静置培养过程中琼脂浓度对细菌纤维素合成的影响

摘要

细菌纤维素(Bacterial cellulose，BC)因其独特的性能，在生物医疗、组织工程、电子材料等领域具有广阔的应用前景。已有研究表明，震荡培养时合成的BC机械性能较差;而静置培养时，BC的产量较低，其原因是否因环境物质传质的影响还有待进一步明确。本文以木葡糖酸醋杆菌（Gluconacetobacter xylinus，G.xylinus）和将木葡糖酸醋杆菌进行基因重组后获得的重组菌（Gluconacetobacter xylinus-vhb+，G.xylinus-vgb+）为研究对象，通过添加不同浓度的琼脂，考察其对两株菌株合成BC的影响。 以G.xylinus为研究对象，通过添加不同浓度的琼脂到合成BC的液体培养基中，使之形成一定的葡萄糖传质阻力，研究BC的发酵合成过程及葡萄糖在BC合成中的传质作用。结果表明:随着琼脂浓度的增加，葡萄糖的利用率、菌体量和BC产量都逐渐减少。当培养至第七天时，与对照组（不添加琼脂）相比，琼脂浓度为0.3％、0.6％时，葡萄糖的利用率、菌体量和BC产量分别减少了40.64％、70.31％，49.95％、82.05％和49.95％、79.24％。此外，液体培养基不同位置的葡萄糖含量的均一性和琼脂浓度为0.3％和0.6％时，培养基不同位置葡萄糖浓度呈梯度分布表明:BC合成过程受葡萄糖传质阻力的影响。 BC合成过程中需要氧气的有效供给。因此，探讨了通过提高氧的利用效率，考查葡萄糖的利用率是否能够相应提高。以G.xylinus-vgb+（通过pBla-VHb-122质粒，在G.xylinus上表达了VHb编码基因vgb）为研究对象，通过将G.xylinus-vgb+和G.xylinus的发酵性能进行对比得到以下结论:在相同的培养条件下，与原始菌株G.xylinus相比，G.xylinus-vgb+的葡萄糖利用能力强，转化率高，菌体生长更好，BC产量更高。在对照组（不添加琼脂）和琼脂浓度为0.3％的培养基中，葡萄糖的利用率分别提高了12.09％，54.55％;同时，与G.xylinus的菌体量相比，G.xylinus-vgb+的菌体量在液体、琼脂浓度为0.3％、0.6％的培养条件下分别提高了8.52％、15.06％、17.14％;BC的产量也分别提高了12.95％、47.98％、15.63％。这表明BC合成过程中，提高氧气的利用率可以提高葡萄糖的转化率，进而提高BC产量。 此外，对不同培养条件下获得的BC膜的理化性能进行研究，FTIR结果表明:不同培养条件下获得的BC膜，具有相同的透射峰，即具有相同的化学结构。XRD图谱和TG、DTG曲线表明:不同琼脂浓度下合成的BC的热稳定性和结晶度大致相同。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1细菌纤维素

1．1．1细菌纤维素生产菌株

1．1．2细菌纤维素的合成机制

1．1．3细菌纤维素的应用

1．2细菌纤维素的生产方式

1．3细菌纤维素生产的影响因素

1．3．1传质过程

1．3．2细菌纤维素生产过程中的传质作用

1．4研究内容及意义

2材料与方法

2．1．1实验菌种

2．1．2主要仪器与设备

2．1．3实验试剂

2．2．1培养基的配制

2．2．2溶液的配制

2．2．3菌株甘油管的制备方法

2．2．4静置培养条件下菌体培养方法

2．3菌体形态观察

2．4．1扫描电子显微镜分析

2．4．2孔隙率测定方法

2．4．3机械性能测试

2．4．4傅里叶叶红外光谱分析

2．4．5热重分析

2．4．6 X射线衍射分析

3结果与讨论

3．1琼脂浓度对G．xylinus合成细菌纤维影响的初探

3．1．1琼脂浓度对BC表面形态结构的影响

3．1．2琼脂浓度对BC产量的影响

3．1．3琼脂浓度对BC孔隙率和机械性能的影响

3．2不同琼脂浓度下G．xylinus合成BC过程中葡萄糖的传质作用

3．2．1琼脂浓度对G．xylinus合成BC的影响

3．2．2 G．xylinus静置培养合成BC过程中葡萄糖的传质过程

3．3不同培养条件下G．xylinus与G．xylinus-vgb+发酵性能比较

3．3．1不同培养条件下G．xylinus与G．xylinus-vgb+发酵参数比较

3．3．2 G．xylinus-vgb+发酵合成BC过程中葡萄糖的传质作用

3．3．3讨论

3．4琼脂浓度对G．xylinus和G．xylinus-vgb+菌体形态的影响

3．5．1不同培养条件下BC膜红外光谱表征

3．5．2不同培养条件下合成的BC膜热稳定性分析

3．5．3不同培养条件下合成的BC膜X射线衍射光谱表征

3．5．4讨论

4结论

4．1全文总结

4．2论文的创新点

4．3论文的不足之处

5 展望

参考文献

7攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢