專利名稱：一種用于生產(chǎn)生物纖維素的培養(yǎng)基的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物纖維素的生產(chǎn)，具體涉及一種用于生產(chǎn)生物纖維素的培養(yǎng)基，更進(jìn)一步還涉及用上述培養(yǎng)基在生物纖維素產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
生物纖維素(Biocellulose)又稱為細(xì)菌纖維素(Bacterial cellulose),通常是由醋酸菌屬等細(xì)菌合成的纖維素。其與植物或海藻產(chǎn)生的天然纖維素具有相同的分子結(jié)構(gòu)單元，但是其中沒有木質(zhì)素、果膠和半纖維素等伴生產(chǎn)物，具有更高的結(jié)晶度和更高的聚合度。生物纖維素還具有超精細(xì)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通常由直徑3-4納米的微纖組成纖維素，并相互交織形成發(fā)達(dá)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這些特性使得生物纖維素具有更好的機(jī)械強(qiáng)度和超高的持水能力，且具有良好的生物相容性、適應(yīng)性和生物可降解性。
生物纖維素的生產(chǎn)，常使用靜態(tài)培養(yǎng)或動態(tài)培養(yǎng)，菌種常用木醋桿菌或木葡糖酸醋桿菌，培養(yǎng)基常用的有天然培養(yǎng)基，如椰子水培養(yǎng)基、玉米漿培養(yǎng)基等；和人工配制培養(yǎng)基，即直接用葡萄糖、蛋白胨等成分配制而成的培養(yǎng)基；或混合培養(yǎng)基，即往天然成分中添加營養(yǎng)成分而制得的培養(yǎng)基。雖然培養(yǎng)基中只要存在足夠的碳源、氮源，并能為微生物的生長繁殖提供適宜的環(huán)境均能夠生產(chǎn)出生物纖維素膜，但是不同的培養(yǎng)基對生產(chǎn)出的生物纖維素膜在產(chǎn)量、性能上均存在不小影響，而培養(yǎng)基的成本也決定了生物纖維素膜的生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有的培養(yǎng)基，特別是人工配制培養(yǎng)基雖然解決了原料地域性、季節(jié)性等問題，卻仍然存在成本較高的問題，特別是獲得的生物纖維素產(chǎn)品在產(chǎn)量及機(jī)械性能上均還達(dá)不到采用天然培養(yǎng)基，特別是椰子水培養(yǎng)基的水平，因此進(jìn)一步尋找物美價(jià)廉、且能夠獲得較高產(chǎn)量和優(yōu)秀的生物纖維素品質(zhì)的培養(yǎng)基原料是生物纖維素生產(chǎn)中的重要課題。發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明提供了一種用于生產(chǎn)生物纖維素的培養(yǎng)基，其主要原料為大米。
上述培養(yǎng)基是大米經(jīng)過液化、糖化和滅菌后制得。
本發(fā)明中所述的培養(yǎng)基，其中所述的液化步驟和糖化步驟為液化按照100_150U/g的比例加入α-淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到 80-90°C，保溫液化10-20分鐘；糖化使液化醪冷卻至60-70°C，加入相當(dāng)于大米重量3. 5-4. 5%的麩皮粉，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，保?5-65°C，糖化3-4h。
所述液化步驟中，α -淀粉酶的加入量優(yōu)選為120U/g，漿溫優(yōu)選為85°C，保溫液化時(shí)間優(yōu)選為15分鐘；所述糖化步驟中，液化醪優(yōu)選冷卻至65°C，麩皮粉加入量優(yōu)選相當(dāng)于大米的3. 8%，優(yōu)3選在60°C下，糖化3. 5h。
上述的培養(yǎng)基，其制備方法在液化步驟之前還包括浸泡、磨漿和調(diào)漿步驟。
上述的培養(yǎng)基，所述的浸泡、磨漿和調(diào)漿步驟的具體步驟為(1)浸泡大米加水，常溫下浸泡O.5-lh,放掉浸泡水后浙干；(2)磨漿按照浙干水的大米水=1.(I. 2-1. 5)的重量比例，往磨粉機(jī)一邊加入浙干水的大米，一邊加入適量的水，磨成米漿；(3)調(diào)漿往步驟(2)中的米漿中加水?dāng)嚢?，使粉漿調(diào)節(jié)到18-25°Be ;再用碳酸鈉調(diào)pH 值至6. 0-6. 5，再加入O. 2-0. 3%的氯化鈣。
本發(fā)明中所述的培養(yǎng)基，其制備方法中糖化步驟后還包括過濾和滅菌步驟。
所述浸泡步驟中，大米的浸泡時(shí)間優(yōu)選為lh。
所述磨漿步驟中，浙干水的大米水優(yōu)選為I :1. 5。
所述調(diào)漿步驟中，粉漿優(yōu)選為20 °Be，pH值優(yōu)選為6. 2，氯化鈣加入量優(yōu)選為 O. 25%。
所述的滅菌步驟優(yōu)選為高溫滅菌。
本發(fā)明還提供上述培養(yǎng)基在生產(chǎn)生物纖維素產(chǎn)品中的應(yīng)用。
上述應(yīng)用中，可以使用靜態(tài)培養(yǎng)也可以使用動態(tài)培養(yǎng)，優(yōu)選是在靜態(tài)培養(yǎng)生產(chǎn)膜狀生物纖維素產(chǎn)品中的應(yīng)用；其中也可以使用各種能夠產(chǎn)生生物纖維素的菌種，如木醋桿菌和木葡糖酸醋桿菌等，優(yōu)選是在以木葡糖酸醋桿菌為發(fā)酵菌種的生產(chǎn)生物纖維素膜中的應(yīng)用。
本發(fā)明中的以大米為主要原料的生物纖維素培養(yǎng)基，原料容易獲得，成本低廉，能夠用于生產(chǎn)生物纖維素，且能夠提高生物纖維素的產(chǎn)量及其機(jī)械性能。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和對比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，其僅僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，而不應(yīng)當(dāng)被理解為是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠作出或預(yù)見的對于本發(fā)明的其他變形，均應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
實(shí)施例I用于生產(chǎn)生物纖維素的大米培養(yǎng)基的制備大米IOOOg加蒸餾水浸沒，常溫下浸泡lh，放掉浸泡水后浙干；取蒸餾水1500g，往磨粉機(jī)一邊加入浙干水的大米,一邊加入蒸餾水,磨成米漿,往米漿中加水?dāng)嚢?調(diào)節(jié)粉漿到 20°Be ;加入碳酸鈉調(diào)pH值至6. 2，再加入8g的氯化鈣，按照120U/g的比例加入α -淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到85°C，保溫液化15分鐘；再使液化醪冷卻至65°C，加入相當(dāng)于大米3. 8% (38g)麩皮粉，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，保?0°C，糖化3. 5h，再經(jīng)過過濾后高溫滅菌制得用于生產(chǎn)生物纖維素的大米培養(yǎng)基。
實(shí)施例2用于生產(chǎn)生物纖維素的大米培養(yǎng)基的制備大米500g加蒸餾水浸沒，常溫下浸泡O. 5h，放掉浸泡水后浙干；取蒸餾水750g，往磨粉機(jī)一邊加入浙干水的大米,一邊加入蒸餾水,磨成米漿,往米漿中加水?dāng)嚢?調(diào)節(jié)粉漿到 25°Be，加入碳酸鈉調(diào)pH值至6. O,再加入6. 5g的氯化鈣，按照100U/g的比例加入α -淀粉4酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到80°C，保溫液化20分鐘；再使液化醪冷卻至60°C，加入相當(dāng)于大米4. 5% (22. 5g)麩皮粉，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，保?5°C，糖化4h，再經(jīng)過過濾后高溫滅菌制得用于生產(chǎn)生物纖維素的大米培養(yǎng)基。
實(shí)施例3用于生產(chǎn)生物纖維素的大米培養(yǎng)基的制備大米IOOOg加蒸餾水浸沒，常溫下浸泡O. 8h，放掉浸泡水后浙干；取蒸餾水1200g，往磨粉機(jī)一邊加入浙干水的大米,一邊加入蒸餾水,磨成米漿,往米漿中加水?dāng)嚢?調(diào)節(jié)粉漿到 18°Be，加入碳酸鈉調(diào)pH值至6. 0，再加入9g的氯化鈣，按照150U/g的比例加入α -淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到90°C，保溫液化10分鐘；再使液化醪冷卻至70°C，加入相當(dāng)于大米4. 5% (45g)麩皮粉，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，保?5°C，糖化3h，再經(jīng)過過濾后高溫滅菌制得用于生產(chǎn)生物纖維素的大米培養(yǎng)基。
實(shí)施例4用大米培養(yǎng)基生產(chǎn)生物纖維素分別以實(shí)施例1-3中得到的漿液作為培養(yǎng)基1-3#。
1#培養(yǎng)基盛于淺盤中，接種經(jīng)過活化培養(yǎng)的木葡糖酸醋桿菌種子液，接種量為 8%，30°C下靜態(tài)培養(yǎng)7天，在液體培養(yǎng)基表面浮有膜狀生物纖維素。
2#培養(yǎng)基盛于淺盤中，接種經(jīng)過活化培養(yǎng)的木醋桿菌種子液，接種量為10%， 280°C下靜態(tài)培養(yǎng)5天，在液體培養(yǎng)基表面浮有膜狀生物纖維素。
3#培養(yǎng)基盛于三角瓶中，接種經(jīng)過活化培養(yǎng)的木葡糖酸醋桿菌種子液，接種量為6%，30°C下?lián)u床動態(tài)培養(yǎng)10天，在液態(tài)培養(yǎng)基中懸浮有小球狀生物纖維素。
對比實(shí)驗(yàn)例I :不同培養(yǎng)基靜態(tài)淺盤生產(chǎn)生物纖維素的產(chǎn)量取1#培養(yǎng)基IOOOg裝于3個(gè)經(jīng)滅菌的淺盤中，作為實(shí)驗(yàn)例1#組，另取同樣大小的滅菌淺盤6個(gè)，其中3個(gè)分別裝入椰子水培養(yǎng)基lOOOg，另外3個(gè)分別裝入人工配制培養(yǎng)基 lOOOg，作為對照1#組和對照2#組，其中人工配制培養(yǎng)基的配方為葡萄糖5% ;蛋白胨 0. 5%;酵母膏 0.5%;Na 2 H P O 4 *12 H 2 O 0. 2%；KH2P04 0. l%；MgS04*7 H2O 0.025% ;檸檬酸0.2% ;瓊脂2% ;其余為蒸餾水。分別向9個(gè)淺盤中接種經(jīng)過活化培養(yǎng)的木葡糖酸醋桿菌種子液，接種量為8%，30°C下靜態(tài)培養(yǎng)7天，收獲三個(gè)淺盤中液體培養(yǎng)基表面浮有的膜狀生物纖維素。均經(jīng)過弱堿液(0. I m ο I / L的N a O H溶液)浸泡后，用蒸餾水漂洗至中性，稱重，分別計(jì)算實(shí)驗(yàn)例1#組3個(gè)結(jié)果的平均值和對照1#組和對照2#組各3個(gè)結(jié)果的平均值。結(jié)果見表I :表I不同培養(yǎng)基靜態(tài)淺盤生產(chǎn)生物纖維素的產(chǎn)量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)例1#對照例1#對照例2#生物纖維素產(chǎn)量(g)11. 9112. 489. 77從表I可以看出，采用本發(fā)明中的大米培養(yǎng)基來生產(chǎn)生物纖維素時(shí)，其產(chǎn)量接近于椰子水培養(yǎng)基，而明顯高于人工配制培養(yǎng)基。
對比實(shí)驗(yàn)例2 :不同培養(yǎng)基生產(chǎn)的生物纖維素的機(jī)械性能以對比實(shí)驗(yàn)例I中的每組3個(gè)膜狀生物纖維素為樣品，分別進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測定各樣品的楊氏模量和抗張強(qiáng)度，每組取平均值，結(jié)果見表2 表2不同培養(yǎng)基靜態(tài)淺盤生產(chǎn)生物纖維素的機(jī)械強(qiáng)度
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)生物纖維素的培養(yǎng)基，其特征在于主要原料為大米。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的培養(yǎng)基，其特征在于其是大米原料經(jīng)過液化、糖化和滅菌后制得的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的培養(yǎng)基，其特征在于所述的液化步驟和糖化步驟為液化按照100_150U/g的比例加入α-淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到80-90°C，保溫液化10-20分鐘；糖化使液化醪冷卻至60-70°C，加入相當(dāng)于大米重量3. 5-4. 5%的麩皮粉，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅?5-65°C，糖化3-4h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的培養(yǎng)基，其特征在于所述液化步驟中，α-淀粉酶的加入量為120U/g，漿溫為85°C，保溫液化時(shí)間為15分鐘；所述糖化步驟中，液化醪冷卻至65°C，麩皮粉加入量相當(dāng)于大米的3. 8%，在60°C下，糖化3. 5h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的培養(yǎng)基，其特征在于其制備方法在液化步驟之前還包括浸泡、磨漿和調(diào)漿步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的培養(yǎng)基，其特征在于所述的浸泡、磨漿和調(diào)漿步驟的具體操作為(1)浸泡大米加水，常溫下浸泡O.5-lh,放掉浸泡水后浙干；(2)磨漿按照浙干水的大米水=1.(I. 2-1. 5)的重量比例，往磨粉機(jī)一邊加入浙干水的大米，一邊加入適量的水，磨成米漿；(3)調(diào)漿往步驟(2)中的米漿中加水?dāng)嚢?，使粉漿調(diào)節(jié)到18-25°Be ;再用碳酸鈉調(diào)pH 值至6. 0-6. 5，再加入O. 2-0. 3%的氯化鈣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的培養(yǎng)基，其特征在于所述浸泡步驟中，大米的浸泡時(shí)間為 Ih ;所述磨漿步驟中，浙干水的大米水為I :1. 5 ;所述調(diào)漿步驟中，粉漿調(diào)為20 °Be，pH值為6. 2，氯化鈣加入量為O. 25%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的培養(yǎng)基，其制備方法在糖化步驟之后還包括過濾和滅菌步驟。
9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的培養(yǎng)基在生產(chǎn)生物纖維素中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于其應(yīng)用于以木葡糖酸醋桿菌為發(fā)酵菌種、采用靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)生產(chǎn)生物纖維素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)生物纖維素的培養(yǎng)基，其主要原料為大米，經(jīng)過液化、糖化后制得。其中所述的液化步驟和糖化步驟為液化按照100-150U/g的比例加入α-淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到80-90℃，保溫液化10-20分鐘；糖化使液化醪冷卻至60-70℃，加入相當(dāng)于大米3.5-4.5%的麩皮粉，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，保?5-65℃，糖化3-4h。在液化步驟之前還可包括浸泡、磨漿和調(diào)漿步驟；在糖化步驟之后還包括過濾和滅菌步驟。本發(fā)明中的培養(yǎng)基，原料容易獲得，成本低廉，能夠用于生產(chǎn)生物纖維素，且能夠提高生物纖維素的產(chǎn)量及其機(jī)械性能。
文檔編號C12P19/04GK102925513SQ20121045976
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者鐘春燕 申請人:鐘春燕