木醋杆菌培养细菌纤维素的综述文献综述

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1、文献综述木醋杆菌培养细菌纤维素的综述摘要：细菌纤维素是在一定的条件下，某些种类微生物合成的纤维素的统称。这些微生物包括醋酸菌属、土壤杆菌属、根瘤菌属和八叠球菌属等的细菌，其中最典型的是醋酸杆菌属的木醋杆菌，它具有最高的纤维素生产能力，被确认为研究纤维素合成、结晶过程和结构性质的模型菌株。本文就是概括木醋杆菌培养细菌纤维素的条件和方法、产物的性质及改性、用途和发展前景等。关键词：细菌纤维素木醋杆菌细菌培养纤维素是地球上最丰富的生物合成高分子材料，每年由植物产生的纤维素达亿万吨,是植物生物量的主要组成部分，与人类的生活关系密切，不仅是纺织工业和造纸工

2、业的主要原料，还可以用来制造新型高性能功能磁疗和高分子复合材料，在许多技术领域发挥重要作用。但是除植物外，某些低等动物可产生动物纤维素，某些细菌能以异养方式产生胞外细菌纤维素[参考文献:[]施庆珊.细菌纤维素的研究进展[J],生物学杂志,2004,21（5）:12-15].1886年,A.J.Brown就首次报告了由木醋杆菌能够合成一种胞外凝胶状的半透明物质为纤维素[[]潘颖，朱平.细菌纤维素的理化特性及其应用开发[J],合成纤维,2007,9]，但由于无合适的实验手段以及纤维素的产量较低，因此一直未受到足够重视。在20世纪后期，细菌纤维素才得到

3、人们的重视，而深入研究细菌纤维素合成是从Hestrin等开始的，他证明了静止和冻干的醋酸细菌细胞在有葡萄糖和氧时能够合成纤维素；Colvin在含A.xylinum细胞抽提物、葡萄糖和ATP样品中观察到有纤维素的合成[[]施庆珊.细菌纤维素的研究进展[J],生物学杂志,2004,21（5）:12-15]。细菌纤维素（BC）属于初级代谢的特殊产物，与植物纤维素（PC）一样，主要也是起到一种保护层的作用。近十几年来，随着人们对纤维素生物合成机理认识的加深，以其优良性能，在食品、生物医药、造纸、化工、精纺、石油开采以及环保等方面的成功应用，关于细菌纤维素

4、的研究已成为当今新的微生物合成材料研究的热点之一。一、细菌纤维素的合成自然界中能够产生细菌纤维素的细菌主要有醋酸菌属、土壤杆菌属、根瘤菌属和八叠球菌属等的细菌[[]苏建宇,乔长晟.木醋杆菌静态培养生产细菌纤维素的研究[J],宁夏农学院学报，2001,22(1):34-35]。其中研究最多、产量最高的细菌是木醋杆菌。木醋杆菌以单个、成对或链状存在，菌落呈圆形，不透明，突起，淡棕色，表面粗糙，为好氧型，它已被作为细菌纤维素基础和应用研究的模式微生物[[]东秀璩，蘩妙英．常觅细菌系统撩定警册[帕．托寨：科学出版社，2001]。细菌纤维素的合成是一个很复

5、杂的过程，细菌纤维素合成的前体物为尿苷二磷酸葡萄糖，由葡萄糖合成纤维素的4个主要酶催化反应步骤分别是：葡萄糖激酶对葡萄糖的磷酸化作用；葡萄糖磷酸异构酶将6-磷酸葡萄糖通过异构作用转化成1-磷酸葡萄糖；焦磷酸化酶将1-磷酸葡萄糖转化成尿苷二磷酸葡萄糖；以及纤维素合成酶的合成作用[[]张继东.木醋杆菌发酵产细菌纤维素的研究[M]]。木醋杆菌细胞壁侧有一列50-80个轴向排列小孔，在适宜条件下每个细胞每秒钟可将200000个葡萄糖分子以β-1,4-糖苷键相连成聚葡糖，从小孔中分泌出来，最后形成直径1.78nm的纤维素微纤丝，并随着分泌量的持续增加平行向

6、前延伸，相邻的几根微纤丝之间由氢键横向相互联接形成直径为3-4nm的微纤丝束，微纤丝束进一步伸长，相互之间仍由氢键相互联接，最后多条微纤丝束聚合形成一种长度不定，宽度为30-100nm，厚度3-8nm的纤维丝带，其直径和宽度仅为棉纤维直径的1/100-1/1000[[]马承铸，顾真荣.细菌纤维素生物理化特性和商业用途［J］上海农业学报，2001,17（4）：93-98]。细菌纤维素的发酵生产细菌纤维素的发酵生产一般是在含葡萄糖的复杂营养介质中进行的，SonHJ等采用Acetobactersp.V6、在如下培养基［1.5%葡萄糖,0.2%(NH4)

7、2SO4,0.3%KH2PO4,0.3%Na2HPO4·H2O,0.08%MgSO4·7H2O,0.0005%FeSO4·7H2O,0.0003%H3BO3,0.00005%烟酰胺和0.6%乙醇］中摇瓶发酵8天细菌纤维素的产量最高达4.16g/L。而采用Acetobactersp.A9、在如下培养基［4%葡萄糖，0.1%酵母膏，0,7%蛋白胨，0.8%Na2HPO4.12H2O］，PH6.5，温度30℃，发酵7天细菌纤维素产量达3.8g/L，如果在上述培养基中加入1.4%(v/v)的乙醇，摇瓶发酵8天，细菌纤维素产量大幅度提高到15.2g/L。台

8、湾吴文腾等用Acetobacterxylinum以改进的气升式反应器取代传统反应器发酵72小时，细菌纤维素产率提高3倍，达0.107g/