本論文重點研究了木醋桿菌AS1.1812和NLQ127對細菌纖維素產(chǎn)量及形態(tài)結構的差異;同時采用場發(fā)射掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)等手段表征不同碳源以及制備方法獲得細菌纖維素結構性能的差異,最終建立木醋桿菌發(fā)酵制備細菌纖維素的方法。本研究結果可以為工業(yè)上提高細菌纖維素產(chǎn)量提供重要的理論依據(jù),同時也為細菌纖維素材料的廣泛應用提供理論基礎。首先比較兩株木醋桿菌AS1.1812與NLQ127在菌體生長、碳源利用、細菌纖維素產(chǎn)量和性能上的差異,確定發(fā)酵制備細菌纖維素的高產(chǎn)菌株。研究結果表明:菌株AS1.1812菌株較NLQ127具有明顯的生長優(yōu)勢,但木醋桿菌NLQ127較AS1.1812具有更強的產(chǎn)膜能力。AS1.1812利用不同碳源產(chǎn)細菌纖維素的順序是葡萄糖甘露醇木糖果糖蔗糖,菌株NLQ127利用不同碳源產(chǎn)細菌纖維素的順序是葡萄糖果糖甘露醇木糖蔗糖。菌株AS1.1812所產(chǎn)細菌纖維素始終未獲得較長成纖維絲狀態(tài)的三維網(wǎng)狀結構;NLQ127在以六碳糖為碳源時纖維較長且粗壯有序,可見清晰規(guī)則的三維立體輪廓;以木糖為碳源時整個纖維素網(wǎng)絡綿密修長,但纖維直徑明顯小于六碳糖為碳源制備的細菌纖維素纖維直徑。對菌株NLQ127進行培養(yǎng)基和發(fā)酵條件的優(yōu)化,考察培養(yǎng)基主要組成、培養(yǎng)條件以及添加劑對細菌纖維素產(chǎn)量和形態(tài)的影響。研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖和大豆蛋白胨是實際的碳源和氮源,無機鹽MgSO_4、KH_2PO_4、Na_2HPO_4對纖維素產(chǎn)量均有促進作用,小分子添加劑乳酸和檸檬酸、大分子添加劑羧甲基纖維素鈉和熒光增白劑以及植物激素脫落酸均對纖維素制備有顯著的促進作用。木醋桿菌NLQ127在最適條件和培養(yǎng)基下靜置培養(yǎng)14d,細菌纖維素產(chǎn)量達到6.95 g/L。改善器皿大小和形狀可大幅縮短發(fā)酵周期,當選用1000mL三角瓶靜置培養(yǎng)7d細菌纖維素產(chǎn)量高達7.13g/L;利用麥稈酶解液靜置培養(yǎng)7d可以制備細菌纖維素,且產(chǎn)量達到5.22g/L。針對不同轉(zhuǎn)速條件下菌株NLQ127制備的細菌纖維素采用紅外光譜、X射線衍射、掃描電鏡、原子力顯微鏡、熱重分析儀、拉力測試儀等手段對其結構和性能進行表征。SEM觀察發(fā)現(xiàn)纖維絲帶長寬比和密度差異不大,平均直徑約為50-80 nm。動態(tài)培養(yǎng)隨著轉(zhuǎn)速增加纖維絲之間排列變得沒有規(guī)律,彎曲纖維絲明顯增多。AFM表明動態(tài)發(fā)酵制備的細菌纖維素纖維表面更粗糙,長度達到微米級,長徑比較高。靜態(tài)制備細菌纖維素結晶度達到88.02%,高于動態(tài)制備細菌纖維素結晶度,且灰分最少。動態(tài)培養(yǎng)得到的細菌纖維素的濕膜含水率高于靜態(tài)培養(yǎng)所得到的細菌纖維素。熱重分析發(fā)現(xiàn),動態(tài)制備細菌纖維的熱穩(wěn)定有所提高。力學性能分析表明,轉(zhuǎn)速對細菌纖維素膜的拉伸強度有一定影響。
【學位單位】：南京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ352.79;TQ920.6
【部分圖文】：

2 文獻綜述維素概述自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，作為地球上最為豐富的自前就被人們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已用于人們生活的各個方面滿足衣食住行的需農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保以及酶的固定化載體等方面具有廣泛的用途[1]。以分為三類：植物纖維素、動物纖維素和細菌纖維素。其中，植物棉花等植物中；動物纖維素廣泛存在于低等生物菌類、節(jié)肢動物、素（Bacterial cellulose，BC）又被稱之為微生物纖維素（Microbial Ce環(huán)境條件下，由微生物合成的纖維素的總稱[2]。細菌纖維素的化學同的，分子式都為（C6H10O5）n，均由D-吡喃葡萄糖苷通過β-1,4彼此平行、不呈螺旋構象、無分支結構的直鏈多糖[3]。圖 2-1 為細。相鄰吡喃葡萄糖的 6 個原子不處于同一個平面上，而是呈比較穩(wěn)圖 2-2 所示[4]。

棉花等植物中；動物纖維素廣泛存在于低等生物菌類、節(jié)肢動物、素（Bacterial cellulose，BC）又被稱之為微生物纖維素（Microbial Ce環(huán)境條件下，由微生物合成的纖維素的總稱[2]。細菌纖維素的化學同的，分子式都為（C6H10O5）n，均由D-吡喃葡萄糖苷通過β-1,4-彼此平行、不呈螺旋構象、無分支結構的直鏈多糖[3]。圖 2-1 為細。相鄰吡喃葡萄糖的 6 個原子不處于同一個平面上，而是呈比較穩(wěn)圖 2-2 所示[4]。圖 2-1 細菌纖維素的分子結構圖Fig.2-1 The molecular structure of bacterial cellulose

先是葡萄糖在葡萄糖激酶的作用下被轉(zhuǎn)化為 6-磷酸-葡萄糖；然后 6-磷酸-葡萄糖在磷酸萄糖異構酶作用下被轉(zhuǎn)化為 1-磷酸-葡萄糖；之后 1-磷酸-葡萄糖在焦磷酸化酶作用下轉(zhuǎn)成尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）；最后尿苷二磷酸葡萄糖在纖維素合成酶作用下合成β-1葡萄糖苷鏈，最后再聚合成纖維素。其中，纖維素合成酶是纖維素生物合成途徑的關鍵酶是膜結合蛋白。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 黃芳;黃琳;楊光;;一種新型布洛芬-細菌纖維素膜透皮緩釋系統(tǒng)[J];武漢大學學報(理學版);2015年01期

2 陳競;馮蕾;楊新平;;細菌纖維素的制備和應用研究進展[J];纖維素科學與技術;2014年02期

3 張麗平;盧紅梅;戴銳;代來鑫;姜曉琳;;乙醇及有機酸對木醋桿菌合成細菌纖維素的影響[J];食品工業(yè)科技;2014年04期

4 張朝正;張云澤;李玉濤;劉振林;;木醋桿菌生產(chǎn)細菌纖維素發(fā)酵條件優(yōu)化[J];河北工業(yè)大學學報;2013年02期

5 尹嬋;魏曉奕;李積華;王飛;;天然植物纖維素的改性技術及研究進展[J];廣東化工;2012年15期

6 許燕娜;張劍恩;黎嘉惠;蔡興蓉;黃嬈勤;吳暉;劉冬梅;;Acetobacter xylinum CGMCC5173發(fā)酵生產(chǎn)細菌纖維素的條件優(yōu)化[J];現(xiàn)代食品科技;2012年11期

7 張燕燕;魯志剛;劉麗;毛文穎;趙炎明;孫波;;細菌纖維素在傳統(tǒng)豆腐中的應用[J];食品科學;2011年11期

8 崔思穎;朱明軍;鄧毛程;梁世中;;不同培養(yǎng)方式制備的細菌纖維素性質(zhì)的比較[J];造紙科學與技術;2010年01期

9 朱清梅;馮玉紅;林強;尹學瓊;;細菌纖維素改性研究進展[J];現(xiàn)代化工;2009年08期

10 劉四新;汪全偉;李從發(fā);;振蕩發(fā)酵生產(chǎn)球形細菌纖維素[J];熱帶作物學報;2009年06期

本文編號：2829500