[发明专利]一种利用笋头作为碳源制备细菌纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明属于细菌纤维素制备领域，具体涉及一种利用笋头作为碳源制备细菌纤维素的方法。

背景技术

细菌纤维素（Bacterial Cellulose，简称BC），又称作微生物纤维素，是一种天然高分子材料，具有较好的生物相容性、生物可降解性、较强的持水能力和较高的力学性能等特性。

鉴于细菌纤维素的优良特性，细菌纤维素具有广泛而特殊的用途：在医用材料领域，细菌纤维素可以用于合成人造皮肤、人造血管、外科敷料、缓释药物的载体等；在食品工程领域，细菌纤维素本身就可以作为一种食品食用，如俗称椰果或者椰纤果；另外，BC还可以作为食品工业中的增稠剂、成型剂、添加剂等；在造纸工业方面，细菌纤维素的添加可以提高纸张抗张强度和耐破度，降低透气度，提高撕裂度等；在音响领域可作为生产超性能的声音振动膜；在材料领域，BC纳米纤维与其它高分子、有机或者无机分子的掺杂复合，可获得各种新的功能复合材料。

目前大规模利用细菌纤维素的障碍主要是其产量低，成本高，价格不敌普通纤维素，因此研究的重点集中在寻找新碳源上，寻找廉价合适的碳源既能降低生产成本又能提高纤维素的产量。

竹笋是我国的传统佳肴，被誉为“寒土三珍”。目前，我国竹笋产量居世界首位。由于出笋时间短、集中，60%以上的竹笋用作加工原料生产罐头笋和笋干。笋美味，但笋加工留下的笋头、笋壳在发酵腐烂中产生污水臭气引发的环境问题却令人触目惊心。笋头约占鲜笋总重的31%左右，大部分未得到开发和利用，而是当做废物处理。笋头含有丰富且易消化的碳水化合物、氨基酸、黄酮类化合物等生物活性物质等；此外还富含纤维素和半纤维素等多聚糖，是一种可再生能源。因此如有一种技术能充分利用这些现有废弃资源，将其中的多糖转化为可溶性糖，以其为碳源制备细菌纤维素，提升其附加价值，不仅为细菌纤维素的生产提供新途径，而且可以提高笋头的经济利用价值。

发明内容

为解决上述细菌纤维素生产成本高、笋头利用率低的问题，本发明提供一种利用笋头作为碳源制备细菌纤维素的方法，该方法具有原料来源广泛、工艺简单、能耗低、反应迅速等优点；且制备的培养基碳源质量好，价格低，适合于工业生产；在细菌纤维素的应用领域有着良好的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用笋头作为碳源制备细菌纤维素的方法，其包括如下具体步骤：

（1）利用笋头制备发酵液：将笋头清洗后按照固液比1:10与水混合榨汁，高速打碎得笋头浆液，添加无机盐，调节pH为4.0-6.0，获得以笋头浆为主成分的发酵培养基，装入三角瓶中，121 ℃灭菌20-30 min，冷却到20-30 ℃备用；

（2）笋头糖化液的制备：在步骤（1）制备的笋头发酵培养基中接种纤维素降解菌，进行纤维素糖化水解，得到笋头糖化液；其具体工艺为：将经两级放大培养的纤维素降解菌接入步骤（1）所述三角瓶中进行糖化水解。

（3）发酵培养基的制备：将上述笋头糖化液作为培养基碳源，补加氮源，调节pH为4.0-6.0，配制成发酵培养基，置于三角瓶中，灭菌备用；

（4）发酵制备细菌纤维素：接入细菌纤维素生产菌株的种子液，经过3-25天发酵制得细菌纤维素。

其中，所述步骤（1）中的笋头为竹笋加工生产过程中废弃的笋头。

所述步骤（1）中的无机盐为KH₂PO₄、K₂HPO₄、NaCl、MgSO₄、ZnSO₄、FeCl₃中的一种或几种。

所述步骤（2）中的纤维素降解菌为噬纤维菌属（Cytophaga）、芽孢杆菌属（Bacillus）、热酸菌属（Acidothermus）、热杆菌属（Caldibacillus）、纤维弧菌属（Cellvlbrio）、假单胞菌属（Pseudomonas）和欧文菌属（Erwinia）中一种或几种。

所述步骤（2）中的糖化水解条件为30-45 ℃，120-180 rpm，糖化水解36-120 h。

所述步骤（3）中的笋头糖化液首先补加适量氮源，调节pH，置于三角瓶中，121 ℃灭菌20-30 min，冷却至室温后，接入细菌纤维素生产菌株的种子液，采用先在120-240 rpm转速下动态振荡培养1~3天，再静置培养3~20天的动静结合发酵形式制得细菌纤维素。