细菌纤维素及其在食品中的应用
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。
细菌纤维素的研究及其应用
细菌纤维素的研究及其应用贾士儒;刘淼;薄涛【摘要】As a novel nanomaterial ,bacterial cellulose ( BC ) has attracted more attention due to its high quality in mechanicalstrength ,biocompatibility and biodegradability .This paper introduces the domestic and international researches on the metabolism and biosynthesis mechanism of bacterial cellulose . Meanwhile ,the applications of bacterial cellulose in food ,paper making and biomedical materials etc .were presented.Finally, the furture research trends and application prospects of bacterial cellulose were discussed .%细菌纤维素作为新型纳米材料，具有极好的物理特性、生物相容性和生物可降解性等。
本文介绍了国内外目前对细菌纤维素代谢及生物合成机制的研究现状，及细菌纤维素在食品、造纸和医学等领域的应用。
并展望了细菌纤维素未来的研究趋势与应用前景。
【期刊名称】《山东轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】6页(P9-14)【关键词】细菌纤维素;纳米材料;生物合成;应用【作者】贾士儒;刘淼;薄涛【作者单位】天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室，天津300457;天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室，天津300457;天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室，天津300457【正文语种】中文【中图分类】Q8190 引言纤维素是吡喃型葡萄糖基于β-1,4-糖苷键连接形成的高分子聚合物,其化学式为(C6H10O5)n,是自然界合成量最多的生物大分子.纤维素广泛分布于高等植物中,少量在藻类、真菌、细菌、单细胞生物(原生动物,如阿米巴虫)、无脊椎动物、哺乳动物(被囊动物)中[1].目前人类使用的纤维素主要来源于植物,但植物纤维素与木质素、半纤维素紧密结合,形成一种复杂的高分子聚合物,很难用生物和机械的方法分离[2].因此,要获得高纯度纤维素需要经过复杂的化学处理,不但大量消耗能量、污染环境,也会导致纤维素在结构上发生不可逆的变化,丧失了纤维素某些优良的特性[3].某些真菌、藻类的细胞壁也含有大量纤维素,但是其中也包含很多杂质,如木聚糖、甘露聚糖和半纤维素[4]等.细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC),即由细菌产生的纤维素,又称微生物纤维素(Microbial Cellulose).很多细菌如醋酸杆菌、农杆菌、无色杆菌、产气杆菌、固氮菌、假单胞菌、沙门氏菌、大肠杆菌和根瘤菌都能产生纯度很高的胞外纤维素[5].其中木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus)是发现最早、研究最为透彻的纤维素产生菌株,也是研究纤维素生物合成过程和机制的模式菌株[6].BC具有高纯度(99%)、高聚合度(2000~8000)、高结晶度(60%~90%)的特点;持水性好,可保持重于自身几百倍的水;具有高弹性模量和拉伸强度,很适于作为纸张和特殊产品的强度增强剂;还有较高的生物适应性和良好的生物可降解性,可用作伤口敷料和组织工程支架;BC生物合成时,性能具有可调控性[7].1 BC的研究现状随着对BC物理特性认识的深入,人们不仅可以通过培养条件的改善,提高BC的生产效率,还可以通过改变其形态、聚合程度、分子量等,满足对BC应用的需求.此外,人们还对BC的合成机制等方面开展了大量的工作.1.1 BC的界面培养BC可采用静置培养和摇床培养两种方式进行培养.马霞等人[7,8]确定了一株BC高产量菌株M12的最适静态培养(图1)条件.当接种量为6%,种龄36 h,发酵周期6 d,温度30℃,初始pH 4.0~6.0,通气量为0.11 m3/(m2.h),BC产量达到3.11 g/L.通过分批补料发酵和分批发酵实验证明,分批补料发酵的BC产量是分批发酵的3~4倍.图1 BC流加发酵培养实验装置Ruka等人[9]优化了木葡糖酸醋杆菌生产BC的静置培养条件,表明在选择的多种培养基中,当分别以葡萄糖,甘露醇和蔗糖为唯一碳源时,纤维素产量相对其它碳源都高.另外,随着静置培养表面积和培养基体积的增加,BC产量也可以提高.由于BC的生物合成需要氧的有效供给,当氧分压为大气压的10%~15%时,BC的产量达到最大值,但随着氧分压的进一步提高,细胞呼吸作用增强,加速TCA循环,使得产生的BC相对减少[10].1.2 BC的深层振荡培养振荡培养时液体培养基在瓶中振荡形成湍流和涡流,随转速增加,气液接触界面积增加,剪切力也随之增加[11].在湍流、涡流和剪切力的作用下,细胞分泌的微纤维不再沿细胞的长轴方向延伸,而是随培养基的流动而摆动.因此,产生的BC形态会随转速的改变而各异:絮状、雪花状、球形、块状等[12].随着转速的提高,BC的产量会随之有所下降,BC的结晶度和Iα结构比例也会随之有所下降[13,14].马霞等人[7]采用气升式发酵罐培养BC.低通气量时,BC的产量随通气量的加大而提高,当通气量为2 vvm时,BC的产量最高为2.40 g/L,随着通气量的进一步提高,BC的产量反而下降.培养得到的BC,与界面培养形成BC膜不同,是完全分散在发酵液中,呈不规则的丝状、星状或微团状,表面光滑,用刀将其剖开后,可以发现内部有许多小颗粒状的BC.而将此培养方式与静置界面培养相比,BC产量明显较后者低.1.3 电场下木葡糖酸醋杆菌合成BCYAN Lin等人[15]将木葡糖酸醋杆菌置于电场中合成BC,在平行电场方向的纤维束较静置培养的更加粗,且呈现了一定的方向性.木葡糖酸醋杆菌本身带负电荷,在电场作用下,发生定向运动,当外加电场作用使菌体运动的速度大于BC束合成速率时,纤维束拖曳在菌体之后,形成了一定的方向性,相互平行的纤维束互相凝结,即得到了更加粗的纤维束.这为BC在纺织方面的应用展现了新的视角.1.4 木葡糖酸醋杆菌的趋化性微生物的趋向性包括趋化性、趋氧性、趋光性、趋磁性、趋电性、趋温性等,表现为微生物的一种定向移动,是一种微生物适应外界环境变化而生存的基本属性,使其具有寻找食源和逃避毒性环境的能力,因而在生存上具有竞争优势[16].李晶等人[17]利用游动平板法测定不同碳源对木葡糖酸醋杆菌趋化性的影响为葡萄糖>甘油>蔗糖>麦芽糖,又利用毛细管法研究菌体对不同氨基酸和重金属离子等的趋化性.实验确定了最佳的实验条件为:初始菌浓3X107cfu/mL,温度25~30℃,pH 5,最佳趋化时间为60 min.1.5 BC复合材料的制备BC的三维网状结构,使得材料形成了一定的孔隙率,在培养过程中加入特定材料,使其填充于空隙中,形成的复合纳米材料,赋予了BC新的性能.朱会霞等利用氧渗透性的硅胶管为载体,利用木葡糖酸醋杆菌直接生物合成出不同直径的BC管[18].将BC管和ε-聚赖氨酸复合制得的BC管具有抑菌性能、良好的拉伸性能、良好的氧气阻隔性、高透明度和高温耐受性,作为抗菌活性肠衣,抑菌效果极好[19].利用不同形状的模具、以微生物直接发酵合成了拉伸性能、形状和厚度等产品性能指标可控的BC异型产品[20].ZHU Hui-xia等人[21]将Fe3O4加入到木醋杆菌的培养基中,摇床震荡培养,得到一种磁性BC球.对BSA的吸附试验表明,在BSA小于1.50 mg/mL的浓度范围内,磁性球对其吸附率在91.72%以上,经三次吸附实验证明BC球将BSA洗脱后可重复使用;在Pb2+低于100 mg/L的浓度范围内,吸附率在84.20%以上,但BC球用于大量吸附试验会发生不可逆形变,限制了BC球作为吸附剂的大量应用.1.6 木葡糖酸醋杆菌的代谢流研究木葡糖酸醋杆菌的代谢网络由李飞等人构建[22],木葡糖酸醋杆菌中的磷酸果糖激酶缺失或活力很低,所以在无氧条件下无法代谢葡萄糖.磷酸果糖激酶是糖酵解途径中关键酶之一,因此,木葡糖酸醋杆菌没有从6-磷酸果糖(F6P)到三磷酸甘油醛(GAP)的途径,没有完整的糖酵解途径.本实验室ZHONG Cheng等人[23]利用木葡糖酸醋杆菌代谢网络,研究不同碳源下细胞内的碳代谢流,结果表明葡萄糖、果糖、甘油三种碳源,有利于木葡糖醋醋杆菌培养高产量BC,通过代谢流计算得到以葡萄糖、果糖、甘油为碳源合成细菌纤维素的过程中,分别有19.05%的葡萄糖,24.78%的果糖和47.96%的甘油合成BC,而且在以葡萄糖为碳源时,碳源利用率高,可达97.48%,但其中40.03%的C流向副代谢产物葡萄糖酸.甘油的利用率虽然只有48.89%,但是纤维素产量为6.05 g/L,远大于葡萄糖的5.01 g/L,经计算可得不同碳源下细胞单位碳原子的产量,甘油的生产效率为14.76 g/mol,而葡萄糖仅6.19 g/mol.因而甘油是高效生产BC的极佳原料.2 BC的应用2.1 BC在食品中的应用由于BC具有优良的持水性、乳化性和凝胶特性,在食品的增稠剂、分散剂和结合剂等领域有广泛应用[24].作为一种膳食纤维,BC对人体也具有许多独特的功能,如增强消化功能,预防便秘,还有清除食物中有毒物质的作用,所以目前对其在食品中的应用性研究也越来越多.在传统发酵工艺中,富含BC的发酵食品如纳塔和红茶菌,在中国、日本、菲律宾和和印度尼西亚等地深受消费者欢迎.纳塔持水性好,呈半透明凝胶状,广泛应用于果冻、饮料、糖果、罐头等.这些产品富含纤维素,具有减肥、防止便秘的作用.而红茶菌则能促进肠胃消化,增强吸收能力和降低血脂.作为一种食品基料,BC可以作为增稠剂,固体食品的成型剂、分散剂和结合剂等.将其添加至酸奶或者冰淇淋中能够改善口感,增加食品的保健作用.2.2 BC在造纸工业中的应用造纸原料问题是全世界造纸行业面临的共同难题.通过在纸料中添加功能性材料,克服天然纤维的不足,以生产高质量的纸张或满足特殊领域的需求是造纸专家共同努力的方向之一.BC作为一种新型的生物化学材料具有诱人的商业潜力,早在20世纪80年代,日本味之素和索尼公司联合发表合作研究结果,其研究所得片状的BC成型物可用于扩音器材料,其在极宽的频率范围内传递速度高达5 000 m/s,复制出的音色清晰、洪亮、远强于普通高级铝制或木质震动膜.在造纸工业中,BC已表现出广阔的应用前景,如在涂料、增稠剂、增强剂、胶黏剂、高强度纸张、防伪纸制品、高品质薄层印刷纸、可循环使用的婴儿尿布等方面的商业开发[25].BC纤维的直径在0.01~0.1 μm之间,对纸张结构的影响类似于一种细小纤维组分的作用,它对纸页的结构会产生三种影响:搭桥、阻塞、填充.当存在细小纤维组分时,相邻两根纤维之间通过细小纤维组分形成氢键连接,细小纤维组分起到搭桥的作用.徐千等人[26]研究发现,当BC的用量为3%时,与植物纤维混合抄纸的耐折度提高了44.7%,耐破指数提高17.9%,抗张指数提高22.4%,撕裂指数提高16.1%.2.3 BC作为人工皮肤Williams定义生物材料(Biomaterials)为:采取设定的形式,可以作为一个复杂系统的整体或者部分使用,用来直接控制生命系统成份之间的相互作用,在任何治疗或者诊断的程序当中,可用于人和兽等医学领域的一类物质[27].近年来,有大量的研究致力于将BC加工为理想的生物医疗器械和材料,如人工皮肤,人工血管,人工角膜,心脏瓣膜,人工尿道,人工骨,人工软骨,人工膝关节半月板以及药物载体、激素载体和蛋白质载体等.BC具有一些独特的性质,如生物活性、生物可降解性、生物适应性和无过敏反应,尤其是良好的机械韧性,有可能作为新型的生物医学材料.Klemm等人[28]曾将BC 作为显微外科中的人造血管,发现其具有临床应用价值.马霞等[7]将BC用于大鼠皮肤烫伤修复实验,结果表明,治疗组较对照组的大鼠皮肤愈合率提高,说明BC在一定程度上具有促进伤口愈合的作用.WANG Yu-lin等人[29]将BC合成纤维细胞(Fibroblast,FB)一起植入到裸鼠体内进行培养和观察.结果表明BC-FB共同培养物可以很好融入裸鼠的皮肤中.Helenius等人[30]将BC植入到大鼠皮下,评估植入物的有关慢性炎症,异物反应和细胞长入情况.并通过组织学,免疫组织化学和电子显微镜等方式观察血管生成.结果表明,在BC种植体的周围没有出现肉眼可见的炎症迹象,且受体组织内并没有引起任何慢性炎症反应.荧光染色实验证明,BC膜上间充质干细胞存活率为95%.2.4 BC作为骨组织工程材料郑祺等人[31]将BC与具有良好生物活性、骨传导作用和骨结合能力的纳米羟基磷灰石复合制成纤维状复合支架材料,不仅具有足够的强度,还具有骨传导功能,以满足骨细胞在支架上的粘附和繁殖,是一种很有前途的骨组织工程纳米支架材料.王玉林等人[32]对此复合材料进行成分组成、热稳定性和热力学行为评价.实验结果表明,纳米复合材料的成分与天然骨相似,并且热稳定性与纯BC相比有所提高. Svensson等人[33]利用牛软骨细胞对天然BC材料进行了评价,结果表明,天然BC 材料在保持良好的机械性能的前提下,II型胶原基质可达到正常软骨表达的50%左右,并且支持软骨细胞的增殖.与细胞培养用的培养皿材料和藻酸钙相比,天然BC中培养的软骨表现出明显的高水平生长,且不会导致显著性的致炎细胞因子活化.因此,BC具有作为软骨组织工程支架材料的可能.2.5 BC用于人工血管和人工角膜的研究BC还可应用于人工血管和人工角膜.小口径的组织工程血管的移植为微脉管手术灯治疗血管疾病提供了有效的途径.早在2001年,Klemm等人[28]就报道了一种利用Acetobacter xylinum原位成形制备的BC应用于显微外科手术的人工血管.这种称为BASYC(Bacterial Synthesized Cellulose)的人造血管具有极强的亲水性,光滑的内表面,在湿态下足够的机械强度,以及良好的生物活性等特性,在显微外科中作为人工血管有着巨大的应用前景.Backdahl等人[34]研究显示平滑肌细胞可以在BC膜上黏附、增殖,并向内部生长.平滑肌细胞在体外培养2周后可向内生长约40 μm.同时,他们利用SEM观察了静态培养的BC膜生长形态学,并比较了BC、猪动脉和膨体聚四氟乙烯支架在机械性能上的差异,发现BC与动脉相似.贾卉等人[35]采用BC生物膜为支架分别种植兔和人角膜基质细胞混合培养构建角膜基质膜,并初步取得成功,BC网架纤维结构显示三维多孔状,符合角膜基质三维构建的条件,角膜基质细胞在BC中生长良好,并呈规律的极性排列,与正常角膜基质相似,细胞生物学未发生改变,表明BC具有角膜细胞生长的条件.进行同种异体移植后活体观察复合生物膜逐渐降解,未出现毒性反应,也未影响正常细胞形态和结构.角膜组织切片进一步表明BC是非常有价值的生物支架材料.实验中BC膜并无免疫性,异体角膜细胞作为抗原可以刺激新生血管形成,可见生长在BC膜上的角膜细胞移植后仍然具有生物活性.角膜基质细胞与BC复合膜移植后随着时间的延长无收缩,大小厚度无改变,透明性略差.复合膜随移植后的浓度变淡,表明BC膜有降解性.角膜组织病理学显示:角膜基质细胞-BC复合膜的纤维结构接近正常角膜,膜上可见与正常角膜基质细胞有相同的细胞结构,进一步证实接种到BC生物膜上的基质细胞继续生长,复合膜与正常角膜接触处炎细胞浸润较多,与正常角膜基质粘连较松,可能与移植的复合膜厚度和BC膜本身的物理性质有关,尤其术后未用任何药物治疗,存在手术创面的炎性反应.在BC复合膜中未见空泡形成,表明没有发生急剧降解,作为支架可以稳步地构建基质.但随着移植后时间的推移,BC复合膜是否影响角膜基质细胞性状的改变尚待进一步深入研究.2.6 BC作为高分子材料将BC与不同的材料进行复配,以达到改性的效果,已经成为当今世界研究的热点.细菌纤维素作为一种新型纳米材料,具有致密的三维网状结构,其孔隙率因处理手段的不同而不同,约为60~90%.这些空隙使得BC可以和其他材料进行复合,形成的新材料,往往可以赋予BC新的性能.ZHANG Xiu-ju等人[36]将硝酸银与BC进行复合,发现其对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌有很好的抑菌作用,抑菌率分别达99.4%和98.4%.Wiegand等人[37]报道了BC 对慢性伤口的生化状态的作用不大.为了改善BC作为伤口愈合材料的优点,通过加入I型胶原,对BC膜进行修饰.结果,改性后的生物材料可以显著的减少某些蛋白酶和白细胞介素的吸附量,且抗氧化能力强.此外,Muller等人[38]将聚吡咯与BC复合以制得具有导电性能的复合材料.UI-Islam等人[39]将蒙脱土(Montmorillonite)与BC复合,赋予材料抗菌活性,在伤口敷料方面拥有很好的应用潜力.2.7 BC在污水处理中的应用以甲醇或乙醛作为合成BC的唯一碳源,制备出的BC纯净、含量高.基于此,将BC 用于净化污水,处理污水中含有甲醇或乙醛,有利于减少环境污染[40,41].3 BC的研究前景关于BC的研究与应用取得了可喜的成绩,但是对于BC的认识还有待深入.由于木葡糖酸醋杆菌可于气液界面合成BC,因此,通过改变气液界面的形状,即可得到不同形状的BC产品,我们将此过程称为"微生物注塑技术".无须二次加工,只需一定规格的透氧性模具,即可培养得到任意形状或功能的生物材料是我们追求的目标.从一定意义讲,发展此技术与3D打印技术具有相似之处.自然界中植物纤维的降解周期慢,其降解机制还不清楚.BC为高分子聚合物,与植物纤维的成分非常相似,因此,利用同位素技术首先合成BC,进而研究其降解机制,有助于了解植物纤维,甚至聚乙烯等污染环境又不易降解的聚合物的降解过程.在木葡糖酸醋杆菌的培养过程中,细胞存在群聚效应,研究细胞的群聚效应,有利于了解此效应如何调节BC的合成.参考文献:[1] Habibi Y,Lucian A L,Orlando J.Cellulose nanocrystals:chemistry,self-assembly,and applications[J].Chemical reviews,2010,110(6):3479-3500. 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康普茶细菌纤维素的形成途径及其在高效利用茶叶废弃资源中的应用综述
康普茶细菌纤维素的形成途径及其在高效利用茶叶废弃资源中的应用综述目录1. 内容概括 (3)1.1 研究的背景和意义 (3)1.2 茶叶废弃资源的特点和经济价值 (4)1.3 细菌纤维素的性质和应用 (5)1.4 研究的现状和存在的问题 (7)2. 细菌纤维素的形成途径 (8)2.1 细菌纤维素合成的基因调控 (9)2.2 β-1, 3-葡聚糖合成途径 (10)2.3 分支杆菌纤维素合成途径 (11)2.4 其他微生物纤维素合成途径 (12)2.5 细菌纤维素合成的酶学机理 (14)3. 茶叶废弃资源的特点和组成 (15)3.1 茶叶修剪和栽培过程中的废弃物 (16)3.2 茶叶加工过程中的副产物 (17)3.3 茶叶废弃资源的主要成分和营养价值 (19)4. 细菌纤维素在茶叶废弃资源中的应用 (19)4.1 废水处理 (21)4.1.1 水资源保护的重要性 (22)4.1.2 细菌纤维素的应用实例 (23)4.2 土壤改良 (24)4.2.1 土壤健康的概念和需求 (25)4.2.2 细菌纤维素对土壤的影响 (26)4.3 生物降解塑料和材料 (27)4.3.1 塑料污染的全球问题 (28)4.3.2 细菌纤维素材料的应用价值 (29)4.4 农药和肥料替代品 (30)4.4.1 绿色农业的发展趋势 (32)4.4.2 细菌纤维素作为农业生产添加剂的可能性 (34)5. 实施与技术开发 (35)5.1 微生物菌株的选择和优化 (36)5.2 发酵条件的控制和管理 (38)5.3 产品分离、纯化和后处理 (39)5.4 质量控制和标准化 (40)6. 经济效益分析 (41)6.1 成本效益评估 (42)6.2 潜在市场和需求预测 (43)6.3 政策支持和可持续性发展 (44)7. 环境影响评估 (45)7.1 能源消耗和温室气体排放 (46)7.2 环境友好性评价 (47)7.3 生态平衡和可持续发展战略 (48)8. 示范项目和案例研究 (49)8.1 国内外典型案例分析 (51)8.2 可推广的经验和教训 (52)8.3 未来发展的方向和策略 (53)9. 结论与展望 (54)9.1 研究成果总结 (55)9.2 存在的问题和不足 (57)9.3 技术创新和产业化发展的建议 (58)1. 内容概括本综述聚焦于康普茶（Kombucha），一种发酵茶饮，其发酵过程中的主要副产物是一种由糖醋杆菌属（Gluconacetobacter spp.）等微生物合成的三维多糖，即细菌纤维素。
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。
细菌纤维素的制备和应用研究进展
细菌纤维素的制备和应用研究进展陈竞;冯蕾;杨新平【摘要】细菌纤维素(Bacterial cellulose,简称BC)又称微生物纤维素,具有独特超细网状纤维结构、不含木质素和其他细胞壁成份,吸水性强、高生物兼容性、可降解性等优良特点,日益成为人们关注的焦点.综述了近年来国内外在细菌纤维素的菌种筛选、碳源优化、发酵工艺方面的研究成果,以及细菌纤维素在肾透析膜、血管支架、皮肤代用品、化妆品膜、减肥代餐食品等方面的应用.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2014(022)002【总页数】6页(P58-63)【关键词】细菌纤维素;醋酸杆菌;BC膜【作者】陈竞;冯蕾;杨新平【作者单位】新疆农业科学院微生物应用研究所,新疆乌鲁木齐830091;新疆农业科学院微生物应用研究所,新疆乌鲁木齐830091;新疆农业科学院微生物应用研究所,新疆乌鲁木齐830091【正文语种】中文【中图分类】Q815;TQ352细菌纤维素（Bacterial cellulose，简称BC）主要是由细菌在细胞外合成的一类高分子碳水化合物，与天然植物纤维素化学组成非常相似，都是由葡萄糖以β-1,4-糖苷键连接而成。
由于其独特的合成方式，使得细菌纤维素具有超细网状纤维结构，质地纯，结晶度高，有很强的吸水性，是一种天然的纳米材料的“海绵”，并具有良好的生物安全性和可降解性，合成过程温和同时具有强大的成膜特性，BC膜被形象的比喻成“是以无数的细菌为梭子织就的一块无纺布”。
以上优势预示着细菌纤维素在许多需要使用精细纤维素的领域有着不可替代的应用前景，因此细菌纤维素已成为近年来的一个研究热点。
本文综述了近年来国内外在细菌纤维素的菌种筛选、碳源优化、发酵工艺方面的研究成果，以及细菌纤维素在肾透析膜、血管支架、皮肤代用品、化妆品膜、减肥代餐食品等方面的应用，为我国在这一领域研究和应用做铺垫。
1 细菌纤维素的制备1.1 BC生产菌的分离筛选目前，已知能够生产纤维素的细菌有许多种，常见的有醋杆菌属（Acetobacter）、根瘤菌属（Rhizobium）、芽孢杆菌属（Bacillus）、八叠球菌属（Sarcina）、假单胞菌属（Pseudomonas）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、气杆菌属（Aerobacter）、无色杆菌属（Achromobacter）、固氮菌属（Azotobacter）和产碱菌属（Alcaligenes）等。
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。
纤维素分类及用途
纤维素分类及用途一、纤维素的定义和特点纤维素（Cellulose）是一种天然高分子有机化合物，由若干个葡萄糖分子通过β-1，4-糖苷键连接而成，呈线性结构。
其特点包括：1.高强度：纤维素是天然的纤维支撑体，具有很高的拉伸强度和抗压能力。
2.可降解：纤维素在自然环境中可被细菌和真菌降解，不会对环境造成污染。
3.表面亲水性：纤维素具有良好的润湿性和吸湿性，有助于水分传导和调节。
二、纤维素的分类根据来源和结构的不同，纤维素可以分为多种类型。
下面将介绍四种常见的纤维素分类及其特点。
1. 棉纤维素棉纤维素是从棉花中提取的纤维素，是最常见的纺织原料之一。
其特点如下：•韧性强：棉纤维素纤维强度高，适用于制作耐磨损的纺织品。
•吸湿性好：棉纤维素具有良好的吸湿性，穿着舒适，适合夏季服装。
•透气性佳：棉纤维素具有良好的透气性，有利于排汗和保持皮肤干爽。
2. 木质纤维素木质纤维素是从木材中提取的纤维素，广泛应用于纸浆、纸张和木质板材等领域。
其特点如下：•纤维细长：木质纤维素纤维细长，纸张质地坚韧，适合书写和印刷。
•耐酸碱性好：木质纤维素具有一定的耐酸碱性，不易受化学腐蚀。
•隔热性能优秀：木质纤维素是一种优良的隔热材料，广泛应用于建筑领域。
3. 大麦纤维素大麦纤维素是从大麦植物中提取的纤维素，具有一定的应用潜力。
其特点如下：•纤维粗糙：大麦纤维素纤维表面粗糙，不易滑动，适合制作防滑材料。
•耐磨性强：大麦纤维素具有较高的耐磨性，适用于制作耐磨材料。
•可食用：大麦纤维素可作为食品添加剂，具有增加食品纤维含量的功效。
4. 水晶纤维素水晶纤维素是从海藻等水生植物中提取的纤维素，是一种新型环保纤维素材料。
其特点如下：•透明度高：水晶纤维素具有极高的透明度，适用于制作光学材料和皮肤组织模拟器。
•生物相容性好：水晶纤维素对人体无毒无害，可作为医疗材料使用。
•可降解性优秀：水晶纤维素能够被自然环境中的细菌降解，对环境友好。
三、纤维素的用途纤维素在各个领域得到广泛应用，下面列举了几个常见的用途。
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
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８
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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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纤维素的作用
纤维素的作用
纤维素是一种存在于植物细胞壁中的多糖物质，具有以下作用：
1. 增加食物的体积：纤维素在人体消化系统中几乎不被分解和吸收，但它能吸水膨胀，增加食物的体积。
这种作用有助于增加饱腹感，减少食量，从而有利于控制体重。
2. 促进肠道蠕动：纤维素能刺激肠道蠕动，加快食物在消化道的通过速度，减少便秘的发生。
通过促进肠道蠕动，纤维素也有助于预防结肠癌等消化系统疾病的发生。
3. 调节血糖和胆固醇水平：纤维素能减缓食物中碳水化合物的消化速度，使得血糖上升得更为缓慢。
这一特性对于糖尿病患者和血糖控制不佳的人来说尤为重要。
此外，纤维素还能与胆固醇结合并降低其吸收，从而有助于降低血液中的胆固醇水平。
4. 提供益生菌的营养源：纤维素为肠道益生菌提供了重要的营养源。
益生菌通过分解纤维素产生短链脂肪酸等有益物质，维护肠道健康。
5. 预防肥胖和心血管疾病：纤维素具有低热量密度和高饱腹感的特点，有助于控制体重和预防肥胖。
同时，纤维素还能减少胆固醇的吸收，降低患心血管疾病的风险。
总之，纤维素在人体内发挥着多种重要的作用，包括增加饱腹感、促进肠道蠕动、调节血糖和胆固醇水平，提供益生菌的营养源，预防肥胖和心血管疾病等。
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。
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。
微生物在食品工业中的应用
微生物在食品工业中的应用在食品工业中，微生物的应用广泛而重要。
微生物包括细菌、真菌、酵母等，它们可以通过发酵、降解、酸化等方式对食品进行处理和改良，提高产品质量、延长保质期、增加营养成分等。
下面将介绍微生物在食品工业中的几个主要应用领域。
一、食品发酵发酵是利用微生物代谢产物的反应，广泛应用于食品加工中。
酵母和乳酸菌是最常用的发酵菌种。
酵母能够将碳水化合物发酵产生二氧化碳和乙醇，用于面包、啤酒、葡萄酒等食品的制作。
乳酸菌则能将糖转化为乳酸，制作酸奶、酸黄瓜等乳酸菌发酵食品。
通过发酵，食品的口感、香味和营养价值得到提升。
二、食品降解微生物在食品降解中起到了重要作用。
有些细菌和真菌能够降解食品中的蛋白质、脂肪、淀粉等成分，从而改变食品的性质和口感。
例如，米糠中的微生物可以将米糠中的纤维素、半纤维素和蛋白质降解，并产生多种酶，用于酿造酒、油脂和饲料等。
此外，微生物降解还可以去除食品中的有害物质，净化食品，提高其安全性。
三、食品酸化微生物产生的有机酸能够降低食品的pH值，抑制其它微生物的生长，起到保鲜的作用。
常见的食品酸化菌种有乳酸菌、醋酸菌等。
通过它们的作用，制造的食品如酸奶、泡菜等能够在较长时间内保持新鲜和风味。
四、食品营养补充微生物还可以通过合成维生素、产生益生菌等方式对食品进行营养补充。
例如，酵母菌能够合成维生素B族，因此常被添加到面包、谷类食品中，增加食品的营养价值。
同时，益生菌如乳酸菌能够改善肠道菌群结构，增强人体免疫力。
在食品工业中，微生物的应用已经成为不可或缺的一部分。
通过发酵、降解、酸化等方式，微生物为食品带来了新的特性和功能，提高了食品品质、安全性和营养价值。
随着科技的进步和研究的深入，相信微生物在食品工业中的应用会有更多的突破和发展。
纤维素的功能
纤维素的功能
纤维素是一种天然的无机物质，广泛存在于植物体内，具有独特的物理和化学性能。
纤维素可以分为植物性纤维素和动物来源的纤维素，它们具有不同的性能。
本文将着重从植物性纤维素的功能入手，阐述其在食物、医药、工业中的应用。
一、纤维素在食品方面的应用
纤维素是一种抗氧化剂，可以阻止食物氧化。
一些植物纤维素可以增加食物的饱腹感，可以减少摄入热量，有助于减少体重。
此外，纤维素还具有减轻肠道病痛的作用，能够促进肠胃的蠕动，吸收食物中的维生素、营养物质，帮助肠胃的消化功能和排泄功能。
纤维素还可以稳定血糖水平，控制血糖和胆固醇的增加，有利于糖尿病患者的调节。
二、纤维素在医药方面的应用
纤维素具有抗菌作用，可用作抗菌药物的基础物质，可以防止细菌对人体的感染。
此外，纤维素也具有抗氧化作用，可以帮助人体抵抗自由基的侵害，预防心血管疾病、癌症等疾病的发生。
纤维素也可以用作药物的载体，把药物传送至脏器的目的地，增强药物的疗效，降低副作用。
三、纤维素在工业方面的应用
纤维素具有优异的耐水性、耐热性、耐酸碱性等特点，可以用作纺织品、瓦楞板、塑料添加剂、包装材料、涂料、水处理剂等工业原料，为工业生产提供良好的条件。
纤维素还可以用作建筑工程中的填
充剂、防水材料，以及环保材料，减少环境污染。
综上所述，纤维素具有多种功能和应用，在食品、医药、工业等多个领域占据着重要的位置。
它的性质和特点使它成为一种多功能的资源，可以为人类的生活提供巨大的支持和帮助。
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。
了解纤维素的不同类型及其功能
了解纤维素的不同类型及其功能作为一种常见的有机化合物，纤维素在生活中扮演着重要的角色。
本文将介绍纤维素的不同类型以及它们的功能。
一、纤维素的类型1. 植物纤维素植物纤维素是最常见的一种纤维素类型。
它存在于植物细胞壁中，主要由葡萄糖分子组成。
植物纤维素可以分为两种类型：纤维素I和纤维素II。
纤维素I主要存在于棉花、亚麻等植物中，而纤维素II则存在于木材、竹子等植物中。
植物纤维素具有优良的机械强度和生物降解性，常被用于纺织、造纸和建筑材料等领域。
2. 微生物纤维素微生物纤维素主要由细菌和真菌产生。
它与植物纤维素有相似的化学结构，但存在一些小的差异。
微生物纤维素在自然界中广泛存在，对于土壤的质地和结构有重要影响。
此外，它也被广泛应用于食品工业和生物燃料生产等领域。
3. 合成纤维素合成纤维素是通过合成过程得到的人工纤维素。
它的化学结构与植物纤维素类似，但经过改性可以具有更好的性能。
常见的合成纤维素包括尼龙、涤纶和腈纶等。
它们具有优异的强度和耐磨性，被广泛应用于纺织和工业制品制造等领域。
二、纤维素的功能1. 强度增强纤维素作为一种高强度材料，可以增强许多产品的强度。
在纺织业中，纤维素可以增加纺纱线的强度，使得织物更加坚韧耐用。
在建筑材料中，加入适量的纤维素可以提高水泥和混凝土的抗拉强度，防止开裂和破坏。
2. 吸湿性和透气性纤维素具有良好的吸湿性和透气性能。
它可以吸收空气中的湿气，使环境保持适度的湿度。
同时，纤维素材料也可以通过微小的孔隙进行气体交换，保持室内的通风和舒适。
3. 生物降解性植物纤维素和微生物纤维素都具有良好的生物降解性。
它们可以分解为二氧化碳和水，并且对环境没有污染。
这使得纤维素在环保领域具有广泛的应用，例如一次性餐具和生物可降解塑料。
4. 医疗应用纤维素在医疗领域也有重要的应用。
植物纤维素可以用于药物缓释系统，通过调节纤维素的结构和孔隙大小来控制药物的释放速率。
此外，纤维素还可以用于生物医用材料的制备，如人工皮肤和生物支架。
纳米纤维素及其在食品行业中的应用
第28卷第4期2020年12月纤维素科学与技术Journal of Cellulose Science and TechnologyV ol. 28 No. 4Dec. 2020文章编号：1004-8405(2020)04-0074-06 DOI: 10.16561/ki.xws.2020.04.06纳米纤维素及其在食品行业中的应用田英华1，张羽飞1，金海燕1，刘晓兰1, 王哲2（1. 齐齐哈尔大学食品与生物工程学院，玉米深加工理论与技术黑龙江省重点实验室，黑龙江齐齐哈尔161006；2. 齐齐哈尔大学分析测试中心，黑龙江齐齐哈尔161006）摘要：综述了纳米纤维素的研究及应用现状，总述了纳米纤维素的分类及机械处理、酸解处理、酶处理等制备方法；对比总结了纳米纤维素不仅有纤维素的可食用、可降解、可再生等优良特性，还具有纳米颗粒的良好的力学性能、高持水性、高结晶度等性质；以烘焙食品、冷冻食品、食品包装为主要阐述角度，分析说明了纳米纤维素作为添加剂既符合食品养生的发展趋势同时可改善食品的口感及形态；作为食品包装材料因其无毒无污染且具有抗菌性和良好的力学性能而被广泛应用。
关键词：纳米纤维素；理化性质；食品行业；应用中图分类号：F323.2 文献标识码：A纤维素（cellulose）是由葡萄糖以β-1,4糖苷键组成的不溶于水及一般有机溶剂的大分子多糖，是植物细胞壁的主要成分，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖[1]，被广泛应用于化工、造纸、食品以及纺织等领域。
纳米纤维素（nanocellulose, NC）是尺度在纳米级的天然纤维素的总称。
纳米纤维素既具有纤维素的生理特性，也具有纳米颗粒的理化特性，这使其在高端复合材料、生物医学、食品行业等领域都有非常高的应用价值。
在食品行业中纳米纤维素的应用日渐成熟，因其不被人体消化吸收，却具有促进肠道蠕动、改善肠道菌群生态平衡等功效，且具有良好的流变性和亲水性，在水中可形成稳定的胶体溶液，使纳米纤维素可用作非营养配料、增稠剂、稳定剂等栖身于食品添加领域；又因其有无毒无害、可生物降解、高结晶度等特性，以及能通过表面修饰赋予其独特的性质和能力[2]，使纳米纤维素适用于食品包装领域。
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 ，
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（ 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
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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2、在发酵香肠中的应用 3、在酸奶中的应用 与普通酸奶相比， 经研究表明：将细菌 纤维素添加到发酵香肠 添加了细菌纤维素的 中既可满足人们对功能 酸奶的质地有明显的 性食品的需求，又可使 提高，凝固状态也有 香肠具有丰厚、滑润的 了很大的改善，滋味 口感，为肉制品行业提 酸甜爽口，口感顺滑。 供 了一条新的发展思路。除了酸奶本身具有的 优点外，也增强了酸 奶的保健作用。
纳塔
Nata是一种经微生物的液态发酵在液体表 面形成的凝胶膜状物，主要成分是纤维素。 Nata持水性好，具有独特的凝胶状半透明 质地，其最广泛的应用是加工各种Nata食品， 如果冻、饮料、糖果、罐头等。这些产品因其 滑爽、嫩脆、细腻而有弹性的独特口感倍受消 费者青睐。 另一方面。这些产品因富含纤维素，具有 减肥、防止便秘的作用。并且Nata在经染色后， 可改善外观，使其在食品中的应用更为广泛。
细菌纤维素及其在食品中的应用
刘勤华 马汉军 潘润淑
河南科技学院食品学院，河南新乡45300 PPT制作：吴扬芳 王宇晨 许家旭
摘要
利用微生物进行纤维素发酵的研究有很长 的历史，但真正认识其实用价值的时间较短。 目前，对细菌纤维素较为成功的应用是在造纸、 医药、化妆品等行业。对于食品行业，细菌纤 维素可作为一种重要的成型剂、增稠剂、分散 剂等，改善食品的口感，作为膳食纤维的来源。 主要介绍了细菌纤维素的起源，细菌纤维 素的理化性质、优点，以及细菌纤维素在食品 中的应用。
聚合度是指聚合物大分子中含有的单体数。 纤维素的单体是葡萄糖，其分子量为162kD， 聚合度为n，则纤维素的大分子分子量M=162n 据测定显示,优质棉纤维为 13000～14000， 棉短绒约为5000 ,植物中最高的为单球囊藻纤 维可达到 26500～44000。
3、细菌纤维素的优点
①具有高结晶度、高聚合度和非常一致的分 子取向，并且以单一纤维形式存在，纯度极高； ②纤维直径在0.101～0.110μ m，抗拉力强 度高； ③有极强的持水性和透水透气性，能吸收 60-700倍于其干重的水分； ④具有生物可降解性，是环境友好产品。
关键词：细菌纤维素，食品，应用
一般认为只有植物能合成纤维素，但是， 研究发现，一些微生物也能合成纤维素，称之 为微生物纤维素或细菌纤维素。细菌纤维素是 一定的微生物经液态基质发酵而形成的细胞外 纤维素，是由β —l，4葡聚糖连接而构成的高 分子化合物。细菌纤维素的一些独特的优点使 其很适合作为一种生物材料应用于造纸、音响、 医疗等方面。 另一方面，细菌纤维素作为一种细菌多糖 和膳食纤维，对人体也具有许多独特的功能， 如增强消化功能，预防便秘，有吸附与清除食 物中有毒物质的作用，同时还可优化消化系统 内的环境，起到抗衰老作用。所以，目前对其 在食品中的应用性研究也越来越多。
2、细菌纤维素的理化性质
(1)结晶度 纤维素的结构有结晶区和无定形区两部分， 其中结晶区占纤维素整体的百分数称为纤维素 的结晶度。随着结晶度的增加，纤维的抗张强 度、杨氏模量、硬度、比重和体积的稳定性随 之增加，而伸长率、吸湿性、润胀度、柔软性 和化学反应性均随之降低。
2、细菌纤维素的理化性质
(2)聚合度。
二、细菌纤维素在食品中的应用
• • • • • 1、在传统食品中的应用 2、在发酵香肠中的应用 3、在酸奶中的应用 4、在冰淇淋中的应用 5、在绿茶饮料中的应用
1、在传统食品中的应用
在传统发酵工艺中，由醋酸菌纯培养 或醋酸菌和其他微生物混合培养，可生 产含有丰富纤维素的发酵食品，如纳塔 (Nata) 和红茶菌(black fungus)。这两种食 品在中国、日本、菲律宾和印度尼西亚 等许多东亚、东南亚国家深受消费者的 欢迎。
4、在冰淇淋中的应用 由于细菌纤维素制备 方便，纯度高，加上其 对人体具有许多独特功 能，制成的细菌纤维素 冰淇淋是一种低糖、高 纤维型的保健冰淇淋， 具有生产成本低的优势， 尤其适合中小型冷饮企 业。
5、在绿茶饮料中的应 用 细菌纤维素也可 作为一种功能性添加 剂应用于绿茶饮料的 生产中。适合中小饮 料加工企业因地制宜 进行生产，满足社会 需要。
一、细菌纤维素
1、细菌纤维素的起源 2、细菌纤维素的理化性质 3家Brown在静置条件 下培养木醋杆菌时，发现培养基的气一液表面 形成了一层白色的凝胶状薄膜。在经过化学分 析后，确定其成分为纤维素。为了与植物来源 的纤维素相区别，故将其称之为“ 微生物纤 维素”或“ 细菌纤维素”。细菌纤维素就是 一类由部分细菌产生的高分子化合物。