一种控制分子量制备细菌纤维素的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物技术领域，设及一种控制分子量制备细菌纤维素的方法。
【背景技术】
[0002] 细菌纤维素(BC)是一种W木醋杆菌(Acetobacter Xylinum, A.X)为代表的微生 物合成的胞外多糖，是D-化喃葡萄糖单体We-I，4糖巧键聚合而成的直链高分子化合物，其 聚合度(DPw)在1050-16800不等，直链间彼此平行且无分支结构，相邻糖链通过分子内和分 子间氨键作用形成=维网状结构。BC具有植物纤维素无法比拟的一些优良性能，如纯度高、 结晶度高、极佳的形状维持能力和抗撕力等，更重要的是BC在其合成时性能可调控，故而被 认为是目前世界上最好的纤维素。但BC的溶解非常困难，如果采用BC作为模型化合物去深 入研究纤维素，尤其需要可溶解且窄的甚至均一的分子量分布的BC。
[0003] 但目前运样的报道及研究较少，2012年冯玉红等通过半乳糖醒酸合成了低相对分子 质量的细菌纤维素；另外，Kun化iko Waanabe等通过在合成体系中添加一些不能使分子链 端再增长的封端单体，如甘油(glycerol)来达到生物合成控制分子量的目的。所W，非常有 必要寻求控制分子量的行之有效切实和工业化的方法，来制备可溶解的不同分子量的BC。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术中存在的上述问题，在细菌纤维素制备过程中通过优化培养 体系，并添加甘油醒或甘露糖直接作为封端碳源合成入产物分子中，使产物不再具备使纤 维素分子链再增长的结构；由此达到控制分子链增长的目的，实现了分子量的控制，制备可 溶解的不同分子量的BC。
[0005] 本发明技术方案为： 一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，包括W下步骤： 1) 菌种的活化:将木醋杆菌菌种经固体斜面培养基3(TC恒溫静置活化3~5天，再接种 于种子培养基中，于25 °C恒溫静置培养2天，得液体活化种子液； 2) BC膜的制备:将液体活化种子液W体积分数为4.0~8.0%的接种量，接入发酵培养基 中，在发酵培养基里面添加浓度为5~20g/L的甘油醒或甘露糖作为封端碳源，28~32°C超 声至完全溶解，超滤，滤液30°C恒溫震荡化，加碳酸氨钢的饱和水溶液调pH值至7.0，30°C静 置培养2~3天，得到透明BC膜； 3) BC膜的纯化 将透明BC膜用超纯水冲洗2地，然后用质量浓度1~2%的氨氧化钢水溶液于90°C煮地， 再用乙酸中和PH值至7.0,最后用去离子水冲洗后，于28~32°C真空干燥至恒重，得到干态 的细菌纤维素。
[0006] 步骤1)中，所述的斜面培养基为每升含有硫酸锭3~5 g，硫酸儀0.2~1 g，琼脂15 ~20 g，余量为新鲜挪子水，pH 3.5~5.0; 步骤1)中，所述的种子培养基为每升含有薦糖0~50g，硫酸锭3~5g，硫酸儀0.2~Ig, 憐酸二氨钟0.5~2g，余量为发酵挪子水，pH 3.50~5. OO; 步骤2)中，所述的发酵培养基为每升含有薦糖0~20g，硫酸锭3~5g，硫酸儀0.2~Ig, 憐酸二氨钟0.5~2g，余量为发酵挪子水，pH 3.50~5.00; 上述发酵挪子水优选新鲜挪子水自然发酵3~5天； 进一步地，所述的发酵挪子水更优选新鲜挪子水添加2~5wt%鲜棒紫馨汁后自然发酵3 ~5天。
[0007] 本发明控制分子量制备细菌纤维素的方法，其有益效果为：W挪子水为主要培养 体系，通过优化培养基成分及在BC膜制备的发酵过程中添加不同比例的封端碳源甘露糖或 者甘油醒，大大降低了BC的分子量，同时产物的微观结构、产率、持水率、结晶指数、热稳定 性及重现性都较好，操作简便，便于工业化生产。
【附图说明】
[0008] 图1为细菌纤维素的红外谱图，图中巧只加薦糖，2为只加甘油醒，3为只加甘露 糖； 图2为分别W纯的薦糖、甘露糖和甘油醒合成细菌纤维素的扫描电镜图，a薦糖，b甘露 糖，C甘油醒； 图3为不同碳源合成细菌纤维素的X-射线衍射谱图，1薦糖，2甘露糖，3甘油醒； 图4为不同碳源合成细菌纤维素的热失重曲线图，1薦糖，2甘露糖，3甘油醒。
【具体实施方式】
[0009] 下面将通过实施例对本发明作进一步的描述，运些描述并不是对本
【发明内容】
作进 一步的限定。本领域的技术人员应理解，对本
【发明内容】
所作的等同替换，或相应的改进，仍 属于本发明的保护范围之内。
[0010] 本发明实施例主要原料、试剂和仪器 菌种：木醋杆菌Y〇5(Acetobacter xylinum Y05)，购自中国典型培养物保藏中屯、， CCTCC M207163。
[0011] 试剂:新鲜挪子水;新鲜挪子水自然发酵3~5天的发酵挪子水;新鲜挪子水添加2 ~5wt%鲜棒紫馨汁后自然发酵3~5天的发酵挪子水;甘露糖、甘油醒及其他试剂均为分析 纯。
[001 ^ 仪器:傅里叶变换红夕忧谱仪(TENS0R27型）：德国化址er公司；多晶X射线衍射仪 (D8 Advance):德国化址er公司；凝胶色谱分析仪(Watersl515 HPLC累，Waters2414示差检 测器）：美国Waters公司；扫描电镜（S-3000N):日本Hitachi公司；热失重分析仪（SDT-Q600):美国TA公司。
[0013]实施例1(发酵培养基中薦糖:甘油醒质量比为10:10) 一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，包括W下步骤： 1)菌种的活化:将木醋杆菌菌种经固体斜面培养基3(TC恒溫静置活化4天，再接种于种 子培养基中，于25 °C恒溫静置培养2天，得液体活化种子液;斜面培养基为每升含有硫酸锭 4邑，硫酸儀0.5 g，琼脂18 g，余量为新鲜挪子水，pH 4.0;种子培养基为每升含有薦糖25邑， 硫酸锭4g，硫酸儀0.5g，憐酸二氨钟1.5g，余量为发酵挪子水，pH 4.5; 2) BC膜的制备:将液体活化种子液W体积分数为6.0%的接种量，接入发酵培养基中，在 发酵培养基里面添加浓度为lOg/L的甘油醒，28°C超声至完全溶解，超滤，滤液30°C恒溫震 荡化，加碳酸氨钢的饱和水溶液调pH值至7.0，30°C静置培养2天，得到透明BC膜;发酵培养 基为每升含有薦糖IOg，硫酸锭4g，硫酸儀0.6g，憐酸二氨钟1.5g，余量为自然发酵挪子水， 抑 4.5; 3) BC膜的纯化 将透明BC膜用超纯水冲洗2地，然后用质量浓度1.5%的氨氧化钢水溶液于90°C煮地，再 用乙酸中和PH值至7.0,最后用去离子水冲洗后，于30°C真空干燥至恒重，得到干态的细菌 纤维素。
[0014] 步骤1)和2)中，所述的发酵挪子水为新鲜挪子水添加3wt%鲜棒紫馨汁后自然发酵 4天。
[0015] 实施例2~4: 方法同实施例1，不同之处在于发酵培养基中薦糖:甘油醒质量比依次为15:5、5:15、0: 20 O
[0016] 实施例5(发酵培养基中薦糖:甘露糖质量比为10:10) 一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，包括W下步骤： 1) 菌种的活化:将木醋杆菌菌种经固体斜面培养基3(TC恒溫静置活化3天，再接种于种 子培养基中，于25 °C恒溫静置培养2天，得液体活化种子液;斜面培养基为每升含有硫酸锭3 g，硫酸儀0.2 g，琼脂15 g，余量为新鲜挪子水，pH 3.5;种子培养基为每升含有薦糖5g，硫 酸锭3g，硫酸儀0.2g，憐酸二氨钟0.5g，余量为发酵挪子水，pH 4.00; 2) BC膜的制备:将液体活化种子液W体积分数为4.0%的接种量，接入发酵培养基中，在 发酵培养基里面添加浓度为lOg/L的甘露糖，28°C超声至完全溶解，超滤，滤液30°C恒溫震 荡化，加碳酸氨钢的饱和水溶液调pH值至7.0，30°C静置培养3天，得到透明BC膜;发酵培养 基为每升含有薦糖lOg，硫酸锭3g，硫酸儀0.2g，憐酸二氨钟0.5g，余量为自然发酵挪子水， 抑 3.50; 3) BC膜的纯化:将透明BC膜用超纯水冲洗2地，然后用质量浓度2%的氨氧化钢水溶液于 90°C煮地，再用乙酸中和PH值至7.0,最后用去离子水冲洗后，于28°C真空干燥至恒重，得到 干态的细菌纤维素。
[0017] 步骤1)和2)中，所述的发酵挪子水为新鲜挪子水自然发酵3天。
[001引实施例6~8: 方法同实施例5,不同之处在于发酵培养基中薦糖:甘露糖质量比依次为15:5、5:15、0: 20 O
[0019] 实施例9 一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，包括W下步骤： 1) 菌种的活化:将木醋杆菌菌种经固体斜面培养基3(TC恒溫静置活化5天，再接种于种 子培养基中，于25 °C恒溫静置培养2天，得液体活化种子液;斜面培养基为每升含有硫酸锭5 g，硫酸儀Ig，琼脂20 g，余量为新鲜挪子水，P册.0;种子培养基为每升含有薦糖50g，硫酸锭 Sg，硫酸儀1 g，憐酸二氨钟2g，余量为发酵挪子水，pH 5.00; 2) BC膜