[發(fā)明專利]一種復(fù)合多糖水凝膠及其原位生物合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810306127.4
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108676194B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱莉偉;琚斯怡;蔣建新;吉驪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J3/075;C08L1/02;C08L5/04;C12P19/04;C12P19/14;C12P19/02;C12R1/01
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

本發(fā)明涉及一種復(fù)合多糖水凝膠及其原位生物合成方法。本發(fā)明以竹類植物為原料制得糖化液，再以所述糖化液為碳源，配制木醋桿菌液體培養(yǎng)基；所述原位生物合成方法具體為：將木醋桿菌接種在木醋桿菌液體培養(yǎng)基內(nèi)，靜置培養(yǎng)，其中，所述木醋桿菌液體培養(yǎng)基中包含0.01～0.75w/v的海藻酸，所述海藻酸三次分批等量加入，分別在接種前、培養(yǎng)過程的第2～4天、培養(yǎng)過程的第6～8天加入；本發(fā)明反應(yīng)效率高，且制得的復(fù)合多糖水凝膠具有優(yōu)異的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)化學(xué)化工領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合多糖水凝膠及其原位生物合成方法。

背景技術(shù)

竹類植物具有分布廣泛、生長迅速、生物量大、一次造林、可持續(xù)收獲等特點，因而竹子作為材料能源植物利用開發(fā)存在著天然的潛在優(yōu)勢。我國竹類植物資源十分豐富，無論是竹子的種類、面積、蓄積量和年采伐量均居世界之首，現(xiàn)有竹子40余屬，500余種，竹林面積720萬hm²，其中毛竹林面積約300萬hm²。我國竹子主要分布在南方14個省(區(qū))，竹材的年產(chǎn)量達(dá)13.56億根。竹子富含纖維素，約占40％～60％，半纖維素占20％～30％。另外，毛竹已廣泛用作制造家具、紙張和增強(qiáng)纖維的原材料，加工過程產(chǎn)生大量的竹子加工殘留物，因此竹子是一種重要的可廣泛獲取的木質(zhì)纖維原料。當(dāng)采用纖維素酶水解制備單糖時，纖維素酶必須接觸吸附到纖維素底物上才能使反應(yīng)進(jìn)行，因此，纖維素對纖維素酶的可及性是決定水解速度的關(guān)鍵因素。纖維素的結(jié)晶區(qū)、表面狀態(tài)、多組分結(jié)構(gòu)、木質(zhì)素對纖維素的保護(hù)作用以及纖維素被半纖維素覆蓋等結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分的因素會阻礙纖維素酶對原料的酶解。預(yù)處理的目的是解除木質(zhì)素對纖維素的封閉，改變纖維素的晶體結(jié)構(gòu)，提高酶的可及性，從而有效地酶解纖維素，為毛竹高效生物轉(zhuǎn)化奠定基礎(chǔ)。

細(xì)菌纖維素具有合成時的可調(diào)控性，利用這一特點，在保證生物安全性的前提下向培養(yǎng)基中添加不同種類的多糖可以制備性能各異的改性細(xì)菌纖維素復(fù)合多糖水凝膠，進(jìn)一步拓寬細(xì)菌纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域。海藻酸是從藻類的海帶或馬尾藻中提取的一種直線型的聚陰離子多糖碳水化合物，是直線非接枝型的聚多糖，由β-(1，4)-D-甘露糖酸和α-L-古洛糖醛酸單元交替連接而成。海藻酸具有良好生物兼容性和生物可降解性，無毒性，并且易于凝膠化，已經(jīng)被廣泛的用于設(shè)計細(xì)胞和蛋白質(zhì)的可注射運輸體系，同時也可用于傷口涂層和牙科移植。海藻酸末端存在羧基基團(tuán)，是一種良好的粘膜粘著劑，將海藻酸與其他的高分子聚合物混合，如木醋桿菌產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素，可以得到物理和生物性能更為優(yōu)異，用途更為廣泛的多糖水凝膠。

細(xì)菌纖維素/海藻酸復(fù)合水凝膠是一類具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠吸收并保持大量水分，而又不溶于水的功能高分子材料。水凝膠自身的結(jié)構(gòu)使其同時具備固體和液體的性質(zhì)，即力學(xué)上表現(xiàn)出類固體性質(zhì)，而在熱力學(xué)上則表現(xiàn)出類液體行為。由于細(xì)菌纖維素獨特的纖維素成分和三維納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及具有優(yōu)良特性的海藻酸，這種水凝膠被賦予了多種優(yōu)良的性能，如高力學(xué)強(qiáng)度、高吸水和保水性、高孔斜率、高溶脹率、高比表面積、微觀或宏觀結(jié)構(gòu)可塑性、生物相容性以及生物可降解性等。這些性質(zhì)使得水凝膠廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥以及環(huán)境工程等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述背景技術(shù)，本發(fā)明選用資源豐富，價廉易得的竹類植物，尤其是毛竹作為原料；將竹類植物經(jīng)有效預(yù)處理，再經(jīng)酶解得到糖化液，以其中葡萄糖等單糖作為木醋桿菌培養(yǎng)基中的碳源；并在配制培養(yǎng)基的同時加入大分子多糖—海藻酸，使木醋桿菌在分泌細(xì)菌纖維素的同時進(jìn)行交聯(lián)，得到細(xì)菌纖維素/海藻酸復(fù)合水凝膠，拓寬竹類植物，尤其是毛竹纖維原料的應(yīng)用范圍，提高產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化效率。

本發(fā)明的第一個目的在于，提供一種復(fù)合多糖水凝膠的原位生物合成方法，具體為：將木醋桿菌接種在木醋桿菌液體培養(yǎng)基內(nèi)，靜置培養(yǎng)；

其中，所述木醋桿菌液體培養(yǎng)基中包含0.01～0.75w/v的海藻酸，所述海藻酸三次分批等量加入，分別在接種前、培養(yǎng)過程的第2～4天、培養(yǎng)過程的第6～8天加入；

本發(fā)明進(jìn)一步提出的，所述木醋桿菌液體培養(yǎng)基中包含0.25～0.75w/v的海藻酸；