一种以菊芋为碳源制备细菌纤维素的方法技术

本发明专利技术涉及一种以菊芋为碳源制备细菌纤维素的方法，包括：(1)将清洗干净的菊芋直接加水匀浆或于80-120℃蒸煮15-60min再加水匀浆，匀浆后浸提；浸提结束后过滤得滤渣和滤液，将滤液离心得菊芋汁；(2)将滤渣和滤液分别水解得水解液；(3)将上述水解液作为培养基碳源，加氮源配制成发酵培养基，将细菌纤维素生产菌株的种子液接入发酵培养基，经过3～23天制得细菌纤维素。本发明专利技术的生产工艺具有原料来源广泛，成本低，可操作性强等优点；且经处理的菊芋汁生产的细菌纤维素产量高于其他碳源生产的细菌纤维素，在细菌纤维素的生产领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种以菊芋为碳源制备细菌纤维素的方法
本专利技术属于细菌纤维素的制备领域，特别涉及一种以菊芋为碳源制备细菌纤维素的方法。
技术介绍
细菌纤维素(BacterialCellulose，简称BC)作为一种天然高分子材料，具有较好的生物相容性、生物可降解性、较强的持水能力和较高的力学性能等特性。鉴于细菌纤维素的优良特性，细菌纤维素具有广泛而特殊的用途。在医用材料领域，细菌纤维素可以用于合成人造皮肤、人造血管、外科敷料、缓释药物的载体等；在食品工业领域，细菌纤维素本身就可以作为一种食品食用，如俗称椰果或者椰纤果，另外，BC还可以作为食品工业中的增稠剂、成型剂、添加剂等；在造纸工业方面，细菌纤维素的添加可以提高纸张抗张强度和耐破度，降低透气度，提高撕裂度等；在音响领域可以用作生产超性能的声音振动膜；在材料领域，BC纳米纤维与其他高分子、有机或无机分子的复合掺杂，可获得各种新的功能复合材料。目前大规模利用细菌纤维素的主要障碍是其产量低、成本高、价格不敌普通纤维素，因此研究的重点集中在找寻新碳源上，寻找廉价合适的原料，既降低生产成本又能提高纤维素的产量。菊芋(Jerusalemartichoke)，俗名洋姜，菊科(Helianthustuberosus)，向日葵属，多年生草本植物。具有耐贫瘠、耐寒、耐旱、种植简易、产量极高等特点，在我国分布广泛且价格低廉。菊糖(Inulin)又称菊粉是菊芋的主要成份，是一种由呋喃构型的D-果糖经β(2-1)糖苷键脱水聚合而成果聚糖的混合物，聚合度为2-60，一般平均为10，其终端以α(1-2)糖苷键连接一个葡萄糖单位，呈线型结构。鲜菊芋块茎中含碳水化合物16.6％，其中78％的碳水化合物为菊糖。菊糖微溶于冷水，在热水中易溶，通过热水浸提菊芋汁可以生成含菊糖的多糖混合溶液。果糖是生产细菌纤维素的优质碳源，因此直接以价廉的富含果糖聚合物的菊芋为原料，在降低原料成本上具有非常大的优势。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种以菊芋为碳源制备细菌纤维素的方法，该方法具有原料来源广泛，成本低，可操作性强等优点；且使用经过浸提除杂的菊芋汁生产的细菌纤维素产量高于其他碳源生产的细菌纤维素，在细菌纤维素的生产领域具有良好的应用前景。本专利技术的一种以菊芋为碳源制备细菌纤维素的方法，包括：(1)将清洗干净的菊芋直接加水匀浆或于80-120℃蒸煮15-60min再加水匀浆，菊芋与水的质量体积比为1g∶1～10ml，匀浆后于60-100℃水浴浸提0.5-2.5h；浸提结束后过滤得滤渣和滤液，将滤液离心得菊芋汁；(2)在上述滤渣中加入酸至浓度0.5-3wt％(混合后酸浓度为0.5-3wt％)，或者每g滤渣中加入1-500U酶，于20-110℃水解10-180min得水解液；在上述菊芋汁中加入酸至浓度0.5-3wt％(混合后酸浓度为0.5-3wt％)，或者每ml菊芋汁中加入1-50U酶，于20-110℃水解10-180min得水解液；当水解温度为100～110℃时将水解液进行脱毒；(3)将步骤(1)中的菊芋汁或步骤(2)中的水解液作为培养基碳源，加氮源配制成发酵培养基，pH调至4.0～6.0，将细菌纤维素生产菌株的种子液接入发酵培养基，在20～30℃下静止培养或者以5～500rpm转速下动态培养，经过3～23天制得细菌纤维素。所述步骤(1)中的蒸煮温度为80-110℃，蒸煮时间为20-40min，菊芋与水的质量体积比为1g∶1～8ml，浸提温度为80-100℃，浸提时间为1.0-2.0h。所述步骤(1)中的蒸煮温度为105℃，蒸煮时间为30min，菊芋与水的质量体积比为1g∶8～10ml。所述步骤(2)中的酸为硫酸、磷酸、盐酸或硝酸。所述步骤(2)中的酶为菊粉酶、果聚糖酶、葡聚糖酶、纤维素酶、果胶酶、糖化酶、糊精酶或淀粉酶中的一种或几种。所述步骤(3)中的氮源为0.1～1wt％的酵母浸膏和0.1～0.5wt％的胰蛋白胨；或者为0.1-2wt％的硫酸铵、玉米浆或麦芽汁。所述步骤(3)中的细菌纤维素生产菌株为醋酸菌属(Acetobactersp.)、葡萄糖酸杆菌属(Gluconobactersp.)、葡糖酸醋杆菌属(Gluconacetobactersp.)、葡萄糖氧化杆菌(Gluconobacteroxydans)、根瘤菌属(Rhizobiumsp.)、八叠球菌属(Sarcinasp.)、假单胞菌属(Pseudomounassp.)、无色杆菌属(Achromobactersp.)、产碱菌属(Alcaligenessp.)、气杆菌属(Aerobactersp.)、固氮菌属(Azotobactersp.)、土壤杆菌属(Agrobacteriumsp.)、洋葱假单胞菌(Seudomonascepacia)、空肠弯曲菌(Campylobacterjejuni)、木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacterxylinus)或红茶菌(kombucha)。所述细菌纤维素生产菌株为木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacterxylinus)或红茶菌(kombucha)。所述细菌纤维素生产菌株中除红茶菌以外的菌种按2～3接种环的接种量接入液体种子培养基制备种子液，然后按体积百分比3-15％的接种量转接到发酵培养基；细菌纤维素生产菌株为红茶菌时按接入1～3片直径1cm圆片菌膜的接种量接入液体种子培养基，然后按1～3片直径1cm圆片菌膜的接种量转接到发酵培养基。所述细菌纤维素生产菌株为红茶菌时液体种子培养基和发酵培养基的组成均为：每1L水中，绿茶或者红茶1～10g，含糖为10～200g的菊芋汁或菊芋汁水解液，蛋白胨或者胰蛋白胨3g，酵母浸膏5g，pH3.0～7.5，巴氏灭菌30min；或含糖为10～200g的菊芋汁或菊芋汁水解液、绿茶或红茶以及水，其中糖、茶、水的质量比为5∶0.1～0.4∶100～200，pH3.0～7.5，巴氏灭菌30min；或每1L水中，含糖为10～200g的菊芋汁或菊芋汁水解液，蛋白胨或胰蛋白胨3g，酵母浸膏5g，pH3.0～7.5，121℃灭菌20min。所述步骤(2)中的水解温度为100～110℃时获得的水解液脱毒具体方法有：(1)采用NaOH将水解液pH值调到4.5-5.5，过滤沉淀，并重新微调pH到4.5-5.5；(2)采用NaOH将水解液pH值调到4.5-5.5，加入活性炭吸附，反应后过滤掉活性炭并重新微调pH值到4.5-5.5；(3)采用NaOH将水解液pH值调到9.5-11，加入活性炭吸附，反应后过滤掉活性炭并重新调节pH值到4.5-5.5；(4)采用NaOH将水解液pH值调到9.5-11，于25-60℃温水浴条件下反应12h-24h，过滤并重新调pH值到4.5-5.5；(5)采用NaOH将水解液pH值调到9.5-11，于25-60℃温水浴条件下反应12h-24h，过滤并重新调pH值到4.5-5.5，然后加入活性炭吸附，反应后过滤掉活性炭并重新微调pH值到4.5-5.5；(6)采用NaOH将水解液pH值调到4.5-5.5，加10wt％的酶活为2.75U/mL的漆酶于25-60℃温水浴条件下反应12h-24h，过滤掉沉淀物并重新微调pH值到4.5-5.5；(7)采用Ca(本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种以菊芋为碳源制备细菌纤维素的方法，包括：（１）将清洗干净的菊芋直接加水匀浆或于８０－１２０℃蒸煮１５－６０ｍｉｎ再加水匀浆，菊芋与水的质量体积比为１ｇ∶１～１０ｍｌ，匀浆后于６０－１００℃水浴浸提０．５－２．５ｈ；浸提结束后过滤得滤渣和滤液，将滤液离心得菊芋汁；（２）在上述滤渣中加入酸至浓度０．５－３ｗｔ％，或者每ｇ滤渣中加入１－５００Ｕ酶，于２０－１１０℃水解１０－１８０ｍｉｎ得水解液；在上述菊芋汁中加入酸至浓度０．５－３ｗｔ％，或者每ｍｌ菊芋汁中加入１－５０Ｕ酶，于２０－１１０℃水解１０－１８０ｍｉｎ得水解液；当水解温度为１００～１１０℃时将水解液进行脱毒；（３）将步骤（１）中的菊芋汁或步骤（２）中的水解液作为培养基碳源，加氮源配制成发酵培养基，ｐＨ调至４．０～６．０，将细菌纤维素生产菌株的种子液接入发酵培养基，在２０～３０℃下静止培养或者以５～５００ｒｐｍ转速下动态培养，经过３～２３天制得细菌纤维素。

【技术特征摘要】
1.一种以菊芋为碳源制备细菌纤维素的方法，包括：(1)将清洗干净的菊芋直接加水匀浆或于80-120℃蒸煮15-60min再加水匀浆，菊芋与水的质量体积比为1g:1～10ml，匀浆后于60-100℃水浴浸提0.5-2.5h；浸提结束后过滤得滤渣和滤液，将滤液离心得菊芋汁；(2)在每g滤渣中加入1-500U酶，于20-110℃水解10-180min得水解液；在每ml菊芋汁中加入1-50U酶，于20-110℃水解10-180min得水解液；当水解温度为100～110℃时将水解液进行脱毒；其中，酶为果聚糖酶、葡聚糖酶、纤维素酶、果胶酶、糖化酶、糊精酶或淀粉酶中的一种或几种；(3)将步骤(1)中的菊芋汁或步骤(2)中的水解液作为培养基碳源，加氮源配制成发酵培养基，pH调至4.0～6.0，将细菌纤维素生产菌株的种子液接入发酵培养基，在20～30℃下静止培养或者以5～500rpm转速下动态培养，经过3～23天制得细菌纤维素；其中，细菌纤维素生产菌株为红茶菌。2.根据权利要求1所述的一种以菊芋为碳源制备细菌纤维素的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的蒸煮温度为80-110℃，蒸煮时间为20-40min，菊芋与水的质量体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪枫，韩筱，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31