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细菌纤维素(BC)是一种微生物胞外合成的纯纤维素。BC具有许多优异的物理化学性能,在食品原料、造纸工业、化妆用品、医用材料等领域具有广泛的应用前景。当前,限制BC广泛应用和规模化生产的主要因素之一是菌种的产量低,因此提高菌种的生产效率是提高BC产量的重要途径。有报道也指出葡糖酸醋杆菌属不同种间生产出的细菌纤维素的特性不同。为更详细展开这方面研究,本课题选择了实验筛选获得的DHU-ZCY-1、DHU-YQ-1、DHU-ZGD-1、DHU-ATCC-1四株菌株与美国菌种保藏中心的ATCC23770共五株菌株,进行发酵历程和发酵产物性能的研究。分别以葡萄糖和果糖为碳源,研究了高低两种浓度下,不同菌株对BC产量和性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射分析和万能材料测试机对BC进行了形貌观察、结晶度表征以及力学性能测试。主要研究结果如下:1.以40 g/L葡萄糖为碳源,细菌纤维素的产量依次排序为:DHU-ZCY-1(3.91 g/L)>DHU-ATCC-1(2.62 g/L)>DHU-ZGD-1(2.34 g/L)>DHU-YQ-1(1.72 g/L)>ATCC23770(0.61 g/L);株型对BC的含水率和结晶度基本无影响;不同菌株产BC的断裂拉伸应力大小依次如下:DHU-ZGD-1(350 KPa)>DHU-ZCY-1(150 KPa)>DHU-YQ-1(68 KPa)>DHU-ATCC-1(56 KPa)>atcc23770(35kpa);菌株对bc的微观结构影响甚微,纤维直径大都分布在65-95nm之间。2.以80g/l葡萄糖为碳源,bc的产量依次排序为:dhu-zgd-1(4.73g/l)>dhu-atcc-1(1.23g/l)、dhu-zcy-1(1.22g/l)>atcc23770(1.12g/l)>dhu-yq-1(0.76g/l);bc膜的结晶度依次排序为:dhu-zgd-1(81.8%)>dhu-yq-1(77.9%)、dhu-zcy-1(77.3%)>atcc23770(75.0%)>dhu-zcy-1(70.2%);株型对bc的含水率基本无影响;不同菌株产bc的断裂拉伸应力大小依次如下:dhu-atcc-1(63kpa)、dhu-zgd-1(62kpa)、dhu-zcy-1(58kpa)>atcc23770(47kpa)>dhu-yq-1(39kpa);菌株对bc的微观结构影响甚微,纤维直径大都分布在65-82nm之间。3.以40g/l果糖为碳源,bc的产量依次排序为:dhu-zgd-1(2.21g/l)>dhu-zcy-1(1.80g/l)>dhu-atcc-1(1.37g/l)>dhu-yq-1(1.23g/l)>atcc23770(0.69g/l);株型对bc的含水率和结晶度基本无影响;不同菌株产bc的断裂拉伸应力大小依次如下:dhu-zgd-1(226kpa)>dhu-zcy-1(190kpa)>atcc23770(65kpa)、dhu-yq-1(60kpa)>dhu-atcc-1(30kpa);菌株对bc的微观结构影响甚微,纤维直径大都分布在65-86nm之间。4.以80g/l果糖为碳源,bc的产量依次排序为:dhu-zgd-1(3.26g/l)>dhu-zcy-1(1.95g/l)>dhu-yq-1(1.29g/l)>dhu-atcc-1(1.25g/l)>atcc23770(0.69g/l)。株型对bc的含水率和结晶度基本无影响;不同菌株产bc的断裂拉伸应力大小依次如下:dhu-zgd-1(129kpa)>ATCC23770(81 KPa)>DHU-ATCC-1(67 KPa)>DHU-YQ-1(61 KPa)>DHU-ZCY-1(45 KPa);菌株制备的BC的微纤维直径依次排序为:DHU-YQ-1(122 nm)>DHU-ZGD-1(105 nm)>DHU-ATCC-1(100 nm)>ATCC23770(90 nm)、DHU-ZCY-1(90 nm)。通过以上研究发现,DHU-ATCC-1偏好40 g/L葡萄糖,其获得的BC产量是其他发酵条件下的1.5-2倍;DHU-YQ-1偏好40 g/L葡萄糖,获得的BC产量高出其他发酵条件下25%-55%;DHU-ZGD-1以80 g/L葡萄糖为碳源获得BC产量是其他发酵条件下获得的BC产量的1.5-2.2倍;DHU-ZCY-1偏好40 g/L葡萄糖,其制得的BC产量是其他发酵条件下获得的BC产量的1.6-2.6倍;ATCC23770以80 g/L葡萄糖为碳源获得BC产量是其他发酵条件下的1.6-1.8倍。木葡糖酸醋杆菌不同菌株类型对糖的耐受能力不同,对糖的代谢能力不同,耗糖转化率不同。同一菌株在适宜的糖的浓度下获得的BC产量最佳,其获得的产物性能却不是最佳的。如DHU-ATCC-1以40g/L葡萄糖为碳源获得的BC产量最佳,却以80 g/L葡萄糖为碳源制备的BC性能最佳。本研究结果为工业上提高BC的产量提供了重要的理论依据,同时也为细菌纤维素材料广泛的应用提供了理论基础。