細(xì)菌纖維素結(jié)構(gòu)控制及其應(yīng)用研究.pdf

1、細(xì)菌纖維素(Bacterial Cellulose，簡稱BC)是一種由木醋桿菌發(fā)酵得到的纖維素材料，具有高持水性、生物可相容性、化學(xué)易修飾性和生物可降解性。近年來，由于其優(yōu)良的特性，BC在紡織、醫(yī)藥、食品、導(dǎo)電材料等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
　　目前，BC生產(chǎn)面臨成本高、產(chǎn)量低的問題，同時其應(yīng)用也存在性能單一的問題。因此，如何尋找廉價易得的發(fā)酵原料及增產(chǎn)因子，如何控制BC的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及開發(fā)BC基復(fù)合材料，是推進(jìn)BC工業(yè)化應(yīng)用亟待

2、解決的問題。
　　在BC發(fā)酵生產(chǎn)方面。本文探究了以廢棄物豆粕為發(fā)酵原料生產(chǎn)BC的可行性。實驗結(jié)果表明，在硫酸濃度為1.5wt％，料酸質(zhì)量比為1∶4，水解時間為20h，水解溫度為80℃的條件下預(yù)處理豆粕，得到的BC產(chǎn)量可達(dá)5.2g/L，同時BC的氮源平均成本顯示出極具競爭力的成本優(yōu)勢。
　　在BC結(jié)構(gòu)控制方面。首先，本文研究了添加氯化稀土（Rare Earth Chlorides，簡稱RECs）對木醋桿菌生長代謝及BC產(chǎn)量、形

3、態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。根據(jù)RECs對BC產(chǎn)量的影響，有8種RECs(Sccl3、Prcl3、Gdcl3、Dycl3、Ecl3r、Ybcl3、Ycl3、Tbcl3)具有明顯的促進(jìn)作用;有5種RECs(Smcl3、Cecl3、Eucl3、Hocl3、Tmcl3)具有明顯的抑制作用;有3種RECs(Lacl3、Ndcl3、Lucl3)影響不大，其中，當(dāng)Lacl3的濃度由0mg/L依次增加到20mg/L和500mg/L時，BC的結(jié)晶度由75.58％依次

4、下降到68.11％和48.11％，孔隙率由97.3％依次下降到96.1％和97.1％。
　　其次，研究了靜態(tài)發(fā)酵24h內(nèi)，不同直流電場強(qiáng)度對木醋桿菌生長代謝及BC形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在10mA電場下的培養(yǎng)基中部，BC纖維呈定向排列，且纖維直徑由0mA下的119.4nm下降到74.7nm。此外，BC的結(jié)晶度由0mA的75.58％依次下降到培養(yǎng)基陰、陽極下的48.76％、58.59％，BC的孔隙率由97.3％分別下降到90.0％

5、和92.8％。
　　在BC復(fù)合材料制備及應(yīng)用方面。一方面，通過溶液浸漬法和交聯(lián)技術(shù)制備了BC/ε-聚賴氨酸(BC/ε-PL)抗菌復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)，BC/ε-PL中ε-PL的含量可通過ε-PL溶液的濃度進(jìn)行調(diào)整，且隨著ε-PL濃度的提高，其對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性也得到增強(qiáng)。其中，當(dāng)ε-PL溶液的濃度在0.75wt％時，其在24h內(nèi)對大腸桿菌的抑菌率為99.04％，對金黃色葡萄球菌的抑菌率為97.89％。另一方面，以BC