 5 p h 6 0 2 0 m i n 3 木醋桿菌發(fā)酵培養(yǎng)基 葡萄糖2 蛋白胨0 5 5 無水磷酸氫二鈉0 2 7 檸檬酸一水化合物0 1 1 5 p h 6 0 2 0 m i n 2 3 實驗方法 酵母粉0 5 高溫商壓滅菌 酵母粉0 5 高溫高壓滅菌 2 3 1 培養(yǎng)基的配制方法 4 7 1 藥品稱量 溶解 先按照培養(yǎng)基配方計算各成分的用量 然后用小勺 取適量藥品于小燒杯中用電子天平進行準確稱量 先將規(guī)定量一半的蒸餾水 置于另一大燒杯中 然后將上述稱量好的原料一次加入 用玻璃棒攪動并加 熱使其熔解 再補足需要的全部水分 即成液體培養(yǎng)基 對于固體培養(yǎng)基需 要慢慢加入已稱量好的瓊脂 繼續(xù)加熱至瓊脂完全熔化 在加熱過程中應(yīng)注 意不斷攪拌 以防瓊脂沉淀在燒杯底部燒焦 還應(yīng)控制火力 以免培養(yǎng)基因 爆沸而溢出容器 待瓊脂完全熔化后再用熱水補足因蒸發(fā)而損失的水分 2 調(diào)節(jié)p h 值 加入瓊脂后將培養(yǎng)基溫度保持在8 0 c 以上 玻璃棒沾取少許培養(yǎng)基 點 1 4 第二章細菌纖維素的合成及性能研究 在精密p h 試紙上對比測試p h 值 用l m o l l 氫氧化鈉或1 m o l l 鹽酸溶液來 調(diào)整p h 值 3 分裝滅菌 將燒杯中的培養(yǎng)基分裝在2 5 0 m l 錐形瓶中 封口扎緊 放入滅菌鍋中用 濕熱滅菌法 1 2 11 2 滅菌2 0 m i n 4 擺放斜面 一 將滅菌好的培養(yǎng)基冷卻至6 0 1 2 左右 慢慢傾入試管中約四分之一處 傾 倒時應(yīng)注意培養(yǎng)基液體不可沾到試管口或試管壁上 塞緊試管塞 包扎成捆 放入滅菌鍋中1 2 1 高壓蒸汽滅菌2 0 m i n 滅菌后 趁熱及時擺放斜面 斜度要適當(dāng) 使斜面的長度不超過試管長 度的二分之一 待培養(yǎng)液冷卻凝固后使用 2 3 2 木醋桿菌的培養(yǎng)方法 木醋桿菌冷凍干燥菌種的恢復(fù)培養(yǎng)一斜面菌種的活化一液體種子培養(yǎng) 基一液體發(fā)酵培養(yǎng)基一靜態(tài)培養(yǎng)一細菌纖維素的提取一細菌纖維素的結(jié)構(gòu) 性能的測試分析 1 冷凍干燥菌種的恢復(fù)培養(yǎng) 在無菌條件下 用浸過7 0 酒精的脫脂棉擦凈安瓿瓶 用火焰將其頂端 加熱 滴無菌水至加熱的安瓿瓶頂端使玻璃開裂 用鑷子敲下己開裂的安瓿 瓶的頂端 用無菌吸管吸取0 3 o 5 m l 的液體培養(yǎng)基 滴入安瓿瓶內(nèi) 輕 輕振蕩 使凍干菌體呈懸浮狀 將全部菌體懸浮液移植于已經(jīng)配制好的瓊脂 斜面培養(yǎng)基上 在3 0 0 下培養(yǎng)3 6 小時 然后將上述操作重復(fù)兩次 直至木 醋桿菌菌落可以在固體培養(yǎng)基上短時間內(nèi)就能生長起來 將恢復(fù)培養(yǎng)好的斜 面木醋桿菌保存于一5 c 的冰箱中 2 斜面菌種的活化 從冰箱中將冷凍保存的木醋桿菌接種到新的斜面固體培養(yǎng)基上 在3 0 的恒溫電熱培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2 4 小時后 斜面上會長出新的菌落 3 種子培養(yǎng) 用接種環(huán)挑取斜面培養(yǎng)的菌種轉(zhuǎn)接到裝有5 0 m l 木醋桿菌種子培養(yǎng)液的 2 5 0 m l 錐形瓶中 在3 0 1 5 0 r m i n 轉(zhuǎn)速的恒溫振蕩器中振蕩約2 4 小時 1 5 青島大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 發(fā)酵培養(yǎng) 以1 0 的接種量將已經(jīng)生長良好的種子培養(yǎng)液接入裝有5 0 m l 木醋桿菌 發(fā)酵培養(yǎng)液的2 5 0 m l 錐形瓶中 接種時需充分振蕩以釋放出菌體 然后靜 置于3 0 僵溫電熱培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7 天 2 3 3 細菌纖維紊的提取和處理方法 靜止培養(yǎng)7 天后 用鑷子取出細菌纖維素膜 蒸餾水多次沖洗后 浸入 0 1 m o l l 的n a o h 溶液中 8 0 c 保溫6 0 m i n 除去殘存的菌體和培養(yǎng)基 用 去離子水反復(fù)沖洗至中性 p h 試紙測定 此時膜呈乳白色半透明狀 將其 平鋪在濾紙上 于6 0 8 0 c 干燥至恒重 2 3 4 培養(yǎng)條件對纖維素產(chǎn)量的影響 2 3 4 1 接種齡 取一環(huán)活化好的斜面種子接入種子培養(yǎng)基 3 0 搖床振蕩培養(yǎng) 轉(zhuǎn)速為 1 5 0 r m i n 分別取培養(yǎng)8 h 1 2 h 2 4 h 3 6 h 4 8 h 6 0 h 和7 2 h 的1 0 的種子 液接入2 2 3 發(fā)酵培養(yǎng)基 接種時充分振蕩 以使菌體分散均勻 3 0 c 恒溫 靜置培養(yǎng)7 天 取出纖維素凝膠膜 提純處理并干燥后測其重量 比較種齡 大小對纖維素產(chǎn)量的影響 2 3 4 2 接種量 取一環(huán)活化好的斜面種子接入種子培養(yǎng)基 3 0 c 搖床振蕩培養(yǎng)2 4 h 轉(zhuǎn) 速為1 5 0 r m i n 然后一次以l 3 4 6 8 1 0 1 2 和2 0 的 接種量接入2 2 3 發(fā)酵培養(yǎng)基 接種時充分振蕩 以使菌體分散均勻 3 0 1 2 恒溫靜置培養(yǎng)7 天 取出纖維素凝膠膜 提純處理并干燥后測其重量 根據(jù) 纖維素產(chǎn)量確定適當(dāng)?shù)慕臃N量 2 3 4 3 發(fā)酵培養(yǎng)基液面積 液體積 分別在相同容積的培養(yǎng)皿中裝入不同體積的基礎(chǔ)培養(yǎng)基 以1 0 的接種 量接入在3 0 c 1 5 0 r m i n 搖床振蕩培養(yǎng)2 4 t l 的種子培養(yǎng)液 3 0 恒溫靜置培 養(yǎng)7 天后測定細菌纖維素的產(chǎn)量 比較培養(yǎng)基液面積與液體積之比對纖維素 1 6 第二章細菌纖維素的合成及性能研究 產(chǎn)量的影響 2 3 4 4 初始p h 值 在發(fā)酵過程中 p h 值并非恒定的 而是隨發(fā)酵過程不斷變化 因此實 驗過程中只是進行對最佳的初始p h 值的確定 選擇范圍在p h 3 o 8 0 之間 用o 1 m o l l 的氫氧化鈉和o 5 的醋酸調(diào)節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基的p h 值 p h 值大小 用酸度計測定 將轉(zhuǎn)速為1 5 0 r m i n 3 0 搖床振蕩培養(yǎng)2 4 h 的種子培養(yǎng)液 以1 0 的接種量接入已調(diào)好p h 值的發(fā)酵液中 充分振蕩后3 0 1 2 恒溫靜置培 養(yǎng) 7 天后取出纖維索凝膠膜 提純處理并干燥后測其重量 比較p h 值對纖 維素產(chǎn)量的影響 2 3 4 5 培養(yǎng)溫度 取一環(huán)活化好的斜面種子接入種子培養(yǎng)基 3 0 c 搖床振蕩培養(yǎng)2 4 h 轉(zhuǎn) 速為1 5 0 r r a i n 以1 0 的接種量發(fā)酵培養(yǎng)基 接種時充分振蕩 以使菌體分 散均勻 分別在室溫 約2 3 2 2 7 1 2 3 0 3 3 和3 6 c 下恒溫靜置培養(yǎng) 7 天后取出纖維素凝膠膜 提純處理并干燥后測其重量 比較溫度對產(chǎn)量的 影響 2 3 4 6 培養(yǎng)時間 在上述確定的最適培養(yǎng)條件下進行靜態(tài)培養(yǎng) 分別培養(yǎng)1 2 3 4 5 6 7 8 1 0 1 4 天后取出測纖維素干膜重量 比較培養(yǎng)時問對細菌纖維素 產(chǎn)量的影響 2 3 5 培養(yǎng)基成分對纖維素產(chǎn)量的影響 2 3 5 1 碳源及其濃度 發(fā)酵培養(yǎng)基中不是僅僅加入葡萄糖 而