细菌纤维素发酵原料的研究进展

十年 来 ，随着 人 们对 细菌 纤维 素 生物合 成 机制 的深 入研 究 以及 发酵 技术 的进 步 ，细菌 纤维 素
的工 业应 用 正 日益广 泛 。在 美 国、 日本 、德 国等发达 国家 ，细菌 纤维 素产 业 已初 步形 成年 产 值上 亿 美元 的 市场 ，进 入食 品 、造 纸 、医药 、声学器 材 、纺 织 、化 工 等行 业 。我 国除 了在 食 品领 域 ，其 它方 面 的研 究开发 仍 处于起 步 阶段 ，国 内从 事细 菌 纤维 素生 产和应 用 的企业 在 数 量 、规 模 以及 技术 含 量上 都远 远 不及 日欧 美 等 国外 企业 。 迄 今 ， 已有 许 多文 章对 细菌 纤 维素 的研 究和 生产 领 域进 行 了较全 面 论 述 ，如 波兰 学 者
基 本情况 ，系统 阐述 了国 内外发酵生产细 菌纤维素原料的研 究进展 ，展望 了今后的 发展趋势 。
关键词 ：细 菌纤维素 ；原 料；碳源 ；发酵 培养基 中国分类号 ：Ｑ８ ５ Ｑ３ ２ １ ；Ｔ ５ 文 献标 识码 ：Ａ
细 菌纤 维 素 （ ａ ｔ ｉ ｅ ｕｏｅ Ｂ ｃｅ ａ Ｃ ｌ ｌｓ，简 称 ＢＣ）又称 微 生物纤 维 素 （ ｃｏ ｉｌ ｅ ｕｏｅ ， ｒｌ ｌ Ｍｉ ｂａ ｌ ｌｓ ） ｒ Ｃ ｌ
细菌 纤 维素 和植 物 纤维 素在 化学 组成 和 结构上 没 有 明显 的区别 ，是 由Ｂ１ ． 萄糖 苷键 一， 葡 ４ 连 接 而成 的线 型高 分子 化合 物 ，相邻 的吡 喃葡 萄糖 的六 个碳 原子 不在 一个 平面 上 ， 是 呈稳 而 定 的椅式 立体 结构 。细 菌纤 维素 纤维 的直 径远 小 于其它 天然 和人 工 纤维 ，约 为 ２ ＂８ ｎ， ０－ ０ｎｌ － － 属 于 天然 纳米 纤 维材 料 。细菌 纤 维素 有着 植 物纤 维 素所 没有 的 许多特 点 ：Ｉ ）高 结 晶度 和 高 化 学纯 度 ；２ ）高抗 张 强度和 弹性 模量 ；３ ）很 强 的水结 合性 ；４ ）极 佳 的形状 维持 能力 ；５ ） 较 高 的生物 相 容性 和适 应性 ；６ ）生 物合 成 时形状 和性 能 的可 调控 性 ，可制 备成 膜 、管 、絮
第３ 期
谢健 健等 ：细菌 纤维 素发 酵原料 的研 究进展
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Ｂｉｅｋ 等 ［的论 著 总结 得较 全面 ，波 兰和 美 国的 Ｃ ａａ等 【和德 国学 者 Ｋｌｍ 等 【分 别概 ｅ ｃｉ １ ｌ 】 ｚｊ ２ Ｊ ｅｍ ３ 】
述 了细菌 纤 维素 在生 物医 学方 面 的应用 并进 行 了展望 ，加拿 大 的 Ｓ ｎ 和 Ｄａｍａ ［￣ 比较 了 ａｉ ｈ ｎ ｌ０ ４，
是 一种 主要 由细 菌产 生 的具 有生 物可 降解 的天然 纳米 结构 高分 子材 料 ， 年 来成 为 国 内外 生 近 物材 料研 究 的热 点之 ～ 。细 菌纤 维素 自 １８ ８ ６年被 Ｂ ｏ ｎ发现 至今 已有 一 百 多年 的历 史 ，但 ｒｗ
由于其 生产 成本 高及 对其 物 理化 学特 性认 识 了解 不足 ，以至 于其 应 用受 到一 定 的局 限 。 几 近
生产，规模化生产细菌 纤维素的潜在原料应 是一些量大价低 的天然 原料，包括水果 类 原料 、糖质原料 、低值 淀粉类原料和废 弃纤维素类原料等 。木质纤 维素原料是最
具 发展潜力 的细菌 纤维 素碳源 ，也是细菌 纤维素产业的根本 出路 ，但 目前存 在一些 技 术瓶颈 ，制约 了其 开发利用 ，是一远期 战略 目标 。文章简要介绍 了细菌纤维素的
ห้องสมุดไป่ตู้细 菌纤 维素 发酵原料 的研 究进 展
谢 健 健 ， 洪 枫 ， 木
（ ．东华大学 化学化工与 生物 工程学 院 微生物工 程与工业 生物 技术研究组 １
２ ．生 态 纺 织 教 育 部 重 点 实验 室 ，上 海 ２ １２ ） ０ ６ ０
摘
要 ：细 菌 纤 维 素 是一 种新 型微 生物 合 成 材 料 ，在 食 品 、造 纸 、纺 织 、 生物 医药 、
不 同生产 方式 的优 缺 点及 需要 改进 的地 方 ， 对 于提升 细 菌纤 维素 的产 量 、 进其 商业 化具 这 促 有重 要 意义 。国 内刘 四新和 李 从发 【 面系 统 地介 绍 了细菌 纤 维素 的物 理性质 、生物合 成机 ５ Ｊ 全
理 、生产现 状及 应 用 ，具 有较 强 的理论 和实 践指 导意 义 。孙 东 平和杨 加 志也编 著 了一本 侧重 于细 菌纤 维 素改 性及 其在 功 能材 料 中应用 的书【。 ６ Ｊ
第 １ 第 ３期 ９卷
２ １ 年 ３月 ０１
纤 维 素 科 学 与 技 术
Ｊ ｕ ｎａ ｆＣｅｌ ｏ ｅ Ｓｃｅ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｏ ｙ ｏ ｒ ｌｏ ｌ ｓ ｉｎｃ ｎ ｅ ｈ ｏｌｇ ｕｌ
Ｖｏ ．Ｉ Ｎ０ ３ Ｉ ９ ．
Ｓ ｐ ． ０１ ｅ ｔ２ １
文 章 编 号 ： １０ —４ ５２ １）３０ ６ —０ ０ ４８ ０ （０ ０ ．０ ８ １ １
－ － ０８ ０２ 收 稿 日期 ：２０１１－ ． 基 金 项 目 ：上海 市科学技术委 员会 资助项 目 （ ８ ２ ７ ０ ０ ，０ ５ｎ ３ ０ ） ０ ５０ ５ ２ ０ ８ ２ ｍ０ ５ ０ ；上海市教育委 员会科研创新
项 目 （９ Ｚ ８ ；中央高校基本科研 业务费专项 资金重 点项 目；生态纺织 教育部重 点实验 室开 ０Ｚ ６ ） 放 课 题 （ ｃ．ｐ２ ０ ．９ 。 Ｅ ｏｏ －０ ９０ ） 作者简介 ： 谢健健 （ ９ ６ ） １ ８ ～ ，女，浙江绍兴人 ，生物化 工专 业硕 士研究生 ；主要从事细菌 纤维素的低 成本 制 备及 应 用 。 通讯作者 ：洪 枫 ，教授 ，博 士生导 师。ｆｏ ｇ ｈ ．ｄ ． ｈ ｎ ＠ｄｕｅｕｃ ｎ
声 学器 材振动膜和功 能复合材料等方面均有 很好 的应用前景 。细菌纤 维素发酵培养
基 （ 其 碳 源 ） 的成 本 是 现 今 制 约 细 菌 纤 维 素推 广 应 用 的 主 要 因素 之 一 。 甘 露 醇 、 尤
果 糖和葡萄糖等合成 培养 基所用碳源 因其价 格较 高仅适用于实验室研 究和小型发酵