本發(fā)明涉及生物材料的降解及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以木質(zhì)纖維素降解液作碳源制備細(xì)菌纖維素的方法。

背景技術(shù)：

細(xì)菌纖維素作為一種新型的生物材料，具有優(yōu)良的物理和化學(xué)性能：高純度，高持水性，透氣性，高抗張強(qiáng)度和彈性，良好的生物親和性，生物相容性。使其在醫(yī)療，食品，造紙，化妝品等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

木質(zhì)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(chǎn)生木質(zhì)纖維素大約500億噸，占地球生物總量的60-80％。我國(guó)擁有非常豐富的木質(zhì)纖維素原料，僅僅農(nóng)作物秸稈、皮殼一項(xiàng)，每年產(chǎn)量就達(dá)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(guó)的三大秸稈。農(nóng)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(fèi)，而且污染環(huán)境。

細(xì)菌纖維素由吡喃型葡萄糖殘基通過(guò)β-1，4-糖苷鍵連接而成，木質(zhì)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(zhì)纖維素降解，提供碳源進(jìn)行細(xì)菌纖維素的合成是一種有效的木質(zhì)纖維素處理方式，尤其在世界人口不斷增長(zhǎng)，資源緊缺和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，利用木質(zhì)纖維素降解合成細(xì)菌纖維素具有劃時(shí)代意義和廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及提供一種以木質(zhì)纖維素降解液作碳源制備細(xì)菌纖維素的方法，該方法綠色環(huán)保，簡(jiǎn)單易行，既解決了環(huán)境壓力又創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為其他行業(yè)提供了一種優(yōu)質(zhì)材料。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種以木質(zhì)纖維素降解液作碳源制備細(xì)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0.5mnaoh溶液按料液比1∶20混合，于高壓蒸汽滅菌鍋中121℃預(yù)處理1小時(shí)，預(yù)處理后的樣品經(jīng)過(guò)紗布過(guò)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?jiān)?，待晾干后粉碎并過(guò)20目篩。

(2)酶解反應(yīng)的總體積為200ml，在1000ml的三角瓶中進(jìn)行，葡聚糖負(fù)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(fù)荷添加，然后180rpm，50℃搖床降解。其中葡聚糖負(fù)荷定義為葡聚糖的質(zhì)量在總的固液混合物體積中的百分比(認(rèn)為小麥秸稈的密度大約為1g/ml)。

(3)酶解液經(jīng)離心，過(guò)濾，除去固體殘?jiān)筮M(jìn)行脫毒。先用飽和ca(oh)2調(diào)節(jié)ph至10.0，30℃，靜置10h，然后加入6.0mol/lh2so4調(diào)節(jié)ph至5.0，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％的活性炭，100rpm，40℃，振蕩3h。然后過(guò)濾進(jìn)行高溫滅菌得到水解液。最后配制發(fā)酵培養(yǎng)基，測(cè)定酶解液的葡萄糖濃度，然后稀釋到相應(yīng)的濃度，添加除碳源外的其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。發(fā)酵液培養(yǎng)基成分(g/l)：葡萄糖15-25，蛋白胨6-10，酵母粉4.5-7.5，na2hpo36-10。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(fā)酵液中，然后放入30℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7d，發(fā)酵液表面形成細(xì)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(yōu)選的，本發(fā)明選擇小麥秸稈作為木質(zhì)纖維素原材料，是因?yàn)槠浜?jiǎn)單易得，經(jīng)過(guò)合適預(yù)處理后的小麥秸稈纖維素含量高，本發(fā)明保護(hù)范圍不僅僅局限于此種植物。

優(yōu)選的，本發(fā)明選擇酶降解木質(zhì)纖維素，是因?yàn)槠浜?jiǎn)單易行，降解效率高。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明提供了一種以木質(zhì)纖維素降解液作碳源制備細(xì)菌纖維素的方法，木質(zhì)纖維素材料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，有大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的前景。

(2)木質(zhì)纖維素的有效利用既解決了環(huán)境壓力，又創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

(3)生成的細(xì)菌纖維素，基于其高純度，高持水性，透氣性，高抗張強(qiáng)度和彈性，良好的生物親和性，生物相容性，可廣泛應(yīng)用于造紙，食品，醫(yī)藥，紡織，航空航天等領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1是小麥秸稈水解液產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素的sem圖

圖2是葡萄糖培養(yǎng)基產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素的sem圖

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚，完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

一種以木質(zhì)纖維素降解液作碳源制備細(xì)菌纖維素的方法，包括以下步驟：

(1)木質(zhì)纖維素堿處理：將剪成小段的小麥秸稈與0.5mnaoh溶液按料液比1∶20混合，于高壓蒸汽滅菌鍋中121℃預(yù)處理1小時(shí)，預(yù)處理后的樣品經(jīng)過(guò)紗布過(guò)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?jiān)?，待晾干后粉碎并過(guò)20目篩。

(2)酶解：反應(yīng)的總體積為200ml，在1000ml的三角瓶中進(jìn)行，葡聚糖負(fù)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(fù)荷添加，然后180rpm，50℃搖床降解。

(3)酶解液經(jīng)離心，過(guò)濾，除去固體殘?jiān)筮M(jìn)行脫毒。先用飽和ca(oh)2調(diào)節(jié)ph至10.0，30℃，靜置10h，然后加入6.0mol/lh2so4調(diào)節(jié)ph至5.0，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％的活性炭，100rpm，40℃，振蕩3h。然后過(guò)濾進(jìn)行高溫滅菌得到水解液。最后配制發(fā)酵培養(yǎng)基，測(cè)定酶解液的葡萄糖濃度，然后稀釋到相應(yīng)的濃度，添加除碳源外的其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。發(fā)酵液培養(yǎng)基成分(g/l)：葡萄糖15-25，蛋白胨6-10，酵母粉4.5-7.5，na2hpo36-10。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(fā)酵液中，然后放入30℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7d，發(fā)酵液表面形成細(xì)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變白，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。

實(shí)施例1

(1)木質(zhì)纖維素酶解之后，經(jīng)過(guò)hplc分析，葡萄糖濃度為30g/l。

(2)將降解液的葡萄糖濃度稀釋到25g/l，添加其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，添加比例為：蛋白胨10g/l，酵母粉7.5g/l，na2hpo310g/l，ph調(diào)節(jié)至6.0。在121℃下高壓蒸汽滅菌20min。

(3)把甘油管中保藏的木醋桿菌(gluconacetobacterxylinus)cgmcc2955接種到固體平板培養(yǎng)基上，放入30℃恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)2d后，得到活化菌。稱(chēng)取葡萄糖5.0g，蛋白胨2.0g，酵母粉1.5g，na2hpo32.0g，ph為6.0，配制成200ml種子液培養(yǎng)基。將活化好的菌種接到種子液培養(yǎng)基溶液中30℃，180rpm振蕩培養(yǎng)20h，得到種子液。

(4)吸取6ml種子液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后放入30℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7d，發(fā)酵得到細(xì)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溶液浸泡脫色，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。

實(shí)施例2

(1)木質(zhì)纖維素酶解之后，經(jīng)過(guò)hplc分析，葡萄糖濃度為30g/l。

(2)將降解液的葡萄糖濃度稀釋到20g/l，添加其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，添加比例為：蛋白胨8g/l，酵母粉6g/l，na2hpo38g/l，ph調(diào)節(jié)至6.0。在121℃下高壓蒸汽滅菌20min。

(3)把甘油管中保藏的木醋桿菌(gluconacetobacterxylinus)cgmcc2955接種到固體平板培養(yǎng)基上，放入30℃恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)2d后，得到活化菌。稱(chēng)取葡萄糖5.0g，蛋白胨2.0g，酵母粉1.5g，na2hpo32.0g，ph為6.0，配制成200ml種子液培養(yǎng)基。將活化好的菌種接到種子液培養(yǎng)基溶液中30℃，180rpm振蕩培養(yǎng)20h，得到種子液。

(4)吸取6ml種子液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后放入30℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7d，發(fā)酵得到細(xì)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溶液浸泡脫色，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。

實(shí)施例3

(1)木質(zhì)纖維素酶解之后，經(jīng)過(guò)hplc分析，葡萄糖濃度為30g/l。

(2)將降解液的葡萄糖濃度稀釋到15g/l，添加其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，添加比例為：蛋白胨6g/l，酵母粉7.5g/l，na2hpo36g/l，ph調(diào)節(jié)至6.0。在121℃下高壓蒸汽滅菌20min。

(3)把甘油管中保藏的木醋桿菌(gluconacetobacterxylinus)cgmcc2955接種到固體平板培養(yǎng)基上，放入30℃恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)2d后，得到活化菌。稱(chēng)取葡萄糖5.0g，蛋白胨2.0g，酵母粉1.5g，na2hpo32.0g，ph為6.0，配制成200ml種子液培養(yǎng)基。將活化好的菌種接到種子液培養(yǎng)基溶液中30℃，180rpm振蕩培養(yǎng)20h，得到種子液。

(4)吸取6ml種子液接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后放入30℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7d，發(fā)酵得到細(xì)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溶液浸泡脫色，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。