本論文重點(diǎn)研究了木醋桿菌AS1.1812和NLQ127對(duì)細(xì)菌纖維素產(chǎn)量及形態(tài)結(jié)構(gòu)的差異;同時(shí)采用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)等手段表征不同碳源以及制備方法獲得細(xì)菌纖維素結(jié)構(gòu)性能的差異,最終建立木醋桿菌發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法。本研究結(jié)果可以為工業(yè)上提高細(xì)菌纖維素產(chǎn)量提供重要的理論依據(jù),同時(shí)也為細(xì)菌纖維素材料的廣泛應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。首先比較兩株木醋桿菌AS1.1812與NLQ127在菌體生長(zhǎng)、碳源利用、細(xì)菌纖維素產(chǎn)量和性能上的差異,確定發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的高產(chǎn)菌株。研究結(jié)果表明:菌株AS1.1812菌株較NLQ127具有明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),但木醋桿菌NLQ127較AS1.1812具有更強(qiáng)的產(chǎn)膜能力。AS1.1812利用不同碳源產(chǎn)細(xì)菌纖維素的順序是葡萄糖甘露醇木糖果糖蔗糖,菌株NLQ127利用不同碳源產(chǎn)細(xì)菌纖維素的順序是葡萄糖果糖甘露醇木糖蔗糖。菌株AS1.1812所產(chǎn)細(xì)菌纖維素始終未獲得較長(zhǎng)成纖維絲狀態(tài)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);NLQ127在以六碳糖為碳源時(shí)纖維較長(zhǎng)且粗壯有序,可見(jiàn)清晰規(guī)則的三維立體輪廓;以木糖為碳源時(shí)整個(gè)纖維素網(wǎng)絡(luò)綿密修長(zhǎng),但纖維直徑明顯小于六碳糖為碳源制備的細(xì)菌纖維素纖維直徑。對(duì)菌株NLQ127進(jìn)行培養(yǎng)基和發(fā)酵條件的優(yōu)化,考察培養(yǎng)基主要組成、培養(yǎng)條件以及添加劑對(duì)細(xì)菌纖維素產(chǎn)量和形態(tài)的影響。研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖和大豆蛋白胨是實(shí)際的碳源和氮源,無(wú)機(jī)鹽MgSO_4、KH_2PO_4、Na_2HPO_4對(duì)纖維素產(chǎn)量均有促進(jìn)作用,小分子添加劑乳酸和檸檬酸、大分子添加劑羧甲基纖維素鈉和熒光增白劑以及植物激素脫落酸均對(duì)纖維素制備有顯著的促進(jìn)作用。木醋桿菌NLQ127在最適條件和培養(yǎng)基下靜置培養(yǎng)14d,細(xì)菌纖維素產(chǎn)量達(dá)到6.95 g/L。改善器皿大小和形狀可大幅縮短發(fā)酵周期,當(dāng)選用1000mL三角瓶靜置培養(yǎng)7d細(xì)菌纖維素產(chǎn)量高達(dá)7.13g/L;利用麥稈酶解液靜置培養(yǎng)7d可以制備細(xì)菌纖維素,且產(chǎn)量達(dá)到5.22g/L。針對(duì)不同轉(zhuǎn)速條件下菌株NLQ127制備的細(xì)菌纖維素采用紅外光譜、X射線衍射、掃描電鏡、原子力顯微鏡、熱重分析儀、拉力測(cè)試儀等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。SEM觀察發(fā)現(xiàn)纖維絲帶長(zhǎng)寬比和密度差異不大,平均直徑約為50-80 nm。動(dòng)態(tài)培養(yǎng)隨著轉(zhuǎn)速增加纖維絲之間排列變得沒(méi)有規(guī)律,彎曲纖維絲明顯增多。AFM表明動(dòng)態(tài)發(fā)酵制備的細(xì)菌纖維素纖維表面更粗糙,長(zhǎng)度達(dá)到微米級(jí),長(zhǎng)徑比較高。靜態(tài)制備細(xì)菌纖維素結(jié)晶度達(dá)到88.02%,高于動(dòng)態(tài)制備細(xì)菌纖維素結(jié)晶度,且灰分最少。動(dòng)態(tài)培養(yǎng)得到的細(xì)菌纖維素的濕膜含水率高于靜態(tài)培養(yǎng)所得到的細(xì)菌纖維素。熱重分析發(fā)現(xiàn),動(dòng)態(tài)制備細(xì)菌纖維的熱穩(wěn)定有所提高。力學(xué)性能分析表明,轉(zhuǎn)速對(duì)細(xì)菌纖維素膜的拉伸強(qiáng)度有一定影響。
【學(xué)位單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ352.79;TQ920.6
【部分圖文】：

2 文獻(xiàn)綜述維素概述自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，作為地球上最為豐富的自前就被人們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已用于人們生活的各個(gè)方面滿足衣食住行的需農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保以及酶的固定化載體等方面具有廣泛的用途[1]。以分為三類：植物纖維素、動(dòng)物纖維素和細(xì)菌纖維素。其中，植物棉花等植物中；動(dòng)物纖維素廣泛存在于低等生物菌類、節(jié)肢動(dòng)物、素（Bacterial cellulose，BC）又被稱之為微生物纖維素（Microbial Ce環(huán)境條件下，由微生物合成的纖維素的總稱[2]。細(xì)菌纖維素的化學(xué)同的，分子式都為（C6H10O5）n，均由D-吡喃葡萄糖苷通過(guò)β-1,4彼此平行、不呈螺旋構(gòu)象、無(wú)分支結(jié)構(gòu)的直鏈多糖[3]。圖 2-1 為細(xì)。相鄰吡喃葡萄糖的 6 個(gè)原子不處于同一個(gè)平面上，而是呈比較穩(wěn)圖 2-2 所示[4]。

棉花等植物中；動(dòng)物纖維素廣泛存在于低等生物菌類、節(jié)肢動(dòng)物、素（Bacterial cellulose，BC）又被稱之為微生物纖維素（Microbial Ce環(huán)境條件下，由微生物合成的纖維素的總稱[2]。細(xì)菌纖維素的化學(xué)同的，分子式都為（C6H10O5）n，均由D-吡喃葡萄糖苷通過(guò)β-1,4-彼此平行、不呈螺旋構(gòu)象、無(wú)分支結(jié)構(gòu)的直鏈多糖[3]。圖 2-1 為細(xì)。相鄰吡喃葡萄糖的 6 個(gè)原子不處于同一個(gè)平面上，而是呈比較穩(wěn)圖 2-2 所示[4]。圖 2-1 細(xì)菌纖維素的分子結(jié)構(gòu)圖Fig.2-1 The molecular structure of bacterial cellulose

先是葡萄糖在葡萄糖激酶的作用下被轉(zhuǎn)化為 6-磷酸-葡萄糖；然后 6-磷酸-葡萄糖在磷酸萄糖異構(gòu)酶作用下被轉(zhuǎn)化為 1-磷酸-葡萄糖；之后 1-磷酸-葡萄糖在焦磷酸化酶作用下轉(zhuǎn)成尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）；最后尿苷二磷酸葡萄糖在纖維素合成酶作用下合成β-1葡萄糖苷鏈，最后再聚合成纖維素。其中，纖維素合成酶是纖維素生物合成途徑的關(guān)鍵酶是膜結(jié)合蛋白。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829500