菊芋制備細(xì)菌纖維素的研究.pdf

1、細(xì)菌纖維素(Bacterial cellulose，簡(jiǎn)稱BC)是由微生物產(chǎn)生的超納米結(jié)構(gòu)纖維素。與植物纖維素相比，具有結(jié)晶度高、吸水性強(qiáng)、抗張強(qiáng)度好、生物適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它被廣泛應(yīng)用于造紙、食品、醫(yī)學(xué)材料等領(lǐng)域。但細(xì)菌纖維素低產(chǎn)量、高成本的現(xiàn)狀限制了它工業(yè)化生產(chǎn)。傳統(tǒng)研究主要通過篩選優(yōu)良生產(chǎn)菌株和優(yōu)化發(fā)酵工藝來降低成本，這樣不僅工作量大且效率低，相比之下利用廉價(jià)碳源降低生產(chǎn)成本不失為一種好方法。據(jù)報(bào)道，木醋桿菌能夠利用果糖生產(chǎn)BC，無抑

2、制物質(zhì)生成且產(chǎn)量較高，但果糖成本高不適宜大規(guī)模生產(chǎn)。
　　 菊芋中富含菊糖，菊糖是由D-呋喃果糖分子以β-2，1-糖苷鍵連接一種果聚糖，水解后可生成果糖和少量葡萄糖用于BC生產(chǎn)。與木質(zhì)纖維素生物質(zhì)相比，菊芋具有高產(chǎn)量，對(duì)土質(zhì)要求低等特點(diǎn)，更易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。本文以新鮮菊芋為原料，研究了菊芋的成分及菊糖提取工藝，并優(yōu)化了菊芋和菊糖的酸解和酶解工藝，以期得到高濃度的果糖作為生產(chǎn)生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的良好碳源。實(shí)驗(yàn)后期，對(duì)不同水解液產(chǎn)BC膜的

3、產(chǎn)量、強(qiáng)力性能、掃描電鏡圖進(jìn)行比較，為BC的進(jìn)一步開發(fā)和利用提供理論基礎(chǔ)。
　　 本實(shí)驗(yàn)對(duì)菊芋進(jìn)行成分分析并將新鮮菊芋蒸煮滅酶后，加水浸提。經(jīng)過試驗(yàn)得到浸提菊芋的最佳處理?xiàng)l件為：反應(yīng)溫度90℃、時(shí)間2h，固液比為1:10。經(jīng)處理后的菊芋汁中總糖含量達(dá)到32.8 g/L，總糖得率為24.5％。
　　 通過酸解和酶解將菊芋和菊糖中的果糖提取出來，以便木醋桿菌生產(chǎn)細(xì)菌纖維素。基于酸解反應(yīng)的單因素條件，優(yōu)化酸解菊芋的工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果表明，酸解菊糖的最佳工藝條件為：反應(yīng)溫度105℃、時(shí)間30 min、硫酸濃度0.5 mol/L、固液比為1:10，此時(shí)水解糖得率為98.3%。酸解菊芋的最佳條件為溫度70℃，反應(yīng)時(shí)間40 min，酸濃為0.6 mol/L，固液比為1:25，此條件下水解糖得率為65.2%。利用薄層層析和高效液相色譜法分析水解產(chǎn)物，菊糖的水解產(chǎn)物主要是葡萄糖，菊芋的水解產(chǎn)物中主要是果糖和少量葡萄糖。
　　 從不同酶中篩選出能夠水解菊芋和菊糖得到果

5、糖的酶，以水解糖得率作為指標(biāo)。酶解菊糖的最優(yōu)條件為：pH值為4.2，溫度60℃，時(shí)間3h，水解糖得率可以達(dá)到39.34%。酶解菊芋汁最優(yōu)條件是：pH5.0，溫度50℃，反應(yīng)時(shí)間2h，水解糖得率可以達(dá)到31.9%。最后利用薄層層析和高效液相色譜法分析水解產(chǎn)物，菊糖的水解產(chǎn)物主要是葡萄糖，菊芋的水解產(chǎn)物中主要是果糖和少量葡萄糖。
　　 最后，將菊芋、菊糖的酸解液和酶解液制備細(xì)菌纖維素，對(duì)BC膜的產(chǎn)量、強(qiáng)力性能、掃描電鏡圖比較分析。實(shí)