专利名称：一种利用发酵椰子水合成氨基糖改性细菌纤维素的方法
技术领域：
本发明涉及一种合成改性细菌纤维素的方法，尤其涉及一种利用 发酵椰子水合成氨基糖改性细菌纤维素的方法。
背景技术：
细菌纤维素(bacterial cellulose, BC)是由某些微生物合成的纤 维素，由于其具有纯度高、结晶度高、持水吸水性能好、形状保持能 力好、可生物降解、生物合成时性能的可调控性等优良性能，使得 BC作为优良的原料成为研究热点，特别是近年来以BC为基质的生 物材料在医疗卫生材料、药物缓释载体、组织工程材料等领域得到广 泛的关注，具有广阔的应用前景。因此，使细菌纤维素具有不同的物 理、机械性能，或具有如抗菌性等自身没有的其他性能以满足不同领 域的应用要求，是急待探索解决的科学问题。而研究如何通过改变合 成体系条件来改良细菌纤维素的性能将是有效可行的途径。但自前国 内很少有这样的报道，有必要在该领域探寻新的改良方法得到性能多 样的细菌纤维素材料，拓展其应用领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用发酵椰子水合成氨基糖改性细菌 纤维素的方法，该方法可以明显縮短培养周期，提高纤维素产率和改 变细菌纤维素结构等。本发明的技术原理是利用自然发酵的椰子水培养体系，并添加 氨基糖，然后接种木醋杆菌进行培养，即可得到高产率的改性细菌纤维素。
本发明所采用的技术方案是
一种利用发酵椰子水合成氨基糖改性细菌纤维素的方法，其步骤 如下
1、 种子液培养
取木醋杆菌接入培养液中于28 3(TC进行静态培养1~3天，得种 子液。所述培养液是由发酵的椰子水与蒸馏水混合而成，其中按体积
百分比计发酵椰子水占70%~95%，蒸馏水占5~30%。
2、 培养基的制备
取发酵椰子水，按重量百分比计在发酵椰子水中加入0~6%的蔗 糖，0. 2%~0. 5%的硫酸铵，0. 05%~0. 3%的磷酸二氢钾，0. 01%~0. 1% 的硫酸镁，并添加0. 1%~2. 0%的氨基糖，调节pH为3.0 5.5，然后 进行高温灭菌，得含氨基糖培养基。所述氨基糖是葡萄糖胺、N-乙酰 葡萄糖胺、6-磷酸-N-乙酰葡萄糖胺、半乳糖胺或N-乙酰-D-半乳糖 胺。
3、 改性细菌纤维素的制备
按体积百分比计以3%~10%的接种量将种子液接入含氨基糖的培 养基中进行培养至培养基产生细菌纤维素；将细菌纤维素进行纯化处 理，然后于60 8(TC恒温干燥或冻干至恒重，获得改性细菌纤维素。 所述培养方式是在28 35'C下静态培养2~4天。所述细菌纤维素的纯化处理方式是取出产物后水流冲洗2~4小时，将其浸泡在80~100°C 的1%~2%的NaOH溶液中4 6小时，在稀酸内浸泡过夜，浸泡于叔丁 醇和乙醇内，再用蒸馏水超声波处理。
所述发酵椰子水是自然发酵7~30天的椰子水。
本发明制备工艺简单，利用了海南资源椰子水，成本低廉，通过 改变培养体系，有效地縮短培养周期，增大了产物的产率；添加氨基 糖后改变了产物的结构和性能，使产物既具有细菌纤维素又在一定程 度上具有氨基糖的特性，实现了改良细菌纤维素性能的目的。
图1是纯细菌纤维素(a)和N-乙酰葡萄糖胺改性细菌纤维素 (b)的红外对照谱图。
图2是纯细菌纤维素(a)和N-乙酰葡萄糖胺改性细菌纤维素 (b)的20000x下的扫描电镜对照照片。
具体实施方式
下面用非限定性实施例对本发明作进一步说明。 实施例一
将椰子水于自然条件下发酵10天。
取木醋杆菌接入由80ml发酵椰子水和20ml蒸馏水组成的培养液 中于3(TC进行静态培养3天，得100ml种子液。
取发酵椰子水400ml和100ml蒸馏水，混匀形成培养液，在培养 液中中加入10g的蔗糖，1.5g的硫酸铵，0.5g的磷酸二氢钾，0.25g 的硫酸镁，并添加0. 5g的6_磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖，调节pH为4. 0，然后在12rC下灭菌15min，得含N-乙酰氨基葡萄糖培养基。
取25ml种子液接入含N-乙酰氨基葡萄糖培养基中进行静态30 'C培养至培养基表面有凝胶膜出现；将膜取出后水流冲洗膜3小时， 将膜浸泡在9(TC的2%的NaOH溶液中5小时，在稀酸内浸泡过夜，然 后依次浸泡于叔丁醇和乙醇内，再用蒸馏水超声波处理，最后冻干至 恒重，获得改性细菌纤维素干膜。干膜通过测定，其化学结构中含有 N-乙酰基团特征峰1650cm—1和1560cm—N其结晶度和微观网状结构 获得改变；吸水性能和透气性有所改善。 实施例二
将椰子水于自然条件下发酵15天。
取木醋杆菌接入由45ml发酵椰子水和5ml蒸馏水组成的培养液 中于28"C进行静态培养3天，得50ml种子液。
取发酵椰子水180ml和20ml蒸馏水，混匀形成培养液，在培养 液中加入8g的蔗糖，0. 8g的硫酸铵，0. 2g的磷酸二氢钾，0. lg硫 酸镁，并添加4gN-乙酰氨基葡萄糖，调节pH为4.2，然后在121。C 下灭菌15min，得含N-乙酰氨基葡萄糖培养基。
取16ml种子液接入N-乙酰氨基葡萄糖培养基中进行静态培养至 培养基表面有凝胶膜出现；将膜取出后水流冲洗膜3小时，将膜浸泡 在8(TC的2%的NaOH溶液中6小时，每1. 5小时换1次NaOH溶液， 然后在稀酸内浸泡过夜，再依次浸泡于叔丁醇和乙醇内，最后用蒸馏 水超声波处理至中性，然后于6(TC恒温干燥至恒重，获得改性细菌 纤维素干膜。通过检测，红外结果其证明含有N-乙酰氨基葡萄糖的特征峰1650cm—1和1560cm—1;其结晶度和微观网状结构获得改变。 实施例三
将椰子水于自然条件下发酵20天。
取木醋杆菌接入由70ml发酵椰子水和30ml蒸馏水组成的培养液 中于28'C进行静态培养3天，得100ml种子液。
取发酵椰子水350ml和150ml蒸馏水，混匀形成培养液，在培养 液中加入20g的蔗糖，1.5g的硫酸铵，0.5g的磷酸二氢钾，0.25g 硫酸镁，并添加2. 5gN-乙酰氨基葡萄糖，调节pH为4. 1，然后在121 。C下灭菌15min,得含N-乙酰氨基葡萄糖培养基。
取30ml种子液接入N-乙酰氨基葡萄糖培养基中进行摇床培养 (摇床速度为lOOr/min)至培养基中有球状产物出现；将产物取出 后蒸馏水浸泡3小时，将膜浸泡在8(TC的2%的NaOH溶液中6小时， 每2小时换l次NaOH溶液，然后在稀酸内浸泡过夜，最后用蒸馏水 超声波处理至中性，冻干至恒重，获得细菌纤维素改性产物。
8
权利要求
1、一种利用发酵椰子水合成氨基糖改性细菌纤维素的方法，其特征在于其步骤如下1)、种子液培养取木醋杆菌接入培养液中于28～30℃进行静态培养1～3天，得种子液；所述培养液是由发酵的椰子水与蒸馏水混合而成，其中按体积百分比计发酵椰子水占70％～95％，蒸馏水占5～30％；2)、培养基的制备取发酵椰子水，按重量百分比计在发酵椰子水中加入0～6％的蔗糖，0.2％～0.5％的硫酸铵，0.05％～0.3％的磷酸二氢钾，0.01％～0.1％的硫酸镁，并添加0.1％～2.0％的氨基糖，调节pH为3.0～5.5，然后进行高温灭菌，得含氨基糖培养基。所述氨基糖是葡萄糖胺、N-乙酰葡萄糖胺、6-磷酸-N-乙酰葡萄糖胺、半乳糖胺或N-乙酰-D-半乳糖胺；3)、改性细菌纤维素的制备按体积百分比计以3％～10％的接种量将种子液接入含氨基糖的培养基中进行培养至产生细菌纤维素；将细菌纤维素进行纯化处理，然后于60～80℃恒温干燥或冻干至恒重，获得改性细菌纤维素。
2、 根据权利要求1所述的利用发酵椰子水合成氨基糖改性细菌 纤维素的方法，其特征在于所述发酵椰子水是自然发酵7 30天的 椰子水。
3、 根据权利要求1所述的利用发酵椰子水合成氨基糖改性细菌纤维素的方法，其特征在于所述种子液在含氨基糖培养基中的培养方式是在28 30'C下静态培养2~4天。
4、根据权利要求1所述的利用发酵椰子水合成氨基糖改性细菌 纤维素的方法，其特征在于所述细菌纤维素的纯化处理方式是取出 产物后水流冲洗2~4小时，将其浸泡在80 100°C的1%~2%的NaOH溶 液中4 6小时，再在稀酸内浸泡过夜，然后依次浸泡于叔丁醇和乙醇 内，最后用蒸馏水超声波处理。
全文摘要
本发明公开了一种利用发酵椰子水合成氨基糖改性细菌纤维素的方法，以发酵椰子水为培养体系，辅以适量碳源、氮源，添加氨基糖后，接种木醋杆菌培养可得到改性细菌纤维素，其过程包括1.种子液培养；2.培养基的制备；3.改性细菌纤维素的制备。本发明制备工艺简单，利用了海南资源椰子水，成本低廉，通过改变培养体系，有效地缩短培养周期，改变产物的产率；添加氨基糖后改变了产物结构和性能，使产物既具有细菌纤维素的性能又在一定程度上具有氨基糖的特性，实现了改良细菌纤维素性能的目的。
文档编号C12P19/04GK101497905SQ200910126670
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月5日 优先权日2009年3月5日
发明者冯玉红, 敏 吴, 吴周新, 尹学琼, 庞素娟, 徐田军, 曹献英, 朱清梅, 杜晶晶, 强 林, 成 牛, 王锡彬, 胡凌俊, 鲁战平 申请人:海南大学