專利名稱：動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于細(xì)菌纖維素材料的制備領(lǐng)域，特別涉及一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖 維素材料的裝置及方法。
背景技術(shù)：
細(xì)菌纖維素(Bacterial Cellulose，簡(jiǎn)稱BC)是一類由微生物產(chǎn)生的純纖維素。 細(xì)菌纖維素和植物纖維一樣都是由β-D-葡萄糖通過(guò)β-1，4-葡萄糖苷鍵結(jié)合成的直鏈， 直鏈間彼此平行，不呈螺旋構(gòu)象，無(wú)分支結(jié)構(gòu)，又稱為β_1，4-葡聚糖。細(xì)菌纖維素由于具 有獨(dú)特的生物親和性、生物相容性和無(wú)過(guò)敏反應(yīng)，以及高的持水性、聚合度、結(jié)晶度，良好的 三維納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、高的張力和強(qiáng)度，尤其是良好的機(jī)械韌性，因此在人工血管、組織 工程支架、人工皮膚以及治療皮膚損傷等方面具有廣泛的用途，是國(guó)際生物醫(yī)用材料研究 白勺 °目前細(xì)菌纖維素材料的制備一般采用常規(guī)靜置培養(yǎng)法，獲得的是一張纖維素膜。 用常規(guī)液體深層槳葉垂直攪拌技術(shù)會(huì)引起木醋桿菌的變異退化，導(dǎo)致其不再合成纖維素， 而目前常用的較少引起菌種退化的動(dòng)態(tài)發(fā)酵技術(shù)(在氣升式發(fā)酵罐中)僅能制備顆粒狀的 細(xì)菌纖維素材料，由于纖維素可溶于某些化學(xué)試劑，因此很早就有人希望將細(xì)菌纖維素溶 液灌注模具來(lái)“鑄造”有形狀的空腔生物材料。然而效果卻并不理想，所獲得的纖維素產(chǎn)品 不具有原細(xì)菌纖維素的優(yōu)良特性，這可能是由于它的物理結(jié)構(gòu)被改變而導(dǎo)致性能劣化。由 于木醋桿菌合成纖維素是一個(gè)耗氧的次級(jí)代謝過(guò)程，纖維素易形成于空氣與培養(yǎng)液的交界 處，因此氧氣是纖維素形成的重要因素。已有的研究表明，只要在靜置發(fā)酵液中提供表面透 氧性能良好、具有一定形狀的模具，在模具表面就可以形成該形狀的纖維素膜，這樣利用細(xì) 菌在線發(fā)酵制備有形生物醫(yī)用材料就成為可能。首次利用該原理成功制備有形狀的細(xì)菌纖維素產(chǎn)品是一個(gè)手套形狀的人工皮 膚(UKPatent 12, 169, 543 ；White and Brown，1989)。該技術(shù)是利用能透氧氣的手形微 型織造物(microwoven textiles)作為模具，靜態(tài)條件下培養(yǎng)。1990和1991年日本人 Yamanaka根據(jù)同樣的原理，利用一個(gè)能透氧的空腔圓管，如玻璃紙、特富龍、硅膠、陶瓷等 制作的模具，通過(guò)注入含活細(xì)菌的培養(yǎng)液在靜態(tài)發(fā)酵條件下制備人工血管獲得了成功(EP PatentO, 396，344 JP Patent 3，272，772)。他以成年雜種狗為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將制備好的BC管 材料植入到大動(dòng)脈和頸靜脈血管中，發(fā)現(xiàn)雖然在血管縫合處以及BC管內(nèi)壁有輕微的血栓 吸附，但是BC管始終保持良好的通暢度。2001和2003年德國(guó)Klemm等人將一個(gè)內(nèi)部是玻璃 圓柱而外部是玻璃圓管組成的模具浸入細(xì)菌培養(yǎng)液中，通過(guò)靜態(tài)發(fā)酵制備成功小直徑人工 血管(1 3mm內(nèi)徑)(商品名為BASYC)，并經(jīng)老鼠動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明該人工血管抗血栓效果很 好(WO Patent 0，161，026，US Patent 2，003，013，163)。大白鼠沒(méi)有經(jīng)任何抗凝藥物處理， 觀察到頸動(dòng)脈-BC管復(fù)合體被結(jié)締組織包裹，上面布滿類似血管滋養(yǎng)管的小血管，BC管完 全被活體組織包裹沒(méi)有任何排斥反應(yīng)。所有植入的BC管在手術(shù)后都保持100%的暢通率， 而且沒(méi)有血栓凝結(jié)或者組織增生的現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，中空細(xì)菌纖維素管是制備< 6mm人工
4血管的良好材料。此外，該空腔纖維管還可以作為氣管、輸尿管、軟骨支架、覆蓋神經(jīng)纖維的 護(hù)套，以及某些空腔器官的替代物等(WO Patent 0，161，026 ；US Patent 2，003，013，163)。 2005年美國(guó)和瑞典國(guó)際合作小組的Svensson等人報(bào)道了以細(xì)菌纖維素作為軟骨組織工程 支架的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并指出效果較好。2006年Backdahl等人通過(guò)研究細(xì)菌纖維素的機(jī)械性能 以及與人平滑肌細(xì)胞的相互作用指出該材料今后可以用于組織工程血管。以上研究證明了 凝膠狀的管狀BC材料以其高的機(jī)械強(qiáng)度、大的持水力、十分規(guī)則的內(nèi)表面和極好的生物相 容性等特點(diǎn)，在顯微外科手術(shù)中作為血管組織替代物具有巨大的應(yīng)用前景。BC除了用于人造血管等醫(yī)用材料外，還可以用于人工皮膚等傷科敷料。微生物纖 維素獨(dú)特三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部有很多“孔道”，有良好的透氣、透水性能，能吸收60 700倍于 其干重的水份，這些水分是以自由水的形式存在。使用BC作為傷口敷料能夠迅速吸收傷口 血液和組織液，防止傷口感染化膿，又能為慢性傷口附近的組織再生提供濕潤(rùn)的環(huán)境促進(jìn) 傷口愈合和減輕疼痛。同時(shí)纖維素不會(huì)和傷口粘連，不會(huì)造成二次傷害，剝離時(shí)也不會(huì)有殘 留。首次利用能透氧的手形微型織造物為模具靜態(tài)培養(yǎng)成功制備的手套形狀的人工皮膚在 治療大面積燒傷/燙傷的手部皮膚時(shí)具有良好效果。自1987年以來(lái)，巴西連續(xù)報(bào)道了 400 多例應(yīng)用細(xì)菌纖維素膜對(duì)燒傷、燙傷、褥瘡、凍傷、皮膚移植和慢性皮膚潰瘍等治療效果良 好的實(shí)例?，F(xiàn)已有用其制成的人工皮膚(商品名為BioFill)、紗布、繃帶和“創(chuàng)口貼”等傷 科敷料商品上市。另外一種叫做Xcell的BC創(chuàng)傷敷料也被用來(lái)促進(jìn)慢性創(chuàng)傷的愈合，同樣 也表現(xiàn)出很好的治療效果。研究顯示這種BC敷料在慢性創(chuàng)傷的應(yīng)用方面較之其他材料的 敷料能夠更有效地促進(jìn)傷口愈合。與其它人工皮膚和傷科敷料相比，該膜的主要特點(diǎn)是在 潮濕情況下機(jī)械強(qiáng)度高、對(duì)液、氣及電解物有良好的通透性、與皮膚相容性好，無(wú)刺激性，可 有效緩解疼痛，防止細(xì)菌的感染和吸收傷口滲出的液體，促進(jìn)傷口的快速愈合，有利于皮膚 組織生長(zhǎng)。此膜作為緩釋藥物的載體攜帶各種藥物，利于皮膚表面給藥，促使創(chuàng)面的愈合和 康復(fù)。因此，該纖維素作為一種極具應(yīng)用潛力的生物材料具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。但是現(xiàn)有技術(shù)方法的不足之處在于需要特定的透氧模具和靜態(tài)發(fā)酵制備，生產(chǎn)周 期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)效率低，無(wú)法進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝 置及方法，該方法制備的異型空腔BC材料不僅其尺寸和形狀是可控的，而且發(fā)酵裝置的模 具可拆卸，重復(fù)使用，且制備方法簡(jiǎn)便易行，成本低廉，生產(chǎn)效率高，適用于工業(yè)化生產(chǎn)；該 異型空腔BC材料可廣泛應(yīng)用于人工血管、神經(jīng)纖維導(dǎo)管等中空器官的替代品，還可作為食 品包裹材料如肉制品腸衣、果凍外衣等。本發(fā)明的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，包括溫度計(jì)口，酸液堿 液添加口，把手，通氣口，PH計(jì)口，營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)料口，轉(zhuǎn)軸，發(fā)酵罐，馬達(dá)，水浴裝置，模具，其特征 是所述的轉(zhuǎn)軸一端連接固定馬達(dá)輸出軸，轉(zhuǎn)軸另一端從發(fā)酵罐一端面中心位置伸入發(fā)酵 罐內(nèi)；在發(fā)酵罐內(nèi)的轉(zhuǎn)軸上固定有模具。所述的轉(zhuǎn)軸在發(fā)酵罐內(nèi)腔安裝固定有轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)軸通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)圓周邊緣對(duì)稱固定有2 個(gè)以上模具。所述的模具為棍形或手套形模具。
所述的模具為手套形模具，其中，手套形模為依次在轉(zhuǎn)軸上穿入1個(gè)以上手套形 模具。所述模具的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形、三角形、心形或五角星形。所述的模具為實(shí)心或者中空結(jié)構(gòu)。所述的溫度計(jì)口、酸液堿液添加口、pH計(jì)口、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)料口、通氣口、把手均位于發(fā)酵 罐的外表面上。所述的發(fā)酵罐為任意形狀。所述的模具的材料為玻璃、陶瓷、紫砂、金屬、硅膠、木材、纖維素、橡膠、滌綸、尼 龍(Nylon)、奧綸(Orion)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯乙醇(Ivalon)、滌綸(Dacron)、特氟綸 (Teflon)、膨體聚四氟乙烯(ePTFE)和真絲等高分子材料以及塑料等無(wú)機(jī)有機(jī)材料的一種 或幾種組合。本發(fā)明的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的方法，包括(1)菌種培養(yǎng)將細(xì)菌纖維素生產(chǎn)菌株接入液體培養(yǎng)基擴(kuò)培，于20-3(rC、100-250r/min條件下 搖床培養(yǎng)或者靜置培養(yǎng)12 48h后備用；(2)異性空腔BC材料的發(fā)酵制備將步驟(1)制備的含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到上述發(fā)酵裝置中，然后旋轉(zhuǎn)模 具以3-20rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行擾動(dòng)培養(yǎng)，于20 32°C動(dòng)態(tài)培養(yǎng)4_20天后，即可收獲空腔異形纖 維素材料；(3)材料處理將制備的中空異形細(xì)菌纖維素材料從模具上取下，然后浸泡于0.5 2襯％的 NaOH溶液中，70-100°C水浴處理30-120min，使細(xì)菌纖維素材料呈白色半透明后即可；然后 洗滌至中性，即得異形細(xì)菌纖維素產(chǎn)品。所述步驟(1)中的BC生產(chǎn)菌株為醋酸菌屬(Acetobacter sp.)、葡萄糖酸 桿菌屬(Gluconobacter sp.)、葡糖酸醋桿菌屬(Gluconacetobacter sp.)、根瘤菌屬 (Rhizobium sp. )、7〈疊球菌屬(Sarcina sp. )、{段單胞菌屬(Pseudomounas sp.)、無(wú)色桿菌 屬(Achromobactersp.)、產(chǎn)喊菌屬(Alcaligenes sp.)、氣桿菌屬(Aerobacter sp·)、固氮 菌屬(Azotobacter sp·)、土壤桿菌屬(Agrobacterium sp.)、洋蔥假單胞菌(Seudomonas c印acia)、空腸彎曲菌(Campylobacter jejuni)或紅茶菌(kombucha)；其中優(yōu)選菌株為木 醋桿菌(Acetobacterxylinum)或紅茶菌；其中，除紅茶菌以外的菌種按2 3接種環(huán)的接種量接入液體種子培養(yǎng)基；紅茶菌 按接入1-10片直徑0. 5cm圓片含菌BC膜的接種量接入液體種子培養(yǎng)基；或者先制備生產(chǎn)菌的液體種子，再轉(zhuǎn)接入液體發(fā)酵培養(yǎng)基；除紅茶菌以外的菌種 按2 3接種環(huán)的接種量接入液體種子培養(yǎng)基制備種子液，然后按3vol% 20vol%的接 種量轉(zhuǎn)接到液體發(fā)酵培養(yǎng)基；紅茶菌按接入1-10片直徑0. 5cm圓片含菌BC膜的接種量接 入液體種子培養(yǎng)基，以及按1 10片直徑0. 5-lcm圓片含菌BC膜的接種量轉(zhuǎn)接到液體發(fā) 酵培養(yǎng)基。所述的除了紅茶菌以外的液體種子培養(yǎng)基和液體發(fā)酵培養(yǎng)基的組分均為每IL 水中，甘露醇、葡萄糖、麥芽糖、蔗糖或果糖20-200g、蛋白胨或胰蛋白胨3g、酵母浸膏5g，
6PH3. 0-7. 5，121°C滅菌20min ；或甘露醇、葡萄糖、蔗糖或果糖20_200g，酵母浸膏5g，蛋白胨 或胰蛋白胨 5g，檸檬酸 115g，Na2HP042. 7g，水 1L，ρΗ3· 0-7. 5，121°C滅菌 20min ；紅茶菌液體種子培養(yǎng)基和液體發(fā)酵培養(yǎng)基，其組成均為(1)每IL水中，綠茶或者 紅茶I-IOg(茶葉5g時(shí)最優(yōu))，葡萄糖、蔗糖或者果糖10 200g、蛋白胨或者胰蛋白胨3g、酵 母浸膏5g，pH3. 0-7. 5，巴氏滅菌30min ； (2)將葡萄糖、蔗糖或果糖、綠茶或紅茶、以及水配 成培養(yǎng)基，其中糖、茶、水的質(zhì)量比為5 0.1-0.4 100-200，pH3. 0-7. 5，巴氏滅菌30min; 或者(3)每IL水中，甘露醇、葡萄糖、蔗糖或果糖20-200g、蛋白胨或胰蛋白胨3g、酵母浸膏 5g，pH3. 0-7.5，121°C滅菌20min ；其中，最優(yōu)培養(yǎng)基為(1)的配方。所述步驟(2)中的含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基為步驟(1)制備的含生產(chǎn)菌株的液體 種子培養(yǎng)基或含生產(chǎn)菌株的液體發(fā)酵培養(yǎng)基。此外，為加速在模具上形成纖維素膜，可以在轉(zhuǎn)軸或模具內(nèi)腔中注入含氧量為 I-IOOvol %的空氣，當(dāng)含氧量為lOOvol %時(shí)，通入的是純氧。目前已有的BC中空異形材料的制備技術(shù)一般采用單層透氧模具制備，效率低且 外表面或者內(nèi)表面粗糙，本發(fā)明利用細(xì)菌纖維素在液體中易纏繞的特性，在水平擾動(dòng)的生 物反應(yīng)器中，通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)上模具圍繞著轉(zhuǎn)軸軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得模具在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行緩慢 且循環(huán)浸沒(méi)的擾動(dòng)培養(yǎng)方式，纏繞和吸附發(fā)酵液中的細(xì)菌纖維素而在模具表面形成一定形 狀的中空細(xì)菌纖維素材料。由于是亞靜態(tài)培養(yǎng)(轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速很緩慢，< 20rpm，菌體在亞靜態(tài)的環(huán)境下生長(zhǎng))， 可以使模具在液體培養(yǎng)基和含氧介質(zhì)中不停地交替，既給液體培養(yǎng)基提供足夠的溶解氧， 促進(jìn)液體中菌體的快速繁殖和產(chǎn)生纖維素，從而利于模具的纏繞；又有利于已固定在模具 上的纖維素膜中的菌體可以接觸到營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)使得菌體充分接觸氧，從而促使菌體大量繁 殖和分泌纖維素，高效制備細(xì)菌纖維素材料。多種因素促使生產(chǎn)效率大大提升。根據(jù)所需制備的BC材料的尺寸和形狀，選擇合適的模具材料，制備出橫截面形狀 為圓形、方形、橢圓形、三角形、心形、五角星形等異形BC材料。本發(fā)明制備得到異型空腔細(xì)菌纖維素材料作為一種新型納米生物材料不僅可以 用于人工血管、覆蓋神經(jīng)纖維的護(hù)套，還可用于人造氣管、輸尿管、組織工程支架、人工皮 膚、腦膜，以及某些中空器官的替代品；或者可作為一種可食用的食品包裹材料(如肉制品 腸衣、果凍外衣等)等，具有非常廣闊的應(yīng)用范圍和美好的應(yīng)用前景。有益效果(1)本發(fā)明制備的異型空腔BC材料相較于其他物理化學(xué)的方法，保留了其獨(dú)特的 三維網(wǎng)狀納米結(jié)構(gòu)、高化學(xué)純度、高結(jié)晶度、高聚合度、高強(qiáng)度以及良好的生物相容性等優(yōu) 點(diǎn)；且制備方法簡(jiǎn)便易行，成本低廉，生產(chǎn)效率高，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；(2)本發(fā)明制備的異型空腔BC材料的長(zhǎng)度、內(nèi)徑、厚度等尺寸和形狀均不受限制， 可以人工調(diào)控，而且材料內(nèi)外均具有光滑平整的表面；(3)發(fā)酵裝置的模具可拆卸，重復(fù)使用，所制備的各種異形BC材料可以在表面毫 無(wú)損傷的情況下剝離出來(lái)；為了進(jìn)一步提高異形BC材料的制備效率，在水平生物反應(yīng)器中 可配備多個(gè)模具以提高產(chǎn)量。


圖Ia為制備管狀細(xì)菌纖維素材料的發(fā)酵裝置示意圖1，其中模具為棍子或者管 子，模具內(nèi)腔可以充滿氧氣或空氣；圖Ib為制備手形細(xì)菌纖維素材料的發(fā)酵裝置示意圖2，其中模具為手形，模具內(nèi) 腔可以充滿氧氣或空氣；圖2為用于制備管狀細(xì)菌纖維素材料的轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型；圖3為不同棒狀模具材料制備得到的細(xì)菌纖維素結(jié)果，上為硅膠棒，中為木棒，下 為磨砂玻璃棒；圖4為制備管狀細(xì)菌纖維素材料的配備磨砂玻璃棒模具的發(fā)酵裝置實(shí)拍圖；圖5為發(fā)酵5-7天制備的管形細(xì)菌纖維素材料的實(shí)物圖；圖6為發(fā)酵5天制備的管形細(xì)菌纖維素材料的電鏡圖；其中A為外表面，B為內(nèi)表 面，C為與管中心軸方向垂直截面(橫截面)，D為沿管中心軸方向截面(縱截面)；圖8為發(fā)酵1 8天制備的細(xì)菌纖維素管沿管中心軸方向測(cè)試的絕對(duì)拉力(軸向 拉力)隨時(shí)間變化的曲線圖；圖9為發(fā)酵1 8天制備的細(xì)菌纖維素管沿與管中心軸垂直方向測(cè)試的絕對(duì)拉力 (徑向拉力)和相對(duì)干重拉力隨時(shí)間變化的曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定 的范圍。以管狀BC材料的制備為例實(shí)施例11.發(fā)酵裝置的設(shè)計(jì)組裝1. 1設(shè)計(jì)思想由于Acetobacterxylinum屬于好氧性細(xì)菌，在長(zhǎng)期的發(fā)酵代謝過(guò)程中需要大量 的氧氣，細(xì)菌纖維素的生長(zhǎng)屬于吸附式生長(zhǎng)并且必須要有培養(yǎng)基的支持，因此要讓細(xì)菌纖 維素按照一定的形狀生長(zhǎng)成形，細(xì)菌纖維素就必須在特定形狀的模具材料上進(jìn)行好氧生 長(zhǎng)。如果要制備的細(xì)菌纖維素材料為管狀材料，則要考慮采用棍形、棒形或管狀模具，不僅 讓細(xì)菌纖維素在這些模具上生長(zhǎng)，而且還必須提供足夠的氧氣，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了采用一個(gè) 配備棍形模具的水平生物反應(yīng)器，讓模具在液體培養(yǎng)基中進(jìn)行緩慢循環(huán)反復(fù)浸沒(méi)的方式進(jìn) 行擾動(dòng)培養(yǎng)，這樣培養(yǎng)基中產(chǎn)生細(xì)菌纖維素就可以纏繞吸附在模具上，時(shí)而浸沒(méi)在培養(yǎng)基 中補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，時(shí)而暴露在空氣或氧氣中的循環(huán)反復(fù)操作，直到培養(yǎng)形成所需的管狀細(xì)菌纖 維素材料。為加快以固定在模具上菌體的生長(zhǎng)和合成分泌纖維素，模具中充滿1-100%氧氣 或者空氣有很大幫助。1. 2水平擾動(dòng)生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)反應(yīng)器由上下兩個(gè)半圓柱體或其它形狀的玻璃容器組成，生物反應(yīng)器的體積為 IOOOmL,有效體積為500mL，轉(zhuǎn)盤(pán)由電機(jī)帶動(dòng)，反應(yīng)器的裝液量為300_350mL，設(shè)備示意圖如圖la-b所示頂部開(kāi)有直徑為Icm大小的開(kāi)口，分別進(jìn)行溫度，通氣和補(bǔ)料操作。反應(yīng)器中 發(fā)酵液浸沒(méi)轉(zhuǎn)盤(pán)的2/5左右，確保當(dāng)某根棍形模具旋轉(zhuǎn)達(dá)到最低端時(shí)，整個(gè)模具可以完全 浸沒(méi)在發(fā)酵液中。1. 3生物反應(yīng)器的轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)利用模具進(jìn)行一定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)，將細(xì)菌纖維素纏繞在模具上，因此本實(shí)驗(yàn)的最重 要的部件在轉(zhuǎn)盤(pán)固定的棒狀模具上。采用兩種不同類型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤(pán)，一種為模具夾在兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)之間，另一個(gè)為轉(zhuǎn)盤(pán)都 在模具一端，另一端留出一定長(zhǎng)度的模具(見(jiàn)圖2)，所需要的管狀細(xì)菌纖維素主要生長(zhǎng)纏 繞于模具上，兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)主要對(duì)模具起支撐作用。1. 4反應(yīng)器轉(zhuǎn)盤(pán)和棒形模具材料的篩選考慮到本試驗(yàn)制備的是管狀細(xì)菌纖維素材料，所以轉(zhuǎn)盤(pán)圓片由無(wú)毒的聚乙烯塑料 片或其它無(wú)毒性的材料組成，轉(zhuǎn)軸則由玻璃棒或不銹鋼棒等有一定剛性的材料組成。由 于考慮到模具材料的毒性、對(duì)細(xì)菌纖維素的吸附性、機(jī)械強(qiáng)度以及加工的難易程度等因 素，因此可以是玻璃、陶瓷、紫砂、金屬、硅膠、木材、纖維素、橡膠、滌綸、尼龍(Nylon)、奧綸 (Orion)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯乙醇(Ivalon)、滌綸(Dacron)、特氟綸(Teflon)、膨體聚 四氟乙烯(ePTFE)和真絲等高分子材料以及塑料等無(wú)機(jī)有機(jī)材料的一種或幾種組合。本實(shí) 驗(yàn)重點(diǎn)選擇了木質(zhì)、玻璃、硅膠進(jìn)行研究。將三種不同類型的材料分別裝在轉(zhuǎn)盤(pán)上，進(jìn)行培 養(yǎng)，觀察纖維素的生長(zhǎng)成形情況(見(jiàn)圖3)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在相同天數(shù)內(nèi)，形成的管狀材料 由厚到薄依次為木棒、磨砂玻璃棒、硅膠管。以磨砂玻璃棒為模具的生物反應(yīng)器實(shí)拍圖見(jiàn)圖 4。制備得到的不同尺寸的細(xì)菌纖維素管實(shí)物圖見(jiàn)圖5。實(shí)施例2如圖1所示，一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，一種簡(jiǎn)便高效動(dòng)態(tài) 生產(chǎn)異型空腔細(xì)菌纖維素材料的發(fā)酵裝置，包括溫度計(jì)口 1，酸液堿液添加口 2，把手3，通 氣口 4，pH計(jì)口 5，營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)料口 6，轉(zhuǎn)軸8，發(fā)酵罐9，馬達(dá)10，水浴裝置11，模具，其特征是所 述的轉(zhuǎn)軸8 —端連接固定馬達(dá)10輸出軸，轉(zhuǎn)軸8另一端從發(fā)酵罐9 一端面中心位置伸入發(fā) 酵罐9內(nèi)；在發(fā)酵罐9內(nèi)的轉(zhuǎn)軸8上固定有模具。模具12的材料選自玻璃、陶瓷、紫砂、金屬、硅膠、木材、纖維素、橡膠、滌綸、尼龍、奧 綸、聚乙烯醇、聚乙烯乙醇、滌論、特氟論、膨體聚四氟乙烯、真絲、塑料中的一種或幾種組合。轉(zhuǎn)軸8在發(fā)酵罐9內(nèi)腔靠近發(fā)酵罐9 一端面一側(cè)安裝固定有轉(zhuǎn)盤(pán)7，轉(zhuǎn)軸8通過(guò)轉(zhuǎn) 盤(pán)7圓周邊緣對(duì)稱固定有棍形管形模具12，且棍形管形模具12為實(shí)心或中空結(jié)構(gòu)。溫度計(jì)口 1、酸液堿液添加口 2、pH計(jì)口 5、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)料口 6、通氣口 4、把手3均位于 發(fā)酵罐9的外表面上。棍形管形模具12的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形、三角形、心形或五角星形。使用時(shí)，通過(guò)將含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到本實(shí)用新型的發(fā)酵裝置中，然后 旋轉(zhuǎn)模具以3-20rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行擾動(dòng)培養(yǎng)，即可收獲空腔異形纖維素材料。實(shí)施例3如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于(1)模具的形狀不同，本實(shí)施例中模具為手套形模具12，且手套形模具12為實(shí)心 或中空結(jié)構(gòu)，手套形模具12的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形、三角形、心形或五角星形；
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(2)本實(shí)施例的裝置中不需要轉(zhuǎn)盤(pán)對(duì)手套形模具進(jìn)行固定，只需在轉(zhuǎn)軸上依次穿 入1個(gè)以上手套形模具即可。實(shí)施例4本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于模具的形狀不同，本實(shí)施例中模具為手套形模具12，且轉(zhuǎn)軸8通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)7圓周邊緣 對(duì)稱固定有2個(gè)以上手套形模具；手套形模具12為實(shí)心或中空結(jié)構(gòu)，手套形模具12的橫截 面形狀為圓形、方形、橢圓形、三角形、心形或五角星形。實(shí)施例5(1)菌種培養(yǎng)將木醋桿菌(Acetobacter xylinum)接入300mL液體培養(yǎng)基(本實(shí)施例以下面培 養(yǎng)基配方為例每IL水中，甘露醇、葡萄糖、麥芽糖、蔗糖或果糖20-200g、蛋白胨或胰蛋白 胨3g、酵母浸膏5g，pH3. 0-7. 5，121°C滅菌20min ；或甘露醇、葡萄糖、蔗糖或果糖20_200g， 酵母浸膏5g，蛋白胨或胰蛋白胨5g，檸檬酸115g，Na2HP042. 7g，水lL，pH3. 0-7. 5，121°C滅菌 20min)擴(kuò)培，于20-30°C、100-250r/min條件下?lián)u床培養(yǎng)或者靜置培養(yǎng)12 48h后備用；(2)中空異形細(xì)菌纖維素材料的發(fā)酵制備將步驟(1)制備的含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到配備有棒狀模具的生物反應(yīng) 器中，然后旋轉(zhuǎn)模具以7、15、30和60rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行擾動(dòng)培養(yǎng)，于30°C動(dòng)態(tài)培養(yǎng)4_20天后， 即可收獲空腔異形纖維素材料；或者取步驟(1)活化好的菌種以10%的接種量接入到300mL發(fā)酵培養(yǎng)基中，置于 500mL錐形瓶中，在30°C和160rpm的條件下培養(yǎng)4小時(shí)，然后再將發(fā)酵液轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng) 器中，然后旋轉(zhuǎn)模具以7、15、30和60rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行擾動(dòng)培養(yǎng)，于30°C條件下分別培養(yǎng)不同 的天數(shù)，制備得到不同厚度的管狀細(xì)菌纖維素材料。該發(fā)酵裝置由一個(gè)水平攪拌反應(yīng)器和在轉(zhuǎn)盤(pán)上固定若干棍狀模具的轉(zhuǎn)軸組成，形 成了一個(gè)水平擾動(dòng)的生物反應(yīng)器。通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)上模具圍繞著轉(zhuǎn)軸軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得模具纏繞 發(fā)酵液中的細(xì)菌纖維素而在模具表面形成一定形狀的中空細(xì)菌纖維素材料。由于木醋桿菌屬于好氧性微生物且對(duì)外界的剪切力敏感，因此，在對(duì)生物反應(yīng)器 設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮氧氣的供應(yīng)，而且還要考慮剪切力(即轉(zhuǎn)速)對(duì)菌體和細(xì)菌纖維素纏繞 成形的影響，本實(shí)驗(yàn)分別選取了 7、15、30、60rpm四個(gè)較低的轉(zhuǎn)速，研究轉(zhuǎn)速對(duì)纖維素成形 的影響。表1轉(zhuǎn)速對(duì)管狀材料成形的影響
轉(zhuǎn)速(rpm) 產(chǎn)生的剪切力 培養(yǎng)5天的管狀材料厚度(mm)
7小2-4
15較小1-430較小基本不成形60較大不能成形 由表1可知，在7rpm和15rpm時(shí)，管狀材料可以成形，而當(dāng)增加到30rpm或者以上 的時(shí)候，管狀材料較難形成。當(dāng)轉(zhuǎn)速為7rpm時(shí)，發(fā)酵過(guò)程中在生物反應(yīng)器底部會(huì)有較多類似凝膠狀的纖維素形成，而在轉(zhuǎn)速為15rpm以及更高時(shí)形成較少。這是由于當(dāng)轉(zhuǎn)速較慢時(shí)， 生物反應(yīng)器內(nèi)剪切力不足，導(dǎo)致纖維素聚集在一起，纖維素的聚集對(duì)于管狀材料的成形是 不利的。(3)材料處理將制備的空腔異形BC材料從模具上取下，蒸餾水多次沖洗后，然后浸泡于0. 5 2wt %的NaOH溶液中，70-100 V水浴處理30_120min，使BC管狀材料呈白色半透明后即可， 先用含0. 5mol/L的醋酸的水溶液洗滌4 5次，再用純水反復(fù)洗滌至中性，然后冷藏，即得 異形細(xì)菌纖維素產(chǎn)品。(4)管狀BC材料的表征A、管狀細(xì)菌纖維素的掃描電鏡觀察對(duì)冷凍干燥得到的樣品分別進(jìn)行管外表面、管內(nèi)表面、與管中心軸方向垂直截面 (橫截面)，沿管中心軸方向截面(縱截面)四個(gè)部分的掃描電鏡(SEM)觀察(圖6)。由管狀細(xì)菌纖維素的電鏡掃描照片可以看出，木醋桿菌動(dòng)態(tài)合成的細(xì)菌纖維素與 靜態(tài)制備的膜一樣具有超微網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由高密度微纖維互相交聯(lián)形成。照片中顯示，外表面 具有相對(duì)規(guī)則的走勢(shì)，但不明顯。從圖(6A)中可以看到細(xì)菌纖維素的生長(zhǎng)有向著某個(gè)方向 延伸的趨勢(shì)。在圖(6B)管狀細(xì)菌纖維素的內(nèi)表面SEM照片中可以發(fā)現(xiàn)，纖維素的生長(zhǎng)方向 基本無(wú)規(guī)律性，這個(gè)可能是前期細(xì)菌纖維素的生長(zhǎng)主要是靠吸附生長(zhǎng)在玻璃柱上，生長(zhǎng)不 規(guī)則。由管狀細(xì)菌纖維素材料的橫截面和縱截面的電鏡照片(圖6C和6D)可以看出，纖維 素的生長(zhǎng)具有明顯的規(guī)律性，纖維素向著某個(gè)方向交織生長(zhǎng)，纖維素的每一層之間也有交 織，形成了一個(gè)空間立體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)果與靜態(tài)培養(yǎng)的管狀纖維素材料明顯不同，在 靜態(tài)培養(yǎng)下細(xì)菌纖維素的截面電鏡明顯出現(xiàn)分層現(xiàn)象。而本實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)法制備的管狀材料 沒(méi)有出現(xiàn)分層。B、X-射線衍射分析采用日本RIGAKU公司X-射線衍射儀對(duì)靜態(tài)膜試樣和動(dòng)態(tài)管試樣進(jìn)行X-射線衍 射分析。經(jīng)計(jì)算得靜態(tài)發(fā)酵制備的細(xì)菌纖維素膜的結(jié)晶度為86. 54%，動(dòng)態(tài)發(fā)酵制備的細(xì)菌 纖維素管的結(jié)晶度為89. 36%。C、力學(xué)性能測(cè)定將制備得到的管狀細(xì)菌纖維素，利用萬(wàn)能材料測(cè)試儀分別進(jìn)行軸向和徑向的強(qiáng)力 測(cè)試。(A)軸向強(qiáng)力測(cè)試(圖7)將樣品切成4cm長(zhǎng)的管狀，設(shè)定兩夾頭之間的夾距為3cm， 移動(dòng)速率為lOOmm/min，測(cè)試機(jī)的探頭最大測(cè)定強(qiáng)力為ION。(B)徑向強(qiáng)力測(cè)試(圖7)將 樣品切成Icm長(zhǎng)的管狀，采用兩個(gè)U型鐵絲(直徑為03mm)穿過(guò)BC管，設(shè)定兩夾頭之間的 夾距為5cm，移動(dòng)速率為lOOmm/min。測(cè)試機(jī)的探頭最大測(cè)定強(qiáng)力為10N。圖8顯示反應(yīng)器發(fā)酵制備的材料軸向強(qiáng)力隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加不斷提高，這是由 于隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加，細(xì)菌纖維素的厚度也會(huì)隨之增加，生成的纖維素的量也更多。通 過(guò)過(guò)程觀察可以發(fā)現(xiàn)，管狀材料的生長(zhǎng)速率是隨著細(xì)菌纖維素在玻璃棒上的纏繞逐漸加快 的。在第一天時(shí)纖維素的纏繞量比較少，但是一天后，當(dāng)玻璃棒上纏繞有一定量的細(xì)菌纖維 素時(shí)，細(xì)菌纖維素的生長(zhǎng)明顯具有加快的趨勢(shì)，第二天纏繞的厚度明顯大于第一天，依次類 推，這可能是因?yàn)榕囵B(yǎng)剛開(kāi)始時(shí)，玻璃棒不利于纖維素的纏繞，而當(dāng)玻璃棒上具有一些纖維 素時(shí)則纏繞變得容易，纏繞增厚速度也就變快。
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圖9顯示徑向強(qiáng)力的變化規(guī)律與軸向強(qiáng)力結(jié)果具有一定的相似性。隨著培養(yǎng)天數(shù) 的增加管狀材料的徑向強(qiáng)力逐漸加強(qiáng)，而且后期材料強(qiáng)力的增加量相對(duì)于前期的要大，這 與前面提出的管狀材料隨著天數(shù)的增加，厚度的增加量明顯加大相一致。圖中N/g代表測(cè) 得的實(shí)際力與纖維素干重的比值。由于管狀材料的干重相對(duì)很小，只有不到10mg，所以相對(duì) 于干重的強(qiáng)力的變化就會(huì)相對(duì)比較大，導(dǎo)致了它的偏差也相對(duì)較大。實(shí)施例5(1)菌種培養(yǎng)將紅茶菌(kombucha)按接入1_10片直徑0. 5cm圓片含菌BC膜的接種量接 入300mL液體種子培養(yǎng)基(本實(shí)施例以下面培養(yǎng)基配方為例每IL水中，綠茶或者紅茶 I-IOg(茶葉5g時(shí)最優(yōu))，葡萄糖、蔗糖或者果糖10 200g、蛋白胨或者胰蛋白胨3g、酵母浸 膏5g，pH3. 0-7. 5，巴氏滅菌30min ；每IL水中，甘露醇、葡萄糖、蔗糖或果糖20_200g、蛋白 胨或胰蛋白胨3g、酵母浸膏5g，pH3. 0-7. 5，121°C滅菌20min)擴(kuò)培，于20_30°C、100_250r/ min條件下?lián)u床培養(yǎng)或者靜置培養(yǎng)12 48h后備用；(2)中空異形細(xì)菌纖維素材料的發(fā)酵制備將步驟(1)制備的含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到配備有棒狀模具的生物反應(yīng) 器中，然后旋轉(zhuǎn)模具以IOrpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行擾動(dòng)培養(yǎng)，于30°C動(dòng)態(tài)培養(yǎng)4_20天后，即可收獲空 腔異形纖維素材料；或者取步驟(1)活化好的菌種按1 10片直徑0. 5-lcm圓片含菌BC膜的接種 量轉(zhuǎn)接到300mL液體發(fā)酵培養(yǎng)基中，置于500mL錐形瓶中，在30°C和160rpm的條件下培養(yǎng) 4小時(shí)，然后再將發(fā)酵液轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器中，，然后旋轉(zhuǎn)模具以IOrpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行擾動(dòng)培 養(yǎng)，于30°C條件下分別培養(yǎng)不同的天數(shù)，可制備得到不同厚度的管狀細(xì)菌纖維素材料。該發(fā)酵裝置由一個(gè)水平攪拌反應(yīng)器和在轉(zhuǎn)盤(pán)上固定若干手套形模具的轉(zhuǎn)軸組成， 形成了一個(gè)水平擾動(dòng)的生物反應(yīng)器。通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)上模具圍繞著轉(zhuǎn)軸軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得模具纏 繞發(fā)酵液中的細(xì)菌纖維素而在模具表面形成一定形狀的中空細(xì)菌纖維素材料。獲得的產(chǎn)品 與圖5中類似。(3)材料處理將制備的空腔異形BC材料從模具上取下，蒸餾水多次沖洗后，然后浸泡于0. 5 2wt %的NaOH溶液中，70-100 V水浴處理30_120min，使BC管狀材料呈白色半透明后即可， 用純水反復(fù)洗滌至中性，然后冷凍干燥，即得異形細(xì)菌纖維素產(chǎn)品。
權(quán)利要求
一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，包括溫度計(jì)口(1)，酸液堿液添加口(2)，把手(3)，通氣口(4)，pH計(jì)口(5)，營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)料口(6)，轉(zhuǎn)軸(8)，發(fā)酵罐(9)，馬達(dá)(10)，水浴裝置(11)，模具(12)，其特征是所述的轉(zhuǎn)軸(8)一端連接固定馬達(dá)(10)輸出軸，轉(zhuǎn)軸(8)另一端從發(fā)酵罐(9)一端面中心位置伸入發(fā)酵罐(9)內(nèi)；在發(fā)酵罐(9)內(nèi)的轉(zhuǎn)軸(8)上固定有模具。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，其特征是 所述的轉(zhuǎn)軸(8)在發(fā)酵罐(9)內(nèi)腔安裝固定有轉(zhuǎn)盤(pán)(7)，轉(zhuǎn)軸(8)通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)(7)圓周邊緣對(duì) 稱固定有2個(gè)以上模具(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，其特征是 所述的模具(12)為棍形或手套形模具。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，其特征是 所述的模具(12)為手套形模具，其中手套形模具為依次在轉(zhuǎn)軸(8)上穿入1個(gè)以上手套形 模具。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，其特征是 所述模具(12)的橫截面形狀為圓形、方形、橢圓形、三角形、心形或五角星形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝 置，其特征是所述的模具(12)為實(shí)心或者中空結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，其特征是所 述的溫度計(jì)口(1)、酸液堿液添加口(2)、pH計(jì)口(5)、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)料口(6)、通氣口(4)、把手(3) 均位于發(fā)酵罐(9)的外表面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，其特征在 于所述的發(fā)酵罐(9)為任意形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置，其特征是 所述的模具(12)的材料選自玻璃、陶瓷、紫砂、金屬、硅膠、木材、纖維素、橡膠、滌綸、尼龍、 奧綸、聚乙烯醇、聚乙烯乙醇、滌綸、特氟綸、膨體聚四氟乙烯、真絲、塑料中的一種或幾種組I=I O
10.一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的方法，包括(1)菌種培養(yǎng)將細(xì)菌纖維素生產(chǎn)菌株接入液體培養(yǎng)基擴(kuò)培，于20-3(rC、100-250r/min條件下?lián)u床 培養(yǎng)或者靜置培養(yǎng)12 48h后備用；(2)異型空腔BC材料的發(fā)酵制備將步驟(1)制備的含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到上述發(fā)酵裝置中，然后旋轉(zhuǎn)模具以 3-20rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行擾動(dòng)培養(yǎng)，于20 32°C動(dòng)態(tài)培養(yǎng)4_20天后，即可收獲空腔異形纖維素 材料；(3)材料處理將制備的中空異形細(xì)菌纖維素材料從模具上取下，然后浸泡于0. 5 2襯％的NaOH溶 液中，70-100°C水浴處理30-120min，使細(xì)菌纖維素材料呈白色半透明后即可，然后洗滌至 中性，即得異形細(xì)菌纖維素產(chǎn)品。
11.根據(jù)權(quán)利要求10述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的方法，其特征在于所述步驟(1)中的BC生產(chǎn)菌株為醋酸菌屬(Acetobacter sp.)、葡萄糖酸桿菌屬 (Gluconobactersp.)、葡糖酸醋桿菌屬(Gluconacetobacter sp·)、根瘤菌屬(Rhizobium sp.)、八疊球菌屬(Sarcina sp.)、假單胞菌屬(Pseudomounas sp.)、無(wú)色桿菌屬 (Achromobacter sp·)、產(chǎn)喊菌屬(Alcaligenes sp·)、氣桿菌屬(Aerobacter sp·)、固氮 菌屬(Azotobacter sp·)、土壤桿菌屬(Agrobacterium sp·)、洋蔥假單胞菌(Seudomonas cepacia)、空腸彎曲菌(Campylobacterjejuni)或紅茶菌(kombucha)；其中優(yōu)選菌株為木 醋桿菌(Acetobacter xylinum)或紅茶菌。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的一種動(dòng)態(tài)制 備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的方法，其特征在于除紅茶菌以外的菌種按2 3接種環(huán)的接 種量接入液體種子培養(yǎng)基；紅茶菌按接入1-10片直徑0. 5cm圓片含菌BC膜的接種量接入 液體種子培養(yǎng)基；或者先制備生產(chǎn)菌的液體種子，再轉(zhuǎn)接入液體發(fā)酵培養(yǎng)基，具體步驟如下除紅茶菌以外的菌種按2 3接種環(huán)的接種量接入液體種子培養(yǎng)基制備種子液，然后 按3vol % 20vol %的接種量轉(zhuǎn)接到液體發(fā)酵培養(yǎng)基；紅茶菌按接入1-10片直徑0. 5cm圓 片含菌BC膜的接種量接入液體種子培養(yǎng)基，以及按1 10片直徑0. 5-lcm圓片含菌BC膜 的接種量轉(zhuǎn)接到液體發(fā)酵培養(yǎng)基。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的方法，其特征 在于所述的除了紅茶菌以外的液體種子培養(yǎng)基和液體發(fā)酵培養(yǎng)基的組分均為每IL水 中，甘露醇、葡萄糖、麥芽糖、蔗糖或果糖20-200g、蛋白胨或胰蛋白胨3g、酵母浸膏5g， pH3. 0-7. 5，121°C滅菌20min ；或甘露醇、葡萄糖、蔗糖或果糖20_200g，酵母浸膏5g，蛋白 胨或胰蛋白胨5g，檸檬酸115g，Na2HP042. 7g，水1L，ρΗ3· 0-7. 5，121°C滅菌20min ；紅茶菌 液體種子培養(yǎng)基和液體發(fā)酵培養(yǎng)基，其組成均為(1)每IL水中，綠茶或者紅茶I-IOg (茶 葉5g時(shí)最優(yōu))，葡萄糖、蔗糖或者果糖10 200g、蛋白胨或者胰蛋白胨3g、酵母浸膏5g， pH3. 0-7. 5，巴氏滅菌30min ； (2)將葡萄糖、蔗糖或果糖、綠茶或紅茶、以及水配成培養(yǎng)基， 其中糖、茶、水的質(zhì)量比為5 0.1-0.4 100-200，pH3. 0-7. 5，巴氏滅菌30min;或者(3) 每IL水中，甘露醇、葡萄糖、蔗糖或果糖20-200g、蛋白胨或胰蛋白胨3g、酵母浸膏5g， PH3.0-7. 5，121°C滅菌20min ；其中，最優(yōu)培養(yǎng)基為(1)的配方。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的方法，其特征在 于所述步驟(2)中的含生產(chǎn)菌株的液體培養(yǎng)基為步驟(1)制備的含生產(chǎn)菌株的液體種子 培養(yǎng)基或含生產(chǎn)菌株的液體發(fā)酵培養(yǎng)基。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的方法，其特征 在于在異型空腔BC材料的發(fā)酵制備的過(guò)程中，通過(guò)在轉(zhuǎn)軸或模具內(nèi)腔中注入含氧量為 l-100vol%的空氣，以加速纖維素膜在模具上形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種動(dòng)態(tài)制備異型空腔細(xì)菌纖維素材料的裝置及方法，該裝置包括溫度計(jì)口，酸液堿液添加口，把手，通氣口，pH計(jì)口，營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)料口，轉(zhuǎn)軸，發(fā)酵罐，馬達(dá)，水浴裝置，模具；其制備包括將細(xì)菌纖維素生產(chǎn)菌株接入液體培養(yǎng)基擴(kuò)培后，將其轉(zhuǎn)移到配備有特定形狀模具的發(fā)酵裝置中動(dòng)態(tài)擾動(dòng)培養(yǎng)，培養(yǎng)后即可收獲空腔異形纖維素材料。本發(fā)明制備的異型空腔BC材料不僅其尺寸和形狀是可控的，而且發(fā)酵裝置的模具可拆卸，重復(fù)使用，且制備方法簡(jiǎn)便易行，成本低廉，生產(chǎn)效率高，適用于工業(yè)化生產(chǎn)；該異型空腔BC材料可廣泛應(yīng)用于人工血管、神經(jīng)纖維導(dǎo)管等中空器官的替代品，還可作為食品包裹材料如肉制品腸衣、果凍外衣等。
文檔編號(hào)C12R1/065GK101914434SQ201010271720
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者楊光, 楊雪霞, 洪楓 申請(qǐng)人:東華大學(xué)