[發明專利]一種利用麥稈生產細菌纖維素的方法

無效

• 申請號: 200910047348.5
• 申請日: 2009-03-10
• 公開（公告）號: CN101525647A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 洪楓;朱穎雪;郭建平;杜明
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C12P19/04
• 分類號: C12P19/04;C12R1/02;C12R1/01
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬細菌纖維素的制備領域，特別是涉及一種利用麥稈生產細菌纖維素的方法。

背景技術

細菌纖維素(Bacterial?Cellulose，簡稱BC)又稱為微生物纖維素(Microbial?Cellulose)，是一種有著廣闊應用前景的生物材料，與自然界中其它高等植物纖維素相比，它具有許多獨特的性質，包括高純度、高結晶度、高聚合度、高持水性，高抗張強度，強生物適應性等。因此，該纖維素材料在人工皮膚和血管、醫用敷料、粘合劑、音響設備振動膜、造紙、紡織、復合膜等領域具有巨大的應用前景。然而細菌纖維素培養基成本高，纖維素產量和產率低等問題卻是其工業化生產和推廣應用的瓶頸。針對細菌纖維素生產成本高的問題，特別是培養基碳源成本較高的問題，本發明公開了一種利用農業加工廢棄物——麥稈制備培養基碳源的方法。

農作物秸稈等生物質是地球上一種數量巨大的可再生資源。我國生物質資源豐富，每年產生的生物質總量有50多億噸(干重)，因此，生物質的能源化和資源化利用是一項系統工程也是目前亟待開發的課題。麥稈主要化學成分由纖維素、半纖維素和木質素組成，但是麥稈結構復雜。纖維素、半纖維素不但被木質素包裹，而且半纖維素部分共價和木質素結合，纖維素則具有高度有序晶體結構，所以麥稈的利用需要預處理。只有經過預處理，才能解除木質素對纖維素的包裹，從而把纖維素暴露出來，利于酸水解或酶水解及后續發酵過程。在水解過程中，雖然有葡萄糖，木糖，阿拉伯糖等混合糖產生，但由于反應條件劇烈，還會生成許多對發酵微生物有毒性作用的抑制物，水解液中的抑制劑主要有：糠醛、羥甲基糖醛、乙酸、酚類化合物、丁香酸、羥基苯甲酸、香草醛及其它有毒化合物。所以在使用上述水解液進行微生物發酵過程中，需要對水解液脫毒，以減少這些有毒化合物對微生物發酵培養的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種利用麥稈生產細菌纖維素的方法，該方法制備的培養基碳源質量好，價格低，可用于工業生產。

本發明的一種利用麥稈生產細菌纖維素的方法，包括：

(1)麥稈的稀酸水解

麥稈先用植物粉碎機磨碎，再用稀硫酸或鹽酸(0.3％～7％，w/v)在反應器中以1∶6-1∶30的麥稈與稀酸液的固/液比浸泡過夜(12-24h)，然后在溫度100℃～121℃條件下反應30～80分鐘，接著通過抽濾將麥稈殘渣和酸水解液分開，收集水解液，4℃-8℃冰箱冷藏備用；

(2)水解液的脫毒

由于水解液中含有一定的有毒物質，在以水解液作為培養基碳源時醋酸桿菌(Acetobacter?aceti)或葡萄糖氧化桿菌(Gluconobacter?Oxydans)不能生長和合成細菌纖維素，所以水解液必需脫毒；

用NaOH、Ca(OH)₂(或石灰)和氨水(NH₄OH)等堿對水解液進行脫毒，改變脫毒條件譬如pH值、時間，以及分別結合活性炭或結合10％漆酶(酶活為2.75U/mL)對水解液進行脫毒以提高脫毒效果；

方法1：NaOH將水解液pH值調到4.5-5.5，過濾沉淀，并微調到pH4.5-5.5；

方法2：NaOH將水解液pH值調到4.5-5.5，加入活性炭吸附，反應后過濾掉活性炭并重新微調pH值到4.5-5.5；

方法3：NaOH將水解液pH值調到9.5-11，加入活性炭吸附，反應后過濾掉活性炭并重新調節pH值到4.5-5.5；

方法4：NaOH將水解液pH值調到9.5-11，于25-60℃溫水浴條件下反應過夜，過濾并重新調pH值到4.5-5.5；

方法5：NaOH將水解液pH值調到9.5-11，于25-60℃溫水浴條件下反應過夜，過濾并重新調pH值到4.5-5.5，然后加入活性炭吸附，反應后過濾掉活性炭并重新微調pH值到4.5-5.5；

方法6：NaOH將水解液pH值調到4.5-5.5，加10％漆酶(酶活為2.75U/mL)于25-60℃溫水浴條件下反應12h-24h，過濾掉沉淀物并重新微調pH值到4.5-5.5；

方法7：Ca(OH)₂將水解液pH值調到4.5-5.5，過濾沉淀，并微調到pH4.5-5.5；

方法8：Ca(OH)₂將水解液pH值調到4.5-5.5，加入活性炭吸附，反應后過濾掉活性炭并重新微調pH值到4.5-5.5；