麦秆的酸水解及细菌纤维素的制备.docVIP

利用麦秆生产细菌纤维素的研究 摘要 本文主要探讨了以麦秆为原料，经酸水解及脱毒后用于制备细菌纤维素。通过麦秆酸水解条件，％硫酸时间min、固液比为1 Ca(OH)2结合活性炭%、65.04%和69.88%,表明以麦秆为碳源制备细菌纤维素是可行的。 关键词：细菌纤维素 麦秆 水解 脱毒 细菌纤维素（bacterial cellulose）是由部分细菌产生的细胞外纤维素，为了与植物来源的纤维素相区别，将其称为细菌纤维素或微生物纤维素。细菌纤维素在化学组成和分子结构上与植物纤维素相近, 均是以β-1,4-糖苷键连接而成的高分子化合物。然而，与植物纤维素相比，细菌纤维素有许多独特的性质: ( 1) 细菌纤维素纯度高，聚合度和结晶度高；( 2) 具有极强的持水性和透水透气性；( 3) 具有高杨氏模量、高抗张强度和极佳的形状维持能力； ( 4) 良好的生物适应性和生物可降解性；( 5) 可利用广泛的基质进行生产；( 6) 生物合成时具有可调控性。基于以上特性，细菌纤维素在医药、生物医学工程、食品、造纸和声学器材等领域具有广泛的应用前景，关于细菌纤维素的研究和开发应用已成为当今生物材料的研究热点之一。 然而目前细菌纤维素的生产成本仍较高，使其只能用于生产高附加值的产品，这严重制约了细菌纤维素的广泛应用。人们尝试多种方式降低细菌纤维素的生产成本，如通过细菌纤维素高产菌株的筛选与育种提高细菌纤维素的产量，优化生产工艺，寻找新的发酵原料等[1-4]，其中寻找新的发酵原料是主要研究方向。目前国际上细菌纤维素 1.实验材料与方法 1.1实验材料 ⑴ 麦秆：采自江苏省无锡市，风干后粉碎Acetobacter xylinum） ⑶ 培养基 斜面培养基：D-甘露醇25g/l，酵母菌粉5g/l，胰蛋白胨3g/l，琼脂25g/l，pH值5.0。 种子培养基：D-甘露醇25g/l，酵母菌粉5g/l，胰蛋白胨3g/l，pH值5.0。 发酵培养基：碳源25g/l（以还原糖计），酵母菌粉5g/l，胰蛋白胨3g/l，pH值5.0。 1.2实验方法 ⑴ 麦秆的稀硫酸水解 为优化麦秆的稀酸水解条件，实验对硫酸浓度、水解时间、固液比三因素进行优化，按L16（45）正交表进行个250mL锥形瓶，分别加入6g麦秆，再加入不同浓度的，放入高压蒸汽灭菌锅121℃下分别反应30min、45min、60min、75min。测糖1 正交试验因素水平表 Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment 水平 A (浓度) B (时间) C (固液比) 1 1% 30 1:6 2 3% 45 min 1:8 3 5% 60 min 1:10 4 7% 75 min 1:12 ⑵ 水解液的脱毒 麦秆水解液分别按方法脱毒Table 2 Methods of detoxification of dilute-acid hydrolysates from wheat straw 编号 脱毒方法 A5 用NaOH调水解液pH10.0，30℃水浴反应12，调pH5.0左右加入2％活性炭，反应5 min，过滤并调pH5.0左右 A6 用NaOH调水解液pH.0，U/mL，30℃水浴反应12过滤并调pH5.0左右 B5 用Ca(OH)2调水解液pH10.0，30℃水浴反应12，调pH5.0左右加入2％活性炭，反应5 min，过滤并调pH5.0左右 B6 用Ca(OH)2调水解液pH.0， U/mL, 30℃水浴反应12过滤并调pH5.0左右 C5 用25%氨水调水解液pH10.0，30℃水浴反应12，调pH5.0左右加入2％活性炭，反应5 min，过滤并调pH5.0左右 C6 用25%氨水水解液pH.0， U/mL, 30℃水浴反应12过滤并调pH5.0左右 ⑶ 种子液的制备 从活化斜面上取2环醋酸杆菌接入装有50ml种子培养基的锥形瓶中，在30℃、130rpm下于摇床中培养1天。 ⑷ 细菌纤维素的制备 取培养1天的种子液以6%接种量接种液体培养基，30℃静态培养11天。培养得到的细菌纤维素膜用清水冲去部分杂质，然后转移至预先恒重的G3玻砂漏斗中，105℃烘至恒重，称重得到细菌纤维素的绝干重。 ⑸ 水解液的元素分析 将麦秆水解液的糖浓度稀释为25 mg/mL，加5%硝酸，用元素分析仪对水解液中的Fe，Cr，Ni，Cu，Ca硫酸浓度时间固液比％硫酸时间min、固液比1117.98%，得糖率B为45.86%。得糖率A超过100%，是因为在计算得糖率A时，分母是半纤维素，酸水解时不仅半纤维素发生了水解，部分纤维素也可能发生水解，从而使得糖率A超过100%。纤维素是由葡萄糖聚合而成的大分子，聚合度高、分子量大、结晶区多，在稀酸中不