專利名稱：細(xì)菌纖維素的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種細(xì)菌纖維素的制備方法。
背景技術(shù)：
細(xì)菌纖維素是目前國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)生物材料之一，它的主要特性為超純(100％纖維素)、超細(xì)(納米級(jí))、超強(qiáng)(高楊氏模量)和高吸水保水率(1∶50以上)，高化學(xué)衍生活性，不含木質(zhì)素、半纖維素，其提取工藝簡(jiǎn)單，提取產(chǎn)品純度極高，被認(rèn)為是目前世界上最好的纖維素。細(xì)菌纖維素在醫(yī)藥、食品、化工、電子等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，世界范圍內(nèi)用于研究和生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的主要菌株為木醋桿菌(Acetobacter Xylimum)，研究的領(lǐng)域在于細(xì)菌纖維素的合成機(jī)制、高產(chǎn)菌株的分離篩選培養(yǎng)及纖維素的應(yīng)用等方面。由于微生物的營(yíng)養(yǎng)需求機(jī)制比較復(fù)雜，目前已經(jīng)了解了木醋桿菌的基本營(yíng)養(yǎng)要求，但對(duì)于其快速繁殖的關(guān)鍵因子還不了解，現(xiàn)行技術(shù)主要采用傳統(tǒng)的復(fù)配培養(yǎng)基的方法來(lái)為木醋桿菌提供營(yíng)養(yǎng)，而本發(fā)明采用生物活化培養(yǎng)基的方法，通過(guò)酵母菌的作用，使培養(yǎng)基的成分得到重新的改善，有效加快了木醋桿菌產(chǎn)生纖維素的速度，并提高了原料的利用率。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種利用生物活化法制備細(xì)菌纖維素的方法。該方法可以有效提高原料的利用率、加快細(xì)菌纖維素的合成速度。
本發(fā)明針對(duì)目前的發(fā)酵技術(shù)，改進(jìn)其培養(yǎng)基的活性有效成分，并通過(guò)高溫瞬時(shí)滅菌技術(shù)殺滅活化酵母、控制雜菌的污染，并有效保留其活性成分，以達(dá)到加快細(xì)菌合成的速度，提高原料利用率的目的。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)所述細(xì)菌纖維素的制備方法，包括如下步驟發(fā)酵母液經(jīng)過(guò)第一次殺菌處理后，接種酵母菌，酵母菌接種量為0.3～0.5％，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度保持28～32℃，培養(yǎng)36～72小時(shí)后，采用超高溫瞬時(shí)滅菌對(duì)發(fā)酵母液進(jìn)行二次殺菌，滅菌冷卻后的發(fā)酵母液中接入木醋桿菌(Acetobacter Xylimum)，木醋桿菌接種量為5～10％，通氣培養(yǎng)24～36小時(shí)后，靜態(tài)培養(yǎng)50～120小時(shí)，即可制得細(xì)菌纖維素凝膠片。
將上述制得的細(xì)菌纖維素凝膠片切成顆粒后，將纖維素顆粒與1～5％的NaOH溶液(重量百分比計(jì))按1∶1～2的質(zhì)量比混合均勻，加熱到60～80℃，處理1～4小時(shí)，過(guò)濾，清洗干凈，即可得到凝膠態(tài)的纖維素顆粒。
所述發(fā)酵母液主要由3～20％的碳水化合物類原料、0.1～1.0％的含氮原料組成(按重量百分比計(jì))，將上述原料加水加熱溶解，pH值調(diào)節(jié)到2.8～4.5，過(guò)濾后即得。其中碳水化合物類原料包括糖蜜、果汁或白糖等，糖蜜或果汁占碳水化合物類原料總質(zhì)量的50～75％，含氮原料包括硫酸銨或酵母膏等，硫酸銨占含氮原料的85～95％。所述果汁包括荔枝汁、龍眼汁或葡萄汁等。
所述pH值采用醋酸、檸檬酸或磷酸二氫鉀等調(diào)節(jié)。
所述發(fā)酵母液的第一次殺菌采用煮沸方式，煮沸時(shí)間5～10分鐘即可。
超高溫瞬時(shí)滅菌的條件為溫度為125～135℃，時(shí)間為20～30秒。
本發(fā)明利用生物活化法生產(chǎn)細(xì)菌纖維素它根據(jù)木醋桿菌產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的營(yíng)養(yǎng)需求配置發(fā)酵母液，發(fā)酵母液經(jīng)過(guò)加熱、過(guò)濾、殺菌后，通過(guò)進(jìn)行接種酵母菌使發(fā)酵母液活化、然后超高溫瞬時(shí)滅菌、冷卻、再接種木醋桿菌、培養(yǎng)、分裝、靜態(tài)培養(yǎng)、收獲、后處理、包裝得產(chǎn)品。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果通過(guò)在發(fā)酵母液中接種酵母菌，活化發(fā)酵母液，使之產(chǎn)生木醋桿菌生長(zhǎng)所需要的生長(zhǎng)因子；通過(guò)超高溫瞬時(shí)殺菌技術(shù)殺滅酵母及其他細(xì)菌，同時(shí)有效保留發(fā)酵母液的化學(xué)營(yíng)養(yǎng)成分；可以有效提高原料的利用率、加快細(xì)菌纖維素的合成速度。本發(fā)明使細(xì)菌纖維的得率從25g/L提高到32g/L；靜態(tài)發(fā)酵纖維素合成的快速生長(zhǎng)期的啟動(dòng)時(shí)間從48～72小時(shí)提前到36～48小時(shí)；12毫米厚度的細(xì)菌纖維凝膠片的合成時(shí)間至少縮短了24小時(shí)；纖維凝膠片的感染率下降到1％以下；產(chǎn)品的綜合得率大于85％。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明所述細(xì)菌纖維素的制備方法，包括如下步驟原料50公斤糖蜜、50公斤白糖、3公斤硫酸銨、200克酵母膏、加水加熱溶解后并用pH值調(diào)節(jié)劑醋酸調(diào)節(jié)到4.5，定重到1000公斤；過(guò)濾后即得發(fā)酵母液，發(fā)酵母液加熱煮沸(煮沸時(shí)間8分鐘)即為殺菌，冷卻到40℃即可接種酵母，接種活性干酵母(市售，干釀酒酵母Saccharomyces cerevisiac)5公斤，28～32℃培養(yǎng)36小時(shí)后超高溫瞬時(shí)滅菌，滅菌的條件為在135℃溫度下，20秒鐘時(shí)間；冷卻到40℃即可接種木醋桿菌(木醋桿菌1.1812，購(gòu)于中科院微生物研究所)，木醋桿菌接種量為5％，通氣培養(yǎng)30小時(shí)后，分裝到晾干的發(fā)酵盤(發(fā)酵盤經(jīng)清洗干凈后，熱殺菌)中，厚度為6毫米，堆垛靜態(tài)培養(yǎng)50～60小時(shí)后，即可收獲凝膠塊狀細(xì)菌纖維素(細(xì)菌纖維素凝膠片)，其厚度約5毫米。細(xì)菌纖維素凝膠片切成顆粒后，將上述顆粒與1％的NaOH溶液(按重量百分比計(jì))按1∶1的質(zhì)量比均勻混合，加熱到80℃，處理1小時(shí)，過(guò)濾掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干凈，即可得到凝膠態(tài)的纖維素顆粒，包裝。
實(shí)施例2原料100公斤荔枝汁、50公斤白糖、5公斤硫酸銨、200克酵母膏、加水加熱溶解后并用pH值調(diào)節(jié)劑醋酸調(diào)節(jié)到2.8，定重到1000公斤；過(guò)濾后即得發(fā)酵母液，發(fā)酵母液加熱煮沸(煮沸時(shí)間10分鐘)即為殺菌，冷卻到30℃即可接種酵母，接種活性干酵母3公斤(市售，葡萄酒酵母Saccharomycesellipsoideus)，28～32℃培養(yǎng)36小時(shí)后超高溫瞬時(shí)滅菌，滅菌的條件為在125℃溫度下，30秒鐘時(shí)間；冷卻到30℃即可接種木醋桿菌(Acetobacter Xylimum，木醋桿菌1.1812，購(gòu)于中科院微生物研究所)，木醋桿菌接種量為10％，通氣培養(yǎng)24小時(shí)后，分裝到發(fā)酵盤(發(fā)酵盤經(jīng)清洗干凈后，熱殺菌)中，厚度為15毫米，堆垛靜態(tài)培養(yǎng)110～120小時(shí)后，即可收獲凝膠塊狀細(xì)菌纖維素(細(xì)菌纖維素凝膠片)。細(xì)菌纖維素凝膠片切成顆粒后，將上述顆粒與5％的NaOH溶液(按重量百分比計(jì))按1∶1.5的質(zhì)量比均勻混合，加熱到70℃，處理2小時(shí)，過(guò)濾掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干凈，即可得到凝膠態(tài)的纖維素顆粒，包裝，產(chǎn)品纖維素干重34公斤。
實(shí)施例3原料100公斤葡萄汁、50公斤白糖、5公斤硫酸銨、260克酵母膏、加水加熱溶解后并用pH值調(diào)節(jié)劑醋酸調(diào)節(jié)到3.5，定重到1000公斤；過(guò)濾后即得發(fā)酵母液，發(fā)酵母液加熱煮沸(煮沸時(shí)間10分鐘)即為殺菌，冷卻到30℃即可接種酵母，接種活性干酵母5公斤(市售，面包酵母Saccharomycescerevisiac)，28～32℃培養(yǎng)36小時(shí)后超高溫瞬時(shí)滅菌，滅菌的條件為在130℃溫度下，25秒鐘時(shí)間；冷卻到30℃即可接種木醋桿菌(Acetobacter Xylimum，木醋桿菌1.1812，購(gòu)于中科院微生物研究所)，木醋桿菌接種量為8％，通氣培養(yǎng)36小時(shí)后，分裝到發(fā)酵盤(發(fā)酵盤經(jīng)清洗干凈后，熱殺菌)中，厚度為15毫米，堆垛靜態(tài)培養(yǎng)100～110小時(shí)后，即可收獲凝膠塊狀細(xì)菌纖維素(細(xì)菌纖維素凝膠片)，細(xì)菌纖維素凝膠片切成顆粒后，將上述顆粒與3％的NaOH溶液(按重量百分比計(jì))按1∶2的質(zhì)量比均勻混合，加熱到60℃，處理4小時(shí)，過(guò)濾掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干凈，即可得到凝膠態(tài)的纖維素顆粒，包裝，得纖維素干重36公斤。
實(shí)施例4原料20公斤龍眼汁、10公斤白糖、1公斤硫酸銨、100克酵母膏加水加熱溶解后并用pH值調(diào)節(jié)劑(醋酸、磷酸二氫鉀)調(diào)節(jié)到2.8，定重到1000公斤；過(guò)濾后即得發(fā)酵母液，發(fā)酵母液加熱煮沸(煮沸時(shí)間5分鐘)即為殺菌，冷卻到30℃即可接種酵母，接種活性干酵母(市售，干釀酒酵母Saccharomycescerevisiac)4公斤，28～32℃培養(yǎng)36小時(shí)后超高溫瞬時(shí)滅菌，滅菌的條件為在135℃溫度下，20秒鐘時(shí)間；冷卻到30℃即可接種木醋桿菌(AcetobacterXylimum)，木醋桿菌接種量為5％，通氣培養(yǎng)30小時(shí)后，分裝到晾干的發(fā)酵盤(發(fā)酵盤經(jīng)清洗干凈后，熱殺菌)中，厚度為6毫米，堆垛靜態(tài)培養(yǎng)50～60小時(shí)后，即可收獲凝膠塊狀細(xì)菌纖維素(細(xì)菌纖維素凝膠片)，其厚度約5毫米。細(xì)菌纖維素凝膠片切成顆粒后，將上述顆粒與1％的NaOH溶液(按重量百分比計(jì))按1∶1的質(zhì)量比均勻混合，加熱到80℃，處理1小時(shí)，過(guò)濾掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干凈，即可得到凝膠態(tài)的纖維素顆粒，包裝。
實(shí)施例5原料100公斤荔枝汁、100公斤白糖、9公斤硫酸銨、1000克酵母膏、加水加熱溶解后并用pH值調(diào)節(jié)劑檸檬酸調(diào)節(jié)到4.0，定重到1000公斤；過(guò)濾后即得發(fā)酵母液，發(fā)酵母液加熱煮沸(煮沸時(shí)間8分鐘)即為殺菌，冷卻到32℃即可接種酵母，接種活性干酵母5公斤(市售，面包酵母Saccharomycescerevisiac)，28～32℃培養(yǎng)36小時(shí)后超高溫瞬時(shí)滅菌，滅菌的條件為在130℃溫度下，25秒鐘時(shí)間；冷卻到32℃即可接種木醋桿菌(Acetobacter Xylimum，木醋桿菌1.1812，購(gòu)于中科院微生物研究所)，木醋桿菌接種量為8％，通氣培養(yǎng)36小時(shí)后，分裝到發(fā)酵盤(發(fā)酵盤經(jīng)清洗干凈后，熱殺菌)中，厚度為15毫米，堆垛靜態(tài)培養(yǎng)100～110小時(shí)后，即可收獲凝膠塊狀細(xì)菌纖維素(細(xì)菌纖維素凝膠片)，細(xì)菌纖維素凝膠片切成顆粒后，將上述顆粒與3％的NaOH溶液(按重量百分比計(jì))按1∶1的質(zhì)量比均勻混合，加熱到60℃，處理4小時(shí)，過(guò)濾掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干凈，即可得到凝膠態(tài)的纖維素顆粒，包裝。
實(shí)施例6原料30公斤荔枝汁、10公斤白糖、1.5公斤硫酸銨、260克酵母膏、加水加熱溶解后并用pH值調(diào)節(jié)劑檸檬酸調(diào)節(jié)到4.5，定重到1000公斤；過(guò)濾后即得發(fā)酵母液，發(fā)酵母液加熱煮沸(煮沸時(shí)間6分鐘)即為殺菌，冷卻到28℃即可接種酵母，接種活性干酵母5公斤(市售，面包酵母Saccharomycescerevisiac)，28～32℃培養(yǎng)36小時(shí)后超高溫瞬時(shí)滅菌，滅菌的條件為在130℃溫度下，25秒鐘時(shí)間；冷卻到28℃即可接種木醋桿菌(Acetobacter Xylimum，木醋桿菌1.1812，購(gòu)于中科院微生物研究所))，木醋桿菌接種量為8％，通氣培養(yǎng)36小時(shí)后，分裝到發(fā)酵盤(發(fā)酵盤經(jīng)清洗干凈后，熱殺菌)中，厚度為15毫米，堆垛靜態(tài)培養(yǎng)90～100小時(shí)后，即可收獲凝膠塊狀細(xì)菌纖維素(細(xì)菌纖維素凝膠片)，細(xì)菌纖維素凝膠片切成顆粒后，將上述顆粒與1％的NaOH溶液(按重量百分比計(jì))按1∶2的質(zhì)量比均勻混合，加熱到70℃，處理4小時(shí)，過(guò)濾掉水份，再用清水清洗3～5次至清洗干凈，即可得到凝膠態(tài)的纖維素顆粒，包裝。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于包括如下步驟發(fā)酵母液經(jīng)過(guò)第一次殺菌處理后，接種酵母菌，酵母菌接種量為0.3～0.5％，進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵溫度保持28～32℃，培養(yǎng)36～72小時(shí)后，采用超高溫瞬時(shí)滅菌對(duì)發(fā)酵母液進(jìn)行二次殺菌，滅菌冷卻后的發(fā)酵母液中接入木醋桿菌，木醋桿菌接種量為5～10％，通氣培養(yǎng)24～36小時(shí)后，靜態(tài)培養(yǎng)50～120小時(shí)，即制得細(xì)菌纖維素凝膠片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于所述細(xì)菌纖維素凝膠片切成顆粒后，將顆粒與1～5％的NaOH溶液按1∶1～2的質(zhì)量比混合均勻，加熱到60～80℃，處理1～4小時(shí)，過(guò)濾，清洗干凈，即得到凝膠態(tài)的纖維素顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于所述發(fā)酵母液主要由3～20％的碳水化合物類原料、0.1～1.0％的含氮原料組成，將上述原料加水加熱溶解，pH值調(diào)節(jié)到2.8～4.5，過(guò)濾后即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于所述碳水化合物類原料包括糖蜜、果汁或白糖，糖蜜或果汁占碳水化合物類原料總質(zhì)量的50～75％，含氮原料包括硫酸銨或酵母膏，硫酸銨占含氮原料的85～95％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于所述果汁包括荔枝汁、龍眼汁或葡萄汁。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于所述pH值采用醋酸、檸檬酸或磷酸二氫鉀調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于所述發(fā)酵母液的第一次殺菌采用煮沸方式，煮沸時(shí)間為5～10分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素的制備方法，其特征在于超高溫瞬時(shí)滅菌的條件為溫度為125～135℃，時(shí)間為20～30秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用生物活化法制備細(xì)菌纖維素的方法，該方法將發(fā)酵母液經(jīng)過(guò)第一次殺菌處理后，接種酵母菌，進(jìn)行發(fā)酵后，采用超高溫瞬時(shí)滅菌對(duì)發(fā)酵母液進(jìn)行二次殺菌，滅菌冷卻后的發(fā)酵母液中接入木醋桿菌，通氣培養(yǎng)后，靜態(tài)培養(yǎng)，即制得凝膠塊狀細(xì)菌纖維素。本發(fā)明可以有效提高原料的利用率、加快細(xì)菌纖維素的合成速度。
文檔編號(hào)C12P19/04GK1840677SQ20061003329
公開日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者李勝, 鄧毛程, 陳華, 宋煒, 黃蘭 申請(qǐng)人:李勝