木醋桿菌培養(yǎng)細(xì)菌纖維素的綜述文獻(xiàn)綜述

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1、文獻(xiàn)綜述木醋桿菌培養(yǎng)細(xì)菌纖維素的綜述摘要：細(xì)菌纖維素是在一定的條件下，某些種類微生物合成的纖維素的統(tǒng)稱。這些微生物包括醋酸菌屬、土壤桿菌屬、根瘤菌屬和八疊球菌屬等的細(xì)菌，其中最典型的是醋酸桿菌屬的木醋桿菌，它具有最高的纖維素生產(chǎn)能力，被確認(rèn)為研究纖維素合成、結(jié)晶過程和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的模型菌株。本文就是概括木醋桿菌培養(yǎng)細(xì)菌纖維素的條件和方法、產(chǎn)物的性質(zhì)及改性、用途和發(fā)展前景等。關(guān)鍵詞：細(xì)菌纖維素木醋桿菌細(xì)菌培養(yǎng)纖維素是地球上最豐富的生物合成高分子材料，每年由植物產(chǎn)生的纖維素達(dá)億萬噸,是植物生物量的主要組成部分，與人類的生活關(guān)系密切，不僅是紡織工業(yè)和造紙工

2、業(yè)的主要原料，還可以用來制造新型高性能功能磁療和高分子復(fù)合材料，在許多技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。但是除植物外，某些低等動(dòng)物可產(chǎn)生動(dòng)物纖維素，某些細(xì)菌能以異養(yǎng)方式產(chǎn)生胞外細(xì)菌纖維素[參考文獻(xiàn):[]施慶珊.細(xì)菌纖維素的研究進(jìn)展[J],生物學(xué)雜志,2004,21（5）:12-15].1886年,A.J.Brown就首次報(bào)告了由木醋桿菌能夠合成一種胞外凝膠狀的半透明物質(zhì)為纖維素[[]潘穎，朱平.細(xì)菌纖維素的理化特性及其應(yīng)用開發(fā)[J],合成纖維,2007,9]，但由于無合適的實(shí)驗(yàn)手段以及纖維素的產(chǎn)量較低，因此一直未受到足夠重視。在20世紀(jì)后期，細(xì)菌纖維素才得到

3、人們的重視，而深入研究細(xì)菌纖維素合成是從Hestrin等開始的，他證明了靜止和凍干的醋酸細(xì)菌細(xì)胞在有葡萄糖和氧時(shí)能夠合成纖維素；Colvin在含A.xylinum細(xì)胞抽提物、葡萄糖和ATP樣品中觀察到有纖維素的合成[[]施慶珊.細(xì)菌纖維素的研究進(jìn)展[J],生物學(xué)雜志,2004,21（5）:12-15]。細(xì)菌纖維素（BC）屬于初級(jí)代謝的特殊產(chǎn)物，與植物纖維素（PC）一樣，主要也是起到一種保護(hù)層的作用。近十幾年來，隨著人們對(duì)纖維素生物合成機(jī)理認(rèn)識(shí)的加深，以其優(yōu)良性能，在食品、生物醫(yī)藥、造紙、化工、精紡、石油開采以及環(huán)保等方面的成功應(yīng)用，關(guān)于細(xì)菌纖維素

4、的研究已成為當(dāng)今新的微生物合成材料研究的熱點(diǎn)之一。一、細(xì)菌纖維素的合成自然界中能夠產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的細(xì)菌主要有醋酸菌屬、土壤桿菌屬、根瘤菌屬和八疊球菌屬等的細(xì)菌[[]蘇建宇,喬長(zhǎng)晟.木醋桿菌靜態(tài)培養(yǎng)生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的研究[J],寧夏農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001,22(1):34-35]。其中研究最多、產(chǎn)量最高的細(xì)菌是木醋桿菌。木醋桿菌以單個(gè)、成對(duì)或鏈狀存在，菌落呈圓形，不透明，突起，淡棕色，表面粗糙，為好氧型，它已被作為細(xì)菌纖維素基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的模式微生物[[]東秀璩，蘩妙英．常覓細(xì)菌系統(tǒng)撩定警冊(cè)[帕．托寨：科學(xué)出版社，2001]。細(xì)菌纖維素的合成是一個(gè)很復(fù)

5、雜的過程，細(xì)菌纖維素合成的前體物為尿苷二磷酸葡萄糖，由葡萄糖合成纖維素的4個(gè)主要酶催化反應(yīng)步驟分別是：葡萄糖激酶對(duì)葡萄糖的磷酸化作用；葡萄糖磷酸異構(gòu)酶將6-磷酸葡萄糖通過異構(gòu)作用轉(zhuǎn)化成1-磷酸葡萄糖；焦磷酸化酶將1-磷酸葡萄糖轉(zhuǎn)化成尿苷二磷酸葡萄糖；以及纖維素合成酶的合成作用[[]張繼東.木醋桿菌發(fā)酵產(chǎn)細(xì)菌纖維素的研究[M]]。木醋桿菌細(xì)胞壁側(cè)有一列50-80個(gè)軸向排列小孔，在適宜條件下每個(gè)細(xì)胞每秒鐘可將200000個(gè)葡萄糖分子以β-1,4-糖苷鍵相連成聚葡糖，從小孔中分泌出來，最后形成直徑1.78nm的纖維素微纖絲，并隨著分泌量的持續(xù)增加平行向

6、前延伸，相鄰的幾根微纖絲之間由氫鍵橫向相互聯(lián)接形成直徑為3-4nm的微纖絲束，微纖絲束進(jìn)一步伸長(zhǎng)，相互之間仍由氫鍵相互聯(lián)接，最后多條微纖絲束聚合形成一種長(zhǎng)度不定，寬度為30-100nm，厚度3-8nm的纖維絲帶，其直徑和寬度僅為棉纖維直徑的1/100-1/1000[[]馬承鑄，顧真榮.細(xì)菌纖維素生物理化特性和商業(yè)用途［J］上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2001,17（4）：93-98]。細(xì)菌纖維素的發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的發(fā)酵生產(chǎn)一般是在含葡萄糖的復(fù)雜營養(yǎng)介質(zhì)中進(jìn)行的，SonHJ等采用Acetobactersp.V6、在如下培養(yǎng)基［1.5%葡萄糖,0.2%(NH4)

7、2SO4,0.3%KH2PO4,0.3%Na2HPO4·H2O,0.08%MgSO4·7H2O,0.0005%FeSO4·7H2O,0.0003%H3BO3,0.00005%煙酰胺和0.6%乙醇］中搖瓶發(fā)酵8天細(xì)菌纖維素的產(chǎn)量最高達(dá)4.16g/L。而采用Acetobactersp.A9、在如下培養(yǎng)基［4%葡萄糖，0.1%酵母膏，0,7%蛋白胨，0.8%Na2HPO4.12H2O］，PH6.5，溫度30℃，發(fā)酵7天細(xì)菌纖維素產(chǎn)量達(dá)3.8g/L，如果在上述培養(yǎng)基中加入1.4%(v/v)的乙醇，搖瓶發(fā)酵8天，細(xì)菌纖維素產(chǎn)量大幅度提高到15.2g/L。臺(tái)

8、灣吳文騰等用Acetobacterxylinum以改進(jìn)的氣升式反應(yīng)器取代傳統(tǒng)反應(yīng)器發(fā)酵72小時(shí)，細(xì)菌纖維素產(chǎn)率提高3倍，達(dá)0.107g/