一种具有树枝状结构的细菌纤维膜及其制备方法与流程

本发明属于细菌纤维膜制备领域，特别涉及一种具有树枝状结构的细菌纤维膜及其制备方法。

背景技术：

纳米纤维材料不仅具有纳米粉体的独特的理化特性，同时又避免了纳米粉体在实际应用中分散性差和易凝聚的缺陷，其能够以固体的形式存在，在服装、生物医用和航空航天等领域中有着极其广泛的应用。纳米纤维形貌结构的改变能够影响纳米材料的纳米效应，通过提高纳米纤维的比表面积、表面粗糙度和力学性能，可以提高纳米纤维的应用性能。例如根据文献(theinfluenceoffiberdiameterofelectrospunsubstratesonneuralstemcelldifferentiationandproliferation.biomaterials2009；30:556-64.)的报道，在生物医用方面，纳米纤维直径及结构变化对细胞分化和增殖有着至关重要的作用，纳米级纤维能够显著提高细胞的粘附及增殖性能，并且随着纳米纤维直径的减小，细胞的增殖与扩散性能提高；根据文章(cellsreacttonanoscaleorderandsymmetryintheirsurroundings.ieeetransactionsonnanobioscience2004；3:61-5.)的报道，纳米形貌能够调节细胞中细胞骨架和膜受体的形成，提高纳米纤维比表面积也可以影响整合素绑定蛋白的吸附过程和结构，从而提高细胞的粘附及增殖；专利cn104372437a也公开了一种聚乳酸的静电纺丝液，证明在过滤防护领域，树枝状的纳米纤维可以显著提高材料原有的阻隔和吸附性能。

近年来发展了许多制备纳米纤维的方法，如模板聚合、拉伸、相分离、自助装和静电纺丝等。与这些方法相比，采用微生物发酵的方法制备的细菌纤维素(bacterialcellulose)具有原料天然、合成过程温和、高效和最终产物环境友好等特点，是目前最具竞争力的纳米纤维材料。细菌纤维素具有与植物纤维素完全相同的化学组成，均是d-葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的直链大分子。由纳米级纤维素纤维组成的三维网络结构成形了bc特有的纳米结构。根据文献(bacterialcellulose-amasterpieceofnature'sarts.journalofmaterialsscience2000,35；261-270.)的报道，在bc生化合成过程中，菌株细胞作为生物合成反应器，将葡糖糖小分子在酶催化作用下生成纤维素微纤丝(cellulosemicrofibrils)，并由细胞壁侧的小孔挤出。由于每个菌株细胞壁上存在多个这样的小孔，因此相邻的纤维素微纤丝在氢键的作用下形成微纤丝束(bundle)，并且进一步链接成的纤维丝带(ribbon)。如图1中a-c所示，菌株细胞携带着微纤丝束/纤维丝带在发酵培养液中无规运动，微纤丝束/纤维丝带互相交织形成不规则网状或絮状结构，在这一过程中每个菌体犹如一只梭子，在培养液上自行编织成天然的“无纺布”，在细胞分裂过程中，紧密相连的纤维素丝带随着体壁不断延伸而增长，即便细胞分裂纤丝也不会脱落，当原有的一个细胞分裂成两个，纤维素丝带也形成三分支点(threewaybranchingpoint)，每个三分支点之间的纤维素丝带长度与细胞的生命周期和丝带生长率有关，理论上丝带长度将在200μm以上，因此，正常条件下，bc纳米结构是由平均直径30～100nm，长度大于10m的纤维素纳米纤维所构成的三维纳米网络，这些纳米纤维中无树枝状纤维。

bc纤维主要具有超纯(100％纤维素)、超细(纳米级)、超强(高杨氏模量)、高吸水保水率(1:50以上)、吸收/给水动态平衡和高化学衍生活性等特性。这些理化特性为其提供了广泛的应用领域，使其进入了食品、医药、纺织、造纸、化工、采油和选矿等诸多行业。

为了进一步提高bc纳米纤维材料的性能，对其纳米纤维结构调控的研究已成为当前热点。文献(细菌纤维素纳米纤维结构调控的初步研究[d].南京:南京理工大学,2013.3)研究认为，在bc材料生物发酵过程中加入干扰剂、表面活性剂和抑菌剂等在一定程度上可以改变纤维的网络结构与结晶；根据文献(chemicalmodificationsandcharacteristicchangesinbacterialcellulosetreatedwithdifferentmedia.journalofpolymerresearch2012；19.)的报道，将bc材料浸泡在不同的化学试剂中可以改变纳米纤维的纤维密度和纤维直径；根据文献(nanostructuralreorganizationofbacterialcellulosebyultrasonictreatment.biomacromolecules2010；11:1217-24.)的研究，采用超声处理降低bc纳米纤维的表面粗糙度，同时提高纤维素纤维的结晶。但上述现有文献的报道，对于bc纳米纤维结构的调控只能在较小范围内改变bc纳米纤维的网络结构、纤维密度及直径，鲜有纳米纤维树枝结构报道。

因此，研究一种简单易行且操作方便的树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法具有极其重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种简单易行且操作方便的具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法。本发明制备过程简单易行，操作方便，绿色无污染，制备的树枝状纳米纤维膜具有生物相容性好、比表面积高、阻隔和吸附性能好等特点，在生物医用和过滤防护等领域具有广阔的应用前景。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜，主要由主干细菌纤维素纤维和分支细菌纤维素纤维构成；

所述主干细菌纤维素纤维为自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架的细菌纤维素纤维；

所述分支细菌纤维素纤维为在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长的细菌纤维素纤维。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种具有树枝状结构的细菌纤维膜，所述具有树枝状结构的细菌纤维膜还包括岔枝细菌纤维素纤维，所述岔枝细菌纤维素纤维为在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长的细菌纤维素纤维。

如上所述的一种具有树枝状结构的细菌纤维膜，所述主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维和/或所述分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维通过β-1,4-糖苷键连接。本发明的主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维均为菌株生化合成得到，纤维与纤维之间是由化学键连接而成的整体，从化学组成来看，都是由吡喃型葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接而成的聚合物，因此，本发明的树枝状结构细菌纤维膜具有优良的力学性能，而现有技术采用静电纺丝法制备的纤维膜纤维之间都是物理堆积，没有共价结合，因而力学性能较差。

如上所述的一种具有树枝状结构的细菌纤维膜，所述主干细菌纤维素纤维的平均直径为30～80nm，长度大于10μm；

所述分支细菌纤维素纤维的平均直径为5～20nm，长度为30～300nm；

所述岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为5～10nm，长度为5～50nm。

如上所述的一种具有树枝状结构的细菌纤维膜，所述具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为0.1～9mm，密度为4～7mg/cm³。

如上所述的一种具有树枝状结构的细菌纤维膜，所述具有树枝状结构的细菌纤维膜的生物相容性好、比表面积高、力学性能优良、阻隔和吸附性能优良。

生物相容性是指对树枝状结构的细菌纤维膜参照国标gb/t16886进行生物相容性评估，包括体外细胞毒性试验、皮肤致敏试验和皮肤刺激试验，其中体外细胞毒性试验显示，细胞形态生长良好，细胞活力>80％，细胞毒性反应为1级或0级；皮肤致敏试验显示，样品无皮肤致敏反应，magnusson和kligman分级为0级；皮肤刺激试验显示，未观察到皮肤红斑和水肿现象，原发性刺激指数为0。

力学性能是指采用拉伸法分别测量树枝状的细菌纤维膜与未成树枝状的细菌纤维膜的湿态力学性能，树枝状结构可以显著提高细菌纤维膜的力学性能，树枝状bc膜的湿态拉伸强度可为1.455±0.105mpa，是一般bc膜的3.2倍(p<0.05)；弹性模量可为13.241±1.861mpa，是一般bc膜的4.8倍(p<0.05)。

吸附性能是指分别采用树枝状的细菌纤维膜与未成树枝状的细菌纤维膜吸附纳米颗粒，并观察材料表面吸附情况，测量纳米颗粒吸附总量，树枝状结构可以显著提高材料的吸附性能，当树枝状bc膜吸附纳米银30min后，吸附含量为可达23914mg/100cm²，是一般bc膜的208倍。

本发明还提供了一种制备如上所述的具有树枝状结构的细菌纤维膜的方法，将等电点为3.5～4的菌株均匀分散在ph值为4.0～6.0的菌株培养液中得到菌株细胞密度为10⁵～10⁸个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜；所述表面亲水的培养容器表面的静态水接触角为65～85°。

本发明中所用菌株的等电点为3.5～4，发酵培养液的ph值为4.0～6.0，菌株细胞的培养液ph值大于等电点，因而菌株细胞在培养液中带负电荷，同时，由于所用的培养容器为带负电荷的亲水材料，在相同电荷作用下，细胞在培养液的运动速率加快，随着菌株细胞数目的增加，细胞相互碰撞概率提高，菌株细胞所携带的微纤丝束或纤维丝带相互缠结，从而使菌株细胞被限制在较小的范围内，在形貌结构上表现为树枝状结构。

如上所述的方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液；按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化；将冷藏的等电点为3.5～4的菌株在室温解冻，并置于100～250ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为50～150r/min，温度为28～32℃，时间为6～24h；

(3)扩增；将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:10～100的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为28～32℃，时间为5～9天；

(4)离心；将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为2000～8000r/min，时间为3～10min；菌株细胞经过活化和扩增后细胞数目成几何倍增长，在离心力作用下菌株细胞成形沉淀，弃去上清液后得到浓缩菌液。离心力过小则不容易形成沉淀，离心力过大将对菌株细胞造成损伤，因此在离心处理时需控制转速和时间在合理范围内；

(5)配制菌株培养液；在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为4.0～6.0得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并均匀分散得到菌株细胞密度为10⁵～10⁸个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，均匀分散是指采用漩涡混匀器在500～2000rpm下连续振动10～30s，静置培养的温度为28～32℃，时间为5～9天。

如上所述的方法，所述等电点为3.5～4的菌株为葡糖醋杆菌、产醋杆菌、醋化杆菌、巴氏醋杆菌、葡萄糖杆菌、农杆菌、根瘤菌、八叠球菌、洋葱假单胞菌、椰毒假单胞菌和空肠弯曲菌中的一种以上。本发明中的菌株包括但不限于此，等电点为3.5～4且能够生物合成细菌纤维膜的微生物均可作为本发明的菌株，这里仅列举一些常见的微生物。

如上所述的方法，所述表面亲水的培养容器的材质为经表面亲水处理的聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、高硼硅玻璃或石英玻璃，所述表面亲水处理是指将带负电荷的亲水基团接枝在材质表面。

有益效果：

(1)本发明的一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，简单易行，操作方便，绿色无污染，有极好的推广价值；

(2)本发明的一种具有树枝状结构的细菌纤维膜，具有生物相容性好、比表面积高、阻隔和吸附性能好等特点，在生物医用和过滤防护等领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是细胞分裂过程三分支点示意图；

图2是利用本发明实施例1制备的细菌纤维膜的扫描电镜示意图；

图3为本发明的细菌纤维膜吸附纳米银30min后的sem图；

图4为一般细菌纤维膜吸附纳米银30min后的sem图；

图5是利用本发明实施例2制备的细菌纤维膜的扫描电镜示意图；

图6是利用本发明实施例3制备的细菌纤维膜的扫描电镜示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的葡糖醋杆菌在室温解冻，并置于100ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为50r/min，温度为28℃，时间为6h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:10的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为28℃，时间为5天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为2000r/min，时间为3min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为4.0得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在500rpm下连续振动10s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁵个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为65°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为28℃，时间为5天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的聚苯乙烯。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的扫描电镜示意图如图2所示，其厚度为0.1mm，密度为4mg/cm，该细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为30nm，长度为25μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为5nm，长度为100nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为7.5nm，长度为5nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为0.1mm，密度为4mg/cm³。制得的树枝状细菌纤维膜的拉伸强度为1.56mpa，拉伸模量为15.102mpa，拉伸伸长率为11.3％，细菌纤维膜吸附纳米银30min后的sem图如图3所示，而现有技术中一般的细菌纤维膜吸附纳米银30min后的sem图如图4所示，从图中明显可以看出本发明制备的细菌纤维膜的吸附性能远高于现有技术制备的细菌纤维膜，本发明制备的树枝状的细菌纤维膜的吸附含量为23914mg/100cm²，而现有技术中的一般的细菌纤维膜的吸附含量仅为115mg/100cm²。同时，对本发明制备的细菌纤维膜参照国标gb/t16886进行生物相容性评估，包括体外细胞毒性试验、皮肤致敏试验和皮肤刺激试验，其中体外细胞毒性试验显示，细胞形态生长良好，细胞活力>80％，细胞毒性反应为0级；皮肤致敏试验显示，样品无皮肤致敏反应，magnusson和kligman分级为0级；皮肤刺激试验显示，未观察到皮肤红斑和水肿现象，原发性刺激指数为0。

实施例2

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的醋化杆菌在室温解冻，并置于200ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为80r/min，温度为29℃，时间为10h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:100的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为29℃，时间为6天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为3000r/min，时间为4min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为6.0得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在800rpm下连续振动15s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁸个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为85°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为30℃，时间为9天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的聚丙烯。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的扫描电镜示意图如图5所示，细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为80nm，长度为22μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为20nm，长度为30nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为8nm，长度为10nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为9mm，密度为7mg/cm³。制得的树枝状细菌纤维膜的拉伸强度为1.35mpa，拉伸模量为11.38mpa，拉伸伸长率为10.3％。

实施例3

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的葡萄糖杆菌在室温解冻，并置于200ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为120r/min，温度为31℃，时间为12h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:15的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为30℃，时间为9天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为2000r/min，时间为10min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为4.9得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在1000rpm下连续振动10s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁶个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为68°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为29℃，时间为6天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团)接枝在表面的高硼硅玻璃。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的扫描电镜示意图如图6所示，细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为50nm，长度为24μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为12nm，长度为200nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为8nm，长度为15nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为3mm，密度为5mg/cm³。

实施例4

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的产醋杆菌在室温解冻，并置于250ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为150r/min，温度为32℃，时间为24h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:20的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为32℃，时间为9天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为8000r/min，时间为10min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为5.0得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在2000rpm下连续振动30s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁷个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为70°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为32℃，时间为9天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的聚氯乙烯。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为70nm，长度为12μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为18nm，长度为300nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为10nm，长度为25nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为8mm，密度为6.5mg/cm³。

实施例5

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的巴氏醋杆菌在室温解冻，并置于150ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为120r/min，温度为28℃，时间为12h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:15的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为29℃，时间为7天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为5000r/min，时间为6min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为4.9得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在1200rpm下连续振动30s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁸个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为67°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为31℃，时间为6天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的pet。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维和分支细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为65nm，长度为15μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为16nm，长度为50nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为7mm，密度为6mg/cm³。

实施例6

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的葡萄糖杆菌在室温解冻，并置于200ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为120r/min，温度为31℃，时间为12h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:15的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为30℃，时间为9天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为2000r/min，时间为10min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为4.9得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在1000rpm下连续振动10s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁶个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为68°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为29℃，时间为5天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的高硼硅玻璃。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为60nm，长度为18μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为10nm，长度为50nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为7.5nm，长度为10nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为3mm，密度为6mg/cm³。

实施例7

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的农杆菌在室温解冻，并置于250ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为50r/min，温度为32℃，时间为6h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:15的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为31℃，时间为7天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为6000r/min，时间为9min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为5.0得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在1500rpm下连续振动18s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁸个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为80°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为28℃，时间为3天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的石英玻璃。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为40nm，长度为20μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为10nm，长度为200nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为8nm，长度为5nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为2mm，密度为4.5mg/cm³。

实施例8

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的根瘤菌在室温解冻，并置于180ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为110r/min，温度为29℃，时间为18h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:12的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为28℃，时间为8天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为6000r/min，时间为8min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为5.6得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在800rpm下连续振动18s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁸个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为75°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为30℃，时间为4天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的聚苯乙烯。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为55nm，长度为28μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为12nm，长度为150nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为8.5nm，长度为10nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为4mm，密度为5.5mg/cm³。

实施例9

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的八叠球菌在室温解冻，并置于150ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为140r/min，温度为31℃，时间为18h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:18的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为30℃，时间为6天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为5000r/min，时间为6min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为5.6得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在600rpm下连续振动18s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁷个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为69°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为32℃，时间为3天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的聚丙烯。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为40nm，长度为30μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为8nm，长度为100nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为9nm，长度为20nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为1.8mm，密度为5.5mg/cm³。

实施例10

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的洋葱假单胞菌在室温解冻，并置于180ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为100r/min，温度为29℃，时间为20h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:28的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为28℃，时间为9天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为5000r/min，时间为4min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为5.0得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在800rpm下连续振动25s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁵个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为75°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为28℃，时间为5天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的聚丙烯。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为45nm，长度为32μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为10nm，长度为120nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为10nm，长度为30nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为3.5mm，密度为6mg/cm³。

实施例11

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的椰毒假单胞菌在室温解冻，并置于160ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为80r/min，温度为29℃，时间为9h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:12的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为31℃，时间为7天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为2000r/min，时间为6min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为4.8得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在1200rpm下连续振动25s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁷个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为80°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为32℃，时间为4天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的pet。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为55nm，长度为38μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为14nm，长度为120nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为10nm，长度为50nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为4mm，密度为6.5mg/cm³。

实施例12

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的空肠弯曲菌在室温解冻，并置于230ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为120r/min，温度为29℃，时间为21h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:18的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为28℃，时间为5天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为8000r/min，时间为3min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为5.0得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在500rpm下连续振动10s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁵个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为70°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为32℃，时间为7天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的高硼硅玻璃。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为60nm，长度为50μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为16nm，长度为180nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为10nm，长度为30nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为7.5mm，密度为6mg/cm³。

实施例13

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的空肠弯曲菌和椰毒假单胞菌(质量比1:2)在室温解冻，并置于230ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为120r/min，温度为29℃，时间为21h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:18的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为28℃，时间为5天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为8000r/min，时间为3min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为5.0得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在500rpm下连续振动30s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁶个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为75°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为32℃，时间为5天，培养容器的材质带负电荷的亲水基团接枝在表面的高硼硅玻璃。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为70nm，长度为45μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为15nm，长度为250nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为8nm，长度为5nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为5.5mm，密度为6mg/cm³。

实施例14

一种具有树枝状结构的细菌纤维膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)配制发酵培养液：按质量百分数计，单位为wt％，发酵培养液中各组分及其含量如下：

(2)活化：将冷藏的葡糖醋杆菌、产醋杆菌和醋化杆菌(质量比1:1:2)在室温解冻，并置于230ml的发酵培养液中进行摇床培养，摇床培养的转速为120r/min，温度为29℃，时间为21h；

(3)扩增：将活化完毕的菌液与发酵培养液按1:58的体积比混合后静置培养，静置培养的温度为28℃，时间为5天；

(4)离心：将扩增后的菌液离心后弃去上清液，获得浓缩菌液，离心的转速为8000r/min，时间为3min；

(5)配制菌株培养液：在发酵培养液中加入氢氧化钠调节ph为5.0得到菌株培养液；

(6)静置培养；在浓缩菌液中加入菌株培养液并采用漩涡混匀器在1500rpm下连续振动18s得到均匀分散的菌株细胞密度为10⁷个/ml的培养菌液，然后将培养菌液置于表面的静态水接触角为82°的亲水的培养容器中静置培养得到具有树枝状结构的细菌纤维膜，其中静置培养的温度为28℃，时间为6天，培养容器的材质为带负电荷的亲水基团接枝在表面的高硼硅玻璃。

最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜主要由主干细菌纤维素纤维、分支细菌纤维素纤维和岔枝细菌纤维素纤维构成，主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维上悬臂生长，岔枝细菌纤维素纤维在分支细菌纤维素纤维上悬臂生长，主干细菌纤维素纤维与分支细菌纤维素纤维之间和分支细菌纤维素纤维与岔枝细菌纤维素纤维之间都通过β-1,4-糖苷键连接，其中主干细菌纤维素纤维的平均直径为65nm，长度为38μm，分支细菌纤维素纤维的平均直径为16nm，长度为280nm，岔枝细菌纤维素纤维的平均直径为16nm，长度为50nm，最终制得的具有树枝状结构的细菌纤维膜的厚度为6mm，密度为6.8mg/cm³。