的制备:将液体活化种子液W体积分数为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20g/L的甘油醒，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3天，得到透明BC膜;发酵培养 基为每升含有薦糖20g，硫酸锭5g，硫酸儀Ig,憐酸二氨钟2g，余量为自然发酵挪子水，pH 5.00; 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32°C真空干燥至恒重，得到干态的细菌纤 维素。
[0020] 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。
[0021] 对比例1 方法同实施例1，不同之处在于步骤2)BC膜的制备发酵培养基中含薦糖20g/L，在发酵 培养基里面不添加甘油醒或甘露糖。
[0022] 细菌纤维素性能测试：W实施例1~8及对比例1制备的细菌纤维素（即纯化后的BC 薄膜)为测试对象。
[002；3]测试方法 1.1持水率测试 用滤纸吸取纯化后的BC薄膜表面的水分，所得膜定义为湿膜，称其湿膜质量mi; 80°C干 燥至恒重，所得膜定义为干膜，其质量为m2。持水率按(1)式计算 1.2BC薄膜的产率
培养皿中的膜于80°C干燥至恒重，称其质量为m (g)，培养皿中原培养液体积为V化）， BC薄膜的产率R(g/L)为： 1.3BC薄膜的表征 傅里叶变换红外光谱分析:K化压片。
[0024] 扫描电镜表征:放大倍数8000倍。
[0025] X-射线衍射仪测试:化祀，管压40 kV，管流40 mA，扫描范围为5°-40。。
[0026] 热重分析:N2气氛，升溫速率为10 °C/min，溫度范围为30°C~600°C。
[0027] 1.4衍生化和凝胶色谱分析 取BC粉末0.1 g至IOOmL圆底烧瓶中，加2.5mLS氣乙酸（TFA)和0. SmLS氣乙酸酢 (TFAA)，常溫下磁力揽拌2~化后得到高粘度透明溶液，向内加6血氯仿稀释，室溫放置16h， 用200mL二乙酸沉淀、洗涂，得到白色聚合物。产物于室溫下80化放置20h，后150°C，80 Pa 干燥40min除去TFA或二乙酸，得纯细菌纤维素 S氣乙酸醋(CTFA)。取CTFA0.3g，用色谱纯的 四氨巧喃(THF)ImL溶解，过滤后进样。色谱柱为聚苯乙締凝胶柱，标样为聚苯乙締，柱溫为 45°C，流速为ImL/min，保留时间为15 min。
[002引 2性能测试结果 2.1持水率测试 由表1所示，添加甘露糖后产物的持水率成上升的趋势，而添加甘油醒后产物的持水率 成下降的趋势，但甘露糖或者甘油醒的添加量对其持水率没有太大的变化。
[0029] 表1实施例及对比例不同质量比的薦糖与甘露糖或者甘油醒的产物的持水率
2.2 BC的产率 由表2可W看出，培养基中添加甘露糖后，产物的产率较未添加甘露糖的要大，且随着 甘露糖添加量的增加，产物的产率逐渐增大，而培养基中添加甘油醒后，产物的产率较未添 加甘油醒的要小，且随着甘油醒添加量的增加，产物的产率逐渐减小。
[0030] 表2实施例及对比例不同质量比的庶糖与甘露糖或者甘油醒的产物的产率
2.3 BC的表征 2.3.1傅里叶变换红外光谱分析 细菌纤维素红外谱图如图1所示，只加薦糖的BC(1)、只加甘露糖的BC(3)和只加甘油醒 的BC(2)的红外谱图，对照S个图的红外特征峰，几乎完全一至，说明它们产物的结构是一 样的。
[0031 ] 2.3.2扫描电镜表征 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如图2,由图2可见都 有明显的S维网状结构，纤维带之间通过氨键交织成S维网状结构，BC因其S维网状结构 而具有良好的机械性能与极佳的吸湿性能，但添加甘露糖和甘油醒合成的BC的S维网状结 构立体感更强。
[0032] 2.3.3 X-射线衍射仪测试 图3所示为培养基中添加薦糖、甘露糖和甘油醒等不同碳源所得产物的X-射线衍射谱 图，由图3可W看出，添加甘露糖或者甘油醒后，产物的衍射峰变弱。用JADE5.0软件计算产 物的结晶指数，其结果如表3所示。甘露糖或者甘油醒的添加，产物的结晶指数呈下降的趋 势，但变化不大。
[0033] 表3不同碳源合成BC的结晶指数
2.3.4热重分析 图4所示为W薦糖、甘露糖和甘油醒等不同碳源合成BC的热失重曲线图，由图4可知，S 者的热失重曲线几乎重合，都有明显的=个失重过程，l〇〇°C前的失重是含水的一个失重过 程，250-380°C是BC的一个碳化分解过程，380-600°C是BC中的菌体或脂质蛋白等成分的分 解，此时基本全部分解。但不同碳源不同比例的合成的BC的失重百分比差别不大。
[0034] 2.3.5凝胶色谱测试 由表4可见，添加不同碳源如甘露糖或者甘油醒所得产物的纤维素=氣乙酸醋的分子 量比用薦糖为碳源合成BC的纤维素 S氣乙酸醋的分子量降低了 10万多，相对分子质量分布 指数增大，但不同比例的甘露糖或者甘油醒其分子量和相对分子质量分布指数的变化不 大。由此可见，添加甘露糖或者甘油醒产物的分子量会下降，相对分子质量分布指数会增 大，但甘露糖或者甘油醒的添加量对产物的分子量和相对分子质量分布指数没有太大影 响。
[0035] 表4实施例1~8及对比例1不同质量比薦糖与甘露糖或者甘油醒产物的纤维素 S 氣乙酸醋的分子量及分布
由上述分析可知，W挪子水为主要培养体系，添加不同比例的薦糖/甘露糖或者甘油醒 为封端碳源，随着甘露糖或者甘油醒的增加产物的结构、微观结构、产率、持水率及结晶指 数及热稳定性都没有太大差别，但甘露糖或者甘油醒的添加却大大降低了 BC的分子量，所 W甘露糖或者甘油醒作为封端碳源来合成细菌纤维素可有效控制其分子量。
【主权项】
1. 一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 菌种的活化:将木醋杆菌菌种经固体斜面培养基30°C恒温静置活化3~5天，再接种 于种子培养基中，于25 °C恒温静置培养2天，得液体活化种子液； 2. BC膜的制备:将液体活化种子液以体积分数为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的甘油醛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恒温震荡2h，加碳酸氢钠的饱和水溶液调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24h，然后用质量浓度1~2%的氢氧化钠水溶 液于90 °C煮4h，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。2. 根据权利要求1所述的控制分子量制备细菌纤维素的方法，其特征在于：步骤1)中， 所述的斜面培养基为每升含有硫酸铵3~5 g，硫酸镁0.2~1 g，琼脂15~20 g，余量为新鲜 椰子水，pH 3.5~5.0。3. 根据权利要求1所述的控制分子量制备细菌纤维素的方法，其特征在于：步骤1)中， 所述的种子培养基为每升含有蔗糖〇~50g，硫酸铵3~5g，硫酸镁0.2~lg，磷酸二氢钾0.5 ~2g，余量为发酵椰子水，pH 3.50~5.00。4. 根据权利要求1所述的控制分子量制备细菌纤维素的方法，其特征在于：步骤2)中， 所述的发酵培养基为每升含有蔗糖〇~20g，硫酸铵3~5g，硫酸镁0.2~lg，磷酸二氢钾0.5 ~2g，余量为发酵椰子水，pH 3.50~5.00。5. 根据权利要求3或4所述的控制分子量制备细菌纤维素的方法，其特征在于:所述的 发酵椰子水为新鲜椰子水自然发酵3~5天。6. 根据权利要求3或4所述的控制分子量制备细菌纤维素的方法，其特征在于:所述的 发酵椰子水为新鲜椰子水添加2~5wt%鲜榨紫薯汁后自然发酵3~5天。
【专利摘要】本发明涉及一种控制分子量制备细菌纤维素的方法，在细菌纤维素制备过程中通过优化培养体系，并添加甘油醛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。本发明制备方法，大大降低了细菌纤维素的分子量，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。
【IPC分类】C12P19/04, C12R1/02
【公开号】CN105695531
【申请号】CN201610216427
【发明人】冯玉红, 张名楠, 万耿平, 王镇江, 牛成, 刘海芳, 周雪晴, 胡远艳
【申请人】海南大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年4月8日