细菌纤维素的基本特性与其应用
2024年细菌纳米纤维素市场发展现状
细菌纳米纤维素市场发展现状引言细菌纳米纤维素是一种具有广泛应用前景的新兴材料，由于其独特的结构和性质，正在逐渐在各个领域得到应用。
本文将对细菌纳米纤维素市场的发展现状进行分析和总结，探讨其市场前景和潜在的挑战。
细菌纳米纤维素的定义和特点细菌纳米纤维素是一种由细菌合成的纳米级纤维素材料。
与其他纤维素材料相比，细菌纳米纤维素具有以下独特特点：1.高纯度：细菌纳米纤维素具有较高的纯度，不含杂质，能够满足多种高端领域的需求。
2.高强度：细菌纳米纤维素的强度远高于传统纤维素材料，具有优异的机械性能和抗拉强度。
3.可调性：细菌纳米纤维素的结构和性能可以通过调整细菌培养条件进行控制，满足不同应用的需求。
细菌纳米纤维素市场概况目前，细菌纳米纤维素市场正呈现出快速增长的趋势。
主要原因包括：1.应用领域的扩大：细菌纳米纤维素在医疗、纺织、食品和包装等领域的应用需求不断增加，推动了市场的发展。
2.技术进步：近年来，细菌纳米纤维素的合成技术得到了很大的改进，提高了生产效率和纤维素的品质，降低了生产成本。
3.政策支持：政府对于可持续发展和环境友好型材料的政策支持，进一步促进了细菌纳米纤维素市场的发展。
细菌纳米纤维素市场应用前景细菌纳米纤维素在各领域的应用前景广阔，以下为几个主要领域的展示：医疗领域细菌纳米纤维素在医疗领域具有重要应用潜力，可用于制备生物可降解的医用材料，如医用纱布、人工血管等，具有较好的生物相容性和可降解性。
纺织领域由于细菌纳米纤维素具有优异的物理性能和可调性，可用于制作高强度、透气性好的纺织材料。
例如，可用于生产功能性衣物、运动装备等。
食品领域细菌纳米纤维素可用作食品包装材料，具有良好的防潮性和抗菌性，可以延长食品的保鲜期，减少食品浪费。
环境保护领域由于细菌纳米纤维素具有可降解性和可再生性，可用于制备环境友好型材料，如可降解塑料和纸张等，有助于减少对自然环境的污染。
细菌纳米纤维素市场挑战与展望尽管细菌纳米纤维素市场前景广阔，但仍然面临一些挑战：1.生产成本高：目前，细菌纳米纤维素的生产成本较高，限制了其大规模应用。
复合细菌纤维素材料的研究进展
复合细菌纤维素材料的研究进展摘要：细菌纤维素（BC）是一类由微生物合成的可降解环保型生物高分子材料。
近年来，国内外研究者致力于对BC进行生物和化学改性，研制出多种复合细菌纤维素材料。
复合细菌纤维素材料在一定程度上优化了BC的理化和生物学、材料学性能，拓宽了BC的应用范围和领域。
本文简要介绍细菌纤维素的性质和应用，并对发展前景进行展望。
关键词：细菌纤维素、复合、应用细菌纤维素（简称BC）是由微生物发酵合成的多孔性网状纳米级生物高分子聚合物，因其由细菌合成而命名为细菌纤维素。
目前已知的细菌纤维素生产菌属有醋杆菌属、无色杆菌属、假单胞菌属、根瘤菌属、八叠球菌属、气杆菌属、固氮菌属、土壤杆菌属和产碱杆菌属等，其中研究最多、合成能力最强、生产潜力最大的菌种是木醋杆菌。
BC的纤维直径在纳米范围内，其相互交错无序排列形成微纳米级的孔隙，为许多小分子进入提供了合适的空间。
以BC为模板，利用其纳米级的超细网络结构以及其表面大量的活泼羟基，通过化学修饰、材料复合等途径，可以赋予BC更多特殊性能。
一、细菌纤维素的特性1、1 纳米结构细菌纤维素具有独特的束状纤维，其宽度约100ｎｍ，厚度为3—8ｎｍ，单根细丝纤维直径为2—5nm，属于纳米级纤维，其大小为人工合成纤维的1/10，在纤维研究中是目前发现最细的天然纤维。
1、2 高持水性和高透气性细菌纤维素分子内有大量的亲水基团及很多孔道，因此具有良好的透气、透水和持水性能。
根据实验条件不同，细菌纤维素可吸收比自身干重大60—700倍的水分，细菌纤维素膜的持水性能为600%—1000%。
1、3 高抗张强度和弹性模量细菌纤维素因其分子内存在大量的氢键，而具有高杨氏模量，其经处理后，弹性模量可达1.5×109Pa，这一性能满足其作为医用敷料、医用组织器官及其他产品的要求。
细菌纤维素抗撕拉能力是同样厚度的聚乙烯和聚氯乙烯膜的6倍，证明了细菌纤维素膜比人类的动脉和静脉更有弹性。
细菌纤维素在组织工程中的应用
中国组织工程研究 第18卷 第3期 2014–01–15出版Chinese Journal of Tissue Engineering Research January 15, 2014 Vol.18, No.3P .O. Box 10002, Shenyang 110180 420www.CRTER .org黄建文，男，1984年生，江西省千县人，汉族，上海交通大学附属第六人民医院在读博士，医师，主要从事泌尿系组织工程研究。
doi:10.3969/j.issn.2095-4344. 2014.03.015 []中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:2095-4344 (2014)03-00420-06 稿件接受：2013-10-27Huang Jian-wen, Studying for doctorate, Physician,Department of Urology Surgery, Sixth People’s Hospital of Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, ChinaAccepted: 2013-10-27细菌纤维素在组织工程中的应用黄建文，徐月敏(上海交通大学附属第六人民医院泌尿外科，上海市 200233)文章亮点：1 此问题已知的信息：细菌纤维素是一种天然的生物材料，主要由木醋杆菌产生。
由于具有独特的机械和生物特性2 文章增加的新信息：近年来，细菌纤维素在组织工程应用研究中受到越来越多的关注。
目前已开始将细菌纤维素应用于其他系统的组织器官重建中，如泌尿系组织。
3 临床应用意义：利用细菌纤维素的高持水性、高机械强度、可降解性、良好的生物相容性和超细三维纳米网状纤维结构等独特特性，有望成为在不同组织修复重建中的重要生物材料。
关键词：生物材料；纳米材料；细菌纤维素；组织工程；改性修饰；皮肤组织工程；血管组织工程；骨组织工程；生物活性分子的载体主题词：生物相容性材料；纤维素；纳米纤维；支架摘要背景：细菌纤维素是纳米级纤维，具有许多独特的理化和机械性能及良好的生物相容性和可降解性等特性，目前已成为国际上新型组织工程材料的研究热点。
细菌纤维素
应用前景
作为缓释剂，应用于西药、中药、中成药 作为增强材料，提高ZnO、金磁微粒等在细 ZnO 菌、传感器的作用 作为载体与生物芯片结合，拓展其在肿瘤、 癌症诸多方面的检测、诊断和治疗作用
发酵的调控
在纤维素的合成中，尿苷葡萄糖为合成细菌纤 维素的直接前体，而6-磷酸葡萄糖作为分支点，既 可进一步合成纤维素，又可进入磷酸戊碳循环或经 柠檬酸循环继续氧化分解，经过戊糖循环和葡萄糖 异生途径，也可通过生成6-磷酸葡萄糖，进一步转 化为纤维素，因此，在细菌纤维素的发酵生产中， 可采用适当方法来抑制或阻断戊糖的形成，使碳源 转向纤维素的合成，从而提高原料的利用率和转化 率，达到提高细菌纤维素产量的目的。
细菌纤维素的生产菌株
产纤维素细菌 杆菌属、根瘤菌属、八叠球菌属、假单胞菌 属、固氮菌属、气杆菌属和产碱菌属。其中 木醋杆菌是最早发现也是研究较为透彻的纤 维素产生菌株，可以利用多种底物生长，是 目前已知合成纤维素能力最强的微生物菌株。
培养基及培养条件
木醋杆菌C544的发酵条件和培养基成分 产纤维素适宜温度范围为25℃￣31℃,30℃时纤维素产量最 高; 适宜的初始pH值范围为5.5￣7.0,在pH6.0时纤维素产量最高。 优化出的培养基配方为:葡萄糖5.0%(w/v)、大豆蛋白胨 0.9%(w/v)、Na2HPO4·12H2O0.8%(w/v)及柠檬酸0.5%(w/v) 在最佳发酵条件下纤维素最大产量可达7.79g/L,是优化前产 量的3.52倍。 当基础培养基中加入10%(w/v)甘露醇作为碳源时,发酵终点 的pH值为4.50,对纤维素的合成有利,纤维素产量达到9.33g/L, 是优化前产量的4.22倍。
培养基及培养条件
醋杆菌C2的最适碳源为蔗糖,D-甘露糖醇, 最适氮源为蛋白胨,酵母粉,无机盐为MgSO4·7H2O 和柠檬酸三钠; 发酵最佳工艺为 :p H5.0 ,2 0℃ 发酵时间 5～ 7d 使用优化后的培养基配方,醋杆菌C2的纤维素产量 可达9.5g/L 产酶最佳培养基配方为:蔗糖7%,酵母膏0.7%,蛋白 胨1.1%,MgSO4·7H2O 0.2%,柠檬酸三钠0.1%。)
细菌纤维素生产及其应用研究进展
三、细菌纤维素的重要应用
菲律宾、印度尼西亚、巴西、日本和美国 等国在食品、造纸、声音器材、伤口敷料工业 中均有相应的B C商品出售，尤其是在 日、美 等国，BC产业已形成年产值上亿美元的市场。 目前国内能提供的主要是由海南南国食品公司 等生产的椰果系列食品。
三、细菌纤维素的重要应用
国内在利用BC和其他材料结合生成纳米复 合材料方面也略有涉及。在食品工业中由于BC 具有很强的持水性、黏稠性和稳定性，可以作 为增稠剂、胶体填充剂和食品原料，现在已有 将BC用于发酵香肠、酸奶及冰激凌的生产研究 报道。在造纸工业方面充分利用BC的纳米级超 细特点，在造纸纸浆中加入BC，增加了纸张强 度、抗膨胀性能、弹性和耐用性。
薛璐等在发酵条件和发酵培养基的优化上进行 了研究，确立了最佳发酵条件和最佳发酵培养基 组分。 齐香君等采用RBD反应器与传统静态培养方式 生产BC，对2种培养方式的发酵动力学参数进行了 分析和讨论。结果表明，实验菌株QAX993适合在 RBD反应器中生产BC，产干纤维素量比静态培养方 式提高了2.79g/L。
细菌纤维素(bacterial cellulose，简称BC) 是由诸如醋酸杆菌属等细菌生产的一种新型高性 能微生物合成材料。与其他形式形成的纤维素相 比，尽管具有相同的化学成分，但其还具有特殊 的物理、化学和生物学特性，特别是发酵过程的 可调控、发酵底物的多样性、微生物的多样性等； 这些特性使得 BC 在食品、生物医药学、组织工 程支架材料、声学器材以及造纸、化妆品、采油、 膜过滤器等诸多领域获得较高的关注，受到国内 外学者青睐。国外对 BC 进行了广泛深入的研究， 并将其应用于食品工业、造纸和生物医学工程中， 取得了较好的研究成果。我国在微生物合成 BC 方面的研究刚起步，研究主要集中在菌种选育， 廉价培养基的选择，发酵T艺改进上。
细菌纤维素的制取方法及在服装设计中的应用
·405·细菌纤维素的制取方法及在服装设计中的应用叶 为（苏州中学园区校，江苏 苏州 215000）摘 要：在艺术设计领域，生物技术的运用是近年较为引人注目的创新之一。
本文试就生物技术中的细菌纤维素在服饰设计中的运用作一个方法技术的阐述，提供服装创意设计的一种新方法新思路。
关键词：细菌纤维素；制取；服装设计；应用生物技术是利用、改造生物体进行物质制造或服务应用的新兴技术，不仅运用于医药、食品、工业和环境保护领域，也是艺术领域的新兴实践对象。
在当今艺术领域，与生物技术的跨界合作具有相当的前沿性和话题性，也取得了一些引人注目的成就。
因此，设计受艺术思潮影响，从生物技术领域寻找灵感也是一种可见的趋势。
其中，细菌纤维素就是生物技术运用的一种。
1 细菌纤维素简述1.1 细菌纤维素的特点纤维素是自然界中最丰富的天然高分子。
我们的食物（蔬菜）中就含有丰富的植物纤维素，是植物细胞壁的组成部分。
用天然合成和人工化学合成的方法可以获取纤维素，纤维素可以组成纤维，在造纸、纺织行业运用最广。
细菌纤维素是生物纤维素的一种，也称微生物纤维素，是由微生物发酵合成的葡萄糖发生缩聚反应而形成的纤维素。
不同于植物纤维素，它不是细胞壁的结构成分，是细菌分泌到细胞外的一种高聚物，呈独立的丝状纤维形态，某些细菌在培养液中的自由运动能形成高度发达的精细网络结构。
常温下的细菌纤维素多为乳白色凝胶态膜状物，弹性、吸水性和生物相容性都非常出色。
古代文献《齐民要术》中，就有食醋酿制过程中出现凝胶状物质的记载，所说的正是细菌纤维素。
细菌纤维素中的纤维素含量高于植物细胞壁，而且不掺杂果糖、木质素。
因此，在工业运用前，无需进行繁杂的预处理来去除这些杂质，提取处理都较为简便，具有可工业化生产的一个优势。
1.2 细菌纤维素的种类最早对菌膜进行研究并确定其本质的学者则是英国的R.M.Brown。
他于1886年在乙酸发酵实验中确定发酵产生的“凝胶”化学本质是纤维素，并把产生这种纤维素的细菌命名为“木醋杆菌”。
细菌纤维素的介绍
1. 细菌纤维素的简介细菌纤维素（Bacterial cellulose, 简称BC）是由微生物合成的一种新型生物材料。
是一种超微超纯的纤维素，与自然界中植物或海藻产生的天然纤维素具有相同的分子结构单元,但细菌纤维素纤维却有许多独特的性质。
细菌纤维素与植物纤维素相比无木质素、果胶和半纤维素等伴生产物，具有超高的纯度，而且具有高结晶度（一般80%以上，最高可达95％，植物纤维素的为65％）和高的聚合度(DP值2000～8000)。
衍射强度(cps)衍射角(°)细菌纤维素纤维是由直径3～4纳米的微纤组合成40～60纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构，要远小于一般植物纤维的直径。
图：细菌纤维素放大图数张放大5000和50000倍的细菌纤维素细菌纤维素的弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上，抗张强度高。
细菌纤维素有很强的持水能力。
可以吸收上百倍于自身重量的水。
细菌纤维素有较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性。
细菌纤维素生物合成时的可调控性。
通过采用不同的培养方法、调节培养条件，也可得到化学性质有所差异的细菌纤维素，以满足不同应用范围的要求。
因此，细菌纤维素被公认为是性能最好、实用价值也较好的纤维素，近年来关于细菌纤维素的研究和开发应用成为当今新的微生物合成材料的研究热点之一，在食品、医学、造纸、纺织、环保、能有等各方面具有广泛的应用价值，并已在国内外得到了一定的实际应用。
2. 细菌纤维素的一些应用目前，国内细菌纤维素的规模化生产主要在食品行业中得到应用。
在食品生产中应用的细菌纤维素俗称“椰纤果”、“椰果”、“纳塔（NATA）”。
是以椰子水或椰子汁等为主要原料，发酵培养形成的凝胶状物质，外观似嫩椰子肉，具有独特的凝胶状半透明质地，以其爽滑脆嫩细腻有弹性的独特口感倍受消费者的青睐，主要应用于果冻、饮料、珍珠奶茶、罐头等食品工业。
此外，细菌纤维素富含膳食纤维，不易为人体所消化吸收，食后可增加饱腹感，可作为减肥食品，同时它可促进肠道蠕动，降低食物的滞肠时间，促进排便，并可减少肠道对致癌物质的吸收，另外可促进粪便中胆酸的排放，因而它具有一定的美容防癌等保健功能，在国际市场上一直旺销不衰。
细菌纤维素
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纺织工业
• 在纺织工业中，细菌纤维素的结构特点和功能 特性，使之能代替或不各种常用的树脂用于无 纺布中作粘合剂，改善无纺布的强度、透气性、 亲水性及最终产品的手感等，所适用的纤维包 括当前广泛使用于无纺布的各类纤维，如尼龙、 聚酯、木材纤维、碳纤维及玱璃纤维等。
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细菌纤维制成的衣服
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造纸工业
•
日本在造纸工业中，将醋酸菌纤维素加入纸浆，可提高纸 张强度和耐用性，同时解决了废纸回收再利用后，纸纤维强 度大为下降的问题。加细菌纤维于普通纸浆可造出高品质特 殊用纸。Ajinomoto公司不三菱公司合作开发用于流通货币 制造的特级纸，印制的美元质量好、抗水、强度高。用细菌 纤维改性的高级书写纸吸墨均匀性、附着性好。由于纳米级 超细纤维对物体极强的缠绕结合能力和拉力强度，使细菌纤 维机械匀浆后不各种相互丌亲和的有机、无机纤维材料混合 制造丌同形状用途的膜片、无纺布和纸张产品十分牢固。在 制造过滤吸附有毒气体的碳纤维板时，加入醋酸菌纤维素， 可提高碳纤维板的吸附容量，减少纸中填料的泄漏。
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细菌纤维素结构分析
图 4 细菌纤维素 的 X-射线衍射图
图 5 细菌纤维素的 CP/MAS 13C-NMR 谱
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细菌纤维素的常用培养方式
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细菌纤维素高产菌株的培育筛选
细菌纤维素的特性
• 可调控性。利用细菌纤维素生物合成时，可根据需要合成 各种功能材料。 • 高结晶度。细菌纤维素提纯过程简便，提纯出来的纤维素 极纯，无果胶、木质素和半纤维素等伴生物的产生。 • 高持水性。“孔道”结构使细菌纤维素具有极强的吸水性， 可吸收60～700倍于其干重的水分，因而利用细菌纤维素 的空间三维结构制备出来的医用敷料丌仅能保持伤口的干 燥，而且能吸收伤口渗出物，从而避免伤口感染。 • 高弹性模量和抗张强度。细菌纤维素由于纤维直径达到纳 米级别(10～lOOnm)，其杨氏模量可高达10MP，抗拉强度 高。 • 高抗撕性。细菌纤维素膜具有极佳的形状维持能力，其抗 撕性比聚氯乙烯膜和聚乙烯醇膜和要强5倍以上。 • 可降解性。细菌纤维素可在自然界中直接降解，环保无污 染。对环境起到很好的保护作用。
细菌纤维素的合成调控及在化妆品领域的应用进展
关注,受到国内 外 学 者 的 青 睐. 笔 者 就 细 菌 纤 维 素
的合成调控及在化妆品领域的应用进展进行阐述.
１ 细菌纤维素的性质
细菌 纤 维 素 和 植 物 纤 维 素 的 基 本 结 构,均 可 视
为由吡喃葡萄糖单体以β
纤维素的来源、发酵过程、分子结构、理化性质、生物合成途径与代谢调控机制以及其在化妆品领域
(如面膜、面部磨砂膏、个人清洁制剂等)的应用进行了综述,并对 细 菌 纤 维 素 未 来 新 产 品 的 开 发 利
用作出了展望.
关键词:细菌纤维素;合成调控;化妆品
中图分类号:
TQ３５２．
２ 文献标志码:
物中获得的
.除 此 之 外,也 可 以 通 过 葡 萄 糖 衍 生
[
２]
收稿日期:
２０１９
Ｇ
０７
Ｇ
２８
基金项目:河南省重大科技专项课题(
１８１１００２１１４００
Ｇ
８
Ｇ
２)
作者简介:唐 静(
１９９２—),女,河南濮阳 人,硕 士 研 究 生,研 究 方 向 为 发 酵 工 程,
EＧma
il:Leabharlann com. 通 信 作 者:惠 明 教 授,
第 ４８ 卷第 ４ 期
２０１９ 年 １２ 月
发 酵 科 技 通 讯
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细菌纤维素—一种新兴的生物材料
＜＿－ 木浆 纤维 ＿
合 成 纤 维
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超 细合 成纤 维
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原生 膜 颤
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细菌纤 维 素
萄聚睹聚合 酶
ห้องสมุดไป่ตู้
图 ２ 天 然纤 维素 与 人工 纤维 素 直径 的对 比
图 ３ 细菌 纤维 素形 成 的模式 图
２ 细 菌 纤 维 素 产 生 菌 介 绍
５７
细 菌 纤 维 素 和 植 物 纤 维 素 在 基 本 结 构 上 ，都 可 视 为 由吡 喃 葡 萄 糖单 体 以 Ｂ— ，４糖 苷 键 ｌ 连 接 而成 的直 链 多 糖 ， 又称 为 Ｂ一，４萄 聚 糖 ，见 图 １（ ） １ ａ ，相 邻 的 吡 哺 葡 萄 糖 的 ６个 碳 原
维 相 比 ， 细 菌 纤 维 素 ０ ａｔｒ ｌＣｅｌｌｓ） 由 超 微 纤 维 组 成 的 超 微 纤 维 网 。 自 １ ８ 年 ３ｃｅｉ ｌ ｏｅ是 ａ ｕ ９９ ｓＹ ｍ ｎ ｋ 等人 … ．ａ ａ ａ ａ 发现细 菌纤 维素具有 独特的功能后 ， 细菌纤维素作为 一种新兴 的生物材料
文 章 编 号 ： ０ ４８ ０ （ ０ ２ ２０ ５ —６ １ ０ —４ ５ ２ ０ ）０ —０ ６０
细 菌 纤 维 素 — — 一 种 新 兴 的 生 物 材 料
郝 常 明 罗 神
北京 １０ ２ ０ ０ ７） 北京 １ ０ ２ ） ０ ０ １ （１中 国食 品发酵 工 业研 究所 生物 技 术与 调味 品 中心 （ 中国进 出 口商 品检 验技 术研 究所 食 品检 验 中心 ２
收 稿 日期 ：２ ０ —１０ ０ １１ —６
细菌纤维素的制备及在食品中的应用进展
细菌纤维素的制备
细菌纤维素的制备通常采用微生物发酵法，以天然糖类、有机酸或醇等为碳 源，通过控制培养条件和工艺参数来提高纤维素产量和品质。常见的制备方法包 括液体发酵和固体发酵。液体发酵具有生产效率高、易于工业化等优点，但需要 严格控制发酵条件，防止杂菌污染。固体发酵则以天然固态基质为培养基质，可 直接获得纤维素发酵产物。影响细菌纤维素品质的因素包括菌种、碳源、培养温 度、pH值、培养时间等。
细菌纤维素在食品中的应用进展
1、食品添加剂
细菌纤维素具有高持水性、良好的口感和稳定性能，可作为一种优质的食品 添加剂。在果蔬汁、酸奶、冰淇淋等食品中，细菌纤维素可作为增稠剂、稳定剂 和口感改善剂，提高食品的品质和稳定性。此外，细菌纤维素还可以替代传统化 学添加剂，为消费者提供更健康的选择。
2、营养补充剂
细菌纤维素的应用
1、工业领域
在工业领域，细菌纤维素被广泛应用于制造生物塑料、生物纤维和生物皮革 等产品。这些产品具有环保、可持续等优势，可替代传统的石油基材料。
2、医疗领域
在医疗领域，细菌纤维素被用于生产医用敷料、药物载体和组织工程支架等。 这些产品具有促进伤口愈合、减轻炎症反应等作用，为患者提供更好的治疗选择。
3、生物医用领域
细菌纤维素具有生物相容性和生物可降解性，在生物医用领域具有潜在的应 用价值。例如，可以将其用于药物载体、组织工程和再生医学等领域。通过与药 物分子或细胞相结合，细菌纤维素可以实现对疾病的有效治疗和组织修复。
结论
细菌纤维素作为一种重要的天然高分子纤维，在食品领域具有广泛的应用前 景。未来，随着生产工艺的优化和新型材料的研发，细菌纤维素将在食品工业和 其他领域发挥更大的作用。然而，要实现其广泛应用仍需克服生产成本高、生产 效率低等挑战。未来研究应于优化生产工艺、降低生产成本和提高产品质量等方 面，以推动细菌纤维素产业的可持续发展。
细菌纤维素在生物医学材料中的应用
接下来对BC的研究越来越多,应用范围也更加广泛相继有做为食品添加剂、纸张粘合剂及滤膜等方面的研究被报道。目前的研究热点主要是将BC应用于高附加值的产品,尤其是生物医用材料上。1990年和1991年日本人Yamanaka[18,19]首次以该纤维素制备人工血管获得了成功。2001年和2003年Klemn等[20,21]则以此材料研制成功小直径(1~3 mm内径)人工血管。2005年美国瑞典国际合作小组的Svensson等[22]发现以BC作为软骨组织工程支架效果良好。此外,该中空纤维管还可以作为覆盖神经纤维的护套、气管、输尿管、软骨支架,以及某些中空气管的替代品等 细菌纤维素由于具有独特的生物亲和性、生物相容性、生物可降解性、生物适应性和无过敏反应,以及高的持水性和结晶度、良好的纳米纤维网络、高的张力和强度,尤其是良好的机械韧性,因此在组织工程支架、人工血管、人工皮肤以及治疗皮肤损伤等方面具有生物相容性对于组织工程支架的构建是必不可少的。在研究组织工程BC支架构建中,体内生物相容性的评价非常重要。Helenius等[23]系统地研究了BC的体内生物相容性。实验中他们把BC植入老鼠体内周,利用组织免疫化学和电子显微镜技术,从慢性炎症反应、异物排斥反应以及细胞向内生长和血管生成等方面的特征来评价植入物的体内相容性。结果发现植入物周围无肉眼和显微镜可见的炎症反应,没有纤维化被膜和巨细胞生成。BC被成纤维细胞侵入,与宿主组织融为一体,未引起任何慢性炎症反应。因此可以断定BC的生物相容性非常好,在组织工程支架构建方面具有潜在价值。
产细菌纤维素
产细菌纤维素
细菌纤维素是一种由一些细菌产生的纤维素物质。
它是细菌细胞外分泌的一种多聚糖，由许多纤维素链组成。
细菌纤维素具有较强的强度和生物降解性能，因此被广泛应用于生物材料和生物医学领域。
产生细菌纤维素的细菌主要有以下几种：
1. 醋酸菌：醋酸菌能够通过发酵产生纤维素，被称为醋酸菌纤维素。
醋酸菌纤维素被广泛用于食品、纺织品、纸张等领域。
2. 莱氏菌：莱氏菌是一种革兰氏阴性细菌，能够产生纤维素。
莱氏菌纤维素具有抗菌和抗氧化等特性，可以应用于药物控释、修复组织等领域。
3. 酵母菌：某些酵母菌也能够产生纤维素，这种纤维素被称为酵母菌纤维素。
酵母菌纤维素被用于食品添加剂、织物制造等领域。
细菌纤维素的应用主要包括以下几个方面：
1. 生物医学领域：细菌纤维素可以作为药物控释系统的载体，帮助控制药物的释放速度。
它也可以用于修复组织、填充空洞等医学应用。
2. 食品工业：细菌纤维素可以用作食品添加剂，增加食品的质地和口感。
3. 纺织品工业：细菌纤维素可以用于制作纺织品，提高纺织品的柔软度和稳定性。
4. 纸张工业：细菌纤维素可以用作纸张的添加剂，增加纸张的强度和柔韧性。
总之，细菌纤维素是一种具有广泛应用前景的生物材料，可以在医学、食品、纺织品和纸张等领域发挥重要作用。
细菌纤维素的研究进展
细菌纤维素的研究进展发布时间：2022-10-20T07:13:53.903Z 来源：《科技新时代》2022年5月第9期作者：孙歆原沈凡熙王小龙[导读] 细菌纤维素是一种天然的生物高聚物，具有生物活性、生物适应性孙歆原沈凡熙王小龙山东协和学院山东济南 250109摘要：细菌纤维素是一种天然的生物高聚物，具有生物活性、生物适应性，具有独特的物理、化学和机械性能，例如高的结晶度、高的持水性、超精细纳米纤维网络、高抗强度和弹性模量等，因而成为近年来国际上新型生物医学材料的研究热点。
概括细菌纤维素的性质，发酵过程，改性方法以及在生物医学材料上的应用。
关键词：细菌纤维素；改性；生物医学材料前言细菌合成纤维素是在1886年由Brown首次报道的，是胶膜醋酸菌A.xyliumpppp在静置培养时于培养基表面形成的一层白色纤维状物质。
后来在许多革兰氏阴性细菌，如土壤木干菌、致瘤农杆菌和革兰氏阳性菌和八叠球菌中也发现了细菌纤维素的产生。
细菌纤维素与天然纤维素结物非常相似，都是由葡萄糖以B一1，4一糖苷键连接而成的高分子化合物，此外，细菌纤维素相对于传统的纤维素资源又有其优势，如加工时不用去木质素，可合成高质量的纸或者加工成任何形状的无织物，还可通过发酵件的改变控制合成不同结晶度的纤维素，从而可根据需要成不同结晶度的纤维素。
从纤维素的发现至今已有一百多年的历史，但由于无合适的实验手段以及纤维素的产量较低，因此多年来一直未受到足多重视。
近十几年来随着分子生物学的发展和体无细胞体系的应用，细菌纤维素的生物合成机制已有了很深入的研究，同时在细菌纤维素的应用方面也有了很大进展。
一、细菌纤维素的结构特点和理化特性经过长期的研究发现，BC和植物纤维素在化学组成和结物上没有明显的区剥，均可以视为是由很多D－此喃葡萄糖苷彼此C以（1-4）糖苷键连接而成的线型高分子，相邻的比南葡萄糖的6个碳原子不在一个平面上，而是呈稳定的椅式立体结物。
细菌纤维素的研究和应用新进展
细菌纤维素的研究和应用新进展纤维素是地球上最丰富的生物聚合物，主要分布于植物如树木、棉花等中，它是形成植物细胞壁的主要成分，也是形成许多真菌、藻类细胞壁的主要成分。
随着人们对纤维素类产品需求的增加，人们获取纤维素的方法正不断地改进和更新。
近年，发现一些细菌也能产生纤维素，其结构、理化特性和生化特性等皆与植物纤维素有较大的差异，与植物纤维相比，细菌纤维素(Bacterial Cellulose，BC)是由超微纤维组成的超微纤维网。
不仅是地球上除植物纤维素之外的另一类由细菌合成的天然惰性材料,而且是自1989 年Yamanaka 等[1]发现BC具有独特的功能后，以微生物作为载体，在分子水平上有高纯度、高结晶度、绿色环保的BC成为世界上公认的性能优异的新型生物学材料。
本文就BC的结构、性质、研究历史以及在生物医学材料上的应用综述如下。
1细菌纤维素的结构与特性1.1细菌纤维素的结构特点：BC是由葡萄糖分子以β-1,4糖苷键聚合而成的一种具有多孔性结构及一定纳米级孔径分布的高分子材料[2]。
早在1940 年，人们就用电镜观察到BC由独特的束状纤维组成，这种束状纤维的宽度大约为100 nm，厚度为3～8 nm，每一束由许多微纤维组成，而微纤维又与其晶状结构相关。
术醋杆菌（A.xylinum）是合成BC最强的细菌之一[3]，BC的生物合成可分为聚合、分泌、组装、结晶四大过程，这四大过程是高度耦合的，并和细胞膜上的特定位点密切相关。
1.2 細菌纤维素有许多独特的性质：①强的持水性和透气性：BC是一种水不溶性的惰性支持物，有很多“孔道”,有良好的透气、透水性能。
依据合成条件的不同，它能吸收60～700倍于其干重的水份[2]，未经干燥的BC的强持水性能(waterretentionvalues，wRv)值高达1000%以上，冷冻干燥后的持水能力仍超过600%。
经100℃干燥后的BC在水中的再溶胀能力与棉短绒相当，即有非凡的持水性,并具有高湿强度[4]；②高化学纯度和高结晶度：BC是一种“纯纤维素”，以100%纤维素的形式存在,不含半纤维素、木质素、果胶和其他细胞壁成分,结构单一，提纯过程简单；③较高的生物适应性和生物可降解性：Helenius等[5]开展了BC植入小鼠皮下组织的生物适应性研究及Klenm等[6]用BC微管材料取代老鼠颈动脉的研究都表明BC与老鼠身体没有任何排斥反应。
细菌纤维素在造纸工业中的应用和展望
3、废纸回收利用：
3、废纸回收利用：
废纸回收利用是造纸工业可持续发展的重要方向。然而，废纸再利用过程中 容易出现纸质变脆、强度下降等问题。添加细菌纤维素可以提高废纸浆的成纸强 度和耐破度，从而提高废纸回收利用率。
1、环保：
1、环保：
细菌纤维素的生产不需要木材或其他天然资源的消耗，可以大幅降低对环境 的破坏和资源的浪费。同时，由于细菌纤维素的生物降解性，使用后不会对环境 造成污染，符合当前环保和可持续发展的要求。
一、纤维素酶的应用
1、降低打浆能耗：纤维素酶可以软化植物纤维，降低打浆能耗，同时提高纸 浆的产率和质量。通过应用纤维素酶，可以实现低能耗、高产量的打浆目标。
一、纤维素酶的应用
2、提高纸浆纯度：纤维素酶可以分解植物纤维中的杂质，如木质素和半纤维 素等，从而提高纸浆的纯度。这种纯度提高可以改善纸张的品质和性能。
Байду номын сангаас
二、半纤维素酶的应用
二、半纤维素酶的应用
半纤维素酶是一种能够分解半纤维素生成木糖的酶。在制浆造纸过程中，半 纤维素酶主要用于改善纸浆的性能和质量。具体应用如下：
二、半纤维素酶的应用
1、提高纸浆产量：半纤维素酶可以分解植物纤维中的半纤维素，从而提高纸 浆的产量。这种产量的提高可以帮助制浆企业降低成本，提高经济效益。
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一、纳米纤维素的制备方法及性质
纳米纤维素具有一系列独特的性质，如高结晶度、高取向度、高强度、高透 明度等。此外，纳米纤维素还具有较好的生物相容性和降解性，可在生物医学、 包装、水处理等领域发挥重要作用。
二、纳米纤维素在制浆造纸工业 中的应用前景
1、提高纸张质量
1、提高纸张质量
纳米纤维素在制浆造纸工业中可以提高纸张质量。由于纳米纤维素具有高结 晶度、高取向度等特性，将其添加到纸浆中可以提高纸张的强度、防水性、抗张 强度等。此外，纳米纤维素还可以改善纸张的吸墨性能，提高印刷质量。
细菌纤维素的结构与性质及其应用研究进展
１细菌纤维素的结构及性质
１ ． １细菌纤 维素的 结构特 点
图 １细菌纤维 素 的电镜照 片 卞 玉荣 等人通 过 培养 与 提 取 木 醋杆 菌 细 菌纤
维 素产 品 ， 并 对其 进 行 实验 分 析 ， 测 定 了 木醋 杆 菌所 Ｂ Ｃ结构与天然纤维素结构非常相似， 都是 由葡 产 生纤 维素 中纤 维 素 、 蛋 白质 、 脂肪的含量 ， 分 别 为 萄糖分子以 Ｂ一 １ ， ４ 糖苷键聚合而成的一种具有多孔 ９ ５ ． ８ ％、 １ ． ７ ％、 １ ． ３ ％。通过 电镜扫描照片观察 到 性结构及一定纳米级孔径分布的高分子材料 ］ 。与 产 品 的微 纤 维直径 在 （ ０ ． ０ １ —０ ． １ ） Ｌ ｍ 之 问 ，比一 般 其他 形式 的纤 维所 不 同 的是 细 菌 纤 维 素 是 一个 错 综 的棉花纤 维 、 木浆纤 维 和合 成 纤 维 直径 （约 １ ０ Ｌ ｍ 左 复 杂的链 接 网络结构 ， 而不 是可 分开 检测 长 度 的单 根 右） 要细 ， 比胶原纤 维 （ １ Ｌ ｍ）及 最 薄 的化 学合 成 纤 维 纤维。早在 １ ９ ４ ０年， 人们就用电镜观察到 Ｂ Ｃ由独特 （ １ Ｌ ｍ）还要 细 。 的束 状 纤 维 组 成 ， 这 种 束 状 纤 维 的 宽 度 大 约 为 １ ． ２细 菌纤 维素的独 特性质 １ ０ ０ ｎ ｍ， 厚度为 ３ ８ ｎ ｍ， 每一束 由许多微纤 维组成。图 Ｂ Ｃ 是一种水不溶性的惰性支持物 ， 有很多孔道 ， １ 为细菌纤维素分散体的电镜照片 。 有 良好 的透气 透水性 能 ， 具有 强 持水 性 和透 气 性 ； Ｂ Ｃ
倍以上 ， 具有高抗张强度和弹性模量 ； Ｂ Ｃ生物合成时 具有可调控性 ； 有极好的形状维持能力和抗撕力 ， Ｂ Ｃ 膜的抗撕能力 比聚乙烯膜和聚氧 乙烯膜要强 ５倍 ； 有 抗菌性和防腐性 ； 可利用广泛 的基质进行生产。 展进行了综述 ， 系统阐述了国内外发酵生产细菌纤维 素 原 料 的研究 进 展 。毋 锐 琴 等 人 对 细 菌 纤 维 素 发 酵培养基 的优化进行 了研究 ， 运用 Ｐ ｌ ａ ｃ ｋ ｅ ｔ ｔ — Ｂ ｕ ｒ ｍ ａ ｎ 试验设计法对 ８ 个相关影响因素的效应进行了评价 ， 筛选出了有显著效应 的 ３ 个 因素 ： 酵母膏 、 Ｚ ｎ Ｓ Ｏ 、 无 水 乙醇 ， 然后 采 用 Ｂ ｏ ｘ—Ｂ ｅ ｈ ｎ ｋ ｅ ｎ 的 中心 组 合 试 验设 计和响应面分析方法 （ Ｒ Ｓ Ｍ）确定了上述三个 因素的 最 佳 浓度 。 培养细菌纤维素的方式主要有两种 ： 静态培养和 动态培养。静态培养是指醋酸菌静置培养 ， 在发酵液 表面产生纤维素膜。动态培养 是指在机械搅拌罐或 升气式生化反应器中通风培养醋酸菌 ， 纤维素完全分 散在发酵液中。虽然不 同的培养方式产生的细菌纤 维素在化学成分上完全相同 ， 但是在形态和物理性能 方面差异却很大 。 崔思颖 等人通过实验 比较了不同培养方式制 备的细菌纤维素的性质 ， 结果表 明 ， 静置培养 所产纤 维素成一薄膜 ， 纤维结构较纤细、 致密 ， 振荡培养所产 纤维 素成 球状 ， 两 者结 构有 明显 差 异 ； 两 者 的 红 外光 图谱基本一致 ； 振荡培养得到 的细菌纤 维素 的吸水 性和复水性均 比较好 ， 而静置培养得到的细菌纤维素 灰分含量较低。另外 ， 周伶俐 ¨ 等人也对不 同培养 方式对细菌纤维素的结构与性质进行 了研究 ， 认为不 同培养方式干扰了 Ｂ Ｃ的微观结构 ， 即： 静置 培养 的 纤维素丝带相互缠绕且层状重叠 、 更加致密 ， 丝带更 细， 富含 Ｉ 仅 ， 具有更高结 晶指数、 更大 的晶粒尺 寸； 静 置培养 得 到 的纤 维素 具有 良好 的热稳 定性 ， 发酵 罐培 养得到的纤维素具有 良好的阻燃性。
细菌纤维素及其应用
（ｓｕ ｏ ｎ ｓ、固氮 菌属 （ ｚｔ ａｔ ） 土壤 杆菌 属（ — Ｐｅ ｄ ｍｏａ） Ａ ｏｏ ｃｅ 、 ｂ ｒ Ａ ｇｏ ａｔ ｉｍ） ｒｂ ｃｅ ｕ 、无 色杆 菌 属 （ ｃ ｒｍ ｂ ｃ ｒ ｒ Ａ ｈｏ ｏ ａ ｔ ）和气 杆 菌属 ｅ
（ｅｏａｔ ）等 【，］ Ａ ｒｂｃｅ ｒ ７８。其 中在 １８ ８６年 Ｂｏ ｎ就木醋 杆菌 ｒｗ
和分泌 过程 ， 细 菌纤 维素 的商业 用途 。 及 关键 词 ： 菌纤维 素 ， 细 性质 ， 用 应
Ｂａ ｔ ｒａ Ｃｅ ｌ ｌ ｓ ａ ｄ ｔ Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｓ ｃｅ ｉ ｌ ｌｕ ｏ ｅ ｎ Ｉｓ ｐ ｉ ａｉ ｎ Ｚ ａ ｇ Ｙｏ ｇｅ ｇ， Ｈｏ ｍｅ ， Ｘｕ ｉｏ， ｉ ｑ ｎ ｈ ｎ ｎ ｆ ｎ Ｌｕ ｎｇ ｉ Ｈｅ ｘａ Ｂａ Ａｉ ｉ ｆ ｈｅ Ｔ Ｐｒ ｖｎ ｉｌ ｏ ｉ ｃ ａ Ｋｅ Ｌａ ｏ ａ ｏ ｙ ｆ ｙ ｂ ｒ ｔ ｒ ｏ Ｆｅｍｅ ｔｔｏ Ｅｎ— ｒ ｎ ａｉ ｎ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｎ Ｂｉ Ｐｈ ｒ ｃ ｕ ｉ ａ， Ｇｕ ｚ ｏ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｉ ｅ ｒｎ ａ ｄ ｏ－ ａ ｍａ ｅ ｔｃ ｌ ｉｈ ｕ ｉｅ ｓｔ ，
维普资讯
食 品 科 技
Ｆ ＝ Ｏ（ ０ ＳＣｉ ＮＣＥ ＆ Ｔ Ｃ． ） Ｅ Ｅ ｔ － ！ ０Ｌ ＯＧＹ
张永凤
卢红梅
何绪晓
自爱琴
（ 贵州大学贵州省发 酵工程 与生物制 药重点 实验室 ， 州 贵 阳 ５０ ０ ） 贵 ５ ０ ３
摘 要 ： 文主要 介 绍 了细 菌纤维 素 的独特 性 质 、 本 合成 八 叠 球 菌 属 （ａｅｎ）根 瘤 菌 属 （ｈｚｂｕ ）假 单 胞 菌 属 Ｓ ｒｉａ、 Ｒ ｉ ｉｍ 、 ｏ
细菌纤维素敷料
具有高纯度、高结晶度、高生物相容性和低免疫原性等特点 ，还具有很好的吸湿性和透气性，有利于伤口愈合和组织再 生。
历史与发展
历史
细菌纤维素敷料的研究始于20世纪80年代，随着生物技术的不断发展和应用 ，其研究和应用领域不断扩大。
发展
目前，细菌纤维素敷料已经广泛应用于伤口敷料、组织工程、药物载体等领 域，成为生物医学工程领域的重要研究方向之一。
生物合成法
生物合成法是利用生物催化剂（酶）催化纤维素合成的方 法，一般采用植物或者微生物细胞作为催化剂，通过控制 反应条件来制备细菌纤维素。
生物合成法的优点是反应条件温和、环保、成本低，但是 存在着产品质量不稳定、产量较低等缺点。
05
细菌纤维素敷料的市场分析
市场需求与增长趋势
总结词：持续增长
详细描述：随着细菌纤维素敷料在医疗、美容等领域的应用不断扩展，市场需求 持续增长。特别是医疗领域，由于细菌纤维素敷料具有良好的生物相容性和止血 性能，其需求量不断增长。
06
相关技术问题及解决方案
技术瓶颈及解决方案
生产效率低
由于细菌纤维素的生产主要依赖微生物发酵过程，而这一过 程效率较低，导致生产周期长，产量低。解决方法是筛选和 优化微生物菌种，提高其发酵产细菌纤维素的能力，同时改 进生产工艺，实现大规模生产。
提取及纯化技术不足
目前，细菌纤维素的提取和纯化方法尚不成熟，导致产品质 量不稳定。解决方法是。
加强临床研究
为了更好地了解细菌纤维素敷料在各种适应症中的疗效和安全性，未来需要进一步加强临 床研究，为其在更多领域的应用提供科学依据。
04
细菌纤维素敷料的制备方法 与技术
微生物发酵法
1
微生物发酵法是一种常用的制备细菌纤维素的 方法，通过培养微生物，利用其分泌的纤维素 来制备细菌纤维素。
细菌纤维素
细菌纤维素细菌纤维素是一种重要的生物聚合物，它是由细菌合成的一种多糖类物质，具有多种生物学功能。
细菌纤维素在自然界中广泛存在，是一种与植物纤维素相似的多糖，但结构和性质上略有不同。
细菌纤维素通常以线状或片状的形式存在，具有较高的生物降解性和生物相容性。
细菌纤维素的生物合成细菌纤维素的合成主要通过细菌体内的细胞壁合成机制完成。
这种多糖聚合物由细菌通过代谢途径合成并分泌到细胞外，形成类似纤维状的纤维素结构。
这种合成过程在细菌中起着重要的结构和功能支持作用，与细菌的生长与繁殖密切相关。
细菌纤维素的生物学功能细菌纤维素在自然界中具有多种生物学功能。
首先，它可以提供细菌细胞壁的结构支持，增强细胞的稳定性和形态。
其次，细菌纤维素在细菌之间的附着和固定过程中发挥着重要作用，帮助细菌形成群落和生物膜结构。
此外，细菌纤维素还可以作为一种重要的能量储备物质，为细菌的生长与繁殖提供能量支持。
细菌纤维素的应用由于细菌纤维素具有良好的生物相容性和生物降解性，在医学领域、食品工业和环境保护领域有着广泛的应用前景。
在医学方面，细菌纤维素可以用作生物材料，用于修复组织缺损和促进伤口愈合。
在食品工业中，细菌纤维素可以用作稳定剂和增稠剂，提高食品的口感和质感。
在环境保护领域，细菌纤维素可以用于生物降解材料的制备，减少环境污染和资源浪费。
综上所述，细菌纤维素作为一种重要的生物聚合物，在生物学功能和应用领域具有广泛的潜力和价值。
随着科学技术的发展和应用领域的不断拓展，细菌纤维素将发挥出更多的潜力，为人类社会的可持续发展和健康福祉做出更大的贡献。
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细菌纤维素与部分植物纤维素都为可食用的 纤维素，人们食用的植物纤维素主要存在于蔬菜 和水果中，细菌纤维素主要存在于各种纳塔（ Nata） 食品如果冻、饮料、糖果和罐头等。纳塔和红 茶菌（ Black fungus） 为细菌纤维素的传统发酵工 艺制品，由醋酸菌纯种培养或醋酸菌和其他微生 物混合培养得到的一种含有丰富纤维素的液态发 酵饮料。这类食品具有爽滑、脆嫩、细腻的口感， 倍受广大消费者的喜爱［11］。
2． Haerbin Tian Tuo Sheng Wu Ke Ji Co． Ltd． ，Harbin 150030，China）
Abstract： Bacterial cellulose is a kind of natural and nontoxic nanomaterials that is synthetized by microbial fermentation． There are eight types of micro-organisms that can produce bacterial cellulose，they can produce bacterial cellulose through two ways that the static the fermentation and dynamic fermentation． Bacterial cellulose with high purity，crystallinity，the fine structure of the network，biocompatibility and biodegradability properties，so it has widely used in the food packaging industry，medicine and health products industry，as well as the paper industry．
关键词： 细菌纤维素； 微生物种类； 基本特性； 应用 中图分类号： TS 201． 3 文献标识码： A 文章编号： 1005 － 1295（ 2013） 05 － 0060 － 04 doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2013． 05． 016
Basic Characteristics and Application of Bacterial Cellulose HUANG Li1 ，WANG Ying-nan2 ，XIA Xiu-fang1 ，DING Yi1 ，YANG Ming1 ，WANG Song1 （ 1． College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China；
包装与食品机械 2013 年第 31 卷第 5 期
细菌纤维素的基本特 ，丁 一1 ，杨 明1 ，王 松1
（ 1． 东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030； 2． 哈尔滨天拓生物科技有限公司，哈尔滨 150030）
摘要： 细菌纤维素是由微生物发酵合成的天然无毒的纳米材料。能够合成细菌纤维素的微生物共 有 8 种，这 8 种微生物可通过静态发酵和动态发酵两种方式产生细菌纤维素。因为细菌纤维素具有高 纯度、高结晶度、精细的网络结构、生物适应性和可降解性等特性，所以在食品及其包装行业、医药保健 品业、以及造纸工业中得到了广泛的应用。
（ 7） 高抗张强度和杨氏模量。细菌纤维素经 干燥处理后，杨氏模量可达 10MPa，是合成纤维素 的 4 倍。
（ 8） 超细性。由木醋杆菌生产的细菌纤维素 的直径在 0． 01 ～ 0． 1μm 之间，是天然的纳米级材 料。而植物纤维素的直径大约 10μm，是细菌纤 维素的百倍。
4 细菌纤维素的应用
易守连等人以玉米芯纤维素和半纤维素为原 料，水解成为可发酵性的糖，减少对不可再生能源 的依赖，保护生态环境。细菌纤维素与植物纤维 和动物纤维相比，它具有许多优良的特性，同时可 根据具体应用要求对其在产生过程的条件进行选 择，也可以在后期成品进行改性［10］。因而它被作 为一种新型微生物材料，广泛地应用于食品工业、 造纸业、医学和保健品等行业，且具有良好的商业 前景和较好的社会效益。 4． 1 细菌纤维素在食品工业中的应用
2 细菌纤维素的合成途径和方法
随着科学的进步和生活水平的提高，人们逐 渐发现纤维素与生活密不可分，纤维素是纺织业 的原材料，也是很多传统发酵食品中的主要成分。 因细菌纤维素所具有的独特性质，引起了人们的 进一步关注，近几年来人们对细菌纤维素的研究， 发现它的产生是快速又复杂的过程，细菌纤维素 产生的过程基本上可以分为 4 个部分： （ 1） 在葡 萄糖激酶作用下将葡萄糖转化为 6-磷酸-葡萄糖； （ 2） 在异构酶作用下将 6-磷酸-葡萄糖转化为 1磷酸-葡萄糖； （ 3） 在 UDPG 焦化磷酸酶作用下，1磷酸-葡萄搪生成尿苷葡萄糖； （ 4） 在纤维素合成
类是合成纤维素。植物合成的纤维素含有大量的 半纤维素和木质素等杂质，提纯过程复杂，消耗大 量的资源； 合成又分为人工合成和酶合成，合成纤 维素比较困难，并且性质不够稳定，难以满足市场 的需求； 以微生物为载体合成的细菌纤维素经简 单地提取和处理后，就可广泛地应用到多个领域。 因此，细菌纤维素成为了许多学者和各行业的研 究热点［2］。目 前，美 国、日 本 等 国 家 以 木 醋 杆 菌 为生产菌株已经实现了细菌纤维素的工业化生 产，成功地将细菌纤维素应用于人造皮肤，用来治 疗烧伤和烫伤等疾病，同时细菌纤维素也应用于
（ 4） 细菌纤维素的可降解性和重复利用性。 在自然条件下，微生物可将纤维素降解为小分子 的糖，不会造成环境的污染。细菌纤维素为可再 生和可降解的生物资源，对于建设绿色环保的国 民经济意义重大。
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包装与食品机械 2013 年第 31 卷第 5 期
（ 5） 提取过程简单。细菌纤维素的提取过程 主要为低浓度的碱溶液加热浸泡，可完全除去纤 维上残留的菌体及培养基等杂质，而植物纤维需 要浓度较高的碱液加热消化才能除去与纤维素结 合的半纤维素、木质素等杂质。
1 生产细菌纤维素的菌属
细菌纤维素又称微生物纤维素，是指由某些 微生物合成的应用广泛的一种高分子材料。随着 人们不断地研究发现能以异养方式合成胞外细菌 纤维素的菌属为醋酸菌属（ Aeetobaeter） 、产碱菌 属（ Alcaligenes） 、八叠球菌属（ Sareina） 、根瘤菌属 （ Ｒhizobium） 、假单胞菌属（ Pseudomonas） 、固氮菌 属（ Azotobacter） 、土壤杆菌属（ Agrobacterium） 、无 色杆菌 属 （ Achromobacter） 和 产 气 杆 菌 属 （ Aerobacter） 等［3］。各菌属特征存在差异，如木醋杆菌 为棒状革 兰 氏 阴 性 好 氧 菌，长 1． 0 ～ 4． 0μm，宽 0． 6 ～ 0． 8μm，以单个、成对或链状存在，菌落呈圆 形，突起，不透明，淡棕色，表面粗糙。葡糖醋杆菌 细胞呈椭圆或杆状，长 2． 6 ～ 4． 2μm，宽 0． 5 ～ 1． 0 μm，革兰氏阴性严格好氧菌，菌落为白色。虽然 生产细菌纤维素的菌属众多，但能够进行大规模 工业化生产的目前只有醋酸菌属中的某些菌种， 工业化生产菌株必须满足以下条件，该菌体生长 速度较快、传代培养后遗传性状稳定、纤维素的产 率高、发酵条件温和、生产成本低等。醋酸菌属中 的木醋杆菌成为研究工业化生产的典型菌种［4］， 同时也成为研究纤维素合成、观察纤维素形貌特 征及分析纤维素结构的典型菌株。
细菌纤维素具有黏稠性、稳定性、代谢产物具 有特定风味等特点，它还常作为食品工业中的添 加剂，如增 稠 剂、成 型 剂 等［12］。 细 菌 纤 维 素 应 用
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在人造鱼、人造肉、香肠、火腿肠中和某些食品的 骨架中，成为一种重要新型食品基料。薛璐等利 用大豆乳清发酵得到的细菌纤维素作为稳定剂， 替代黄原胶、卡拉胶等应用于冰淇淋中，不但改善 口感，而且呈现爽口的香甜味［13］； 同时还发现细 菌纤维素冰淇淋的抗融性和融化特性都比较理 想，同时也具有一定的膳食保健功能［14］。 4． 2 细菌纤维素在保健品行业的应用
Key words： bacterial cellulose； microbial species； basic characteristics； application
0 引言
纤维素可以由植物、动物以及微生物合成，其 中由微生物发酵合成的纤维素称之为细菌纤维 素，它是 β-1，4 糖苷键连接而成的大分子多糖，也 是一种天然无毒的纳米级材料，1886 年由英国科 学家首次研 究 发 现［1］。 随 着 对 纤 维 素 的 认 识 不 断深入，人们获取纤维素的方法也在不断改进和 更新。目前，人类获取纤维素的方法分两大类： 一 类是分离和提取植物、微生物合成的纤维素； 另一
收稿日期： 2013 － 04 － 06； 修稿日期： 2013 － 04 － 18 作者简介： 黄莉（ 1988 － ） ，女，硕士，研究方向为水产品加工及贮藏，E-mail： Lihuangname@ 163． com。 通信作者： 夏秀芳（ 1973 － ） ，女，副教授，博士，研究方向为农产品加工及贮藏，通信地址： 150030 黑龙江哈尔滨市香坊区木材街 59 号 东
北农业大学食品学院，E-mail： xxfang524@ 163． com。
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细菌纤维素的基本特性与其应用———黄莉，王英男，夏秀芳，丁一，杨明，王松
食品行业、造纸、复合材料等行业。因此，在美国、 日本等国家，细菌纤维素的广泛应用已创造了上 亿元的产值，而我国对纤维素的研究仍处于试验 阶段，同时实现细菌纤维素的工业化生产也面临 着诸多问题。