利用稻草水解物可持续且经济高效生产细菌纤维素的响应面法研究

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Brazilian Journal of Microbiology 2.1

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  细菌纤维素(BC)因高生产成本和低产率限制商业化应用。本研究采用稻草酶水解物(RSH)作低成本碳源,经 NaOH 预处理和 Box-Behnken 设计优化,在优化条件下 BC 产量达 7.17±0.05 g/L,且 RSH 未显著改变 BC 基本性能,为其大规模生产提供新方向。

  
尽管细菌纤维素(BC)具备诸多优异特性,但其商业化及应用受限于高生产成本与低生产效率。为此,本研究尝试将稻草酶水解物(RSH)作为替代低成本碳源。稻草经 2% NaOH 预处理后进行酶水解,检测到 RSH 中还原糖含量为 29.35±0.4 g/L。进一步采用 Box-Behnken 设计(BBD)对利用 RSH 培养基生产 BC 的工艺进行优化。在优化后的 RSH 培养基(RSH 稀释度 1、pH 6)中,于 32.5℃培养两周后,BC 产量达 7.17±0.05 g/L,这一产量显著高于此前诸多利用各类木质纤维素废弃物生产 BC 的报道。通过扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对所得 BC 膜进行理化分析,并与标准 Hestrin-Schramm(HS)培养基中生产的 BC 进行对比。SEM 证实了典型的纳米纤维素纤维网络形态;XRD 显示出与纤维素 I 相关的峰;FTIR 光谱则呈现出与 BC 特定官能团相关的吸收带。总体而言,除细微差异外,RSH 培养基未改变 BC 的基本性质。因此,稻草水解物有望成为大规模生产 BC 的潜在低成本碳源。

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