27345.細(xì)菌纖維素產(chǎn)生菌株的篩選及其產(chǎn)物鑒定

1、細(xì)菌纖維素是由某些微生物高效合成的超微纖維網(wǎng)，以純纖維素的形式存在。與自然界中的植物纖維素相比，它具有自己獨(dú)特的性質(zhì)，如有獨(dú)特的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和超細(xì)、純度高、較好的生物適應(yīng)性、超強(qiáng)的吸水性和結(jié)晶度高等，這些優(yōu)良的特性決定了其具有特殊用途。目前細(xì)菌纖維素已經(jīng)成功應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如食品工業(yè)、生物化工領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及造紙工業(yè)，是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外生物材料研究的熱點(diǎn)之一。但細(xì)菌纖維素成本還較高，價(jià)格昂貴，使其應(yīng)用受到了一定的限制，國(guó)外對(duì)細(xì)菌纖維素生產(chǎn)菌

2、株的選育、設(shè)備的改進(jìn)及發(fā)酵工藝方法方面進(jìn)行了較深入的研究，而在國(guó)內(nèi)，對(duì)細(xì)菌纖維素的研究才剛剛起步，僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室的水平，與國(guó)外工業(yè)化生產(chǎn)相差甚遠(yuǎn)。因此為提高細(xì)菌纖維素的產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，本研究首先從腐爛的水果和長(zhǎng)膜的醋醅中分離篩選出了兩株性能優(yōu)良的產(chǎn)細(xì)菌纖維素菌株，對(duì)菌株自身特性進(jìn)行研究后，鑒定為漢氏葡糖醋桿菌和醋化醋桿菌，同時(shí)對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行鑒定和部分理化性質(zhì)的研究。研究結(jié)果如下：1從腐爛的水果和長(zhǎng)膜的醋醅中分離出兩株產(chǎn)細(xì)菌纖維素產(chǎn)量

3、較高且穩(wěn)定的醋桿菌屬M(fèi)3和C7，根據(jù)16SrDNA基因序列分析結(jié)果結(jié)合形態(tài)、生理生化特征可鑒定M3為漢氏葡糖醋桿菌，C7為醋化醋桿菌。2產(chǎn)物鑒定是通過(guò)SEM和AFM、元素分析、HPLC、FT儂、GC—MS、XRD和CP／MASl3CNMR進(jìn)行分析。結(jié)果表明：@SEM表明細(xì)菌纖維素是由微纖維束相互纏繞形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)就決定了細(xì)菌纖維素具有很強(qiáng)的親水性、良好的透水性和吸附性等特性；(g)AFM表明C7菌株產(chǎn)的纖維素粗糙度為12453

4、，最大孔徑為22515rim，M3菌株產(chǎn)的纖維素粗糙度為20101，最大孔徑為18034rim，由此可以看出M3產(chǎn)的纖維素膜較粗糙，但孔徑分布較小，這使細(xì)菌纖維素對(duì)金屬離子的吸附性大大增加；③元素分析測(cè)得M3和C7菌株所產(chǎn)生的膜中均含有C、H、O三種元素，兩種菌株所產(chǎn)生的膜中C含量分別為4345％和4495％，H含量分別為6526％和6757％，O含量分別為5012％和4825％，符合水解液中的物質(zhì)主要是葡萄糖，并將其乙?；笥肎CMS

5、鑒定其產(chǎn)物為葡萄糖醇乙酸酯，進(jìn)一步確定酸水解后的產(chǎn)物主要是葡萄糖；⑤經(jīng)FTIR鑒定兩種菌株所產(chǎn)生的膜中可能存在的有機(jī)基團(tuán)有：一OH、CH2、CH、CO等，這與標(biāo)準(zhǔn)纖維素的結(jié)構(gòu)相一致，因而證實(shí)此化合物是纖維素；⑥經(jīng)XRD鑒定兩種菌株所產(chǎn)生的膜的晶體結(jié)構(gòu)屬于纖維素I型，結(jié)晶指數(shù)分別為8860％和8946％，證明此膜具有較高的結(jié)晶度；⑦通過(guò)CP／MASl3CNMR測(cè)出了發(fā)酵產(chǎn)物各個(gè)碳原子的位移，Cl在10335ppm處，C2、C3和C5在65

6、—71ppm之間，C4在8740ppm處，C6在6353ppm處，這也與纖維素的標(biāo)準(zhǔn)13C譜相符，每個(gè)葡萄糖之間以B一1，4糖苷鍵將連接?；谝陨显囼?yàn)，可以鑒定M3和C一7菌株所產(chǎn)生的凝膠膜為細(xì)菌纖維素。3產(chǎn)物性質(zhì)是通過(guò)吸水性及復(fù)水性、抗拉伸強(qiáng)度、熱重分析、阻菌試驗(yàn)、對(duì)Cu2的吸附等方法測(cè)定。結(jié)果表明，①M(fèi)3濕膜的含水率為991％，C7濕膜的含水率為993％；M3膜的復(fù)水率為78％，C一7膜的復(fù)水率為81％；②細(xì)菌纖維素的力學(xué)性能很高，

7、具有較高的拉伸強(qiáng)度，其中M一3膜的抗拉強(qiáng)度為6711Mpa，C3膜的抗拉強(qiáng)度為3763Mpa；③通過(guò)熱重分析得到M3膜和C7膜的熱重曲線均一致，其最大失重速率溫度是30973℃，升溫至880℃時(shí)，細(xì)菌纖維素的質(zhì)量失重率為8061％，這表明M3膜和c一7膜的熱穩(wěn)定性均較強(qiáng)；④阻菌試驗(yàn)表明M3膜和C7膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都有很好的阻菌效果；⑤在對(duì)Cu2的吸附中，M3膜的最大吸附量為85577mg／g，C一7膜的最大吸附量為1673m