[發明專利]一種以木質纖維素降解液作碳源制備細菌纖維素的方法

在審

• 申請號: 201710595452.2
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107164428A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 鐘成;孫忠巖;何士成;賈士儒;尤勇;侯穎;孫曼鈺
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C12P19/04
• 分類號: C12P19/04;C12P19/14;C12R1/02
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技術領域

本發明涉及生物材料的降解及其制備技術領域，特別涉及一種以木質纖維素降解液作碳源制備細菌纖維素的方法。

背景技術

細菌纖維素作為一種新型的生物材料，具有優良的物理和化學性能：高純度，高持水性，透氣性，高抗張強度和彈性，良好的生物親和性，生物相容性。使其在醫療，食品，造紙，化妝品等多個行業領域具有廣泛的應用前景。

木質纖維素是地球上最豐富的可再生資源，每年僅陸生植物就可以產生木質纖維素大約500億噸，占地球生物總量的60-80％。我國擁有非常豐富的木質纖維素原料，僅僅農作物秸稈、皮殼一項，每年產量就達到4億多噸，其中玉米秸桿(35％)，小麥秸桿(21％)和水稻秸稈(19％)是我國的三大秸稈。農作物秸稈主要以焚燒和粉碎的方式處理，不僅造成資源的浪費，而且污染環境。

細菌纖維素由吡喃型葡萄糖殘基通過β-1，4-糖苷鍵連接而成，木質纖維素是D-葡萄糖以β-1，4-糖苷鍵組成的大分子多糖，二者具有同源性。將木質纖維素降解，提供碳源進行細菌纖維素的合成是一種有效的木質纖維素處理方式，尤其在世界人口不斷增長，資源緊缺和環境污染日益嚴重的情況下，利用木質纖維素降解合成細菌纖維素具有劃時代意義和廣泛的應用前景。

發明內容

本發明涉及提供一種以木質纖維素降解液作碳源制備細菌纖維素的方法，該方法綠色環保，簡單易行，既解決了環境壓力又創造了經濟價值，為其他行業提供了一種優質材料。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種以木質纖維素降解液作碳源制備細菌纖維素的方法，包括下列步驟：

(1)將剪成小段的小麥秸稈與0.5M NaOH溶液按料液比1∶20混合，于高壓蒸汽滅菌鍋中121℃預處理1小時，預處理后的樣品經過紗布過濾，并用大量的去離子水洗滌至洗液呈中性。棄去上清液，保留固體殘渣，待晾干后粉碎并過20目篩。

(2)酶解反應的總體積為200mL，在1000mL的三角瓶中進行，葡聚糖負荷為4％，加入纖維素降解混合酶液，纖維素酶按20FPU/g葡聚糖的負荷添加，然后180rpm，50℃搖床降解。其中葡聚糖負荷定義為葡聚糖的質量在總的固液混合物體積中的百分比(認為小麥秸稈的密度大約為1g/ml)。

(3)酶解液經離心，過濾，除去固體殘渣后進行脫毒。先用飽和Ca(OH)₂調節pH至10.0，30℃，靜置10h，然后加入6.0mol/L H₂SO₄調節pH至5.0，加入質量分數5％的活性炭，100rpm，40℃，振蕩3h。然后過濾進行高溫滅菌得到水解液。最后配制發酵培養基，測定酶解液的葡萄糖濃度，然后稀釋到相應的濃度，添加除碳源外的其他營養物質。發酵液培養基成分(g/L)：葡萄糖15-25，蛋白胨6-10，酵母粉4.5-7.5，Na₂HPO₃ 6-10。pH為6.0。

(4)先活化木葡糖酸醋桿菌，然后按照體積比3％的接種量把種子液接種到發酵液中，然后放入30℃的恒溫培養箱中培養7d，發酵液表面形成細菌纖維素膜。

(5)取出纖維素膜用去離子水清洗干凈，然后用0.1MNaOH溶液浸泡至纖維素膜呈白色，要多次更換NaOH溶液，最后用去離子水浸泡至浸泡液pH為中性。

優選的，本發明選擇小麥秸稈作為木質纖維素原材料，是因為其簡單易得，經過合適預處理后的小麥秸稈纖維素含量高，本發明保護范圍不僅僅局限于此種植物。

優選的，本發明選擇酶降解木質纖維素，是因為其簡單易行，降解效率高。

本發明的有益效果：

(1)本發明提供了一種以木質纖維素降解液作碳源制備細菌纖維素的方法，木質纖維素材料來源豐富，價格低廉，有大規模實際應用的前景。

(2)木質纖維素的有效利用既解決了環境壓力，又創造了經濟價值。

(3)生成的細菌纖維素，基于其高純度，高持水性，透氣性，高抗張強度和彈性，良好的生物親和性，生物相容性，可廣泛應用于造紙，食品，醫藥，紡織，航空航天等領域。

附圖說明

圖1是小麥秸稈水解液產生的細菌纖維素的SEM圖

圖2是葡萄糖培養基產生的細菌纖維素的SEM圖

具體實施方式

下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚，完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。