細菌纖維素結構控制及其應用研究.pdf

1、細菌纖維素(Bacterial Cellulose，簡稱BC)是一種由木醋桿菌發(fā)酵得到的纖維素材料，具有高持水性、生物可相容性、化學易修飾性和生物可降解性。近年來，由于其優(yōu)良的特性，BC在紡織、醫(yī)藥、食品、導電材料等領域具有良好的應用前景。
　　目前，BC生產面臨成本高、產量低的問題，同時其應用也存在性能單一的問題。因此，如何尋找廉價易得的發(fā)酵原料及增產因子，如何控制BC的三維網狀結構及開發(fā)BC基復合材料，是推進BC工業(yè)化應用亟待

2、解決的問題。
　　在BC發(fā)酵生產方面。本文探究了以廢棄物豆粕為發(fā)酵原料生產BC的可行性。實驗結果表明，在硫酸濃度為1.5wt％，料酸質量比為1∶4，水解時間為20h，水解溫度為80℃的條件下預處理豆粕，得到的BC產量可達5.2g/L，同時BC的氮源平均成本顯示出極具競爭力的成本優(yōu)勢。
　　在BC結構控制方面。首先，本文研究了添加氯化稀土（Rare Earth Chlorides，簡稱RECs）對木醋桿菌生長代謝及BC產量、形

3、態(tài)結構的影響。根據RECs對BC產量的影響，有8種RECs(Sccl3、Prcl3、Gdcl3、Dycl3、Ecl3r、Ybcl3、Ycl3、Tbcl3)具有明顯的促進作用;有5種RECs(Smcl3、Cecl3、Eucl3、Hocl3、Tmcl3)具有明顯的抑制作用;有3種RECs(Lacl3、Ndcl3、Lucl3)影響不大，其中，當Lacl3的濃度由0mg/L依次增加到20mg/L和500mg/L時，BC的結晶度由75.58％依次

4、下降到68.11％和48.11％，孔隙率由97.3％依次下降到96.1％和97.1％。
　　其次，研究了靜態(tài)發(fā)酵24h內，不同直流電場強度對木醋桿菌生長代謝及BC形態(tài)結構的影響。結果發(fā)現，在10mA電場下的培養(yǎng)基中部，BC纖維呈定向排列，且纖維直徑由0mA下的119.4nm下降到74.7nm。此外，BC的結晶度由0mA的75.58％依次下降到培養(yǎng)基陰、陽極下的48.76％、58.59％，BC的孔隙率由97.3％分別下降到90.0％

5、和92.8％。
　　在BC復合材料制備及應用方面。一方面，通過溶液浸漬法和交聯技術制備了BC/ε-聚賴氨酸(BC/ε-PL)抗菌復合材料。研究發(fā)現，BC/ε-PL中ε-PL的含量可通過ε-PL溶液的濃度進行調整，且隨著ε-PL濃度的提高，其對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性也得到增強。其中，當ε-PL溶液的濃度在0.75wt％時，其在24h內對大腸桿菌的抑菌率為99.04％，對金黃色葡萄球菌的抑菌率為97.89％。另一方面，以BC