• 光合作用合成的纤维素主要是植物纤维素，在 工业上应用是最普遍的，但需经过分离纯化去 除木质素和半纤维素后才能使用；人工合成的 纤维素聚合度较低，很难达到自然界中高结晶 度和高规则结构。光合作用合成法和人T合成 法在获得纤维素过程中为能获得高纯度的纤维 素，都需消耗大量的化学原料，同时产生出相 应的环境污染问题。 由此启迪人们探索具有 巨大发展潜力的微生物合成法，微生物通过发 酵途径获得的纤维素在结构和性质上有着独特 的优越性。
三、细菌纤维素的重要应用
菲律宾、印度尼西亚、巴西、日本和美国 等国在食品、造纸、声音器材、伤口敷料工业 中均有相应的B C商品出售，尤其是在 日、美 等国，BC产业已形成年产值上亿美元的市场。 目前国内能提供的主要是由海南南国食品公司 等生产的椰果系列食品。
三、细菌纤维素的重要应用
国内在利用BC和其他材料结合生成纳米复 合材料方面也略有涉及。在食品工业中由于BC 具有很强的持水性、黏稠性和稳定性，可以作 为增稠剂、胶体填充剂和食品原料，现在已有 将BC用于发酵香肠、酸奶及冰激凌的生产研究 报道。在造纸工业方面充分利用BC的纳米级超 细特点，在造纸纸浆中加入BC，增加了纸张强 度、抗膨胀性能、弹性和耐用性。
薛璐等在发酵条件和发酵培养基的优化上进行 了研究，确立了最佳发酵条件和最佳发酵培养基 组分。 齐香君等采用RBD反应器与传统静态培养方式 生产BC，对2种培养方式的发酵动力学参数进行了 分析和讨论。结果表明，实验菌株QAX993适合在 RBD反应器中生产BC，产干纤维素量比静态培养方 式提高了2.79g/L。
细菌纤维素(bacterial cellulose，简称BC) 是由诸如醋酸杆菌属等细菌生产的一种新型高性 能微生物合成材料。与其他形式形成的纤维素相 比，尽管具有相同的化学成分，但其还具有特殊 的物理、化学和生物学特性，特别是发酵过程的 可调控、发酵底物的多样性、微生物的多样性等； 这些特性使得 BC 在食品、生物医药学、组织工 程支架材料、声学器材以及造纸、化妆品、采油、 膜过滤器等诸多领域获得较高的关注，受到国内 外学者青睐。国外对 BC 进行了广泛深入的研究， 并将其应用于食品工业、造纸和生物医学工程中， 取得了较好的研究成果。我国在微生物合成 BC 方面的研究刚起步，研究主要集中在菌种选育， 廉价培养基的选择，发酵T艺改进上。
1、细菌纤维素高产菌株筛选
张永凤等采用液态淋浇食醋生产中长膜发酵罐中的填 充料玉米芯，分离纯化出一株 BC 产生茵 Y22；添加糖茶 水、酒精、醋酸等增效因子可使纤维素膜快速产生，明显 提高 BC 的产量。 曹海鹏等以残次水果为原料，分离出一株BC产量较高 且遗传性能稳定的菌株G-29；初步鉴定为葡糖醋杆菌属， 该菌株已保藏于中国典型培养物保藏中心。
1、细菌纤维素高产菌株筛选
• BC高产菌株筛选方面国外在以前做了大量的研究NHJ等从 传统的发酵醋厂中分离得到的Acetobacter sp.V6在合成培养 基中200r／min振荡培养8d得到4.16g/纤维素。 • 国内一些研究人员分别从表面长膜的变酸黄酒、各种残次 水果、长膜的醋醅中分离到产量不同的产纤维素菌株: 马霞从长膜的醋醅中分离到 M12，经鉴定为醋化醋杆菌木 质亚种，30℃以25％葡萄糖作碳源静置培养 6d产干纤维素 4.16g/L，气升罐中产干纤维素 2.40g/L。
3、细菌纤维素高产菌株发酵培养基、 发酵条件和发酵模式优化
沈金鹏等选用3种酒糟浸出液作为主要原料， 利用木醋杆菌发酵制备BC。发现加入稻壳的白酒 丢糟浸出液更适合发酵，添加2％蔗糖、pH5.0和 30℃恒温静置发酵15d后产量2.17g/L， 发酵前后 pH值有变大的趋势。 但是从菌种选育到改良，再至生产工艺中的优 化的使用，产干纤维素量为2.00g/L～13.00g/L。 还难以满足工业化生产的需求。
细菌纤维素生产及应用研究进展
王银存 李利军 马英辉 王小娟 卢美欢
西北大学 生命科学学院，陕西 西安 710069 陕西省微生物研究所， 陕西 西安 710043
PPT制作：吴扬芳 王宇晨 许家旭
• 细菌纤维素是经微生物发酵形成的新型生物合成材料，由 于其性质特殊而受到国内外广大学者的关注。该文重点介 绍了近几年内外为提高细菌纤维素产量而进行的高产菌菌 种选育、培养基优化、发酵条件和发酵模式等方面的研究 ；同时对重要应用进行了阐述。 • 关 键 词 ： 细菌纤维素 ； 菌种选育 ； 发酵 ； 应用
2、细菌纤维素高产菌株改良
采用基因工程法改良纤维素产生菌在国内开 展较少，截至目前仅由凌云构建了用于 XWS-05 菌株的葡萄糖脱氢酶基因缺失体敲除的重组质粒 plgkm，并未获得真正的基因构建菌。
国外主要集中在基因工程改良BC菌株从而获得高 产菌株。
3、细菌纤维素高产菌株发酵菌纤维素
• 纤维素是自然界最丰富的天然高分子材 料，目前可以通过2类途径获得纤维素： 一类是天然合成纤维素，分为植物的光 合作用合成和微生物合成；另一类是人 工合成纤维素，分为在生物体外由纤维 二糖的氟化物经酶催化合成纤维素和新 戊酰衍生物开环聚合生成葡萄糖后再化 学合成纤维素。
一、细菌纤维素
二、发酵法生产细菌纤维素的研究
近几十年来，随着生物化学、分子生物学、 基因工程技术的发展和体外无细胞体系的应用以 及生物学、化学和物理学中各种技术方法的交叉 使用，使人类对自然界中纤维素合成机制有了更 为深入的研究。国外 BC 产量得到提高，现今主 要集中在运用诱变、基因工程重组等先进手段改 变菌株的 D N A结构来获得。我国对于 BC 的研 究开发尚处于起步阶段，研究主要集中在菌种选 育，廉价培养基的选择，发酵工艺改进上。
一、细菌纤维素
与植物纤维素相比，BC具有许多独特性质： (1)一种“纯纤维素”，具有高化学纯度和高结晶度； (2)具有很强的持水能力； (3)具有较高的生物适应性，在自然界可直接降解，不污染 环境； (4)超精细网状结构，细菌纤维素纤维是由直径 3nm～4nm 的微纤维组合成4Onto～60nm粗的纤维束，并相互交织形 成发达的超精细网络结构； (5)具有较强可塑性，弹性模量大，纤维模数为一般纤维的 数倍至 1 0倍以上，并且抗拉强度高； (6)BC生物合成时具有可调控性； (7)可利用广泛的基质进行生产。
2、细菌纤维素高产菌株改良
国内在 BC 高产菌株改良领域还仅限于传统的 改良方法: 余晓斌等通过紫外诱变、化学方法和基因工程 技术来改良产生 BC 菌株。 王远亮用紫外线和硫酸二乙酯进行复合诱变， 得到1株稳定的巴氏醋杆菌 UD.3748，产干纤维素 8.00g/L。 余晓斌等以木醋杆菌为出发菌株，通过紫外诱 变方法获得一株产酸减少，纤维素产量提高且稳 定的菌株 UV3，干纤维素产量由 6g/L 提高为 10.00g/L。