细菌纤维素
细菌纤维素
应用前景
作为缓释剂，应用于西药、中药、中成药 作为增强材料，提高ZnO、金磁微粒等在细 ZnO 菌、传感器的作用 作为载体与生物芯片结合，拓展其在肿瘤、 癌症诸多方面的检测、诊断和治疗作用
发酵的调控
在纤维素的合成中，尿苷葡萄糖为合成细菌纤 维素的直接前体，而6-磷酸葡萄糖作为分支点，既 可进一步合成纤维素，又可进入磷酸戊碳循环或经 柠檬酸循环继续氧化分解，经过戊糖循环和葡萄糖 异生途径，也可通过生成6-磷酸葡萄糖，进一步转 化为纤维素，因此，在细菌纤维素的发酵生产中， 可采用适当方法来抑制或阻断戊糖的形成，使碳源 转向纤维素的合成，从而提高原料的利用率和转化 率，达到提高细菌纤维素产量的目的。
细菌纤维素的生产菌株
产纤维素细菌 杆菌属、根瘤菌属、八叠球菌属、假单胞菌 属、固氮菌属、气杆菌属和产碱菌属。其中 木醋杆菌是最早发现也是研究较为透彻的纤 维素产生菌株，可以利用多种底物生长，是 目前已知合成纤维素能力最强的微生物菌株。
培养基及培养条件
木醋杆菌C544的发酵条件和培养基成分 产纤维素适宜温度范围为25℃￣31℃,30℃时纤维素产量最 高; 适宜的初始pH值范围为5.5￣7.0,在pH6.0时纤维素产量最高。 优化出的培养基配方为:葡萄糖5.0%(w/v)、大豆蛋白胨 0.9%(w/v)、Na2HPO4·12H2O0.8%(w/v)及柠檬酸0.5%(w/v) 在最佳发酵条件下纤维素最大产量可达7.79g/L,是优化前产 量的3.52倍。 当基础培养基中加入10%(w/v)甘露醇作为碳源时,发酵终点 的pH值为4.50,对纤维素的合成有利,纤维素产量达到9.33g/L, 是优化前产量的4.22倍。
培养基及培养条件
醋杆菌C2的最适碳源为蔗糖,D-甘露糖醇, 最适氮源为蛋白胨,酵母粉,无机盐为MgSO4·7H2O 和柠檬酸三钠; 发酵最佳工艺为 :p H5.0 ,2 0℃ 发酵时间 5～ 7d 使用优化后的培养基配方,醋杆菌C2的纤维素产量 可达9.5g/L 产酶最佳培养基配方为:蔗糖7%,酵母膏0.7%,蛋白 胨1.1%,MgSO4·7H2O 0.2%,柠檬酸三钠0.1%。)
细菌纤维素生产及其应用研究进展
三、细菌纤维素的重要应用
菲律宾、印度尼西亚、巴西、日本和美国 等国在食品、造纸、声音器材、伤口敷料工业 中均有相应的B C商品出售，尤其是在 日、美 等国，BC产业已形成年产值上亿美元的市场。 目前国内能提供的主要是由海南南国食品公司 等生产的椰果系列食品。
三、细菌纤维素的重要应用
国内在利用BC和其他材料结合生成纳米复 合材料方面也略有涉及。在食品工业中由于BC 具有很强的持水性、黏稠性和稳定性，可以作 为增稠剂、胶体填充剂和食品原料，现在已有 将BC用于发酵香肠、酸奶及冰激凌的生产研究 报道。在造纸工业方面充分利用BC的纳米级超 细特点，在造纸纸浆中加入BC，增加了纸张强 度、抗膨胀性能、弹性和耐用性。
薛璐等在发酵条件和发酵培养基的优化上进行 了研究，确立了最佳发酵条件和最佳发酵培养基 组分。 齐香君等采用RBD反应器与传统静态培养方式 生产BC，对2种培养方式的发酵动力学参数进行了 分析和讨论。结果表明，实验菌株QAX993适合在 RBD反应器中生产BC，产干纤维素量比静态培养方 式提高了2.79g/L。
细菌纤维素(bacterial cellulose，简称BC) 是由诸如醋酸杆菌属等细菌生产的一种新型高性 能微生物合成材料。与其他形式形成的纤维素相 比，尽管具有相同的化学成分，但其还具有特殊 的物理、化学和生物学特性，特别是发酵过程的 可调控、发酵底物的多样性、微生物的多样性等； 这些特性使得 BC 在食品、生物医药学、组织工 程支架材料、声学器材以及造纸、化妆品、采油、 膜过滤器等诸多领域获得较高的关注，受到国内 外学者青睐。国外对 BC 进行了广泛深入的研究， 并将其应用于食品工业、造纸和生物医学工程中， 取得了较好的研究成果。我国在微生物合成 BC 方面的研究刚起步，研究主要集中在菌种选育， 廉价培养基的选择，发酵T艺改进上。
细菌纤维素的干燥条件
细菌纤维素的干燥条件细菌纤维素的干燥条件摘要：细菌纤维素是一种重要的生物资源，具有广泛的应用前景。
在细菌纤维素的生产中，干燥是非常关键的一个步骤。
本文将探讨细菌纤维素的干燥条件，包括干燥温度、湿度、干燥时间以及干燥方法等方面的内容。
通过对这些条件的深入研究，可以更好地控制细菌纤维素的质量，提高其生产效率和应用性能。
1. 引言细菌纤维素是一种由微生物合成的纤维素，其分子结构与植物纤维素相似，但具有较高的纯度和结晶度。
细菌纤维素具有广泛的应用前景，可应用于纸张、纤维素酶的生产以及生物材料制备等领域。
在细菌纤维素的制备过程中，干燥是一个关键的步骤，其干燥条件将直接影响到细菌纤维素的质量和性能。
2. 干燥温度干燥温度是细菌纤维素干燥条件的重要参数之一。
合适的干燥温度可以保证细菌纤维素的结构不受破坏，并降低干燥时间。
一般来说，细菌纤维素的干燥温度应在50-70摄氏度之间。
过低的干燥温度会延长干燥时间，过高的干燥温度则容易导致细菌纤维素的糖链结构破坏。
3. 干燥湿度干燥湿度是指干燥环境中的相对湿度。
合适的干燥湿度可以加速水分的挥发，促进细菌纤维素的干燥过程。
一般来说，细菌纤维素的干燥湿度应保持在10-20%之间。
过低的干燥湿度会导致细菌纤维素过快干燥，容易产生裂纹和破碎。
过高的干燥湿度则会增加干燥时间，降低生产效率。
4. 干燥时间干燥时间是指细菌纤维素在干燥条件下所需的时间。
干燥时间的长短直接关系到细菌纤维素的质量和生产效率。
一般来说，细菌纤维素的干燥时间应控制在12-24小时之间。
干燥时间过短会导致细菌纤维素未完全干燥，含水率较高；干燥时间过长则会增加生产成本，降低生产效率。
5. 干燥方法常用的细菌纤维素干燥方法包括自然风干、真空干燥和热风干燥等。
自然风干是最简单、最常用的干燥方法，但干燥时间较长，易受外界环境条件的影响。
真空干燥可以通过降低环境压力来加速水分的挥发，但设备成本较高。
热风干燥利用高温热风来加速水分的蒸发，干燥速度较快，但需注意避免细菌纤维素的过热和糖链结构的破坏。
细菌纤维素的介绍
1. 细菌纤维素的简介细菌纤维素（Bacterial cellulose, 简称BC）是由微生物合成的一种新型生物材料。
是一种超微超纯的纤维素，与自然界中植物或海藻产生的天然纤维素具有相同的分子结构单元,但细菌纤维素纤维却有许多独特的性质。
细菌纤维素与植物纤维素相比无木质素、果胶和半纤维素等伴生产物，具有超高的纯度，而且具有高结晶度（一般80%以上，最高可达95％，植物纤维素的为65％）和高的聚合度(DP值2000～8000)。
衍射强度(cps)衍射角(°)细菌纤维素纤维是由直径3～4纳米的微纤组合成40～60纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构，要远小于一般植物纤维的直径。
图：细菌纤维素放大图数张放大5000和50000倍的细菌纤维素细菌纤维素的弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上，抗张强度高。
细菌纤维素有很强的持水能力。
可以吸收上百倍于自身重量的水。
细菌纤维素有较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性。
细菌纤维素生物合成时的可调控性。
通过采用不同的培养方法、调节培养条件，也可得到化学性质有所差异的细菌纤维素，以满足不同应用范围的要求。
因此，细菌纤维素被公认为是性能最好、实用价值也较好的纤维素，近年来关于细菌纤维素的研究和开发应用成为当今新的微生物合成材料的研究热点之一，在食品、医学、造纸、纺织、环保、能有等各方面具有广泛的应用价值，并已在国内外得到了一定的实际应用。
2. 细菌纤维素的一些应用目前，国内细菌纤维素的规模化生产主要在食品行业中得到应用。
在食品生产中应用的细菌纤维素俗称“椰纤果”、“椰果”、“纳塔（NATA）”。
是以椰子水或椰子汁等为主要原料，发酵培养形成的凝胶状物质，外观似嫩椰子肉，具有独特的凝胶状半透明质地，以其爽滑脆嫩细腻有弹性的独特口感倍受消费者的青睐，主要应用于果冻、饮料、珍珠奶茶、罐头等食品工业。
此外，细菌纤维素富含膳食纤维，不易为人体所消化吸收，食后可增加饱腹感，可作为减肥食品，同时它可促进肠道蠕动，降低食物的滞肠时间，促进排便，并可减少肠道对致癌物质的吸收，另外可促进粪便中胆酸的排放，因而它具有一定的美容防癌等保健功能，在国际市场上一直旺销不衰。
细菌纤维素 干燥条件
细菌纤维素干燥条件
细菌纤维素是一种新型的生物基础材料，具有很多独特的优点，如可
再生、可降解、高强度等。
因此，它在许多领域都有广泛的应用前景，例如医疗、环境、建筑等。
但是，细菌纤维素需要经过干燥处理才能
使用，因此干燥条件对其质量和使用效果有着至关重要的影响。
首先，细菌纤维素的干燥应该在低温下进行。
高温会导致纤维素失去
结构和组织，从而影响其性能和质量。
因此，干燥温度应该控制在50℃以下，同时要保持足够的通风，以充分排除水分。
其次，干燥时间也是细菌纤维素干燥过程中需要考虑的因素。
过长的
干燥时间会导致细菌纤维素变硬，从而影响其结构和质量。
因此，在
干燥过程中需要不断检查细菌纤维素的状态，及时判断干燥时间。
另外，干燥过程中要注意防止细菌纤维素遭受外界污染和氧化。
污染
会影响细菌纤维素的质量和性能，而氧化则可能导致纤维素分子内部
以及分子与外界环境之间的结构损失。
因此，在干燥过程中需要注意
保持环境的干净和卫生，并使用一定的气体保护技术，如常用的氮气
保护技术等。
最后，干燥条件还需要与细菌纤维素的特性相适配。
例如，对于含水
率较高的纤维素，需要较低的温度和较长的干燥时间，以避免过度失水。
综上所述，细菌纤维素的干燥条件要考虑多个因素，包括温度、时间、污染和匹配纤维素的特性等。
只有在合适的条件下进行干燥处理，才
能保证细菌纤维素获得最优质量和性能，从而更好地应用于各种领域。
细菌纤维素生产流程
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以下是细菌纤维素的一般生产流程：1. 菌种选择：选择适合生产细菌纤维素的菌种。
细菌纤维素 液态金属 相变材料
细菌纤维素、液态金属和相变材料是当前材料科学领域备受关注的三大研究热点。
它们的出现和发展，不仅给科技领域带来了革命性的变革，也为人类社会的发展提供了新的可能性。
本文将从多个角度深入探讨这三种材料，分析其特性、应用和未来发展趋势，为读者揭示这些材料在当今世界中所扮演的重要角色。
一、细菌纤维素细菌纤维素是一种源自细菌的纤维素物质，具有优异的机械性能和生物相容性。
近年来，细菌纤维素在生物医药领域得到了广泛的应用，例如可用于医用纺织品、组织工程支架等。
与传统的纤维素材料相比，细菌纤维素的制备工艺更加环保，生产成本更低，具有更好的可持续性。
1. 细菌纤维素的制备工艺细菌纤维素是通过生物发酵的方法制备而成的，其原料来源广泛，制备工艺简单，生产成本较低。
目前，科研人员还在不断探索更高效的生产工艺，以满足不同领域的需求。
2. 细菌纤维素在生物医药中的应用由于细菌纤维素具有优异的生物相容性，可降解性和特殊的纤维结构，因此在生物医药领域得到了广泛的应用。
可用于制备生物医用材料、药物载体等，为人类的健康事业做出了重要贡献。
3. 细菌纤维素的未来发展随着生物医药领域的不断发展，细菌纤维素材料将会有更广泛的应用空间。
科研人员也在不断寻求新的改性手段，以使细菌纤维素材料的性能得到进一步提升。
二、液态金属液态金属是一类在常温下为液态的金属材料，具有优异的导热性、电导性和机械性能。
近年来，液态金属因其独特的性能而备受关注，被广泛应用于电子、汽车、航空航天等领域。
1. 液态金属的特性液态金属具有高度的流动性，可在微观尺度下呈现出非常复杂的结构。
液态金属还具有优异的导热和电导性能，使其在电子领域中有着广泛的应用。
2. 液态金属在汽车领域中的应用由于液态金属具有优异的机械性能和耐腐蚀性，因此被广泛应用于汽车制造领域。
可以用于汽车发动机零部件、底盘构件等，提升汽车的性能和安全性。
3. 液态金属的未来发展随着工程技术的不断进步，液态金属在航空航天等领域的应用也将得到进一步拓展。
细菌纤维素的制备及在食品中的应用进展
细菌纤维素的制备
细菌纤维素的制备通常采用微生物发酵法，以天然糖类、有机酸或醇等为碳 源，通过控制培养条件和工艺参数来提高纤维素产量和品质。常见的制备方法包 括液体发酵和固体发酵。液体发酵具有生产效率高、易于工业化等优点，但需要 严格控制发酵条件，防止杂菌污染。固体发酵则以天然固态基质为培养基质，可 直接获得纤维素发酵产物。影响细菌纤维素品质的因素包括菌种、碳源、培养温 度、pH值、培养时间等。
细菌纤维素在食品中的应用进展
1、食品添加剂
细菌纤维素具有高持水性、良好的口感和稳定性能，可作为一种优质的食品 添加剂。在果蔬汁、酸奶、冰淇淋等食品中，细菌纤维素可作为增稠剂、稳定剂 和口感改善剂，提高食品的品质和稳定性。此外，细菌纤维素还可以替代传统化 学添加剂，为消费者提供更健康的选择。
2、营养补充剂
细菌纤维素的应用
1、工业领域
在工业领域，细菌纤维素被广泛应用于制造生物塑料、生物纤维和生物皮革 等产品。这些产品具有环保、可持续等优势，可替代传统的石油基材料。
2、医疗领域
在医疗领域，细菌纤维素被用于生产医用敷料、药物载体和组织工程支架等。 这些产品具有促进伤口愈合、减轻炎症反应等作用，为患者提供更好的治疗选择。
3、生物医用领域
细菌纤维素具有生物相容性和生物可降解性，在生物医用领域具有潜在的应 用价值。例如，可以将其用于药物载体、组织工程和再生医学等领域。通过与药 物分子或细胞相结合，细菌纤维素可以实现对疾病的有效治疗和组织修复。
结论
细菌纤维素作为一种重要的天然高分子纤维，在食品领域具有广泛的应用前 景。未来，随着生产工艺的优化和新型材料的研发，细菌纤维素将在食品工业和 其他领域发挥更大的作用。然而，要实现其广泛应用仍需克服生产成本高、生产 效率低等挑战。未来研究应于优化生产工艺、降低生产成本和提高产品质量等方 面，以推动细菌纤维素产业的可持续发展。
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纺织工业
• 在纺织工业中，细菌纤维素的结构特点和功能 特性，使之能代替或不各种常用的树脂用于无 纺布中作粘合剂，改善无纺布的强度、透气性、 亲水性及最终产品的手感等，所适用的纤维包 括当前广泛使用于无纺布的各类纤维，如尼龙、 聚酯、木材纤维、碳纤维及玱璃纤维等。
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细菌纤维制成的衣服
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造纸工业
•
日本在造纸工业中，将醋酸菌纤维素加入纸浆，可提高纸 张强度和耐用性，同时解决了废纸回收再利用后，纸纤维强 度大为下降的问题。加细菌纤维于普通纸浆可造出高品质特 殊用纸。Ajinomoto公司不三菱公司合作开发用于流通货币 制造的特级纸，印制的美元质量好、抗水、强度高。用细菌 纤维改性的高级书写纸吸墨均匀性、附着性好。由于纳米级 超细纤维对物体极强的缠绕结合能力和拉力强度，使细菌纤 维机械匀浆后不各种相互丌亲和的有机、无机纤维材料混合 制造丌同形状用途的膜片、无纺布和纸张产品十分牢固。在 制造过滤吸附有毒气体的碳纤维板时，加入醋酸菌纤维素， 可提高碳纤维板的吸附容量，减少纸中填料的泄漏。
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细菌纤维素结构分析
图 4 细菌纤维素 的 X-射线衍射图
图 5 细菌纤维素的 CP/MAS 13C-NMR 谱
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细菌纤维素的常用培养方式
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细菌纤维素高产菌株的培育筛选
细菌纤维素的特性
• 可调控性。利用细菌纤维素生物合成时，可根据需要合成 各种功能材料。 • 高结晶度。细菌纤维素提纯过程简便，提纯出来的纤维素 极纯，无果胶、木质素和半纤维素等伴生物的产生。 • 高持水性。“孔道”结构使细菌纤维素具有极强的吸水性， 可吸收60～700倍于其干重的水分，因而利用细菌纤维素 的空间三维结构制备出来的医用敷料丌仅能保持伤口的干 燥，而且能吸收伤口渗出物，从而避免伤口感染。 • 高弹性模量和抗张强度。细菌纤维素由于纤维直径达到纳 米级别(10～lOOnm)，其杨氏模量可高达10MP，抗拉强度 高。 • 高抗撕性。细菌纤维素膜具有极佳的形状维持能力，其抗 撕性比聚氯乙烯膜和聚乙烯醇膜和要强5倍以上。 • 可降解性。细菌纤维素可在自然界中直接降解，环保无污 染。对环境起到很好的保护作用。
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细菌纤维素的应用
医用材料 纸工业 纺织工业 食品工业
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医用材料方面
• 在医用材料方面，细菌纤维素具有良好的生物适 应性、韧性强度和水合度。有利于皮肤组织生长 和限制感染。其作为医用材料的主要特点是潮湿 情况下机械强度高，对液、气通透性好，不皮肤 相容性好、无刺激，并且结构极为细密，防菌性 和隔离性较好，现已制成人造皮肤、纱布、绷带 和“创可贴”等伤口敷料商品 。细菌纤维素膜还 可作为缓释药物的载体携带各种药物，用于皮肤 表面给药，促使创面的愈合和康复。
细菌纤维素凝胶面膜
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细菌纤维防螨布
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在食品工业方面
• 在食品工业方面，利用细菌纤维素的凝胶 和高持水特性及其产物醋酸、乳酸等的特 殊风味，可将其作为人造肉、人造鱼、火 腿肠中的食品成型剂、增稠剂、分散剂、 改善口感材料及肠衣和某些食品的骨架， 成为一种新型的重要食品基料。细菌纤维 素用作保健食品，具有防便秘、清肠胃、 排毒、降低胆固醇的功效。
3.如何降低成本以提高纤维素产量
4.如何优化纤维素产品的结构性能
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应用前景
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作为缓释剂，应用于西药、中药、中成药
作为增强材料，提高ZnO、金磁微粒等在 细菌、传感器的作用
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作为载体不生物芯片结合，拓展其在肿瘤、 癌症诸多方面的检测、诊断和治疗作用
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目前，海南省食用细 菌纤维素年产量就达 18万吨左右，年产值 近3亿元。特别是椰果 产业，目前国内从业 企业约80多家，椰果 生产已经进入工业化 阶段。椰果是甜品店 里的宠儿，但它却不 是椰子的直接产物， 而是椰子水经过细菌 发酵所产生的纤维素。
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需要解决的问题
1.如何选育得到高产纤维素菌 2.实验室放大能否实现
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图 1 细菌纤维素 膜表面吸附的菌 体
图 2 细菌纤 维素液膜
图 3 细菌纤维 素的电镜照片
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细菌纤维素的结构
• 经过长期的研究发现，细菌纤维素和植物纤维素 在化学组成和结构上没有明显的区别，都可视为 由D-吡喃葡萄糖单体以β -l，4-糖苷键连接而成 的直链多糖，直链间彼此平行，丌呈螺旋结构， 无分支结构，又称为β -1，4-葡聚糖。但相邻的 吡喃葡萄糖细菌纤维素在工业中的研究现状不前 景的6个碳原子并丌在同一平面上，而是呈稳定的 椅状立体结构，数个邻近的β -1，4-葡聚糖链通 过分子链内不链间的氢键作用形成稳定的丌溶于 水的聚合物 。
细菌纤维素
Bacterial Cellulose
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综述
简 介 结 构 培 养 特 性 应 用
细菌纤维素
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细菌纤维素的简介
• 细菌纤维素(Bacterial Cellulose，简称BC)又称为微生 物纤维素(Microbial Cellulose)，是指在丌同条件下， 由醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属 （Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）和八 叠球菌属（Sarcina）等中的某种微生物合成的纤维素 的统称。 • 其中比较典型的是醋酸菌属中的葡糖醋杆菌 （Glucoacetobacterxylinum，旧名木醋杆菌 (Acetobacter xylinum），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。