L-谷氨酸生產納米級細菌纖維素的一種方法
【專利摘要】本發明公開了一種綜合利用氨基酸連續生產細菌纖維素膜用與紡織、醫用敷來、過濾原料方法。該方法包括以下步驟：1)細菌纖維素的制備：首先制備發酵培養基，加入2％的葡萄糖、0.1％的檸檬酸銨、0.5％的Na2HPO4和0-0.1％的氨基酸，配置成培養基，然后滅菌，再加入6％-10％的細菌纖維素生產菌的培養液，在25-30℃靜置培養5-10天得到細菌纖維素膜。2)細菌纖維素膜的后處理：將所得細菌纖維素膜放0.1-0.5mol/L的堿溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。本發明提供了一種連續生產細菌纖維素的新方法，利用L-谷氨酸代替成本較高的酵母浸粉和蛋白胨作為氮源，提高了產量，減少了氮源的成本，產生更高的經濟效益。
【專利說明】
L-谷氨酸生產納米級細菌纖維素的一種方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種連續生產細菌纖維素的方法，特別是涉及一種用氨基酸生產納米級細菌纖維素用于紡織、醫用敷料、過濾原料的方法。
【背景技術】
[0002]細菌纖維素(BacterialCellulose，BC)是 1886 年由 Adrian Brown 在培養醋酸桿菌時發現的。細菌纖維素是由葡萄糖以β_1，4糖苷鍵連接而成的高分子聚合物，有很多優于植物纖維素的特點，如不含半纖維素、木質素、果膠。除此之外細菌纖維素還具有一下一些優點:(I)良好的生物相容性和生物可降解性；(2)高持水性和高透氣性；(3)高結晶度、聚合度和非常一致的分子取向；(4)高抗張強度和彈性模量；(5)生物合成具有可調控性。由于細菌纖維素優良的性能，加入滌綸織物中減小織物的靜電、在醫用敷料上可作為人工皮膚減少燒傷患者的痛苦、作為過濾膜可以凈化水資源。因此，細菌纖維素被應用到越來越多的領域，但細菌纖維素的高生產成本限制著它的發展，降低細菌纖維素成本是當前工業亟待解決的一個問題。
[0003]降低細菌纖維素成本的方法有:(I)優良菌株；(2)優化發酵工藝和設備；(3)培養基的成分，BC發酵培養基的組成對其產量影響很大。大部分的研究者都強調對于菌株的優化和篩選、發酵工藝和設備的改善，對培養基的成分的研究雖然也較多，但是利用氨基酸作為唯一氮源連續生產細菌纖維素的方法很少涉及。
[0004]其中，有關連續方法培養細菌纖維素的方法主要有以下一些專利:申請號為201110298717.5的中國專利中，是將生產淀粉之后的土豆廢渣作為培養基原料，再對土豆廢渣處理后作為培養細菌纖維素的培養基。該方法對土豆廢渣處理比較麻煩，可利用的營養成分不高，培養時間長。申請號200910193119.4的中國專利中，是將菠蘿皮榨汁，用過濾網過濾得到菠蘿皮汁，再進行“二步法”發酵培養細菌纖維素。該方法過程繁瑣，人力資源耗費多，且未提出菠蘿皮殘渣的利用方案。專利號為201110223884.3的中國專利中，是對椰子的廢棄物椰子柏進行預處理，作為培養細菌纖維素的培養底物。該方法對椰子柏的處理要求高，且培養周期長。申請號為201110369460.8的中國專利中，提出了一種利用腐爛水果為原料制備細菌纖維素的方法。該方法先腐爛水果壓榨，配成一定含糖量的果汁液，再滅菌，然后過濾除菌。水果腐爛快，整個工藝對時間要求嚴格。
[0005]目前細菌纖維素的生產遇到最大的問題就是成本過高，目前氮源占據了生產成本的很大比例，選擇一種廉價的原料來取代是一種可行的方法。目前所采用的蛋白胨、酵母浸粉等氮源不能降低細菌纖維素的生產成本。用L-谷氨酸作為氮源連續生產這些生物可降解性的綠色環保產品至今未見報道。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種連續方法生產納米級細菌纖維素等紡織、醫用敷料、過濾用原料的方法，該方法以成本低廉的L-谷氨酸作為原料，不但減少了環境污染，而且因其價格便宜減小了細菌纖維素的生產成本，為相關產業創造了良好的經濟效益。
[0007]本發明所提供的綜合利用L-谷氨酸的方法，是用來配套生產納米級細菌纖維素等的紡織、醫用敷料、過濾用原料，可包括以下步驟:
[0008]I)細菌纖維素的制備
[0009]首先制備發酵培養基，加入2 %的葡薊糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5 %的Na2HPO,和0-0.05 %的氨基酸，配置成培養基，然后滅菌，再加入6 % -10 %的細菌纖維素生產菌(Gluconacetobacter xylinum CGMCC N0.2955)的培養液，在 25_30°C靜置培養 5-10 天得到細菌纖維素膜。
[0010]2)細菌纖維素膜的后處理
[0011]將所得細菌纖維素膜放入0.1-0.5mol的堿溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。
[0012]所述步驟I)中氨基酸指的是L-谷氨酸。
[0013]所述步驟I)中的滅菌采用高壓蒸汽滅菌鍋于121°C下蒸煮20分鐘。
[0014]所述步驟I)中的細菌纖維素生產菌株為木醋桿菌(Gluconacetobacter xyIinumCGMCC N0.2955)。
[0015]所述步驟2)中的堿溶液是NaOH溶液。
[0016]氨基酸中的L-谷氨酸是一種價格相對較便宜的氨基酸，可發酵制得，產量高，生產過程簡單。對此，本發明提出將L-谷氨酸加入到發酵培養基中，經過滅菌處理，作為唯一的氮源培養細菌纖維素，降低其生產成本。本發明提供了利用氨基酸作為培養基生產細菌纖維素用于紡織、醫用敷料、過濾用原料的方法。該方法是利用L-谷氨酸作為唯一的氮源來源來生產紡織、醫用敷料、過濾用原料細菌纖維素產品。由于L-谷氨酸營養高，代替成本較高的酵母浸粉和蛋白胨作為氮源，提高了產量，減少了氮源的成本。本發明將在減少細菌纖維素生產成本，提高產量中發揮重要作用，適合廣泛推廣和應用。
[0017]下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
【具體實施方式】
[0018]下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。
[0019]本發明提供了一種連續生產細菌纖維素的新方法。利用L-谷氨酸代替成木較高的酵母浸粉和蛋白胨作為氮源，提高了產量，減少了氮源的成本，產生更高的經濟效益。
[0020]實施例1
[0021]I)細菌纖維素的制備
[0022]首先制備發酵培養基，加入相對于培養基2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPOjP 0.01% L-谷氨酸，配置成培養基，調節培養基pH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養液，在30°C靜置培養6天，得到細菌纖維素膜。
[0023]2)細菌纖維素膜的后處理
[0024]將所得細菌纖維素膜放入0.lmol/L的NaOH溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。
[0025]實驗結果，所得細菌纖維素濕膜重4.36g/100ml，與不加L-谷氨酸的對照組對比提尚了 2.6%。
[0026]實施例2
[0027]I)細菌纖維素的制備
[0028]首先制備發酵培養基，加入相對于培養基2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPOjP 0.025%的L-谷氨酸，配置成培養基，調節培養基pH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養液，在30°C靜置培養6天，得到細菌纖維素膜。
[0029]2)細菌纖維素膜的后處理
[0030]將所得細菌纖維素膜放入0.lmol/L的NaOH溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。
[0031]實驗結果，所得細菌纖維素濕膜重4.53g/100ml，與不加L-谷氨酸的對照組對比提尚了 6.6%。
[0032]實施例3
[0033]I)細菌纖維素的制備
[0034]首先制備發酵培養基，加入相對于培養基2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPOjP 0.05%的L-谷氨酸，配置成培養基，調節培養基pH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養液，在30°C靜置培養6天，得到細菌纖維素膜。
[0035]2)細菌纖維素膜的后處理
[0036]將所得細菌纖維素膜放入0.lmol/L的NaOH溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。
[0037]實驗結果，所得細菌纖維素濕膜重4.87g/100ml，與不加L-谷氨酸的對照組相比提尚了 14.6%。
【主權項】
1.一種綜合利用氨基酸連續生產納米級細菌纖維素用與紡織、醫用敷料、過濾原料的方法，包括以下步驟: 1)細菌纖維素的制備 首先制備發酵培養基，加入2 %的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5 %的Na2HPOjP0-0.1 %的氨基酸，配置成培養基，然后滅菌，再加入6% -10%的細菌纖維素生產菌的培養液，在25-30°C靜置培養5-10天得到細菌纖維素膜。 2)細菌纖維素膜的后處理 將所得細菌纖維素膜放入0.1-0.5mol的堿溶液中，煮20-60分鐘。然后用蒸餾水多次沖洗，至中性。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中氨基酸指的是L-谷氨酸。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中的滅菌采用高壓蒸汽滅菌鍋于121°C下蒸煮20分鐘。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中的細菌纖維素生產菌株為木醋桿菌。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中培養基中含相對于蒸餾水2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPOjP 0.01-0.1 %的氨基酸。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中的堿液是NaOH溶液。
【文檔編號】C12P19/04GK105886570SQ201410746836
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月5日
【發明人】李政, 汪麗粉, 張健飛, 鞏繼賢, 賈士儒
【申請人】天津工業大學