專利名稱：一種用于生產生物纖維素的培養(yǎng)基的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及生物纖維素的生產，具體涉及一種用于生產生物纖維素的培養(yǎng)基，更進一步還涉及用上述培養(yǎng)基在生物纖維素產品生產中的應用。
背景技術：
生物纖維素(Biocellulose)又稱為細菌纖維素(Bacterial cellulose),通常是由醋酸菌屬等細菌合成的纖維素。其與植物或海藻產生的天然纖維素具有相同的分子結構單元，但是其中沒有木質素、果膠和半纖維素等伴生產物，具有更高的結晶度和更高的聚合度。生物纖維素還具有超精細的空間網(wǎng)狀結構，通常由直徑3-4納米的微纖組成纖維素，并相互交織形成發(fā)達的空間網(wǎng)狀結構。這些特性使得生物纖維素具有更好的機械強度和超高的持水能力，且具有良好的生物相容性、適應性和生物可降解性。
生物纖維素的生產，常使用靜態(tài)培養(yǎng)或動態(tài)培養(yǎng)，菌種常用木醋桿菌或木葡糖酸醋桿菌，培養(yǎng)基常用的有天然培養(yǎng)基，如椰子水培養(yǎng)基、玉米漿培養(yǎng)基等；和人工配制培養(yǎng)基，即直接用葡萄糖、蛋白胨等成分配制而成的培養(yǎng)基；或混合培養(yǎng)基，即往天然成分中添加營養(yǎng)成分而制得的培養(yǎng)基。雖然培養(yǎng)基中只要存在足夠的碳源、氮源，并能為微生物的生長繁殖提供適宜的環(huán)境均能夠生產出生物纖維素膜，但是不同的培養(yǎng)基對生產出的生物纖維素膜在產量、性能上均存在不小影響，而培養(yǎng)基的成本也決定了生物纖維素膜的生產成本。現(xiàn)有的培養(yǎng)基，特別是人工配制培養(yǎng)基雖然解決了原料地域性、季節(jié)性等問題，卻仍然存在成本較高的問題，特別是獲得的生物纖維素產品在產量及機械性能上均還達不到采用天然培養(yǎng)基，特別是椰子水培養(yǎng)基的水平，因此進一步尋找物美價廉、且能夠獲得較高產量和優(yōu)秀的生物纖維素品質的培養(yǎng)基原料是生物纖維素生產中的重要課題。發(fā)明內容
針對上述缺陷，本發(fā)明提供了一種用于生產生物纖維素的培養(yǎng)基，其主要原料為大米。
上述培養(yǎng)基是大米經過液化、糖化和滅菌后制得。
本發(fā)明中所述的培養(yǎng)基，其中所述的液化步驟和糖化步驟為液化按照100_150U/g的比例加入α-淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到 80-90°C，保溫液化10-20分鐘；糖化使液化醪冷卻至60-70°C，加入相當于大米重量3. 5-4. 5%的麩皮粉，充分攪拌均勻后，保溫55-65°C，糖化3-4h。
所述液化步驟中，α -淀粉酶的加入量優(yōu)選為120U/g，漿溫優(yōu)選為85°C，保溫液化時間優(yōu)選為15分鐘；所述糖化步驟中，液化醪優(yōu)選冷卻至65°C，麩皮粉加入量優(yōu)選相當于大米的3. 8%，優(yōu)3選在60°C下，糖化3. 5h。
上述的培養(yǎng)基，其制備方法在液化步驟之前還包括浸泡、磨漿和調漿步驟。
上述的培養(yǎng)基，所述的浸泡、磨漿和調漿步驟的具體步驟為(1)浸泡大米加水，常溫下浸泡O.5-lh,放掉浸泡水后浙干；(2)磨漿按照浙干水的大米水=1.(I. 2-1. 5)的重量比例，往磨粉機一邊加入浙干水的大米，一邊加入適量的水，磨成米漿；(3)調漿往步驟(2)中的米漿中加水攪拌，使粉漿調節(jié)到18-25°Be ;再用碳酸鈉調pH 值至6. 0-6. 5，再加入O. 2-0. 3%的氯化鈣。
本發(fā)明中所述的培養(yǎng)基，其制備方法中糖化步驟后還包括過濾和滅菌步驟。
所述浸泡步驟中，大米的浸泡時間優(yōu)選為lh。
所述磨漿步驟中，浙干水的大米水優(yōu)選為I :1. 5。
所述調漿步驟中，粉漿優(yōu)選為20 °Be，pH值優(yōu)選為6. 2，氯化鈣加入量優(yōu)選為 O. 25%。
所述的滅菌步驟優(yōu)選為高溫滅菌。
本發(fā)明還提供上述培養(yǎng)基在生產生物纖維素產品中的應用。
上述應用中，可以使用靜態(tài)培養(yǎng)也可以使用動態(tài)培養(yǎng)，優(yōu)選是在靜態(tài)培養(yǎng)生產膜狀生物纖維素產品中的應用；其中也可以使用各種能夠產生生物纖維素的菌種，如木醋桿菌和木葡糖酸醋桿菌等，優(yōu)選是在以木葡糖酸醋桿菌為發(fā)酵菌種的生產生物纖維素膜中的應用。
本發(fā)明中的以大米為主要原料的生物纖維素培養(yǎng)基，原料容易獲得，成本低廉，能夠用于生產生物纖維素，且能夠提高生物纖維素的產量及其機械性能。
具體實施方式
下面結合具體實施方式
和對比實驗數(shù)據(jù)來對本發(fā)明進行進一步說明，其僅僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，而不應當被理解為是對本發(fā)明的限制，本領域技術人員能夠作出或預見的對于本發(fā)明的其他變形，均應當在本發(fā)明的范圍之內。
實施例I用于生產生物纖維素的大米培養(yǎng)基的制備大米IOOOg加蒸餾水浸沒，常溫下浸泡lh，放掉浸泡水后浙干；取蒸餾水1500g，往磨粉機一邊加入浙干水的大米,一邊加入蒸餾水,磨成米漿,往米漿中加水攪拌,調節(jié)粉漿到 20°Be ;加入碳酸鈉調pH值至6. 2，再加入8g的氯化鈣，按照120U/g的比例加入α -淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到85°C，保溫液化15分鐘；再使液化醪冷卻至65°C，加入相當于大米3. 8% (38g)麩皮粉，充分攪拌均勻后，保溫60°C，糖化3. 5h，再經過過濾后高溫滅菌制得用于生產生物纖維素的大米培養(yǎng)基。
實施例2用于生產生物纖維素的大米培養(yǎng)基的制備大米500g加蒸餾水浸沒，常溫下浸泡O. 5h，放掉浸泡水后浙干；取蒸餾水750g，往磨粉機一邊加入浙干水的大米,一邊加入蒸餾水,磨成米漿,往米漿中加水攪拌,調節(jié)粉漿到 25°Be，加入碳酸鈉調pH值至6. O,再加入6. 5g的氯化鈣，按照100U/g的比例加入α -淀粉4酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到80°C，保溫液化20分鐘；再使液化醪冷卻至60°C，加入相當于大米4. 5% (22. 5g)麩皮粉，充分攪拌均勻后，保溫65°C，糖化4h，再經過過濾后高溫滅菌制得用于生產生物纖維素的大米培養(yǎng)基。
實施例3用于生產生物纖維素的大米培養(yǎng)基的制備大米IOOOg加蒸餾水浸沒，常溫下浸泡O. 8h，放掉浸泡水后浙干；取蒸餾水1200g，往磨粉機一邊加入浙干水的大米,一邊加入蒸餾水,磨成米漿,往米漿中加水攪拌,調節(jié)粉漿到 18°Be，加入碳酸鈉調pH值至6. 0，再加入9g的氯化鈣，按照150U/g的比例加入α -淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到90°C，保溫液化10分鐘；再使液化醪冷卻至70°C，加入相當于大米4. 5% (45g)麩皮粉，充分攪拌均勻后，保溫55°C，糖化3h，再經過過濾后高溫滅菌制得用于生產生物纖維素的大米培養(yǎng)基。
實施例4用大米培養(yǎng)基生產生物纖維素分別以實施例1-3中得到的漿液作為培養(yǎng)基1-3#。
1#培養(yǎng)基盛于淺盤中，接種經過活化培養(yǎng)的木葡糖酸醋桿菌種子液，接種量為 8%，30°C下靜態(tài)培養(yǎng)7天，在液體培養(yǎng)基表面浮有膜狀生物纖維素。
2#培養(yǎng)基盛于淺盤中，接種經過活化培養(yǎng)的木醋桿菌種子液，接種量為10%， 280°C下靜態(tài)培養(yǎng)5天，在液體培養(yǎng)基表面浮有膜狀生物纖維素。
3#培養(yǎng)基盛于三角瓶中，接種經過活化培養(yǎng)的木葡糖酸醋桿菌種子液，接種量為6%，30°C下?lián)u床動態(tài)培養(yǎng)10天，在液態(tài)培養(yǎng)基中懸浮有小球狀生物纖維素。
對比實驗例I :不同培養(yǎng)基靜態(tài)淺盤生產生物纖維素的產量取1#培養(yǎng)基IOOOg裝于3個經滅菌的淺盤中，作為實驗例1#組，另取同樣大小的滅菌淺盤6個，其中3個分別裝入椰子水培養(yǎng)基lOOOg，另外3個分別裝入人工配制培養(yǎng)基 lOOOg，作為對照1#組和對照2#組，其中人工配制培養(yǎng)基的配方為葡萄糖5% ;蛋白胨 0. 5%;酵母膏 0.5%;Na 2 H P O 4 *12 H 2 O 0. 2%；KH2P04 0. l%；MgS04*7 H2O 0.025% ;檸檬酸0.2% ;瓊脂2% ;其余為蒸餾水。分別向9個淺盤中接種經過活化培養(yǎng)的木葡糖酸醋桿菌種子液，接種量為8%，30°C下靜態(tài)培養(yǎng)7天，收獲三個淺盤中液體培養(yǎng)基表面浮有的膜狀生物纖維素。均經過弱堿液(0. I m ο I / L的N a O H溶液)浸泡后，用蒸餾水漂洗至中性，稱重，分別計算實驗例1#組3個結果的平均值和對照1#組和對照2#組各3個結果的平均值。結果見表I :表I不同培養(yǎng)基靜態(tài)淺盤生產生物纖維素的產量項目實驗例1#對照例1#對照例2#生物纖維素產量(g)11. 9112. 489. 77從表I可以看出，采用本發(fā)明中的大米培養(yǎng)基來生產生物纖維素時，其產量接近于椰子水培養(yǎng)基，而明顯高于人工配制培養(yǎng)基。
對比實驗例2 :不同培養(yǎng)基生產的生物纖維素的機械性能以對比實驗例I中的每組3個膜狀生物纖維素為樣品，分別進行拉伸試驗，測定各樣品的楊氏模量和抗張強度，每組取平均值，結果見表2 表2不同培養(yǎng)基靜態(tài)淺盤生產生物纖維素的機械強度
權利要求
1.一種用于生產生物纖維素的培養(yǎng)基，其特征在于主要原料為大米。
2.根據(jù)權利要求I所述的培養(yǎng)基，其特征在于其是大米原料經過液化、糖化和滅菌后制得的。
3.根據(jù)權利要求2所述的培養(yǎng)基，其特征在于所述的液化步驟和糖化步驟為液化按照100_150U/g的比例加入α-淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到80-90°C，保溫液化10-20分鐘；糖化使液化醪冷卻至60-70°C，加入相當于大米重量3. 5-4. 5%的麩皮粉，充分攪拌均勻后，保溫55-65°C，糖化3-4h。
4.根據(jù)權利要求3所述的培養(yǎng)基，其特征在于所述液化步驟中，α-淀粉酶的加入量為120U/g，漿溫為85°C，保溫液化時間為15分鐘；所述糖化步驟中，液化醪冷卻至65°C，麩皮粉加入量相當于大米的3. 8%，在60°C下，糖化3. 5h。
5.根據(jù)權利要求3所述的培養(yǎng)基，其特征在于其制備方法在液化步驟之前還包括浸泡、磨漿和調漿步驟。
6.根據(jù)權利要求5所述的培養(yǎng)基，其特征在于所述的浸泡、磨漿和調漿步驟的具體操作為(1)浸泡大米加水，常溫下浸泡O.5-lh,放掉浸泡水后浙干；(2)磨漿按照浙干水的大米水=1.(I. 2-1. 5)的重量比例，往磨粉機一邊加入浙干水的大米，一邊加入適量的水，磨成米漿；(3)調漿往步驟(2)中的米漿中加水攪拌，使粉漿調節(jié)到18-25°Be ;再用碳酸鈉調pH 值至6. 0-6. 5，再加入O. 2-0. 3%的氯化鈣。
7.根據(jù)權利要求6所述的培養(yǎng)基，其特征在于所述浸泡步驟中，大米的浸泡時間為 Ih ;所述磨漿步驟中，浙干水的大米水為I :1. 5 ;所述調漿步驟中，粉漿調為20 °Be，pH值為6. 2，氯化鈣加入量為O. 25%。
8.根據(jù)權利要求3或6所述的培養(yǎng)基，其制備方法在糖化步驟之后還包括過濾和滅菌步驟。
9.權利要求1-8任一項所述的培養(yǎng)基在生產生物纖維素中的應用。
10.根據(jù)權利要求9所述的應用，其特征在于其應用于以木葡糖酸醋桿菌為發(fā)酵菌種、采用靜態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)生產生物纖維素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產生物纖維素的培養(yǎng)基，其主要原料為大米，經過液化、糖化后制得。其中所述的液化步驟和糖化步驟為液化按照100-150U/g的比例加入α-淀粉酶后，通入蒸汽使?jié){溫緩緩上升到80-90℃，保溫液化10-20分鐘；糖化使液化醪冷卻至60-70℃，加入相當于大米3.5-4.5%的麩皮粉，充分攪拌均勻后，保溫55-65℃，糖化3-4h。在液化步驟之前還可包括浸泡、磨漿和調漿步驟；在糖化步驟之后還包括過濾和滅菌步驟。本發(fā)明中的培養(yǎng)基，原料容易獲得，成本低廉，能夠用于生產生物纖維素，且能夠提高生物纖維素的產量及其機械性能。
文檔編號C12P19/04GK102925513SQ20121045976
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權日2012年11月15日
發(fā)明者鐘春燕 申請人:鐘春燕