专利名称：一种动静结合制备细菌纤维素的方法
技术领域：
本发明涉及一种细菌纤维素的制备方法，特别是一种动静结合制备细菌 纤维素的方法。
背景技术：
细菌纤维素是当今国内外生物材料领域研究的热点，其化学组成与植物 纤维素相同，但细菌纤维素具有高结晶度、高纯度、高机械强度、超细及优 良的生物相容性等独特的性能，将其应用于新型含能材料、食品、医药医学、 造纸、石油勘探、燃料电池和污水处理的等领域研究与开发有广泛的应用前
學
尽管传统的静置培养细菌纤维素膜的工艺已经比较成熟，也有成功的应 用例子，但其劳动强度大、占地面积大及生产周期长等原因限制了这种静置 培养方式大规模高质量的工业化生产，因而目前大多科研团队积极探索采用 工业发酵罐动态条件下发酵产细菌纤维素，不过动态条件发酵至今仍存在一 些问题，如产纤维素的菌种易变异为不产纤维素的菌种，这主要是因为随 着培养时间的延长，菌种大量繁殖，对氧需求也增加，同时细菌纤维素的不 断产生使发酵液变得很粘稠，这导致了氧从气相向液相中的传递速率减小， 为了维持足够的溶氧供细胞生长和细菌纤维素的合成，就需要提高搅拌转速，而提高转速就会导致变异菌种的出现、纤维素产量的下降以及纤维素的形状
和吸水性、聚合度等的改变(例如US 4863565)。因此动态发酵生产方式至今 尚未有成功工业化生产的例子。
由此，综合集成两种方式的优点，探索在动静结合条件下生产细菌纤维 素的工艺是细菌纤维素能大规模工业化生产并投入应用的可行途径。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种工艺简单 合理、操作方便、可提高纤维素产量的动静结合制备细菌纤维素的方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是
一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其特点是，其步骤如下取木醋杆菌 Jcetofe"er zj^zV tt77菌种接入种子培养基中，摇床25-31°C， 100-180rpm 振荡培养12-48h后，按4-16%接种量转接种子罐中扩大培养12-36h，再转接 至生产罐中培养12-36h，然后分装后进行浅盘培养3-10天，培养温度为 25-3rC，即得成品粗纤维素膜。
本发明所述的木醋杆菌Jc"o&"er ;ryh'"咖菌种可以为现有技术中所 公开的任何一种木醋杆菌菌种。
本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。 以上所述的方法，其特点是，种子罐培养时，通气量为0.3-0.6wm，转速为 60-100rpm，温度为25-31°C，培养时间12-36h;发酵罐培养时，通气量为 0. 3-0.6vvm，转速为60-100rpm，温度为25-31°C，培养时间12-36h。
以上所述的本发明技术方案中，所述种子培养液是以葡萄糖，玉米浆， 硫酸铵，磷酸二氢钾，硫酸镁为主要成分的培养液；优选以下种子培养液(1) 葡萄糖2%，玉米浆0. 6%，硫酸铵0. 2%，磷酸二氢钾0. 4%，硫酸镁0. 04%;
(2) 葡萄糖2. 5%，玉米浆0. 4%，硫酸铵0. 4%，磷酸二氢钾0. 2%，硫酸镁0. 04%;
(3) 葡萄糖2%，玉米浆0. 5%，硫酸铵0. 2%，磷酸二氢钾0. 4%，硫酸镁0. 1%; 以上所述的本发明技术方案中，所述发酵培养液是以葡葡萄糖，蔗糖，
玉米浆，豆粕水解液，硫酸铵，磷酸二氢钾，硫酸镁，醋酸，柠檬酸为主要 成分的培养液；优选以下发酵培养液
(1) 葡萄糖2. 3%，蔗糖2. 75%，玉米浆1. 8%，豆粕水解液0. 5%，硫酸铵0. 1°/0， 磷酸二氢钾O. 4%，硫酸镁0.04%，醋酸O. 4%，柠檬酸O. 06%;
(2) 葡萄糖2. 5%，蔗糖2. 5%，玉米浆2. 0%，豆粕水解液0. 5%，硫酸铵0. 1%， 磷酸二氢钾O. 3%，硫酸镁0.02%，醋酸O. 2%，柠檬酸O. 1%;
(3) 葡萄糖2. 5%，蔗糖2. 2%，玉米浆1. 5%，豆粕水解液0. 8%，硫酸铵0. 1%， 磷酸二氢钾O. 4%，硫酸镁0.04%，醋酸O. 2%，柠檬酸O. 06%。
应用本发明方法能在动静结合条件下稳定高产细菌纤维素。本发明方法 工艺简单，而且产量得到明显地提高，通过本发明所述的方法生产细菌纤维 素产量高达13.6g/L (干重)。
具体实施例方式
实施例l。 一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其步骤如下取木醋杆 菌爿c"t^scz^nj^ V^历菌种接入种子培养基中，摇床25°C ， 100rpm振荡培 养12h后，按4%接种量转接种子罐中扩大培养12h，通气量为0.3vvm，转速 为100rpm，温度为25。C。再转接至生产罐中培养12h，通气量为0. 3wm，转 速为60rpm，温度为25。C。然后分装后进行浅盘培养8天，培养温度为26。C， 即得成品粗纤维素膜。所用种子培养液为葡萄糖2.5%，玉米浆0.4V硫酸铵0.4%，磷酸二氢 钾O. 2%，硫酸镁0.04°/0。
所用发酵培养液为葡萄糖2.5%，蔗糖2.5%，玉米浆2.0%，豆粕水解液 0. 5%，硫酸铵0. 1%，磷酸二氢钾0. 3%，硫酸镁0. 02%，醋酸0. 2%，拧檬酸0. 1%。
实施例2。 一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其步骤如下取木醋杆 菌Jc"Ws"ar义77i/7iffl 菌种接入种子培养基中，摇床25。C， 180rpm振荡培 养48h后，按16y。接种量转接种子罐中扩大培养36h，通气量为0.5vvm，转速 为60rpm，温度为3(TC。再转接至生产罐中培养36h，通气量为0. 5vvm，转 速为120rpm，温度为3CTC。然后分装后进行浅盘培养4天，培养温度为31 °C，即得成品粗纤维素膜。
所用种子培养液为葡萄糖2%，玉米浆0.6%，硫酸铵0.2%，磷酸二氢钾 0.4%，硫酸镁O. 04%。
所用发酵培养液为葡萄糖2.3%，蔗糖2.75%，玉米浆1.8%，豆粕水解 液O. 5%，硫酸铵O. 1%，磷酸二氢钾0.4%，硫酸镁0.04%，醋酸0.4%，柠檬酸 0. 06%。
实施例3。 一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其步骤如下取木醋杆 菌Jceto&"enj^^7^7菌种接入种子培养基中，摇床32。C， 120rpm振荡培 养24h后，按6%接种量转接种子罐中扩大培养24h，通气量为0.4vvm，转速 为80rpm，温度为29°C。再转接至生产罐中培养24h，通气量为0. 6vvm，转 速为80rpm，温度为29°C。然后分装后进行浅盘培养5天，培养温度为29°C， 即得成品粗纤维素膜。
所用种子培养液为葡萄糖2%，玉米浆0.5%，硫酸铵0.2%，磷酸二氢钾0. 4%，硫酸镁0. 1%。
所用发酵培养液为葡萄糖2.5%，蔗糖2.2%，玉米浆1.5%，豆粕水解液 0. 8%，硫酸铵0. 1%，磷酸二氢钾0. 4%，硫酸镁0. 04%，醋酸0. 2%，柠檬酸0. 06%。
实施例4。 一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其步骤如下取木醋杆 菌Xcetote"er^W&脂菌种接入种子培养基中，摇床25。C， 100rpm振荡培 养12h后，按4%接种量转接种子罐中扩大培养12h，再转接至生产罐中培养 12h，然后分装后进行浅盘培养3天，培养温度为25°C，即得成品粗纤维素膜。
实施例5。 一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其步骤如下取木醋杆 菌月c"o力s"er;sT力'/ M7菌种接入种子培养基中，摇床3rC， 180rpm振荡培 养48h后，按16y。接种量转接种子罐中扩大培养36h，再转接至生产罐中培养
36h，然后分装后进行浅盘培养io天，培养温度为src，即得成品粗纤维素膜。
实施例6。 一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其步骤如下取木醋杆 菌Jce&力sc&r xy乃'/7i^菌种接入种子培养基中，摇床29°C ， 120rpm振荡培 养24h后，按6%接种量转接种子罐中扩大培养24h，再转接至生产罐中培养 24h，然后分装后进行浅盘培养4天，培养温度为29°C，即得成品粗纤维素膜。
实施例7。 一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其步骤如下取木醋杆 菌Jce^tecter;^h'/7咖菌种接入种子培养基中，摇床3(TC， 140rpm振荡培 养30h后，按14%接种量转接种子罐中扩大培养32h，再转接至生产罐中培养 15h，然后分装后进行浅盘培养9天，培养温度为3CTC，即得成品粗纤维素膜。
实施例8。在实施例4-7任何一项所述的方法中，种子罐培养时，通气量 为0.3vvm，转速为60rpm，温度为25°C，培养时间12h;发酵罐培养时，通气量为0. 3vvm,-转速为60rpm，温度为25°C，培养时间12h。
实施例9。在实施例4-7任何一项所述的方法中，种子罐培养时，通气量 为0.6vvm，转速为100rpm，温度为31°C，培养时间36h;发酵罐培养时，通 气量为0. 6vvm，转速为100rpm，温度为31°C，培养时间36h。
实施例IO。在实施例4-7任何一项所述的方法中，种子罐培养时，通气 量为O. 5vvm，转速为80rpm，温度为27°C，培养时间24h;发酵罐培养时， 通气量为O. 5vvm，转速为80rpm,温度为27。C，培养时间24h。
实施例ll。在实施例4-7任何一项所述的方法中，所述种子培养液主要 成分为葡萄糖，玉米浆，硫酸铵，磷酸二氢钾，硫酸镁。
实施例12。在实施例4-7任何一项所述的方法中，所述发酵培养液主要 成分为葡萄糖，蔗糖，玉米浆，豆粕水解液，硫酸铵，磷酸二氢钾，硫酸 镁，醋酸，柠檬酸。
实施例13。取冷冻保藏的活体菌种木醋杆菌^cetoZ^"er j^h'朋迈接入 种子培养基中，摇床27"， 100rpm振荡培养24h后，按8%接种量转接种子罐 中，以0.4vvm通气量，27。C温度扩大培养12h，再转接至生产罐中，以0. 4vvm 通气量，27"C温度扩大培养12h，然后分装后进行浅盘培养5天，培养温度为 26°C，即得成品粗纤维素膜。
实施例14。取冷冻保藏的活体菌种木醋杆菌Jceto&"er ^r力'/7湖接入 种子培养基中，摇床27t， 180rpm振荡培养36h后，按12%接种量转接种子 罐中，以0. 6vvm通气量，28。C温度扩大培养36h，再转接至生产罐中，以0. 5vvm 通气量，28"C温度扩大培养36h，然后分装后进行浅盘培养10天，培养温度 为3(TC，即得成品粗纤维素膜。实施例15。取冷冻保藏的活体菌种木醋杆菌力ceto^"er义Wi'/7咖接入 种子培养基中，摇床27。C， 150rpm振荡培养24h后，按10%接种量转接种子 罐中，以0.5vvm通气量，3(TC温度扩大培养24h，，再转接至生产罐中，以 0.5vvm通气量，29"C温度扩大培养36h，然后分装后进行浅盘培养7天，培 养温度为29'C，即得成品粗纤维素膜。
权利要求
1、一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其特征在于，其步骤如下取木醋杆菌Acetobacter xylinum菌种接入种子培养基中，摇床25-31℃，100-180rpm振荡培养12-48h后，按4-16％接种量转接种子罐中扩大培养12-36h，再转接至生产罐中培养12-36h，然后分装后进行浅盘培养3-10天，培养温度为25-31℃，即得成品粗纤维素膜。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，种子罐培养时，通气量为 0. 3-0.6vvm，转速为60-100rpm，温度为25-31°C，培养时间12-36h; 发酵罐培养时，通气量为0. 3-0. 6vvm，转速为60-100rpm，温度为25-31 。C，培养时间12-36h。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述种子培养液主要成 分为葡萄糖，玉米浆，硫酸铵，磷酸二氢钾，硫酸镁。
4、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发酵培养液主要成 分为葡萄糖，蔗糖，玉米浆，豆粕水解液，硫酸铵，磷酸二氢钾，硫 酸镁，醋酸，柠檬酸。
全文摘要
本发明是一种动静结合制备细菌纤维素的方法，其特征在于，其步骤如下取木醋杆菌Acetobacter xylinum菌种接入种子培养基中，摇床25-31℃，100-180rpm振荡培养12-48h后，按4-16％接种量转接种子罐中扩大培养12-36h，再转接至生产罐中培养12-36h，然后分装后进行浅盘培养3-10天，培养温度为25-31℃，即得成品粗纤维素膜。本发明方法工艺简单，而且产量得到明显地提高，通过本发明所述的方法生产细菌纤维素产量高达13.6g/L(干重)。
文档编号C12R1/02GK101319242SQ200810022129
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月25日 优先权日2008年6月25日
发明者孙东平, 许春元 申请人:许春元;孙东平