菊花状细菌纤维素及其发酵制备方法
【专利摘要】菊花状细菌纤维素及其发酵制备方法。它涉及一种细菌纤维素及其发酵制备方法。它提供了一种形状不同于现有球状细菌纤维素的菊花状细菌纤维素，并提供了发酵制备菊花状细菌纤维素的方法。菊花状细菌纤维素的形状呈菊花状，外围刺状物多且长，乳白色有光泽，质地均匀致密。制备方法：一、制备种子发酵液；二、将步骤一摇床培养的种子发酵液接种至优化发酵培养基中，然后发酵，即得到菊花状细菌纤维素。本发明用于细菌纤维素生产制备领域。
【专利说明】菊花状细菌纤维素及其发酵制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种细菌纤维素及其发酵制备方法。
【背景技术】
[0002]细菌纤维素(Bacterial Cellulose，简称BC)是一种细菌多糖，与动植物纤维素具有相似的结构与组成，并具有动植物纤维素无法比拟的高纯度、高聚合度、高结晶度、高亲水性、超精细网状结构以及高生物适应性等独特的性质。由于细菌纤维素具有生物合成可调控性、结构可修饰性、不需要前处理和提纯等操作优势，因此，在食品工业、生物医学、造纸、声学器材和石油开采等方面得到了广泛应用。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种形状不同于现有球状细菌纤维素的菊花状细菌纤维素，并提供了发酵制备菊花状细菌纤维素的方法。
[0004]菊花状细菌纤维素的形状呈菊花状，外围刺状物多且长，乳白色有光泽，质地均匀致密。
[0005]上述菊花状细菌纤维素按以下步骤发酵制备:
[0006]一、将汉氏葡糖醋杆菌 HDM1-3 (Gluconacetobacter hansenii HDM1-3)划线接种于细菌纤维素固体培养基中，在28°C条件下恒温静置培养48h，然后用接种环挑取菌苔接种于IOOml种子发酵液中，再混合均匀后置于温度为28°C、转数为130r/min的摇床中培养24h ；
[0007]二、将步骤一摇床`培养的种子发酵液按优化发酵液体积分数7%的接种量接种至75ml的优化发酵培养基中，然后在温度为28°C、转速为150r/min的条件下振荡发酵48h，即得到菊花状细菌纤维素；
[0008]其中，步骤一中细菌纤维素固体培养基按质量百分比由5%的葡萄糖、0.5%的酵母膏，0.5% 的蛋白胨、0.1% 的柠檬酸、0.2% 的 Na2HPO4.Η20、0.1% 的 Κ2ΗΡ04、0.025% 的MgSO4.7Η20、2%的琼脂和余量的蒸馏水组成，pH值为5.8 ;步骤一中种子发酵液按质量百分比由2%的蔗糖、0.3%的酵母膏、0.5%的蛋白胨、0.2%的磷酸二氢钾、0.015%的硫酸镁和余量的蒸馏水组成，PH值为5.8 ;步骤二优化发酵培养基每IOOml由5g的葡萄糖、0.34g的牛肉膏、0.19g的酵母膏、0.22g的磷酸氢二钠、0.46g的磷酸氢二钾、0.2g的乳酸、0.025g的硫酸镁、Iml的乙醇和余量的蒸馏水组成，pH值为6.5。
[0009]本发明菊花状细菌纤维素不但形状新颖、外形美观、而且具有更为优异的吸附性、粘性、胶粘性和咀嚼性，弹性、黏聚性和回弹性也强于球状细菌纤维素。
[0010]本发明基于细菌纤维素生物合成的可调控性及形状可塑性，通过调节发酵过程，进行生物改造，生产出一种适用于食品、药品行业，外形美观、附加值高的菊花状细菌纤维素。菊花状细菌纤维素有大量的“花瓣”，在增加美观的同时，增大了菊花状细菌纤维素的表面积，因此菊花状细菌纤维素具有更强的吸附能力和良好的缓释性能。长且多的刺突物能增大菊花状细菌纤维素的表面积，增大其吸附营养物质的能力和释放能力。若将其加入蓝莓果汁中，增加了营养吸附能力，并且因其较好的缓释性能，延长了其在肠内的驻留时间，达到了营养持续缓慢供应的目的。
[0011]乳白色光泽且组织表面光滑的菊花状细菌纤维素，说明菊花状细菌纤维素的结构表面较为均匀，弹性较好，发酵条件适宜，有利于营养物质的吸附。
[0012]汉氏葡糖醋杆菌HDM1-3(Gluconacetobacter hansenii HDM1-3)为汉氏葡糖醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii),属于葡糖醋酸杆菌属(Gluconacetobacter);保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址是武汉市，武汉大学，保藏日期为2010年12月5日，保藏号为 CCTCC NO:M2010332o
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是【具体实施方式】一菊花状细菌纤维素的观察图；
[0014]图2是【具体实施方式】二菊花状细菌纤维素扫描电镜观察图；
[0015]图3是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟胃液环境下菊花状细菌纤维素维生素C释放曲线图。
[0016]图4是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟胃液环境下菊花状细菌纤维素黄酮释放曲线图。
[0017]图5是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟胃液环境下菊花状细菌纤维素花青素释放曲线图。
[0018]图6是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟胃液环境下球状细菌纤维素维生素C释放曲线图。
[0019]图7是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟胃液环境下球状细菌纤维素黄酮释放曲线图。
[0020]图8是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟胃液环境下球状细菌纤维素花青素释放曲线图。
[0021]图9是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟肠液环境下菊花状细菌纤维素维生素C释放曲线图。
[0022]图10是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟肠液环境下菊花状细菌纤维素黄酮释放曲线图。
[0023]图11是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟肠液环境下菊花状细菌纤维素花青素释放曲线图。
[0024]图12是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟肠液环境下球状细菌纤维素维生素C释放曲线图。
[0025]图13是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟肠液环境下球状细菌纤维素黄酮释放曲线图。
[0026]图14是【具体实施方式】二释放实验中人工模拟肠液环境下球状细菌纤维素花青素释放曲线图。
[0027]图15是【具体实施方式】二释放实验中蒸馏水环境下菊花状细菌纤维素维生素C释放曲线图。[0028]图16是【具体实施方式】二释放实验中蒸馏水环境下菊花状细菌纤维素黄酮释放曲线图。
[0029]图17是【具体实施方式】二释放实验中蒸馏水环境下菊花状细菌纤维素花青素释放曲线图。
[0030]图18是【具体实施方式】二释放实验中蒸馏水环境下球状细菌纤维素维生素C释放曲线图。
[0031]图19是【具体实施方式】二释放实验中蒸馏水环境下球状细菌纤维素黄酮释放曲线图。
[0032]图20是【具体实施方式】二释放实验中蒸馏水环境下球状细菌纤维素花青素释放曲线图。
【具体实施方式】
[0033]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0034]【具体实施方式】一:本实施方式菊花状细菌纤维素的形状呈菊花状，外围刺状物多且长，乳白色有光泽，质地均匀致密。
[0035]本实施方式菊花状细菌纤维素如图1所示，本实施方式菊花状细菌纤维素外围刺状物较为粗壮。
[0036]【具体实施方式】二:本实施方式菊花状细菌纤维素按以下步骤发酵制备:
[0037]一、将汉氏葡糖醋杆菌 HDM1-3 (Gluconacetobacter hansenii HDM1-3)划线接种于细菌纤维素固体培养基中，在28°C条件下恒温静置培养48h，然后用接种环挑取菌苔接种于IOOml种子发酵液中，再混合均匀后置于温度为28°C、转数为130r/min的摇床中培养24h ；
[0038]二、将步骤一摇床培养的种子发酵液按优化发酵液体积分数7%的接种量接种至75ml的优化发酵培养基中，然后在温度为28°C、转速为150r/min的条件下振荡发酵48h，即得到菊花状细菌纤维素；
[0039]其中，步骤一中细菌纤维素固体培养基按质量百分比由5%的葡萄糖、0.5%的酵母膏，0.5% 的蛋白胨、0.1% 的柠檬酸、0.2% 的 Na2HPO4.Η20、0.1% 的 Κ2ΗΡ04、0.025% 的MgSO4.7Η20、2%的琼脂和余量的蒸馏水组成，pH值为5.8 ;步骤一中种子发酵液按质量百分比由2%的蔗糖、0.3%的酵母膏、0.5%的蛋白胨、0.2%的磷酸二氢钾、0.015%的硫酸镁和余量的蒸馏水组成，PH值为5.8 ;步骤二优化发酵培养基每IOOml由5g的葡萄糖、0.34g的牛肉膏、0.19g的酵母膏、0.22g的磷酸氢二钠、0.46g的磷酸氢二钾、0.2g的乳酸、0.025g的硫酸镁、Iml的乙醇和余量的蒸馏水组成，pH值为6.5。
[0040]扫描电镜(SBO观察本实施方式菊花状细菌纤维素的表面结构特征，取干燥的菊花状细菌纤维素Icm2左右，用双面胶粘在测试台上，直接于离子溅射仪上喷镀金属钼，然后在SEM下观察其微观结构如图2所示。本实施方式菊花状细菌纤维素的纤维丝十分纤细(〈0.1 μ m)，而且超微纤维相互缠绕，组成了超微纤维网，同时存在丝带层状重叠、丝带较均匀，并具有孔洞结构。菊花状细菌纤维素的微观结构决定了其所具有的独特性质，如具有很强的亲水性、良好的透水性和吸附性等，因此菊花状细菌纤维素有着更为广泛的应用空间。[0041]通过与球状细菌纤维素比较发现，菊花状细菌纤维素的菌丝较细，且菌丝缠绕无规则；而球状细菌纤维素的菌丝较粗，且菌丝缠绕有序。
[0042]质构TPA检测:
[0043]采用质构仪测定湿态菊花状细菌纤维素和球状细菌纤维素。采用P/5探头，设置测前速度为2.0Omm/s，测后速度为5.0Omm/s，测试距离为70%，触发力为0.1N，停留时间为IOs0每个样重复测试5次，测定参数:粘性、弹性、黏聚性、胶黏性、咀嚼性和回复性。检测结果如表I所示。
[0044]表I
[0045]
【权利要求】
1.菊花状细菌纤维素，其特征在于菊花状细菌纤维素的形状呈菊花状，外围刺状物多且长，乳白色有光泽，质地均匀致密。
2.如权利要求1所述菊花状细菌纤维素的发酵制备方法，其特征在于菊花状细菌纤维素按以下步骤发酵制备: 一、将汉氏葡糖醋杆菌HDM1-3(Gluconacetobacter hansenii HDM1-3)划线接种于细菌纤维素固体培养基中，在28°C条件下恒温静置培养48h，然后用接种环挑取菌苔接种于IOOml种子发酵液中，再混合均勻后置于温度为28°C、转数为130r/min的摇床中培养24h ； 二、将步骤一摇床培养的种子发酵液按优化发酵液体积分数7%的接种量接种至75ml的优化发酵培养基中，然后在温度为28°C、转速为150r/min的条件下振荡发酵48h，即得到菊花状细菌纤维素； 其中，步骤一中细菌纤维素固体培养基按质量百分比由5%的葡萄糖、0.5%的酵母膏，.0.5% 的蛋白胨、0.1% 的柠檬酸、0.2% 的 Na2HPO4.Η20、0.1% 的 Κ2ΗΡ04、0.025% 的 MgSO4.7Η20、.2%的琼脂和余量的蒸馏水组成，pH值为5.8 ;步骤一中种子发酵液按质量百分比由2%的蔗糖、0.3%的酵母膏、0.5%的蛋白胨、0.2%的磷酸二氢钾、0.015%的硫酸镁和余量的蒸馏水组成，pH值为5.8 ;步骤二优化发酵培养基每IOOml由5g的葡萄糖、0.34g的牛肉膏、0.19g的酵母膏、0.22g的磷酸氢二钠、0.46g的磷酸氢二钾、0.2g的乳酸、0.025g的硫酸镁、Iml的乙醇和余量的蒸馏水组成 ，PH值为6.5。
【文档编号】C12P19/04GK103451252SQ201310463055
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】雷虹, 陈雪梅, 刘奇, 曲春鹤, 张基亮, 李元敬, 平文祥, 韩德权 申请人:黑龙江大学