L-谷氨酸生產(chǎn)納米級細(xì)菌纖維素的一種方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種綜合利用氨基酸連續(xù)生產(chǎn)細(xì)菌纖維素膜用與紡織、醫(yī)用敷來、過濾原料方法。該方法包括以下步驟：1)細(xì)菌纖維素的制備：首先制備發(fā)酵培養(yǎng)基，加入2％的葡萄糖、0.1％的檸檬酸銨、0.5％的Na2HPO4和0-0.1％的氨基酸，配置成培養(yǎng)基，然后滅菌，再加入6％-10％的細(xì)菌纖維素生產(chǎn)菌的培養(yǎng)液，在25-30℃靜置培養(yǎng)5-10天得到細(xì)菌纖維素膜。2)細(xì)菌纖維素膜的后處理：將所得細(xì)菌纖維素膜放0.1-0.5mol/L的堿溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。本發(fā)明提供了一種連續(xù)生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的新方法，利用L-谷氨酸代替成本較高的酵母浸粉和蛋白胨作為氮源，提高了產(chǎn)量，減少了氮源的成本，產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
L-谷氨酸生產(chǎn)納米級細(xì)菌纖維素的一種方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種連續(xù)生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的方法，特別是涉及一種用氨基酸生產(chǎn)納米級細(xì)菌纖維素用于紡織、醫(yī)用敷料、過濾原料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)菌纖維素(BacterialCellulose，BC)是 1886 年由 Adrian Brown 在培養(yǎng)醋酸桿菌時發(fā)現(xiàn)的。細(xì)菌纖維素是由葡萄糖以β_1，4糖苷鍵連接而成的高分子聚合物，有很多優(yōu)于植物纖維素的特點(diǎn)，如不含半纖維素、木質(zhì)素、果膠。除此之外細(xì)菌纖維素還具有一下一些優(yōu)點(diǎn):(I)良好的生物相容性和生物可降解性；(2)高持水性和高透氣性；(3)高結(jié)晶度、聚合度和非常一致的分子取向；(4)高抗張強(qiáng)度和彈性模量；(5)生物合成具有可調(diào)控性。由于細(xì)菌纖維素優(yōu)良的性能，加入滌綸織物中減小織物的靜電、在醫(yī)用敷料上可作為人工皮膚減少燒傷患者的痛苦、作為過濾膜可以凈化水資源。因此，細(xì)菌纖維素被應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域，但細(xì)菌纖維素的高生產(chǎn)成本限制著它的發(fā)展，降低細(xì)菌纖維素成本是當(dāng)前工業(yè)亟待解決的一個問題。
[0003]降低細(xì)菌纖維素成本的方法有:(I)優(yōu)良菌株；(2)優(yōu)化發(fā)酵工藝和設(shè)備；(3)培養(yǎng)基的成分，BC發(fā)酵培養(yǎng)基的組成對其產(chǎn)量影響很大。大部分的研究者都強(qiáng)調(diào)對于菌株的優(yōu)化和篩選、發(fā)酵工藝和設(shè)備的改善，對培養(yǎng)基的成分的研究雖然也較多，但是利用氨基酸作為唯一氮源連續(xù)生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的方法很少涉及。
[0004]其中，有關(guān)連續(xù)方法培養(yǎng)細(xì)菌纖維素的方法主要有以下一些專利:申請?zhí)枮?01110298717.5的中國專利中，是將生產(chǎn)淀粉之后的土豆廢渣作為培養(yǎng)基原料，再對土豆廢渣處理后作為培養(yǎng)細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)基。該方法對土豆廢渣處理比較麻煩，可利用的營養(yǎng)成分不高，培養(yǎng)時間長。申請?zhí)?00910193119.4的中國專利中，是將菠蘿皮榨汁，用過濾網(wǎng)過濾得到菠蘿皮汁，再進(jìn)行“二步法”發(fā)酵培養(yǎng)細(xì)菌纖維素。該方法過程繁瑣，人力資源耗費(fèi)多，且未提出菠蘿皮殘渣的利用方案。專利號為201110223884.3的中國專利中，是對椰子的廢棄物椰子柏進(jìn)行預(yù)處理，作為培養(yǎng)細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)底物。該方法對椰子柏的處理要求高，且培養(yǎng)周期長。申請?zhí)枮?01110369460.8的中國專利中，提出了一種利用腐爛水果為原料制備細(xì)菌纖維素的方法。該方法先腐爛水果壓榨，配成一定含糖量的果汁液，再滅菌，然后過濾除菌。水果腐爛快，整個工藝對時間要求嚴(yán)格。
[0005]目前細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)遇到最大的問題就是成本過高，目前氮源占據(jù)了生產(chǎn)成本的很大比例，選擇一種廉價的原料來取代是一種可行的方法。目前所采用的蛋白胨、酵母浸粉等氮源不能降低細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)成本。用L-谷氨酸作為氮源連續(xù)生產(chǎn)這些生物可降解性的綠色環(huán)保產(chǎn)品至今未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種連續(xù)方法生產(chǎn)納米級細(xì)菌纖維素等紡織、醫(yī)用敷料、過濾用原料的方法，該方法以成本低廉的L-谷氨酸作為原料，不但減少了環(huán)境污染，而且因其價格便宜減小了細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)成本，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0007]本發(fā)明所提供的綜合利用L-谷氨酸的方法，是用來配套生產(chǎn)納米級細(xì)菌纖維素等的紡織、醫(yī)用敷料、過濾用原料，可包括以下步驟:
[0008]I)細(xì)菌纖維素的制備
[0009]首先制備發(fā)酵培養(yǎng)基，加入2 %的葡薊糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5 %的Na2HPO,和0-0.05 %的氨基酸，配置成培養(yǎng)基，然后滅菌，再加入6 % -10 %的細(xì)菌纖維素生產(chǎn)菌(Gluconacetobacter xylinum CGMCC N0.2955)的培養(yǎng)液，在 25_30°C靜置培養(yǎng) 5-10 天得到細(xì)菌纖維素膜。
[0010]2)細(xì)菌纖維素膜的后處理
[0011]將所得細(xì)菌纖維素膜放入0.1-0.5mol的堿溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。
[0012]所述步驟I)中氨基酸指的是L-谷氨酸。
[0013]所述步驟I)中的滅菌采用高壓蒸汽滅菌鍋于121°C下蒸煮20分鐘。
[0014]所述步驟I)中的細(xì)菌纖維素生產(chǎn)菌株為木醋桿菌(Gluconacetobacter xyIinumCGMCC N0.2955)。
[0015]所述步驟2)中的堿溶液是NaOH溶液。
[0016]氨基酸中的L-谷氨酸是一種價格相對較便宜的氨基酸，可發(fā)酵制得，產(chǎn)量高，生產(chǎn)過程簡單。對此，本發(fā)明提出將L-谷氨酸加入到發(fā)酵培養(yǎng)基中，經(jīng)過滅菌處理，作為唯一的氮源培養(yǎng)細(xì)菌纖維素，降低其生產(chǎn)成本。本發(fā)明提供了利用氨基酸作為培養(yǎng)基生產(chǎn)細(xì)菌纖維素用于紡織、醫(yī)用敷料、過濾用原料的方法。該方法是利用L-谷氨酸作為唯一的氮源來源來生產(chǎn)紡織、醫(yī)用敷料、過濾用原料細(xì)菌纖維素產(chǎn)品。由于L-谷氨酸營養(yǎng)高，代替成本較高的酵母浸粉和蛋白胨作為氮源，提高了產(chǎn)量，減少了氮源的成本。本發(fā)明將在減少細(xì)菌纖維素生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量中發(fā)揮重要作用，適合廣泛推廣和應(yīng)用。
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下述實(shí)施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。
[0019]本發(fā)明提供了一種連續(xù)生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的新方法。利用L-谷氨酸代替成木較高的酵母浸粉和蛋白胨作為氮源，提高了產(chǎn)量，減少了氮源的成本，產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。
[0020]實(shí)施例1
[0021]I)細(xì)菌纖維素的制備
[0022]首先制備發(fā)酵培養(yǎng)基，加入相對于培養(yǎng)基2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPOjP 0.01% L-谷氨酸，配置成培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養(yǎng)液，在30°C靜置培養(yǎng)6天，得到細(xì)菌纖維素膜。
[0023]2)細(xì)菌纖維素膜的后處理
[0024]將所得細(xì)菌纖維素膜放入0.lmol/L的NaOH溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。
[0025]實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所得細(xì)菌纖維素濕膜重4.36g/100ml，與不加L-谷氨酸的對照組對比提尚了 2.6%。
[0026]實(shí)施例2
[0027]I)細(xì)菌纖維素的制備
[0028]首先制備發(fā)酵培養(yǎng)基，加入相對于培養(yǎng)基2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPOjP 0.025%的L-谷氨酸，配置成培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養(yǎng)液，在30°C靜置培養(yǎng)6天，得到細(xì)菌纖維素膜。
[0029]2)細(xì)菌纖維素膜的后處理
[0030]將所得細(xì)菌纖維素膜放入0.lmol/L的NaOH溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。
[0031]實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所得細(xì)菌纖維素濕膜重4.53g/100ml，與不加L-谷氨酸的對照組對比提尚了 6.6%。
[0032]實(shí)施例3
[0033]I)細(xì)菌纖維素的制備
[0034]首先制備發(fā)酵培養(yǎng)基，加入相對于培養(yǎng)基2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPOjP 0.05%的L-谷氨酸，配置成培養(yǎng)基，調(diào)節(jié)培養(yǎng)基pH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養(yǎng)液，在30°C靜置培養(yǎng)6天，得到細(xì)菌纖維素膜。
[0035]2)細(xì)菌纖維素膜的后處理
[0036]將所得細(xì)菌纖維素膜放入0.lmol/L的NaOH溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。
[0037]實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所得細(xì)菌纖維素濕膜重4.87g/100ml，與不加L-谷氨酸的對照組相比提尚了 14.6%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種綜合利用氨基酸連續(xù)生產(chǎn)納米級細(xì)菌纖維素用與紡織、醫(yī)用敷料、過濾原料的方法，包括以下步驟: 1)細(xì)菌纖維素的制備 首先制備發(fā)酵培養(yǎng)基，加入2 %的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5 %的Na2HPOjP0-0.1 %的氨基酸，配置成培養(yǎng)基，然后滅菌，再加入6% -10%的細(xì)菌纖維素生產(chǎn)菌的培養(yǎng)液，在25-30°C靜置培養(yǎng)5-10天得到細(xì)菌纖維素膜。 2)細(xì)菌纖維素膜的后處理 將所得細(xì)菌纖維素膜放入0.1-0.5mol的堿溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中氨基酸指的是L-谷氨酸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中的滅菌采用高壓蒸汽滅菌鍋于121°C下蒸煮20分鐘。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中的細(xì)菌纖維素生產(chǎn)菌株為木醋桿菌。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中培養(yǎng)基中含相對于蒸餾水2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPOjP 0.01-0.1 %的氨基酸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中的堿液是NaOH溶液。
【文檔編號】C12P19/04GK105886570SQ201410746836
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月5日
【發(fā)明人】李政, 汪麗粉, 張健飛, 鞏繼賢, 賈士儒
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)