细菌纤维素/聚丙烯酰胺复合膜的制备与表征(2)
2.4聚丙烯酰胺加入量的优化 11
3结果与讨论 11
3.1 酒糟浸出液pH的测定 11
3.2 细菌纤文素/聚丙烯酰胺复合膜持水性的测定 11
3.2.1 含水量的测定 11
3.2.2 复水率的测定 12
3.3 细菌纤文素/聚丙烯酰胺复合膜力学性能测试 12
3.3.1 细菌纤文素/聚丙烯酰胺复合膜的拉伸强度和断裂伸长率 12
3.3.2 细菌纤文素/聚丙烯酰胺复合膜的压缩强度 14
3.4 细菌纤文素/聚丙烯酰胺复合膜红外光谱分析 14
4 总结 16
5 心得和展望 16
致谢 16
参考文献 17
1绪论
1.1 细菌纤文素简介
1.1.1 细菌纤文素的结构与性质
纤文素的化学结构是由大量D-吡喃葡萄糖单体通过β-1，4-糖苷键衔接而构成的直链多糖，也被称为β-1,4-葡聚糖，化学通式为(C6H10O5)n。细菌纤文素聚合度最高可达6000-16000[1]。
与天然的植物纤文素相比，细菌纤文素有很多优良并独特的理化特性：(1)化学纯度高，；(2)网 状结构精细，纤文直径在 0.01µm-0.1µm 之间，细菌纤文素的弹性模量比一般纤文的数倍乃至十倍以上，具有 很高的抗拉张能力；(3)持水能力强；(4)生物相容性较高；(5)生物合成时细菌纤文素 可被调控通过不同 的培养方式；(6) 结晶度高，分子取向度好；(7)化学衍 生活性高，细菌纤文素良好的透气透水性能，有利于化学反应中反应物的进入[2]。
1.1.2 细菌纤文素的合成过程及生成的基本条件及其发酵生产
以下四个步骤大致概况了木醋杆菌合成纤文素的过程，第一步: 葡萄糖转化成为6-磷酸-葡萄 糖；第二步:6-磷酸-葡 萄糖转化成 为1-磷酸-葡萄 糖；第三步:1-磷酸-葡萄 糖生成UDP-葡萄糖；第四步:在 细胞膜上，由纤文素合成酶催化UDP-葡萄糖合成为β-1,4-葡萄糖苷链，继而聚合成纤文素。果糖也能在一些酶的催化 下转变为6-磷酸-葡 萄糖而后按照上述步骤合成细菌纤文素[3]。
纤文素是细 菌的次级代谢产物，除了菌 种本身的 代谢特征，另一个决定它生成的重要因素则是发酵条件。木醋杆 菌生长和产 纤文素的营养 代谢过程以碳源 为主，氮源 需量少，氧 气需充足。它可利用 的碳源除葡 萄糖外，还可 利用蔗 糖、果糖等。某 些菌株还可利用 木糖、D-半乳 糖、D-甘 露糖等。一些酿造后的废品如：酒 、啤酒、醋的下脚料 及一些农 作物秸秆，经 糖化后也 可利用，但菌的 生长和纤 文素产 量基本低于以 葡萄糖和蔗糖 为原料的。乙醇不能作为纤 文素合成的底物只能作为一种能量提供给细菌代谢。研究发现，如想提高纤文素的产量还可在培养时添加少许的葡聚糖内切酶。此外，纤文素的发酵生产纤文素还需要少量的氮源、无机盐和生长因子。提供氮源的物质主要有酵母粉和蛋白胨；有机盐主要是含有Mg+、K+的盐类，有机酸主要有有乳酸、醋酸、柠檬酸等。
能发酵生产纤文素的细菌大部分是G-菌且在培养和发酵过程当中均需要大量的氧气，根据此原理，细菌纤文素发酵生产方式被分为动态法和静态法，既液态深层发酵法和静态表面发酵法。静态法是指微生物的静置培养，在发酵液与空气接触的表面产生纤文素膜，要求培养料不宜过厚，发酵时间多于动态法。不同方法产生的细菌纤文素膜只在微观结构上有些许差异，见表1。
表1 静态法和动态法制得的细菌纤文素的对比
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