一种控制分子量制备细菌纤维素的方法技术

本发明专利技术涉及一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，在细菌纤维素制备过程中通过优化培养体系，并添加甘油醛或甘露糖直接作为封端碳源合成入产物分子中，使产物不再具备使纤维素分子链再增长的结构；由此达到控制分子链增长的目的，实现了分子量的控制，制备可溶解的不同分子量的BC。本发明专利技术制备方法，大大降低了细菌纤维素的分子量，同时产物的微观结构、产率、持水率、结晶指数、热稳定性及重现性都较好，操作简便，便于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物
，涉及一种控制分子量制备细菌纤维素的方法。
技术介绍
细菌纤维素（BC）是一种以木醋杆菌(AcetobacterXylinum,A.x)为代表的微生物合成的胞外多糖，是D-吡喃葡萄糖单体以β-1,4糖苷键聚合而成的直链高分子化合物，其聚合度(DPw)在1050-16800不等，直链间彼此平行且无分支结构，相邻糖链通过分子内和分子间氢键作用形成三维网状结构。BC具有植物纤维素无法比拟的一些优良性能，如纯度高、结晶度高、极佳的形状维持能力和抗撕力等，更重要的是BC在其合成时性能可调控，故而被认为是目前世界上最好的纤维素。但BC的溶解非常困难，如果采用BC作为模型化合物去深入研究纤维素，尤其需要可溶解且窄的甚至均一的分子量分布的BC。但目前这样的报道及研究较少，2012年冯玉红等通过半乳糖醛酸合成了低相对分子质量的细菌纤维素；另外，KunihikoWaanabe等通过在合成体系中添加一些不能使分子链端再增长的封端单体，如甘油（glycerol）来达到生物合成控制分子量的目的。所以，非常有必要寻求控制分子量的行之有效切实和工业化的方法，来制备可溶解的不同分子量的BC。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述问题，在细菌纤维素制备过程中通过优化培养体系，并添加甘油醛或甘露糖直接作为封端碳源合成入产物分子中，使产物不再具备使纤维素分子链再增长的结构；由此达到控制分子链增长的目的，实现了分子量的控制，制备可溶解的不同分子量的BC。本专利技术技术方案为：一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，包括以下步骤：1）菌种的活化：将木醋杆菌菌种经固体斜面培养基30℃恒温静置活化3～5天，再接种于种子培养基中，于25℃恒温静置培养2天，得液体活化种子液；2）BC膜的制备：将液体活化种子液以体积分数为4.0～8.0%的接种量，接入发酵培养基中，在发酵培养基里面添加浓度为5～20g/L的甘油醛或甘露糖作为封端碳源，28～32℃超声至完全溶解，超滤，滤液30℃恒温震荡2h，加碳酸氢钠的饱和水溶液调pH值至7.0，30℃静置培养2～3天，得到透明BC膜；3）BC膜的纯化将透明BC膜用超纯水冲洗24h，然后用质量浓度1～2%的氢氧化钠水溶液于90℃煮4h，再用乙酸中和PH值至7.0，最后用去离子水冲洗后，于28～32℃真空干燥至恒重，得到干态的细菌纤维素。步骤1)中，所述的斜面培养基为每升含有硫酸铵3～5g，硫酸镁0.2～1g，琼脂15～20g，余量为新鲜椰子水，pH3.5～5.0；步骤1)中，所述的种子培养基为每升含有蔗糖0～50g，硫酸铵3～5g，硫酸镁0.2～1g，磷酸二氢钾0.5～2g，余量为发酵椰子水，pH3.50～5.00；步骤2）中，所述的发酵培养基为每升含有蔗糖0～20g，硫酸铵3～5g，硫酸镁0.2～1g，磷酸二氢钾0.5～2g，余量为发酵椰子水，pH3.50～5.00；上述发酵椰子水优选新鲜椰子水自然发酵3～5天；进一步地，所述的发酵椰子水更优选新鲜椰子水添加2～5wt%鲜榨紫薯汁后自然发酵3～5天。本专利技术控制分子量制备细菌纤维素的方法，其有益效果为：以椰子水为主要培养体系，通过优化培养基成分及在BC膜制备的发酵过程中添加不同比例的封端碳源甘露糖或者甘油醛，大大降低了BC的分子量，同时产物的微观结构、产率、持水率、结晶指数、热稳定性及重现性都较好，操作简便，便于工业化生产。附图说明图1为细菌纤维素的红外谱图，图中1为只加蔗糖，2为只加甘油醛，3为只加甘露糖；图2为分别以纯的蔗糖、甘露糖和甘油醛合成细菌纤维素的扫描电镜图，a蔗糖，b甘露糖，c甘油醛；图3为不同碳源合成细菌纤维素的X-射线衍射谱图，1蔗糖，2甘露糖，3甘油醛；图4为不同碳源合成细菌纤维素的热失重曲线图，1蔗糖，2甘露糖，3甘油醛。具体实施方式下面将通过实施例对本专利技术作进一步的描述，这些描述并不是对本
技术实现思路
作进一步的限定。本领域的技术人员应理解，对本
技术实现思路
所作的等同替换，或相应的改进，仍属于本专利技术的保护范围之内。本专利技术实施例主要原料、试剂和仪器菌种：木醋杆菌Y05(AcetobacterxylinumY05)，购自中国典型培养物保藏中心，CCTCCM207163。试剂：新鲜椰子水；新鲜椰子水自然发酵3～5天的发酵椰子水；新鲜椰子水添加2～5wt%鲜榨紫薯汁后自然发酵3～5天的发酵椰子水；甘露糖、甘油醛及其他试剂均为分析纯。仪器：傅里叶变换红外光谱仪（TENSOR27型）：德国Bruker公司；多晶X射线衍射仪(D8Advance)：德国Bruker公司；凝胶色谱分析仪（Waters1515HPLC泵，Waters2414示差检测器）：美国Waters公司；扫描电镜(S-3000N)：日本Hitachi公司；热失重分析仪(SDT-Q600)：美国TA公司。实施例1（发酵培养基中蔗糖：甘油醛质量比为10:10）一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，包括以下步骤：1）菌种的活化：将木醋杆菌菌种经固体斜面培养基30℃恒温静置活化4天，再接种于种子培养基中，于25℃恒温静置培养2天，得液体活化种子液；斜面培养基为每升含有硫酸铵4g，硫酸镁0.5g，琼脂18g，余量为新鲜椰子水，pH4.0；种子培养基为每升含有蔗糖25g，硫酸铵4g，硫酸镁0.5g，磷酸二氢钾1.5g，余量为发酵椰子水，pH4.5；2）BC膜的制备：将液体活化种子液以体积分数为6.0%的接种量，接入发酵培养基中，在发酵培养基里面添加浓度为10g/L的甘油醛，28℃超声至完全溶解，超滤，滤液30℃恒温震荡2h，加碳酸氢钠的饱和水溶液调pH值至7.0，30℃静置培养2天，得到透明BC膜；发酵培养基为每升含有蔗糖10g，硫酸铵4g，硫酸镁0.6g，磷酸二氢钾1.5g，余量为自然发酵椰子水，pH4.5；3）BC膜的纯化将透明BC膜用超纯水冲洗24h，然后用质量浓度1.5%的氢氧化钠水溶液于90℃煮4h，再用乙酸中和PH值至7.0，最后用去离子水冲洗后，于30℃真空干燥至恒重，得到干态的细菌纤维素。步骤1)和2）中，所述的发酵椰子水为新鲜椰子水添加3wt%鲜榨紫薯汁后自然发酵4天。实施例2～4：方法同实施例1，不同之处在于发酵培养基中蔗糖：甘油醛质量比依次为15:5、5:15、0:20。实施例5（发酵培养基中蔗糖：甘露糖质量比为10:10）一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，包括以下步骤：1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）菌种的活化：将木醋杆菌菌种经固体斜面培养基30℃恒温静置活化3～5天，再接种于种子培养基中，于25℃恒温静置培养2天，得液体活化种子液；2）BC膜的制备：将液体活化种子液以体积分数为4.0～8.0%的接种量，接入发酵培养基中，在发酵培养基里面添加浓度为5～20g/L的甘油醛或甘露糖作为封端碳源，28～32℃超声至完全溶解，超滤，滤液30℃恒温震荡2h，加碳酸氢钠的饱和水溶液调pH值至7.0，30℃静置培养2～3天，得到透明BC膜；3）BC膜的纯化：将透明BC膜用超纯水冲洗24h，然后用质量浓度1～2%的氢氧化钠水溶液于90℃煮4h，再用乙酸中和PH值至7.0，最后用去离子水冲洗后，于28～32℃真空干燥至恒重，得到干态的细菌纤维素。

【技术特征摘要】
1.一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）菌种的活化：将木醋杆菌菌种经固体斜面培养基30℃恒温静置活化3～5天，再接种
于种子培养基中，于25℃恒温静置培养2天，得液体活化种子液；
2）BC膜的制备：将液体活化种子液以体积分数为4.0～8.0%的接种量，接入发酵培养基
中，在发酵培养基里面添加浓度为5～20g/L的甘油醛或甘露糖作为封端碳源，28～32℃超
声至完全溶解，超滤，滤液30℃恒温震荡2h，加碳酸氢钠的饱和水溶液调pH值至7.0，30℃静
置培养2～3天，得到透明BC膜；
3）BC膜的纯化：将透明BC膜用超纯水冲洗24h，然后用质量浓度1～2%的氢氧化钠水溶
液于90℃煮4h，再用乙酸中和PH值至7.0，最后用去离子水冲洗后，于28～32℃真空干燥至
恒重，得到干态的细菌纤维素。
2.根据权利要求1所述的控制分子量制备细菌纤维素的方法，其特征在于：步骤1)中，
所述的斜面培养基为每升...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉红，张名楠，万耿平，王镇江，牛成，刘海芳，周雪晴，胡远艳，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南;46