2.2.5.2碱性溶剂溶解细菌纤维素结果与讨论 15

2.2.5.3  溶解溶剂为NMMO对细菌纤维素的溶解 20

2.2.5.4  NMMO溶液溶解细菌纤维素结果与讨论 20

2.3 再生细菌纤维素膜的制备 21

2.3.1 凝固浴为去离子水时细菌纤维素膜的制备 21

2.3.2 凝固浴为乙醇时细菌纤维素膜的制备 22

2.3.3 凝固浴为甲醇时细菌纤维素膜的制备 23

2.5 细菌纤维素的检测和表征 24

结  论 28

致 谢 29

参考文献 30

1  绪论

近年来，随着煤、石油、天然气以及金属矿藏等不可再生资源的急剧耗竭，越来越多的人开始关注可再生高分子料——天然纤维素。纤维素是地球上最丰富、发展潜力最为巨大的生物聚合物[1-2]。在人类的生活和生产中，纤维素与人们的衣食住行密切相关，以纤维素为原材料的产品也广泛运用于塑料，炸药，电工及科研器材等方面。

纤维素有两个来源：一是从植物中分离；二是由微生物合成。为了和植物纤维素区别，我们将由微生物合成的纤维素叫做细菌纤维素。与传统纤维素相比，细菌纤维素有更优异的性能，但是由于纤维素分子间和分子内存在大量氢键，它很难溶于水和普通有机溶剂，极大地限制了其应用。一些传统的溶剂如铜氨法和黏胶法对纤维素有较强的溶解能力，但是其具有毒性，存在严重的环境污染问题。所以寻找新型的绿色纤维素溶剂来溶解纤维素在工业上有着重要的作用[3-4]。

    细菌纤维素从1886年Brown首次发现以来， 至今已有一百多年的历史，但是由于无法溶解进行试验以及不易生产，多年以来它一直未受到足够重视。近十几年来随着分子生物学的发展和体外无细胞体系的应用，细菌纤维素的生物合成和应用方面有了                              

很大进展[5]。在医用材料，食品工业以及造纸工业上都有了重要的应用。

1．1细菌纤维素的合成及其特性

   （一）细菌纤维素的生物合成

醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）和八叠球菌属（Sarcina）等中的某种微生物都能合成细菌纤维素。其中比较典型的是醋酸菌属中的木醋杆菌，它具有最高的纤维素生产能力[6]，被确认为研究纤维素合成、结晶过程和结构性质的模型菌株。

木醋酸菌的纤维素合成过程大致可以分为4个步骤[7]，即：(1)葡萄糖在葡萄糖激酶的作用下转化为6-磷酸葡萄糖；(2)6-磷酸葡萄糖在异构酶的作用下转化为1-磷酸葡萄糖；(3)1-磷酸葡萄糖在焦磷酸化酶的作用下生成尿苷二磷酸葡萄糖(UDPG)；(4)在细胞膜上，通过纤维素合成酶的催化作用，将UDPG(纤维素的直接前体物质)合成为

β-1，4-葡萄糖苷链,然后再聚合成纤维素。

木醋杆菌在细胞中合成纤维素后，从细菌细胞壁的微孔道中分泌出与细胞纵轴平行的宽约1nm～2nm的亚小纤维(纤维素的最小构成单元)，亚小纤维之间通过氢键连接成直径为3nm～4nm的微纤维，微纤维间相互缠绕，组成网状多孔的纤维丝带，其宽度为40nm～100nm，长度不定，结晶方式与植物中的I型纤维素相同。纤维丝带相互交织,形成网状多孔结构，并在培养基的气液界面形成一层透明的凝胶薄膜。