专利名称：细菌纤维素的制备方法
技术领域：
本发明属于生物发酵技术领域，特别涉及一种细菌纤维素的制备方法。
背景技术：
细菌纤维素是目前国内外研究的重点生物材料之一，它的主要特性为超纯(100％纤维素)、超细(纳米级)、超强(高杨氏模量)和高吸水保水率(1∶50以上)，高化学衍生活性，不含木质素、半纤维素，其提取工艺简单，提取产品纯度极高，被认为是目前世界上最好的纤维素。细菌纤维素在医药、食品、化工、电子等行业具有广泛的应用前景。目前，世界范围内用于研究和生产细菌纤维素的主要菌株为木醋杆菌(Acetobacter Xylimum)，研究的领域在于细菌纤维素的合成机制、高产菌株的分离筛选培养及纤维素的应用等方面。由于微生物的营养需求机制比较复杂，目前已经了解了木醋杆菌的基本营养要求，但对于其快速繁殖的关键因子还不了解，现行技术主要采用传统的复配培养基的方法来为木醋杆菌提供营养，而本发明采用生物活化培养基的方法，通过酵母菌的作用，使培养基的成分得到重新的改善，有效加快了木醋杆菌产生纤维素的速度，并提高了原料的利用率。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种利用生物活化法制备细菌纤维素的方法。该方法可以有效提高原料的利用率、加快细菌纤维素的合成速度。
本发明针对目前的发酵技术，改进其培养基的活性有效成分，并通过高温瞬时灭菌技术杀灭活化酵母、控制杂菌的污染，并有效保留其活性成分，以达到加快细菌合成的速度，提高原料利用率的目的。
本发明的目的通过下述技术方案实现所述细菌纤维素的制备方法，包括如下步骤发酵母液经过第一次杀菌处理后，接种酵母菌，酵母菌接种量为0.3～0.5％，进行发酵，发酵温度保持28～32℃，培养36～72小时后，采用超高温瞬时灭菌对发酵母液进行二次杀菌，灭菌冷却后的发酵母液中接入木醋杆菌(Acetobacter Xylimum)，木醋杆菌接种量为5～10％，通气培养24～36小时后，静态培养50～120小时，即可制得细菌纤维素凝胶片。
将上述制得的细菌纤维素凝胶片切成颗粒后，将纤维素颗粒与1～5％的NaOH溶液(重量百分比计)按1∶1～2的质量比混合均匀，加热到60～80℃，处理1～4小时，过滤，清洗干净，即可得到凝胶态的纤维素颗粒。
所述发酵母液主要由3～20％的碳水化合物类原料、0.1～1.0％的含氮原料组成(按重量百分比计)，将上述原料加水加热溶解，pH值调节到2.8～4.5，过滤后即得。其中碳水化合物类原料包括糖蜜、果汁或白糖等，糖蜜或果汁占碳水化合物类原料总质量的50～75％，含氮原料包括硫酸铵或酵母膏等，硫酸铵占含氮原料的85～95％。所述果汁包括荔枝汁、龙眼汁或葡萄汁等。
所述pH值采用醋酸、柠檬酸或磷酸二氢钾等调节。
所述发酵母液的第一次杀菌采用煮沸方式，煮沸时间5～10分钟即可。
超高温瞬时灭菌的条件为温度为125～135℃，时间为20～30秒。
本发明利用生物活化法生产细菌纤维素它根据木醋杆菌产生细菌纤维素的营养需求配置发酵母液，发酵母液经过加热、过滤、杀菌后，通过进行接种酵母菌使发酵母液活化、然后超高温瞬时灭菌、冷却、再接种木醋杆菌、培养、分装、静态培养、收获、后处理、包装得产品。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果通过在发酵母液中接种酵母菌，活化发酵母液，使之产生木醋杆菌生长所需要的生长因子；通过超高温瞬时杀菌技术杀灭酵母及其他细菌，同时有效保留发酵母液的化学营养成分；可以有效提高原料的利用率、加快细菌纤维素的合成速度。本发明使细菌纤维的得率从25g/L提高到32g/L；静态发酵纤维素合成的快速生长期的启动时间从48～72小时提前到36～48小时；12毫米厚度的细菌纤维凝胶片的合成时间至少缩短了24小时；纤维凝胶片的感染率下降到1％以下；产品的综合得率大于85％。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1如图1所示，本发明所述细菌纤维素的制备方法，包括如下步骤原料50公斤糖蜜、50公斤白糖、3公斤硫酸铵、200克酵母膏、加水加热溶解后并用pH值调节剂醋酸调节到4.5，定重到1000公斤；过滤后即得发酵母液，发酵母液加热煮沸(煮沸时间8分钟)即为杀菌，冷却到40℃即可接种酵母，接种活性干酵母(市售，干酿酒酵母Saccharomyces cerevisiac)5公斤，28～32℃培养36小时后超高温瞬时灭菌，灭菌的条件为在135℃温度下，20秒钟时间；冷却到40℃即可接种木醋杆菌(木醋杆菌1.1812，购于中科院微生物研究所)，木醋杆菌接种量为5％，通气培养30小时后，分装到晾干的发酵盘(发酵盘经清洗干净后，热杀菌)中，厚度为6毫米，堆垛静态培养50～60小时后，即可收获凝胶块状细菌纤维素(细菌纤维素凝胶片)，其厚度约5毫米。细菌纤维素凝胶片切成颗粒后，将上述颗粒与1％的NaOH溶液(按重量百分比计)按1∶1的质量比均匀混合，加热到80℃，处理1小时，过滤掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干净，即可得到凝胶态的纤维素颗粒，包装。
实施例2原料100公斤荔枝汁、50公斤白糖、5公斤硫酸铵、200克酵母膏、加水加热溶解后并用pH值调节剂醋酸调节到2.8，定重到1000公斤；过滤后即得发酵母液，发酵母液加热煮沸(煮沸时间10分钟)即为杀菌，冷却到30℃即可接种酵母，接种活性干酵母3公斤(市售，葡萄酒酵母Saccharomycesellipsoideus)，28～32℃培养36小时后超高温瞬时灭菌，灭菌的条件为在125℃温度下，30秒钟时间；冷却到30℃即可接种木醋杆菌(Acetobacter Xylimum，木醋杆菌1.1812，购于中科院微生物研究所)，木醋杆菌接种量为10％，通气培养24小时后，分装到发酵盘(发酵盘经清洗干净后，热杀菌)中，厚度为15毫米，堆垛静态培养110～120小时后，即可收获凝胶块状细菌纤维素(细菌纤维素凝胶片)。细菌纤维素凝胶片切成颗粒后，将上述颗粒与5％的NaOH溶液(按重量百分比计)按1∶1.5的质量比均匀混合，加热到70℃，处理2小时，过滤掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干净，即可得到凝胶态的纤维素颗粒，包装，产品纤维素干重34公斤。
实施例3原料100公斤葡萄汁、50公斤白糖、5公斤硫酸铵、260克酵母膏、加水加热溶解后并用pH值调节剂醋酸调节到3.5，定重到1000公斤；过滤后即得发酵母液，发酵母液加热煮沸(煮沸时间10分钟)即为杀菌，冷却到30℃即可接种酵母，接种活性干酵母5公斤(市售，面包酵母Saccharomycescerevisiac)，28～32℃培养36小时后超高温瞬时灭菌，灭菌的条件为在130℃温度下，25秒钟时间；冷却到30℃即可接种木醋杆菌(Acetobacter Xylimum，木醋杆菌1.1812，购于中科院微生物研究所)，木醋杆菌接种量为8％，通气培养36小时后，分装到发酵盘(发酵盘经清洗干净后，热杀菌)中，厚度为15毫米，堆垛静态培养100～110小时后，即可收获凝胶块状细菌纤维素(细菌纤维素凝胶片)，细菌纤维素凝胶片切成颗粒后，将上述颗粒与3％的NaOH溶液(按重量百分比计)按1∶2的质量比均匀混合，加热到60℃，处理4小时，过滤掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干净，即可得到凝胶态的纤维素颗粒，包装，得纤维素干重36公斤。
实施例4原料20公斤龙眼汁、10公斤白糖、1公斤硫酸铵、100克酵母膏加水加热溶解后并用pH值调节剂(醋酸、磷酸二氢钾)调节到2.8，定重到1000公斤；过滤后即得发酵母液，发酵母液加热煮沸(煮沸时间5分钟)即为杀菌，冷却到30℃即可接种酵母，接种活性干酵母(市售，干酿酒酵母Saccharomycescerevisiac)4公斤，28～32℃培养36小时后超高温瞬时灭菌，灭菌的条件为在135℃温度下，20秒钟时间；冷却到30℃即可接种木醋杆菌(AcetobacterXylimum)，木醋杆菌接种量为5％，通气培养30小时后，分装到晾干的发酵盘(发酵盘经清洗干净后，热杀菌)中，厚度为6毫米，堆垛静态培养50～60小时后，即可收获凝胶块状细菌纤维素(细菌纤维素凝胶片)，其厚度约5毫米。细菌纤维素凝胶片切成颗粒后，将上述颗粒与1％的NaOH溶液(按重量百分比计)按1∶1的质量比均匀混合，加热到80℃，处理1小时，过滤掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干净，即可得到凝胶态的纤维素颗粒，包装。
实施例5原料100公斤荔枝汁、100公斤白糖、9公斤硫酸铵、1000克酵母膏、加水加热溶解后并用pH值调节剂柠檬酸调节到4.0，定重到1000公斤；过滤后即得发酵母液，发酵母液加热煮沸(煮沸时间8分钟)即为杀菌，冷却到32℃即可接种酵母，接种活性干酵母5公斤(市售，面包酵母Saccharomycescerevisiac)，28～32℃培养36小时后超高温瞬时灭菌，灭菌的条件为在130℃温度下，25秒钟时间；冷却到32℃即可接种木醋杆菌(Acetobacter Xylimum，木醋杆菌1.1812，购于中科院微生物研究所)，木醋杆菌接种量为8％，通气培养36小时后，分装到发酵盘(发酵盘经清洗干净后，热杀菌)中，厚度为15毫米，堆垛静态培养100～110小时后，即可收获凝胶块状细菌纤维素(细菌纤维素凝胶片)，细菌纤维素凝胶片切成颗粒后，将上述颗粒与3％的NaOH溶液(按重量百分比计)按1∶1的质量比均匀混合，加热到60℃，处理4小时，过滤掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干净，即可得到凝胶态的纤维素颗粒，包装。
实施例6原料30公斤荔枝汁、10公斤白糖、1.5公斤硫酸铵、260克酵母膏、加水加热溶解后并用pH值调节剂柠檬酸调节到4.5，定重到1000公斤；过滤后即得发酵母液，发酵母液加热煮沸(煮沸时间6分钟)即为杀菌，冷却到28℃即可接种酵母，接种活性干酵母5公斤(市售，面包酵母Saccharomycescerevisiac)，28～32℃培养36小时后超高温瞬时灭菌，灭菌的条件为在130℃温度下，25秒钟时间；冷却到28℃即可接种木醋杆菌(Acetobacter Xylimum，木醋杆菌1.1812，购于中科院微生物研究所))，木醋杆菌接种量为8％，通气培养36小时后，分装到发酵盘(发酵盘经清洗干净后，热杀菌)中，厚度为15毫米，堆垛静态培养90～100小时后，即可收获凝胶块状细菌纤维素(细菌纤维素凝胶片)，细菌纤维素凝胶片切成颗粒后，将上述颗粒与1％的NaOH溶液(按重量百分比计)按1∶2的质量比均匀混合，加热到70℃，处理4小时，过滤掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干净，即可得到凝胶态的纤维素颗粒，包装。
权利要求
1.一种细菌纤维素的制备方法，其特征在于包括如下步骤发酵母液经过第一次杀菌处理后，接种酵母菌，酵母菌接种量为0.3～0.5％，进行发酵，发酵温度保持28～32℃，培养36～72小时后，采用超高温瞬时灭菌对发酵母液进行二次杀菌，灭菌冷却后的发酵母液中接入木醋杆菌，木醋杆菌接种量为5～10％，通气培养24～36小时后，静态培养50～120小时，即制得细菌纤维素凝胶片。
2.根据权利要求1所述的细菌纤维素的制备方法，其特征在于所述细菌纤维素凝胶片切成颗粒后，将颗粒与1～5％的NaOH溶液按1∶1～2的质量比混合均匀，加热到60～80℃，处理1～4小时，过滤，清洗干净，即得到凝胶态的纤维素颗粒。
3.根据权利要求1所述的细菌纤维素的制备方法，其特征在于所述发酵母液主要由3～20％的碳水化合物类原料、0.1～1.0％的含氮原料组成，将上述原料加水加热溶解，pH值调节到2.8～4.5，过滤后即得。
4.根据权利要求3所述的细菌纤维素的制备方法，其特征在于所述碳水化合物类原料包括糖蜜、果汁或白糖，糖蜜或果汁占碳水化合物类原料总质量的50～75％，含氮原料包括硫酸铵或酵母膏，硫酸铵占含氮原料的85～95％。
5.根据权利要求4所述的细菌纤维素的制备方法，其特征在于所述果汁包括荔枝汁、龙眼汁或葡萄汁。
6.根据权利要求3所述的细菌纤维素的制备方法，其特征在于所述pH值采用醋酸、柠檬酸或磷酸二氢钾调节。
7.根据权利要求1所述的细菌纤维素的制备方法，其特征在于所述发酵母液的第一次杀菌采用煮沸方式，煮沸时间为5～10分钟。
8.根据权利要求1所述的细菌纤维素的制备方法，其特征在于超高温瞬时灭菌的条件为温度为125～135℃，时间为20～30秒。
全文摘要
本发明公开了一种利用生物活化法制备细菌纤维素的方法，该方法将发酵母液经过第一次杀菌处理后，接种酵母菌，进行发酵后，采用超高温瞬时灭菌对发酵母液进行二次杀菌，灭菌冷却后的发酵母液中接入木醋杆菌，通气培养后，静态培养，即制得凝胶块状细菌纤维素。本发明可以有效提高原料的利用率、加快细菌纤维素的合成速度。
文档编号C12P19/04GK1840677SQ20061003329
公开日2006年10月4日 申请日期2006年1月24日 优先权日2006年1月24日
发明者李胜, 邓毛程, 陈华, 宋炜, 黄兰 申请人:李胜