细菌纤维素

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图 1 细菌纤维素 膜表面吸附的菌 体
图 2 细菌纤 维素液膜
图 3 细菌纤维 素的电镜照片
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细菌纤维素的结构
• 经过长期的研究发现，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，都可视为 由D-吡喃葡萄糖单体以β -l，4-糖苷键连接而成 的直链多糖，直链间彼此平行，不呈螺旋结构， 无分支结构，又称为β -1，4-葡聚糖。但相邻的 吡喃葡萄糖细菌纤维素在工业中的研究现状与前 景的6个碳原子并不在同一平面上，而是呈稳定的 椅状立体结构，数个邻近的β -1，4-葡聚糖链通 过分子链内与链间的氢键作用形成稳定的不溶于 水的聚合物 。
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目前，海南省食用细 菌纤维素年产量就达 18万吨左右，年产值 近3亿元。特别是椰果 产业，目前国内从业 企业约80多家，椰果 生产已经进入工业化 阶段。椰果是甜品店 里的宠儿，但它却不 是椰子的直接产物， 而是椰子水经过细菌 发酵所产生的纤维素。
2.实验室放大能否实现
细菌纤维素凝胶面膜
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细菌纤维防螨布
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在食品工业方面
• 在食品工业方面，利用细菌纤维素的凝胶 和高持水特性及其产物醋酸、乳酸等的特 殊风味，可将其作为人造肉、人造鱼、火 腿肠中的食品成型剂、增稠剂、分散剂、 改善口感材料及肠衣和某些食品的骨架， 成为一种新型的重要食品基料。细菌纤维 素用作保健食品，具有防便秘、清肠胃、 排毒、降低胆固醇的功效。
细菌纤维素
Bacterial Cellulose
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综述
简 介 结 构 培 养 特 性 应 用
细菌纤维素
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细菌纤维素的简介
• 细菌纤维素(Bacterial Cellulose，简称BC)又称为微生 物纤维素(Microbial Cellulose)，是指在不同条件下， 由醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属 （Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）和八 叠球菌属（Sarcina）等中的某种微生物合成的纤维素 的统称。 • 其中比较典型的是醋酸菌属中的葡糖醋杆菌 （Glucoacetobacterxylinum，旧名木醋杆菌 (Acetobacter xylinum），它具有最高的纤维素生产 能力，被确认为研究纤维素合成、结晶过程和结构性 质的模型菌株。
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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，使之能代替或与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、碳纤维及玻璃纤维等。
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细菌纤维制成的衣服
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造纸工业
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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公司与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 维机械匀浆后与各种相互不亲和的有机、无机纤维材料混合 制造不同形状用途的膜片、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。
3.如何降低成本以提高纤维素产量
4.如何优化纤维素产品的结构性能
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应用前景
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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 细菌、传感器的作用
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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
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细菌纤维素的应用
医用材料 造纸工业 纺织工业 食品工业
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医用材料方面
• 在医用材料方面，细菌纤维素具有良好的生物适 应性、韧性强度和水合度。有利于皮肤组织生长 和限制感染。其作为医用材料的主要特点是潮湿 情况下机械强度高，对液、气通透性好，与皮肤 相容性好、无刺激，并且结构极为细密，防菌性 和隔离性较好，现已制成人造皮肤、纱布、绷带 和“创可贴”等伤口敷料商品 。细菌纤维素膜还 可作为缓释药物的载体携带各种药物，用于皮肤 表面给药，促使创面的愈合和康复。
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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不仅能保持伤口的干 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。