菊花狀細(xì)菌纖維素及其發(fā)酵制備方法
【專利摘要】菊花狀細(xì)菌纖維素及其發(fā)酵制備方法。它涉及一種細(xì)菌纖維素及其發(fā)酵制備方法。它提供了一種形狀不同于現(xiàn)有球狀細(xì)菌纖維素的菊花狀細(xì)菌纖維素，并提供了發(fā)酵制備菊花狀細(xì)菌纖維素的方法。菊花狀細(xì)菌纖維素的形狀呈菊花狀，外圍刺狀物多且長(zhǎng)，乳白色有光澤，質(zhì)地均勻致密。制備方法：一、制備種子發(fā)酵液；二、將步驟一搖床培養(yǎng)的種子發(fā)酵液接種至優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后發(fā)酵，即得到菊花狀細(xì)菌纖維素。本發(fā)明用于細(xì)菌纖維素生產(chǎn)制備領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】菊花狀細(xì)菌纖維素及其發(fā)酵制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種細(xì)菌纖維素及其發(fā)酵制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)菌纖維素(Bacterial Cellulose，簡(jiǎn)稱BC)是一種細(xì)菌多糖，與動(dòng)植物纖維素具有相似的結(jié)構(gòu)與組成，并具有動(dòng)植物纖維素?zé)o法比擬的高純度、高聚合度、高結(jié)晶度、高親水性、超精細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及高生物適應(yīng)性等獨(dú)特的性質(zhì)。由于細(xì)菌纖維素具有生物合成可調(diào)控性、結(jié)構(gòu)可修飾性、不需要前處理和提純等操作優(yōu)勢(shì)，因此，在食品工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、造紙、聲學(xué)器材和石油開(kāi)采等方面得到了廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種形狀不同于現(xiàn)有球狀細(xì)菌纖維素的菊花狀細(xì)菌纖維素，并提供了發(fā)酵制備菊花狀細(xì)菌纖維素的方法。
[0004]菊花狀細(xì)菌纖維素的形狀呈菊花狀，外圍刺狀物多且長(zhǎng)，乳白色有光澤，質(zhì)地均勻致密。
[0005]上述菊花狀細(xì)菌纖維素按以下步驟發(fā)酵制備:
[0006]一、將漢氏葡糖醋桿菌 HDM1-3 (Gluconacetobacter hansenii HDM1-3)劃線接種于細(xì)菌纖維素固體培養(yǎng)基中，在28°C條件下恒溫靜置培養(yǎng)48h，然后用接種環(huán)挑取菌苔接種于IOOml種子發(fā)酵液中，再混合均勻后置于溫度為28°C、轉(zhuǎn)數(shù)為130r/min的搖床中培養(yǎng)24h ；
[0007]二、將步驟一搖床`培養(yǎng)的種子發(fā)酵液按優(yōu)化發(fā)酵液體積分?jǐn)?shù)7%的接種量接種至75ml的優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后在溫度為28°C、轉(zhuǎn)速為150r/min的條件下振蕩發(fā)酵48h，即得到菊花狀細(xì)菌纖維素；
[0008]其中，步驟一中細(xì)菌纖維素固體培養(yǎng)基按質(zhì)量百分比由5%的葡萄糖、0.5%的酵母膏，0.5% 的蛋白胨、0.1% 的檸檬酸、0.2% 的 Na2HPO4.Η20、0.1% 的 Κ2ΗΡ04、0.025% 的MgSO4.7Η20、2%的瓊脂和余量的蒸餾水組成，pH值為5.8 ;步驟一中種子發(fā)酵液按質(zhì)量百分比由2%的蔗糖、0.3%的酵母膏、0.5%的蛋白胨、0.2%的磷酸二氫鉀、0.015%的硫酸鎂和余量的蒸餾水組成，PH值為5.8 ;步驟二優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基每IOOml由5g的葡萄糖、0.34g的牛肉膏、0.19g的酵母膏、0.22g的磷酸氫二鈉、0.46g的磷酸氫二鉀、0.2g的乳酸、0.025g的硫酸鎂、Iml的乙醇和余量的蒸餾水組成，pH值為6.5。
[0009]本發(fā)明菊花狀細(xì)菌纖維素不但形狀新穎、外形美觀、而且具有更為優(yōu)異的吸附性、粘性、膠粘性和咀嚼性，彈性、黏聚性和回彈性也強(qiáng)于球狀細(xì)菌纖維素。
[0010]本發(fā)明基于細(xì)菌纖維素生物合成的可調(diào)控性及形狀可塑性，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)酵過(guò)程，進(jìn)行生物改造，生產(chǎn)出一種適用于食品、藥品行業(yè)，外形美觀、附加值高的菊花狀細(xì)菌纖維素。菊花狀細(xì)菌纖維素有大量的“花瓣”，在增加美觀的同時(shí)，增大了菊花狀細(xì)菌纖維素的表面積，因此菊花狀細(xì)菌纖維素具有更強(qiáng)的吸附能力和良好的緩釋性能。長(zhǎng)且多的刺突物能增大菊花狀細(xì)菌纖維素的表面積，增大其吸附營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力和釋放能力。若將其加入藍(lán)莓果汁中，增加了營(yíng)養(yǎng)吸附能力，并且因其較好的緩釋性能，延長(zhǎng)了其在腸內(nèi)的駐留時(shí)間，達(dá)到了營(yíng)養(yǎng)持續(xù)緩慢供應(yīng)的目的。
[0011]乳白色光澤且組織表面光滑的菊花狀細(xì)菌纖維素，說(shuō)明菊花狀細(xì)菌纖維素的結(jié)構(gòu)表面較為均勻，彈性較好，發(fā)酵條件適宜，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸附。
[0012]漢氏葡糖醋桿菌HDM1-3(Gluconacetobacter hansenii HDM1-3)為漢氏葡糖醋桿菌(Gluconacetobacter hansenii),屬于葡糖醋酸桿菌屬(Gluconacetobacter);保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏地址是武漢市，武漢大學(xué)，保藏日期為2010年12月5日，保藏號(hào)為 CCTCC NO:M2010332o
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是【具體實(shí)施方式】一菊花狀細(xì)菌纖維素的觀察圖；
[0014]圖2是【具體實(shí)施方式】二菊花狀細(xì)菌纖維素掃描電鏡觀察圖；
[0015]圖3是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬胃液環(huán)境下菊花狀細(xì)菌纖維素維生素C釋放曲線圖。
[0016]圖4是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬胃液環(huán)境下菊花狀細(xì)菌纖維素黃酮釋放曲線圖。
[0017]圖5是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬胃液環(huán)境下菊花狀細(xì)菌纖維素花青素釋放曲線圖。
[0018]圖6是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬胃液環(huán)境下球狀細(xì)菌纖維素維生素C釋放曲線圖。
[0019]圖7是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬胃液環(huán)境下球狀細(xì)菌纖維素黃酮釋放曲線圖。
[0020]圖8是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬胃液環(huán)境下球狀細(xì)菌纖維素花青素釋放曲線圖。
[0021]圖9是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬腸液環(huán)境下菊花狀細(xì)菌纖維素維生素C釋放曲線圖。
[0022]圖10是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬腸液環(huán)境下菊花狀細(xì)菌纖維素黃酮釋放曲線圖。
[0023]圖11是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬腸液環(huán)境下菊花狀細(xì)菌纖維素花青素釋放曲線圖。
[0024]圖12是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬腸液環(huán)境下球狀細(xì)菌纖維素維生素C釋放曲線圖。
[0025]圖13是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬腸液環(huán)境下球狀細(xì)菌纖維素黃酮釋放曲線圖。
[0026]圖14是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中人工模擬腸液環(huán)境下球狀細(xì)菌纖維素花青素釋放曲線圖。
[0027]圖15是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中蒸餾水環(huán)境下菊花狀細(xì)菌纖維素維生素C釋放曲線圖。[0028]圖16是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中蒸餾水環(huán)境下菊花狀細(xì)菌纖維素黃酮釋放曲線圖。
[0029]圖17是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中蒸餾水環(huán)境下菊花狀細(xì)菌纖維素花青素釋放曲線圖。
[0030]圖18是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中蒸餾水環(huán)境下球狀細(xì)菌纖維素維生素C釋放曲線圖。
[0031]圖19是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中蒸餾水環(huán)境下球狀細(xì)菌纖維素黃酮釋放曲線圖。
[0032]圖20是【具體實(shí)施方式】二釋放實(shí)驗(yàn)中蒸餾水環(huán)境下球狀細(xì)菌纖維素花青素釋放曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0034]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式菊花狀細(xì)菌纖維素的形狀呈菊花狀，外圍刺狀物多且長(zhǎng)，乳白色有光澤，質(zhì)地均勻致密。
[0035]本實(shí)施方式菊花狀細(xì)菌纖維素如圖1所示，本實(shí)施方式菊花狀細(xì)菌纖維素外圍刺狀物較為粗壯。
[0036]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式菊花狀細(xì)菌纖維素按以下步驟發(fā)酵制備:
[0037]一、將漢氏葡糖醋桿菌 HDM1-3 (Gluconacetobacter hansenii HDM1-3)劃線接種于細(xì)菌纖維素固體培養(yǎng)基中，在28°C條件下恒溫靜置培養(yǎng)48h，然后用接種環(huán)挑取菌苔接種于IOOml種子發(fā)酵液中，再混合均勻后置于溫度為28°C、轉(zhuǎn)數(shù)為130r/min的搖床中培養(yǎng)24h ；
[0038]二、將步驟一搖床培養(yǎng)的種子發(fā)酵液按優(yōu)化發(fā)酵液體積分?jǐn)?shù)7%的接種量接種至75ml的優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后在溫度為28°C、轉(zhuǎn)速為150r/min的條件下振蕩發(fā)酵48h，即得到菊花狀細(xì)菌纖維素；
[0039]其中，步驟一中細(xì)菌纖維素固體培養(yǎng)基按質(zhì)量百分比由5%的葡萄糖、0.5%的酵母膏，0.5% 的蛋白胨、0.1% 的檸檬酸、0.2% 的 Na2HPO4.Η20、0.1% 的 Κ2ΗΡ04、0.025% 的MgSO4.7Η20、2%的瓊脂和余量的蒸餾水組成，pH值為5.8 ;步驟一中種子發(fā)酵液按質(zhì)量百分比由2%的蔗糖、0.3%的酵母膏、0.5%的蛋白胨、0.2%的磷酸二氫鉀、0.015%的硫酸鎂和余量的蒸餾水組成，PH值為5.8 ;步驟二優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基每IOOml由5g的葡萄糖、0.34g的牛肉膏、0.19g的酵母膏、0.22g的磷酸氫二鈉、0.46g的磷酸氫二鉀、0.2g的乳酸、0.025g的硫酸鎂、Iml的乙醇和余量的蒸餾水組成，pH值為6.5。
[0040]掃描電鏡(SBO觀察本實(shí)施方式菊花狀細(xì)菌纖維素的表面結(jié)構(gòu)特征，取干燥的菊花狀細(xì)菌纖維素Icm2左右，用雙面膠粘在測(cè)試臺(tái)上，直接于離子濺射儀上噴鍍金屬鉬，然后在SEM下觀察其微觀結(jié)構(gòu)如圖2所示。本實(shí)施方式菊花狀細(xì)菌纖維素的纖維絲十分纖細(xì)(〈0.1 μ m)，而且超微纖維相互纏繞，組成了超微纖維網(wǎng)，同時(shí)存在絲帶層狀重疊、絲帶較均勻，并具有孔洞結(jié)構(gòu)。菊花狀細(xì)菌纖維素的微觀結(jié)構(gòu)決定了其所具有的獨(dú)特性質(zhì)，如具有很強(qiáng)的親水性、良好的透水性和吸附性等，因此菊花狀細(xì)菌纖維素有著更為廣泛的應(yīng)用空間。[0041]通過(guò)與球狀細(xì)菌纖維素比較發(fā)現(xiàn)，菊花狀細(xì)菌纖維素的菌絲較細(xì)，且菌絲纏繞無(wú)規(guī)則；而球狀細(xì)菌纖維素的菌絲較粗，且菌絲纏繞有序。
[0042]質(zhì)構(gòu)TPA檢測(cè):
[0043]采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定濕態(tài)菊花狀細(xì)菌纖維素和球狀細(xì)菌纖維素。采用P/5探頭，設(shè)置測(cè)前速度為2.0Omm/s，測(cè)后速度為5.0Omm/s，測(cè)試距離為70%，觸發(fā)力為0.1N，停留時(shí)間為IOs0每個(gè)樣重復(fù)測(cè)試5次，測(cè)定參數(shù):粘性、彈性、黏聚性、膠黏性、咀嚼性和回復(fù)性。檢測(cè)結(jié)果如表I所示。
[0044]表I
[0045]
【權(quán)利要求】
1.菊花狀細(xì)菌纖維素，其特征在于菊花狀細(xì)菌纖維素的形狀呈菊花狀，外圍刺狀物多且長(zhǎng)，乳白色有光澤，質(zhì)地均勻致密。
2.如權(quán)利要求1所述菊花狀細(xì)菌纖維素的發(fā)酵制備方法，其特征在于菊花狀細(xì)菌纖維素按以下步驟發(fā)酵制備: 一、將漢氏葡糖醋桿菌HDM1-3(Gluconacetobacter hansenii HDM1-3)劃線接種于細(xì)菌纖維素固體培養(yǎng)基中，在28°C條件下恒溫靜置培養(yǎng)48h，然后用接種環(huán)挑取菌苔接種于IOOml種子發(fā)酵液中，再混合均勻后置于溫度為28°C、轉(zhuǎn)數(shù)為130r/min的搖床中培養(yǎng)24h ； 二、將步驟一搖床培養(yǎng)的種子發(fā)酵液按優(yōu)化發(fā)酵液體積分?jǐn)?shù)7%的接種量接種至75ml的優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后在溫度為28°C、轉(zhuǎn)速為150r/min的條件下振蕩發(fā)酵48h，即得到菊花狀細(xì)菌纖維素； 其中，步驟一中細(xì)菌纖維素固體培養(yǎng)基按質(zhì)量百分比由5%的葡萄糖、0.5%的酵母膏，.0.5% 的蛋白胨、0.1% 的檸檬酸、0.2% 的 Na2HPO4.Η20、0.1% 的 Κ2ΗΡ04、0.025% 的 MgSO4.7Η20、.2%的瓊脂和余量的蒸餾水組成，pH值為5.8 ;步驟一中種子發(fā)酵液按質(zhì)量百分比由2%的蔗糖、0.3%的酵母膏、0.5%的蛋白胨、0.2%的磷酸二氫鉀、0.015%的硫酸鎂和余量的蒸餾水組成，pH值為5.8 ;步驟二優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基每IOOml由5g的葡萄糖、0.34g的牛肉膏、0.19g的酵母膏、0.22g的磷酸氫二鈉、0.46g的磷酸氫二鉀、0.2g的乳酸、0.025g的硫酸鎂、Iml的乙醇和余量的蒸餾水組成 ，PH值為6.5。
【文檔編號(hào)】C12P19/04GK103451252SQ201310463055
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】雷虹, 陳雪梅, 劉奇, 曲春鶴, 張基亮, 李元敬, 平文祥, 韓德權(quán) 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué)