資源描述：
《細(xì)菌纖維素的研究進(jìn)展.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、細(xì)菌纖維素的研究進(jìn)展摘要：細(xì)菌纖維素是一種天然的生物高聚物，具有生物活性、生物適應(yīng)性，具有獨(dú)特的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，例如高的結(jié)晶度、高的持水性、超精細(xì)納米纖維網(wǎng)絡(luò)、高抗強(qiáng)度和彈性模量等，因而成為近年來(lái)國(guó)際上新型生物醫(yī)學(xué)材料的研究熱點(diǎn)。概括細(xì)菌纖維素的性質(zhì)，發(fā)酵過(guò)程，改性方法以及在生物醫(yī)學(xué)材料上的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：細(xì)菌纖維素；改性；生物醫(yī)學(xué)材料；應(yīng)用0前言細(xì)菌合成纖維素是在1886年由Brown首次報(bào)道的，是膠膜醋酸菌A.xylium在靜置培養(yǎng)時(shí)于培養(yǎng)基表面形成的一層白色纖維狀物質(zhì)。后來(lái)在許多革蘭氏陰性細(xì)菌，如土壤桿菌、致瘤農(nóng)桿菌和革蘭氏陽(yáng)性菌如八疊球菌
2、中也發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌纖維素的產(chǎn)生。細(xì)菌纖維素與天然纖維素結(jié)構(gòu)非常相似，都是由葡萄糖以β一1，4一糖苷鍵連接而成的高分子化合物，此外，細(xì)菌纖維素相對(duì)于傳統(tǒng)的纖維素資源又有其優(yōu)勢(shì)，如加工時(shí)不用去木質(zhì)素，可合成高質(zhì)量的紙或者加工成任何形狀的無(wú)紡織物，還可通過(guò)發(fā)酵條件的改變控制合成不同結(jié)晶度的纖維素，從而可根據(jù)需要合成不同結(jié)晶度的纖維素。從纖維素的發(fā)現(xiàn)至今已有一百多年的歷史，但由于無(wú)合適的實(shí)驗(yàn)手段以及纖維素的產(chǎn)量較低，因此多年來(lái)一直未受到足夠重視。近十幾年來(lái)隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和體外無(wú)細(xì)胞體系的應(yīng)用，細(xì)菌纖維素的生物合成機(jī)制已有了很深人的研究，同時(shí)在細(xì)菌纖維素的應(yīng)
3、用方面也有了很大進(jìn)展。1.細(xì)菌纖維素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和理化特性1.1化學(xué)特性經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn)，BC和植物纖維素在化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)上沒有明顯的區(qū)別，均可以視為是由很多D-吡喃葡萄糖苷彼此以(1-4)糖苷鍵連接而成的線型高分子，相鄰的吡喃葡萄糖的6個(gè)碳原子不在一個(gè)平面上，而是呈穩(wěn)定的椅式立體結(jié)構(gòu)。日本的Masuda等采用13C和1H旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散核磁共振分析了BC的纖維素結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)結(jié)果表明:在CP/MAS13CNMR圖譜上出現(xiàn)共振線很大地分裂為低場(chǎng)線和高場(chǎng)線，其原因可能是高場(chǎng)線處的C4與微纖維中CH2OH的混亂的氫鍵結(jié)合在一起的構(gòu)象不規(guī)則所引起的結(jié)構(gòu)缺陷。1.2細(xì)菌
4、纖維素的聚合度，結(jié)晶度及其性質(zhì)BC的聚合度隨著培養(yǎng)方式和條件不同而有很大差異，動(dòng)態(tài)培養(yǎng)時(shí)較低，約為3000-5000，靜態(tài)培養(yǎng)時(shí)可以高達(dá)16000，優(yōu)質(zhì)棉纖維為113000-14000，棉短絨為5000左右，木漿纖維素為7000-10000。結(jié)晶度高于普通高等植物纖維，而低于藻類(Vatinia)和動(dòng)物纖維(Tunicin)。結(jié)晶度增加，纖維的抗強(qiáng)度、氏模量、硬度、比重和體積的穩(wěn)定性會(huì)隨之增加，而伸長(zhǎng)率、吸濕性、潤(rùn)脹度、柔軟性和化學(xué)反應(yīng)性均會(huì)隨之降低。但是BC纖維的吸濕性、潤(rùn)脹度、柔軟性和化學(xué)反應(yīng)活性卻比高等植物纖維素好得多這個(gè)反常規(guī)的原因可能是由于
5、細(xì)菌纖維超細(xì)(納米級(jí))特點(diǎn)所造成，有待于深入研究。Strobin等通過(guò)凝膠滲透色譜法研究了BC在不同培養(yǎng)時(shí)間以及培養(yǎng)基組成時(shí)的聚合度和聚合度分布性，結(jié)果表明:隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，其聚合度隨之增加，到28天時(shí)開始降低，但聚合度分布性卻增加。1.3細(xì)菌纖維素膜的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)BC成膜性能好，BC膜的抗撕能力比聚乙烯膜和聚氯乙烯膜要強(qiáng)5倍；BC膜持水量高，其部有很多“孔道”，有良好的透氣、透水性能，通常情況下持水率大于1:50，經(jīng)特殊處理可達(dá)1:700，并且具有高的濕強(qiáng)度。Wfochowicz等采用X-射線衍射研究了在不同培養(yǎng)時(shí)間發(fā)酵的細(xì)菌纖維素的納米結(jié)構(gòu)；采用
6、重量分析法可知膜的持水率隨培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)而從193%降到120%。廣角衍射測(cè)試表明:不管培養(yǎng)時(shí)間的長(zhǎng)短，膜均有半結(jié)晶形態(tài)；小角衍射測(cè)試表明纖維素結(jié)晶纖維隨機(jī)地分布在無(wú)定相中。Dubey研究了除去蛋白質(zhì)后的BC膜在二元溶劑體系(水-醇)中的全蒸發(fā)，隨乙醇的濃度增加，對(duì)纖維素膜的滲透通量、選擇性、全蒸發(fā)分離指數(shù)(PSI)和吸氣度進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)纖維素膜對(duì)水有高的選擇性，當(dāng)乙醇濃度高于70%時(shí)纖維素膜仍能透過(guò)95%的水，當(dāng)二元體系中含水量少于30%時(shí)，纖維素膜對(duì)水的選擇度在125-287圍，滲透通量高于100g/m2，PSIy約為104g/m2h。1.4細(xì)菌
7、纖維素的介電性能Baranov等研究了由納米晶體構(gòu)成的BC在頻率100Hz到1MHz之間，溫度在100-400K之間的介電性能，高溫狀態(tài)下纖維素的介電常數(shù)的異常行為可以通過(guò)纖維素中水分子的吸附和解吸特征來(lái)解釋，低于320K時(shí)，纖維素膜吸水，而高于此溫度時(shí)將解吸水。1.5細(xì)菌纖維素的溶解性能Tamai發(fā)現(xiàn)BC在8%的二甲基乙酞胺的溶液中溶解形成均質(zhì)溶液，而在某個(gè)濃度時(shí)會(huì)形成非均質(zhì)溶液。B.Laszkiewicz從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，BC像云杉纖維一樣，聚合度低于400，可以在-5℃下溶于8.5%的NaOH溶液中。當(dāng)NaOH溶液中加入1%的尿素時(shí)，BC的溶解度會(huì)
8、增加，聚合度不超過(guò)560就可以溶解。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有重要的實(shí)用意義，它指出了不用汽蒸或酶生物轉(zhuǎn)移活化纖維素，
