（ 6） 良好的亲水性和透气性。细菌纤维素内 部存在大量的亲水性基团，分子间及分子内部由 氢键相互连接，因此决定了细菌纤维素是一种水 凝胶，其中 结 合 水 占 大 部 分，自 由 水 仅 占 10% 。 经纯化处理的纤维素网络具有很多孔道，可以很 好地透水及透气，因其这种独特的性能，细菌纤维 素用于研究人造皮肤。
细菌纤维素与部分植物纤维素都为可食用的 纤维素，人们食用的植物纤维素主要存在于蔬菜 和水果中，细菌纤维素主要存在于各种纳塔（ Nata） 食品如果冻、饮料、糖果和罐头等。纳塔和红 茶菌（ Black fungus） 为细菌纤维素的传统发酵工 艺制品，由醋酸菌纯种培养或醋酸菌和其他微生 物混合培养得到的一种含有丰富纤维素的液态发 酵饮料。这类食品具有爽滑、脆嫩、细腻的口感， 倍受广大消费者的喜爱［11］。
2． Haerbin Tian Tuo Sheng Wu Ke Ji Co． Ltd． ，Harbin 150030，China）
Abstract： Bacterial cellulose is a kind of natural and nontoxic nanomaterials that is synthetized by microbial fermentation． There are eight types of micro-organisms that can produce bacterial cellulose，they can produce bacterial cellulose through two ways that the static the fermentation and dynamic fermentation． Bacterial cellulose with high purity，crystallinity，the fine structure of the network，biocompatibility and biodegradability properties，so it has widely used in the food packaging industry，medicine and health products industry，as well as the paper industry．
关键词： 细菌纤维素； 微生物种类； 基本特性； 应用 中图分类号： TS 201． 3 文献标识码： A 文章编号： 1005 － 1295（ 2013） 05 － 0060 － 04 doi： 10． 3969 / j． issn． 1005 － 1295． 2013． 05． 016
Basic Characteristics and Application of Bacterial Cellulose HUANG Li1 ，WANG Ying-nan2 ，XIA Xiu-fang1 ，DING Yi1 ，YANG Ming1 ，WANG Song1 （ 1． College of Food Science，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China；
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细菌纤维素的基本特 ，丁 一1 ，杨 明1 ，王 松1
（ 1． 东北农业大学食品学院，哈尔滨 150030； 2． 哈尔滨天拓生物科技有限公司，哈尔滨 150030）
摘要： 细菌纤维素是由微生物发酵合成的天然无毒的纳米材料。能够合成细菌纤维素的微生物共 有 8 种，这 8 种微生物可通过静态发酵和动态发酵两种方式产生细菌纤维素。因为细菌纤维素具有高 纯度、高结晶度、精细的网络结构、生物适应性和可降解性等特性，所以在食品及其包装行业、医药保健 品业、以及造纸工业中得到了广泛的应用。
（ 7） 高抗张强度和杨氏模量。细菌纤维素经 干燥处理后，杨氏模量可达 10MPa，是合成纤维素 的 4 倍。
（ 8） 超细性。由木醋杆菌生产的细菌纤维素 的直径在 0． 01 ～ 0． 1μm 之间，是天然的纳米级材 料。而植物纤维素的直径大约 10μm，是细菌纤 维素的百倍。
4 细菌纤维素的应用
易守连等人以玉米芯纤维素和半纤维素为原 料，水解成为可发酵性的糖，减少对不可再生能源 的依赖，保护生态环境。细菌纤维素与植物纤维 和动物纤维相比，它具有许多优良的特性，同时可 根据具体应用要求对其在产生过程的条件进行选 择，也可以在后期成品进行改性［10］。因而它被作 为一种新型微生物材料，广泛地应用于食品工业、 造纸业、医学和保健品等行业，且具有良好的商业 前景和较好的社会效益。 4． 1 细菌纤维素在食品工业中的应用
2 细菌纤维素的合成途径和方法
随着科学的进步和生活水平的提高，人们逐 渐发现纤维素与生活密不可分，纤维素是纺织业 的原材料，也是很多传统发酵食品中的主要成分。 因细菌纤维素所具有的独特性质，引起了人们的 进一步关注，近几年来人们对细菌纤维素的研究， 发现它的产生是快速又复杂的过程，细菌纤维素 产生的过程基本上可以分为 4 个部分： （ 1） 在葡 萄糖激酶作用下将葡萄糖转化为 6-磷酸-葡萄糖； （ 2） 在异构酶作用下将 6-磷酸-葡萄糖转化为 1磷酸-葡萄糖； （ 3） 在 UDPG 焦化磷酸酶作用下，1磷酸-葡萄搪生成尿苷葡萄糖； （ 4） 在纤维素合成
类是合成纤维素。植物合成的纤维素含有大量的 半纤维素和木质素等杂质，提纯过程复杂，消耗大 量的资源； 合成又分为人工合成和酶合成，合成纤 维素比较困难，并且性质不够稳定，难以满足市场 的需求； 以微生物为载体合成的细菌纤维素经简 单地提取和处理后，就可广泛地应用到多个领域。 因此，细菌纤维素成为了许多学者和各行业的研 究热点［2］。目 前，美 国、日 本 等 国 家 以 木 醋 杆 菌 为生产菌株已经实现了细菌纤维素的工业化生 产，成功地将细菌纤维素应用于人造皮肤，用来治 疗烧伤和烫伤等疾病，同时细菌纤维素也应用于
（ 4） 细菌纤维素的可降解性和重复利用性。 在自然条件下，微生物可将纤维素降解为小分子 的糖，不会造成环境的污染。细菌纤维素为可再 生和可降解的生物资源，对于建设绿色环保的国 民经济意义重大。
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（ 5） 提取过程简单。细菌纤维素的提取过程 主要为低浓度的碱溶液加热浸泡，可完全除去纤 维上残留的菌体及培养基等杂质，而植物纤维需 要浓度较高的碱液加热消化才能除去与纤维素结 合的半纤维素、木质素等杂质。
1 生产细菌纤维素的菌属
细菌纤维素又称微生物纤维素，是指由某些 微生物合成的应用广泛的一种高分子材料。随着 人们不断地研究发现能以异养方式合成胞外细菌 纤维素的菌属为醋酸菌属（ Aeetobaeter） 、产碱菌 属（ Alcaligenes） 、八叠球菌属（ Sareina） 、根瘤菌属 （ Ｒhizobium） 、假单胞菌属（ Pseudomonas） 、固氮菌 属（ Azotobacter） 、土壤杆菌属（ Agrobacterium） 、无 色杆菌 属 （ Achromobacter） 和 产 气 杆 菌 属 （ Aerobacter） 等［3］。各菌属特征存在差异，如木醋杆菌 为棒状革 兰 氏 阴 性 好 氧 菌，长 1． 0 ～ 4． 0μm，宽 0． 6 ～ 0． 8μm，以单个、成对或链状存在，菌落呈圆 形，突起，不透明，淡棕色，表面粗糙。葡糖醋杆菌 细胞呈椭圆或杆状，长 2． 6 ～ 4． 2μm，宽 0． 5 ～ 1． 0 μm，革兰氏阴性严格好氧菌，菌落为白色。虽然 生产细菌纤维素的菌属众多，但能够进行大规模 工业化生产的目前只有醋酸菌属中的某些菌种， 工业化生产菌株必须满足以下条件，该菌体生长 速度较快、传代培养后遗传性状稳定、纤维素的产 率高、发酵条件温和、生产成本低等。醋酸菌属中 的木醋杆菌成为研究工业化生产的典型菌种［4］， 同时也成为研究纤维素合成、观察纤维素形貌特 征及分析纤维素结构的典型菌株。
细菌纤维素具有黏稠性、稳定性、代谢产物具 有特定风味等特点，它还常作为食品工业中的添 加剂，如增 稠 剂、成 型 剂 等［12］。 细 菌 纤 维 素 应 用
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在人造鱼、人造肉、香肠、火腿肠中和某些食品的 骨架中，成为一种重要新型食品基料。薛璐等利 用大豆乳清发酵得到的细菌纤维素作为稳定剂， 替代黄原胶、卡拉胶等应用于冰淇淋中，不但改善 口感，而且呈现爽口的香甜味［13］； 同时还发现细 菌纤维素冰淇淋的抗融性和融化特性都比较理 想，同时也具有一定的膳食保健功能［14］。 4． 2 细菌纤维素在保健品行业的应用
Key words： bacterial cellulose； microbial species； basic characteristics； application
0 引言
纤维素可以由植物、动物以及微生物合成，其 中由微生物发酵合成的纤维素称之为细菌纤维 素，它是 β-1，4 糖苷键连接而成的大分子多糖，也 是一种天然无毒的纳米级材料，1886 年由英国科 学家首次研 究 发 现［1］。 随 着 对 纤 维 素 的 认 识 不 断深入，人们获取纤维素的方法也在不断改进和 更新。目前，人类获取纤维素的方法分两大类： 一 类是分离和提取植物、微生物合成的纤维素； 另一
收稿日期： 2013 － 04 － 06； 修稿日期： 2013 － 04 － 18 作者简介： 黄莉（ 1988 － ） ，女，硕士，研究方向为水产品加工及贮藏，E-mail： Lihuangname@ 163． com。 通信作者： 夏秀芳（ 1973 － ） ，女，副教授，博士，研究方向为农产品加工及贮藏，通信地址： 150030 黑龙江哈尔滨市香坊区木材街 59 号 东
北农业大学食品学院，E-mail： xxfang524@ 163． com。
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细菌纤维素的基本特性与其应用———黄莉，王英男，夏秀芳，丁一，杨明，王松
食品行业、造纸、复合材料等行业。因此，在美国、 日本等国家，细菌纤维素的广泛应用已创造了上 亿元的产值，而我国对纤维素的研究仍处于试验 阶段，同时实现细菌纤维素的工业化生产也面临 着诸多问题。