基本信息
- 项目名称：
- 微生物发酵直接合成纤维素异型产品及其应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 利用微生物发酵直接生物合成纤维素异型产品的技术称为“微生物注塑技术”。与其他方法相比省去了二次加工的过程，该技术生产过程是一次加工，不需额外通入氧气，工艺简单，造价较低，性能指标同样具有可控性，同时兼有具有良好的拉伸性能和生物相容性。 ε-PL是生物防腐剂，安全性高、抑菌谱广。BC与其复配生产出的ε-PL/BC产品抑菌性能强可生物降解，是很好的食品包装材料。
- 详细介绍：
- BC具有天然纤维素的结构和性质，是一种典型的纳米生物材料。细菌纤维素以其具有纯度高、结晶度高、聚合度高、机械强度高、生物相容性好等特点，在食品、医学、化工等领域有广泛的应用，并成为近年来国际上生物医学材料的研究热点。 利用微生物发酵直接生物合成纤维素异型产品主要是针对原有利用微生物合成的纤维素膜不能直接进行开发应用，必须按照一定要求，进行特定的二次加工修饰，才能使材料符合相关的规格，包括厚度、形状、孔径、通透性、均匀度、机械强度等性能指标。微生物发酵直接生物合成生产纤维素异型产品的优势，即在于利用微生物发酵的方法直接合成不同规格样式的BC产品，从而省去二次加工的过程。我们将这种发酵技术称为“微生物注塑技术”。异型产品的制作方法是以木葡糖酸醋杆菌CGMCC No.2955作为生产菌株，以具有氧渗透功能的材料作为模具，加入培养基后，通过菌种培养、发酵、洗涤和干燥一系列步骤实现。生产过程是一次加工，不需额外通入氧气，工艺简单，造价较低，性能指标同样具有可控性，同时兼有具有良好的拉伸性能和生物相容性。 生产过程中可添加其它具有特定性能的物质与BC进行复配，可使其具有双重功效，例如复配ε-聚赖氨酸(简称ε-PL)。ε-PL是一种生物防腐剂，它以其安全性能高、抑菌谱广、高温下稳定等特点而具有良好的保鲜防腐作用。生产出的ε-PL/BC产品，透氧性远低于PE膜和PVA膜，拉伸强度为51.8 MPa，高于胶原和天然肠衣，更重要的是ε-PL/BC产品具有较强的抑菌性能。由于BC具有生物降解性能，因此ε-PL/BC产品可作为食品包装材料，如肉制品肠衣、糖果或糕点的可食用包装。BC还可用作组织工程支架材料，具有广泛的应用前景。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 利用微生物发酵直接生物合成纤维素异型产品，主要针对原有利用微生物合成的纤维素膜不能直接进行应用，必须按照一定要求，进行特定的二次加工修饰，才能使材料符合相关规格，包括厚度、形状、孔径、通透性、均匀度、机械强度等性能指标。而微生物发酵直接生物合成生产纤维素异型产品的创新点，即在于利用微生物发酵的方法来进行直接进行注塑，从而省去二次加工的过程。其制作方法是以木葡糖酸醋杆菌作为生产菌株，具有氧渗透功能的材料作为模具，加入培养基后，通过菌种培养、发酵、洗涤和干燥一系列步骤实现。此外，在纤维素异型产品的生产过程中，由于是一次加工，其工艺简单，造价较低，性能指标同样具有可控性，同时具有良好的拉伸性能和生物相容性，可作为食品包装材料以及医用组织工程支架材料，具有良好的应用前景。 ε-PL是一种生物防腐剂，它以其安全性能高、抑菌谱广、高温下稳定等特点而具有良好的保鲜防腐作用。生产出的ε-PL/BC产品，透氧性远低于PE膜和PVA膜，拉伸强度为51.8 MPa，高于胶原和天然肠衣，更重要的是ε-PL/BC产品具有较强的抑菌性能。由于BC具有生物降解性能，因此ε-PL/BC产品可作为食品包装材料，如肉制品肠衣、糖果或糕点的可食用包装。BC还可用作组织工程支架材料，具有广泛的应用前景
科学性、先进性
- 微生物直接生物合成的纤维素异性产品具备一定的形状和规格，与其他方法相比省去了二次加工的过程，且产量高，发酵周期短，加工过程不需通氧，从而节省能源，降低造价。与ε-PL复配的纤维素异型产品有良好的抑菌特性。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 不转让技术
作品可展示的形式
- 图片和样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 微生物直接生物合成的纤维素异性产品与其他方法相比省去了二次加工的过程，且加工过程不需通氧，从而节省能源，降低造价。纤维素异型产品可在食品、化工、医学材料等诸多领域。在国外已形成规模庞大的市场，国内市场只在食品领域有应用，在化工、医学材料等领域的市场潜力巨大。
同类课题研究水平概述
- 细菌纤维素具细菌纤维素产业在国外一些国家已形成年产值上亿元的市场，进入食品、医药、纺织、造纸、化工、采油等行业。日本的Sony和Ajinomoto公司共同研发了用细菌纤维素制造的超级音响、麦克风和耳机的振动膜等声学器材及建材。日本DHC公司等生产的纤维素面膜产品，已在市场上得到普遍认可。用作外科和齿科材料的细菌纤维素产品Biofill 、Gengiflex 和BASYC 已经商品化。Biofill 已被成功用作人造皮肤的临时替代品用于二级和三级烧伤、溃疡等；Geniflex 用于齿根膜组织的恢复；基于细菌纤维素的原位可塑性设计出的BASYC 可望在显微外科中用作小尺寸人造血管。但国内细菌纤维素产业还未实现产业化，只在食品工业有所应用，这是由于纤维素产量低、生产成本高以及一些技术上的限制。近年来，细菌纤维素复合材料的研究也增多，细菌纤维素与聚乳酸、聚丙烯、聚氨酯等制备的复合材料。
