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《华南理工大学》 2010年
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产细菌纤维素深层发酵菌种选育及工艺优化

崔思颖  
【摘要】: 细菌纤维素作为一种新型的生物材料,逐渐成为近年来的研究热点。目前,国内对细菌纤维素的研发和生产主要集中于传统的静态浅盘培养方式,这种培养方式发酵周期长、占地面积大、劳动强度高,因而制约了大规模的工业化生产。细菌纤维素具有合成速度高、化学纯度高、亲水性和机械强度良好等优点,使其在食品、医药、造纸等许多领域均具有广泛应用前景,是值得大力开发的生物材料。系统地研究提高发酵产细菌纤维素产量的工艺,具有重要的理论和实际意义。 针对目前产细菌纤维素菌种产量不稳定的问题,本文筛选出产量高且稳定的木醋杆菌(Acetobacter xylinum BEX-11)菌株,使用半连续培养方法选育出活力较强、适合振荡培养的菌株,纤维素产量提高了38.80%。并对发酵条件进行了探索,其在振荡培养下最佳摇瓶装液量是75 mL/250 mL三角瓶,最适温度是28℃。 以正交实验设计方法,对Acetobacter xylinum BEX-11发酵产细菌纤维素的工艺进行优化。在单因子研究基础上,使用正交设计助手,对发酵产细菌纤维素的初始pH、摇瓶装液量、混合碳源比例和氮源的添加量等影响因素进行正交实验设计,以细菌纤维素产量为目标,在实验范围内得到各因素影响次序为摇瓶装液量氮源碳源初始pH,得到最优发酵工艺为:初始pH 6.0 ,摇瓶装液量50 mL/250 mL三角瓶,果糖与葡萄糖质量比例为1:1,酵母粉14 g/L。优化后细菌纤维素产量达到13.493 g/L。 对细菌纤维素潜在的应用价值进行研究,分别以静置和振荡培养方式培养木醋杆菌,对静置培养及振荡培养得到的细菌纤维素的纤维丝结构、红外光图谱、持水性、复水性以及灰分含量进行了测试,分析了在静置培养和振荡培养下得到的细菌纤维素的性质和结构差异。结果表明,静置培养发酵所产纤维素成一薄膜,纤维结构较纤细、致密,振荡培养所产纤维素成球状或团状,两者结构有明显差异;两者的红外光图谱基本一致;振荡培养得到的细菌纤维素的吸水性和复水性均比较好,而静置培养得到的细菌纤维素灰分含量较低。另外,静置培养得到的产物具有良好的生物相容性。 最后,针对静态浅盘培养方式的缺点,根据木醋杆菌的好氧特性以及产细菌纤维素时对剪切力较敏感的性质,在原有5 L鼓泡式生物反应器的基础上进行结构改进,尝试利用其进行静置和动态深层培养。在不同通气量条件下测定培养基剩余还原糖含量和纤维素产量,静置时细菌纤维素干重产量仅为0.268 g/L,原鼓泡反应器通气量为3L/min时产量1.078 g/L。结构改进鼓泡反应器,当通气量为4 L/min,产量最高达5.705 g/L。而当通气量为5 L/min,产量降为3.783g/L。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ929

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【引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王银存;新型高聚合材料—细菌纤维素高产菌的筛选及纤维素合成条件研究[D];西北大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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1 熊强;细菌纤维素生产菌的筛选及其产物性质研究[D];南京农业大学;2001年
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【共引文献】
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10 曾汉元;宋荣;吴林华;;5种高大禾草的纤维素和木质素含量的测定[J];安徽农业科学;2011年19期
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1 黄婷;陆青山;金永灿;谷峰;张厚民;Hasan Jameel;Richard Phillips;李忠正;;绿液预处理对麦草化学成分及酶水解糖化的影响[A];中国造纸学会第十五届学术年会论文集[C];2012年
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3 王青海;王小玉;;12MW及以上机组生物质能发电技改项目环评过程中应注意的几个问题[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第四卷)[C];2009年
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6 殷腊生;;棕榈仁粕中木质纤维的预处理研究[A];2010年饲料蛋白源应用新技术研讨会暨蛋白源大会论文集[C];2010年
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8 刘大全;施力;刘雯雯;徐献忠;;瓜藤纤维的化学组成、结构与力学性能[A];第十届全国生物力学学术会议暨第十二届全国生物流变学学术会议论文摘要汇编[C];2012年
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4 孙万里;稻草秸秆的预处理及生产乙醇的研究[D];江南大学;2010年
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6 阮奇城;红麻骨纤维质转化燃料乙醇的关键技术研究[D];福建农林大学;2011年
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10 耿家青;高分子—氧化钛纳米杂化膜的制备与初步应用[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘海涛;斑点叉尾鮰鱼皮胶原的制备及其应用研究[D];安徽工程大学;2010年
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3 张京良;花脸香蘑(Lepista sordida)液体发酵及代谢产物的研究[D];中国海洋大学;2010年
4 高玉妹;冰糖橙皮渣发酵产燃料乙醇的初步研究[D];湘潭大学;2010年
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6 戴春芬;液氨处理前后麻织物的湿传递性能研究[D];北京服装学院;2010年
7 杨俊;植物纤维填充的聚合物基木塑复合材料的研究[D];华东理工大学;2011年
8 谢莹莹;纤维素一步法发酵产乙醇的初步研究[D];昆明理工大学;2009年
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10 何双;加工对槟榔功能特性影响的研究[D];中南林业科技大学;2009年
【同被引文献】
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1 陈艳梅;奚廷斐;郑裕东;;骨组织工程支架材料及其相关的研究进展[J];北京生物医学工程;2008年05期
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10 马霞,王瑞明,关凤梅,贾士儒;细菌纤维素及其在造纸工业中的应用[J];黑龙江造纸;2003年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 熊强;细菌纤维素生产菌的筛选及其产物性质研究[D];南京农业大学;2001年
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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【相似文献】
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1 马霞,贾士儒,关凤梅,王瑞明;有机酸对木醋杆菌合成细菌纤维素的影响规律[J];纤维素科学与技术;2003年01期
2 马霞,王瑞明,关凤梅,贾士儒;非碳水化合物对木醋杆菌合成细菌纤维素影响规律的初探[J];中国酿造;2003年04期
3 卞玉荣,余晓斌,全文海;细菌纤维素的性质与结构研究[J];纤维素科学与技术;2001年01期
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6 修慧娟,王志杰,李金宝;细菌纤维素纤维对纸张性能的影响[J];中国造纸;2005年03期
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10 齐香君,苟金霞,辛俊亮,邸雅楠;细菌纤维素合成菌株发酵条件的考察[J];食品与发酵工业;2004年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 魏彦飞;邱祖明;;细菌纤维素高产菌株的筛选及其在糟朽丝织物加固的初步试验[A];中国文物保护技术协会第五次学术年会论文集[C];2007年
8 董琳;王俊影;曾威;李树材;;细菌纤维素模板法制备二氧化硅纳米管[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
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10 张泰基;马玉荣;齐利民;;金纳米粒子-细菌纤维素纳米纤维复合结构的合成及其生物传感应用[A];中国化学会第27届学术年会第13分会场摘要集[C];2010年
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2 课题承担单位:荆州文物保护中心;生物化学技术在古代丝织品保护中的应用研究[N];中国文物报;2009年
3 通讯员 杨萍 记者 谈洁;管子里走一圈,脏水变成饮用水[N];南京日报;2010年
4 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室 陈洪章 彭小伟;生物过程工程与发酵工业(下)[N];中国食品报;2010年
5 本报记者 范南虹;加快产品更新 应对金融危机[N];海南日报;2009年
6 特派记者 高虹;海南中小企业巧借中博会拓市场[N];海南日报;2009年
7 中国生物工程开发中心 林琳;21世纪新的经济增长点: 转基因植物产业[N];科技日报;2002年
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9 记者 范南虹 通讯员 陈建文;8个农业项目获国家支持[N];海南日报;2009年
10 记者 范南虹;我省一发明成果获中国专利优秀奖[N];海南日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 付丽娜;基于细菌纤维素的皮肤组织修复材料的制备和评价[D];华中科技大学;2012年
3 杨加志;细菌纤维素杂化纳米材料的制备及性能研究[D];南京理工大学;2011年
4 贾卉;应用胶原—壳聚糖和细菌纤维素为支架构建角膜基质的研究[D];吉林大学;2008年
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6 周伶俐;细菌纤维素生产菌的筛选、发酵及应用的研究[D];南京理工大学;2008年
7 李建;细菌纤维素纳米纤维支架的改性与复合[D];天津大学;2009年
8 耿家青;高分子—氧化钛纳米杂化膜的制备与初步应用[D];天津大学;2010年
9 葛含静;细菌纤维素高产菌株高压诱变选育及其机理研究[D];西北农林科技大学;2012年
10 赵琳;木醋杆菌纤维素敷料的实验研究[D];第二军医大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔思颖;产细菌纤维素深层发酵菌种选育及工艺优化[D];华南理工大学;2010年
2 王银存;新型高聚合材料—细菌纤维素高产菌的筛选及纤维素合成条件研究[D];西北大学;2012年
3 周浩;微生物合成细菌纤维素并运用于制备复合材料的初步研究[D];南京理工大学;2010年
4 吴敏;水溶性多糖对生物合成细菌纤维素的影响[D];海南大学;2011年
5 于长江;细菌纤维素醚化反应研究[D];海南大学;2011年
6 谢健健;载纳米银细菌纤维素抗菌材料的制备及其评价[D];东华大学;2012年
7 吕瑾;细菌纤维素的分散及其在造纸中的应用研究[D];陕西科技大学;2012年
8 熊强;细菌纤维素生产菌的筛选及其产物性质研究[D];南京农业大学;2001年
9 闫小娟;新材料—细菌纤维素医用敷料的研究[D];长春工业大学;2011年
10 刘海芳;细菌纤维素生物合成过程中的分子量调控[D];海南大学;2012年
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