CN105886570A

CN105886570A - L-谷氨酸生产纳米级细菌纤维素的一种方法

Info

Publication number: CN105886570A
Application number: CN201410746836.6A
Authority: CN
Inventors: 李政; 汪丽粉; 张健飞; 巩继贤; 贾士儒
Original assignee: Tianjin Polytechnic University
Current assignee: Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-08-24

Abstract

本发明公开了一种综合利用氨基酸连续生产细菌纤维素膜用与纺织、医用敷来、过滤原料方法。该方法包括以下步骤：1)细菌纤维素的制备：首先制备发酵培养基，加入2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na₂HPO₄和0-0.1％的氨基酸，配置成培养基，然后灭菌，再加入6％-10％的细菌纤维素生产菌的培养液，在25-30℃静置培养5-10天得到细菌纤维素膜。2)细菌纤维素膜的后处理：将所得细菌纤维素膜放0.1-0.5mol/L的碱溶液中，煮20-60分钟。然后用蒸馏水多次冲洗，至中性。本发明提供了一种连续生产细菌纤维素的新方法，利用L-谷氨酸代替成本较高的酵母浸粉和蛋白胨作为氮源，提高了产量，减少了氮源的成本，产生更高的经济效益。

Description

L-谷氨酸生产纳米级细菌纤维素的一种方法

技术领域

本发明涉及一种连续生产细菌纤维素的方法，特别是涉及一种用氨基酸生产纳米级细菌纤维素用于纺织、医用敷料、过滤原料的方法。

背景技术

细菌纤维素(Bacterial Cellulose，BC)是1886年由Adrian Brown在培养醋酸杆菌时发现的。细菌纤维素是由葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成的高分子聚合物，有很多优于植物纤维素的特点，如不含半纤维素、木质素、果胶。除此之外细菌纤维素还具有一下一些优点：(1)良好的生物相容性和生物可降解性；(2)高持水性和高透气性；(3)高结晶度、聚合度和非常一致的分子取向；(4)高抗张强度和弹性模量；(5)生物合成具有可调控性。由于细菌纤维素优良的性能，加入涤纶织物中减小织物的静电、在医用敷料上可作为人工皮肤减少烧伤患者的痛苦、作为过滤膜可以净化水资源。因此，细菌纤维素被应用到越来越多的领域，但细菌纤维素的高生产成本限制着它的发展，降低细菌纤维素成本是当前工业亟待解决的一个问题。

降低细菌纤维素成本的方法有：(1)优良菌株；(2)优化发酵工艺和设备；(3)培养基的成分，BC发酵培养基的组成对其产量影响很大。大部分的研究者都强调对于菌株的优化和筛选、发酵工艺和设备的改善，对培养基的成分的研究虽然也较多，但是利用氨基酸作为唯一氮源连续生产细菌纤维素的方法很少涉及。

其中，有关连续方法培养细菌纤维素的方法主要有以下一些专利：申请号为201110298717.5的中国专利中，是将生产淀粉之后的土豆废渣作为培养基原料，再对土豆废渣处理后作为培养细菌纤维素的培养基。该方法对土豆废渣处理比较麻烦，可利用的营养成分不高，培养时间长。申请号200910193119.4的中国专利中，是将菠萝皮榨汁，用过滤网过滤得到菠萝皮汁，再进行“二步法”发酵培养细菌纤维素。该方法过程繁琐，人力资源耗费多，且未提出菠萝皮残渣的利用方案。专利号为201110223884.3的中国专利中，是对椰子的废弃物椰子粕进行预处理，作为培养细菌纤维素的培养底物。该方法对椰子粕的处理要求高，且培养周期长。申请号为201110369460.8的中国专利中，提出了一种利用腐烂水果为原料制备细菌纤维素的方法。该方法先腐烂水果压榨，配成一定含糖量的果汁液，再灭菌，然后过滤除菌。水果腐烂快，整个工艺对时间要求严格。

目前细菌纤维素的生产遇到最大的问题就是成本过高，目前氮源占据了生产成本的很大比例，选择一种廉价的原料来取代是一种可行的方法。目前所采用的蛋白胨、酵母浸粉等氮源不能降低细菌纤维素的生产成本。用L-谷氨酸作为氮源连续生产这些生物可降解性的绿色环保产品至今未见报道。

发明内容

本发明提供了一种连续方法生产纳米级细菌纤维素等纺织、医用敷料、过滤用原料的方法，该方法以成本低廉的L-谷氨酸作为原料，不但减少了环境污染，而且因其价格便宜减小了细菌纤维素的生产成本，为相关产业创造了良好的经济效益。

本发明所提供的综合利用L-谷氨酸的方法，是用来配套生产纳米级细菌纤维素等的纺织、医用敷料、过滤用原料，可包括以下步骤：

1)细菌纤维素的制备

首先制备发酵培养基，加入2％的葡蓟糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na₂HPO，和0-0.05％的氨基酸，配置成培养基，然后灭菌，再加入6％-10％的细菌纤维素生产菌(Gluconacetobacterxylinum CGMCC No.2955)的培养液，在25-30℃静置培养5-10天得到细菌纤维素膜。

2)细菌纤维素膜的后处理

将所得细菌纤维素膜放入0.1-0.5mol的碱溶液中，煮20-60分钟。然后用蒸馏水多次冲洗，至中性。

所述步骤1)中氨基酸指的是L-谷氨酸。

所述步骤1)中的灭菌采用高压蒸汽灭菌锅于121℃下蒸煮20分钟。

所述步骤1)中的细菌纤维素生产菌株为木醋杆菌(Gluconacetobacter xylinum CGMCCNo.2955)。

所述步骤2)中的碱溶液是NaOH溶液。

氨基酸中的L-谷氨酸是一种价格相对较便宜的氨基酸，可发酵制得，产量高，生产过程简单。对此，本发明提出将L-谷氨酸加入到发酵培养基中，经过灭菌处理，作为唯一的氮源培养细菌纤维素，降低其生产成本。本发明提供了利用氨基酸作为培养基生产细菌纤维素用于纺织、医用敷料、过滤用原料的方法。该方法是利用L-谷氨酸作为唯一的氮源来源来生产纺织、医用敷料、过滤用原料细菌纤维素产品。由于L-谷氨酸营养高，代替成本较高的酵母浸粉和蛋白胨作为氮源，提高了产量，减少了氮源的成本。本发明将在减少细菌纤维素生产成本，提高产量中发挥重要作用，适合广泛推广和应用。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式

下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

本发明提供了一种连续生产细菌纤维素的新方法。利用L-谷氨酸代替成木较高的酵母浸粉和蛋白胨作为氮源，提高了产量，减少了氮源的成本，产生更高的经济效益。

实施例1

1)细菌纤维素的制备

首先制备发酵培养基，加入相对于培养基2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na₂HPO₄和0.01％L-谷氨酸，配置成培养基，调节培养基pH值为6.0，然后用高压蒸汽灭菌锅在121℃下蒸煮20分钟。最后在无菌条件下加入10％的木醋杆菌培养液，在30℃静置培养6天，得到细菌纤维素膜。

2)细菌纤维素膜的后处理

将所得细菌纤维素膜放入0.1mol/L的NaOH溶液中，煮20-60分钟。然后用蒸馏水多次冲洗，至中性。

实验结果，所得细菌纤维素湿膜重4.36g/100ml，与不加L-谷氨酸的对照组对比提高了2.6％。

实施例2

1)细菌纤维素的制备

首先制备发酵培养基，加入相对于培养基2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na₂HPO₁和0.025％的L-谷氨酸，配置成培养基，调节培养基pH值为6.0，然后用高压蒸汽灭菌锅在121℃下蒸煮20分钟。最后在无菌条件下加入10％的木醋杆菌培养液，在30℃静置培养6天，得到细菌纤维素膜。

2)细菌纤维素膜的后处理

实验结果，所得细菌纤维素湿膜重4.53g/100ml，与不加L-谷氨酸的对照组对比提高了6.6％。

实施例3

1)细菌纤维素的制备

首先制备发酵培养基，加入相对于培养基2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na₂HPO₁和0.05％的L-谷氨酸，配置成培养基，调节培养基pH值为6.0，然后用高压蒸汽灭菌锅在121℃下蒸煮20分钟。最后在无菌条件下加入10％的木醋杆菌培养液，在30℃静置培养6天，得到细菌纤维素膜。

2)细菌纤维素膜的后处理

将所得细菌纤维素膜放入O.1mol/L的NaOH溶液中，煮20-60分钟。然后用蒸馏水多次冲洗，至中性。

实验结果，所得细菌纤维素湿膜重4.87g/100ml，与不加L-谷氨酸的对照组相比提高了14.6％。

Claims

1.一种综合利用氨基酸连续生产纳米级细菌纤维素用与纺织、医用敷料、过滤原料的方法，包括以下步骤：

1)细菌纤维素的制备

首先制备发酵培养基，加入2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na₂HPO₄和0-0.1％的氨基酸，配置成培养基，然后灭菌，再加入6％-10％的细菌纤维素生产菌的培养液，在25-30℃静置培养5-10天得到细菌纤维素膜。

2)细菌纤维素膜的后处理

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中氨基酸指的是L-谷氨酸。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中的灭菌采用高压蒸汽灭菌锅于121℃下蒸煮20分钟。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中的细菌纤维素生产菌株为木醋杆菌。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中培养基中含相对于蒸馏水2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na₂HPO₄和0.01-0.1％的氨基酸。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中的碱液是NaOH溶液。