球状细菌纤维素的制备文献综述

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1、文献综述球状细菌纤维素的制备一、摘要：通过对细菌纤维素的的X-射线衍射图谱和固体CP/MAS13C-NMR谱分析，表明细菌纤维素结晶度高，Iα/Iβ比例大。对细菌纤维素干膜进行渗透性实验，发现干膜透气性小，透湿性大，结构致密，含有大量极性基团。关键词：细菌纤维素，结构，性质二、前言1886年,A.J.Brown[1]就首次报告了由木醋杆菌(Acetobacterxylinum)能够合成一种胞外凝胶状的物质,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。细菌纤维素是由纯的D-葡萄糖聚合而成，纯度极高，不掺杂其

2、它多糖[2]。细菌纤维素引起人们更多的注意还在20世纪后期,使用A.xylinum作为一种模型细菌,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。细菌纤维素属于初级代谢的特殊产物,与植物纤维素(PC)一样,细菌纤维素主要也是起到一种保护层的作用。能够产生细菌纤维素的细菌主要有Acetobacter，Rhizobium，Agrobacterium和Sarcina等。细菌纤维素产

3、生菌中研究最多、产量最高的细菌是产醋酸的Acetobacterxylinum,为革兰氏阴性,宽0.6～0.8um,长1.0～4.0um,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[3]。细菌纤维素和植物纤维素在基本结构上，都可视为由吡喃葡萄糖单体以β-1，4糖苷键连接而成的直链多糖，又称为β-1，4萄聚糖，相邻的吡喃葡萄糖的6个碳原子并不在同平面上，而是呈稳定的椅状立体结构，在高等植物的二级细胞壁中，聚合度约为7000-14000，而一级细胞壁则仅

4、为500个左右的聚合度，直链多糖的长度与单体数目多寡无关。数个邻近的β-1，4葡聚糖链由分子链内与链间氢键稳定结构而形成不溶于水的聚合物（c），细菌纤维素与植物纤维素的主要差别在于前者不掺杂有其它多糖，如半纤维素或木质素，而后者则含有此类物质[4]。天然纤维素可分为Ⅰ型和Ⅱ型，由X-射线分析，醋酸菌所产生的纤维素属于Ⅰ型。醋酸菌所产生的纤维素并非形成细胞壁的一部分，而是由位于细胞壁上约有50-80个孔往外分泌纤维素，先由10-15条直链多糖聚合成1.5nm的胶状聚合物，然后再由上述聚合物形成走向与菌体长轴平行的纤维束。醋酸纤维素

5、以2μm/min的速率进行纤维素束的合成。如醋酸纤维素的单体数随培养时间而有所不同，初期约含2000个单体，而到稳定期可达到4000个单体。三、球状细菌纤维素的制备方法通过木醋杆菌的利用有两种培养的方法可以合成细胞外纤维素。一种是静态的培养，在空气和液体介质接口之间用于创建凝胶状纤维素膜。另一种是动态的培养。合成的纤维素分布在整个纤维结构的形式。2.1　菌种分离方法使用0.9%生理盐水配制10mL菌悬液,稀释1000倍,吸取0.1mL稀释液于平板的固体培养基上涂布平板。倒置在恒温培养箱中,28℃培养7d。挑选直径较大,表面光滑湿

6、润的单菌落接入斜面培养基中,28℃下培养3d,然后接入100mL种子培养基中,按照1.2.2的培养方法进行发酵。2.2　培养方法动态培养:种子培养液中接入斜面菌种后于28℃、150r/min摇床中培养48h,按10%接种量接种于50mL发酵培养液,28℃，150r/min振荡培养7d。静态培养:种子培养液中接入斜面菌种后于28℃，150r/min摇床中培养4h,按10%接种量接种于50mL发酵培养液,28℃培养箱中静置培养。由木醋杆菌（Acetobacterxylinum）X-2[5]发酵生成的细菌纤维素膜浮于液面。膜取出后，用

7、水多次冲洗，除去膜表面培养基及杂质。再将膜浸泡于80℃的0.1mol/LNaOH溶液，保温2h，除去液膜中的菌体和残留培养基，膜呈乳白色半透明。然后用蒸馏水多次冲洗至中性。将膜在4000r/min下离心40min，所得膜定义为细菌纤维素湿膜。将膜置于50-60℃干燥2-3h，注意保持膜平整，所得膜定义为细菌纤维素干膜。将膜置于105±3℃恒重，测细菌纤维素绝干重。2.3细菌纤维素的酶法水解分别取2g只用水煮除杂质的细菌纤维素湿膜，2g经碱处理的细菌纤维素湿膜和0.2g经碱处理的细菌纤维素干膜，切碎后，分别加入20mL蒸馏水，用盐

8、酸调pH值至4.8后，分别加入酸性纤维素酶[5000单位/克（细菌纤维素）]，40℃水解24h，滤纸过滤取滤液进行纸层析。2.4X-射线衍射分析X-射线衍射仪(日本理学株式会社D/max-250)，测试条件：厚度24μm的细菌纤维素干膜平整固定在框架上，Cu靶，