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细菌纤维素(BC)是一类由微生物产生的纤维素。细菌纤维素以其独特的物理和化学性质被广泛应用在医药、食品工业、分离膜以及造纸工业等。然而,BC生产和应用领域的最大挑战是其生产成本相对较高,尤其是发酵生产用的碳源,因此开发来源广、价格低廉的工农业副产品作为细菌纤维素生产原料具有重要意义。本课题以木薯、甜高粱和甘蔗糖蜜为原料,探讨以这些原料生产细菌纤维素的可行性,开发一种或数种廉价优质的发酵碳源,为细菌纤维素的工业化生产：和应用奠定基础。以木薯制备细菌纤维素时,首先通过单因素试验和响应面法优化高温α-淀粉酶和糖化酶水解新鲜木薯的条件。糖得率最高时的最佳工艺条件是：在pH6.0,淀粉酶123U/g,温度87.4℃的条件下液化53min,然后在pH4.54,糖化酶133U/g,温度62.2℃的条件下糖化86min,糖得率可达到87%。以该酶解液制备细菌纤维素,静置培养7天后,产量可达6.3g/L,比以葡萄糖制备的提高了43%。这表明木薯可以作为生产细菌纤维素潜在的优质碳源。甜高粱是一种C4高能作物,既能提供粮食,又可以制糖、生产酒精、饲料等。在本课题中,探讨了氮源的种类和用量对甜高粱制备细菌纤维素的影响。有机氮源玉米浆干粉和无机氮源硫酸铵适宜作为细菌纤维素的氮源,产量分别可达4.6g/L和4.0g/L。当玉米浆干粉的用量达到16g/L的时候,产量可达8.4g/L,提高了近一倍。在所研究氮源中,玉米浆干粉最便宜,可能是最适合的经济型氮源。本文还讨论了不同甜高粱浓度、培养时间和培养方式对BC产量的影响。结果发现,当甜高粱汁浓度增加到125g/L的时候,产量可达16.9g/L。静态培养7天更适于细菌纤维素的生成。通过比较发现,相同碳源用量的条件下,BC的产量比葡萄糖的提高了近24%,这体现了甜高粱作为细菌纤维素生产碳源的潜力。糖蜜是制糖工业的加工剩余物,含有丰富的可发酵糖。在本课题中,研究糖蜜的不同预处理方法(硫酸-热处理、热处理和未处理)和生产菌种(木葡糖醋杆菌和红茶菌)对细菌纤维素产量的影响。结果发现,经过硫酸-热处理后,还原糖与总糖相当,分别为99.6g/L和100.4g/L。以这种方式处理的糖蜜(初始还原糖浓25g/L)发酵制备的BC产量最高,可达6.0g/L。当糖蜜的浓度增加到80g/L的时候,BC产量增加到10.2g/L。结果发现,以硫酸-热处理之后的糖蜜(25g/L)为碳源,红茶菌为菌种,细菌纤维素的产量可达12.0g/L。分别以果糖、葡萄糖、木薯水解液、甜高粱和糖蜜为碳源,评价比较几种碳源在BC的含水率、微观结构和抗张强度等理化性质的差异。结果发现,不同类型碳源制备的细菌纤维素含水率都在98%以上,相差不大,且三维网状结构无明显差异。机械性能综合比较结果显示,BC的抗张强度和杨氏模量均呈现以下顺序：果糖>葡萄糖>甜高粱>木薯水解液>糖蜜。