優(yōu)化西瓜汁培養(yǎng)基提高細菌纖維素產(chǎn)量和性能

姜曉琳，盧紅梅，陳　莉

（1.貴州理工學(xué)院 輕工工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003；2.貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

優(yōu)化西瓜汁培養(yǎng)基提高細菌纖維素產(chǎn)量和性能

姜曉琳1，盧紅梅2，陳莉2

（1.貴州理工學(xué)院 輕工工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003；2.貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

以木醋桿菌（Acetobacter xylinum）為發(fā)酵菌種，通過Plackett-Burman試驗設(shè)計進行主效應(yīng)因子的篩選，對西瓜汁培養(yǎng)基中無水乙醇和FeSO4的添加量進行優(yōu)化，以細菌纖維產(chǎn)量為評價指標(biāo)，獲得最優(yōu)的培養(yǎng)基為酵母膏12.5 g/L，蛋白胨10.0 g/L，磷酸二氫鉀6.5 g/L，硫酸鎂3.1 g/L，硫酸亞鐵0.2 g/L，檸檬酸0.3 g/L，用西瓜汁培養(yǎng)基基料配制成1 000 mL，滅菌冷卻后無菌地加入無水乙醇36 mL/L。在此最優(yōu)條件下，細菌纖維素產(chǎn)量為6.39 g/L，分別是西瓜汁培養(yǎng)基基料及基礎(chǔ)培養(yǎng)基發(fā)酵細菌纖維素產(chǎn)量的6.82倍、1.33倍。優(yōu)化后的西瓜汁培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)細菌纖維素，其含水率、復(fù)水率、結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性較優(yōu)，分別比基礎(chǔ)培養(yǎng)基提高了0.59%、3.27%、5.04%和6.03%。

西瓜汁；細菌纖維素；木醋桿菌；Plackett-Burman設(shè)計；培養(yǎng)基

椰子水是最早用于生產(chǎn)細菌纖維素（bacterial cellulose，BC）的原料，近年細菌纖維素憑借其優(yōu)良的特性被廣泛運用于醫(yī)療［1-6］、食品［7］、環(huán)保［8-11］、造紙［12-13］等諸多領(lǐng)域，細菌纖維素需要量巨大，有限的椰子水資源早已供不應(yīng)求，且以椰子水為主要原料具有地域性和季節(jié)性，無法滿足市場擴增的需要。尋找替代的原料成為研究的一大熱點。西瓜是夏季最主要的水果之一，深受大家喜愛，但由于其產(chǎn)量大、產(chǎn)期集中、不耐儲存，而使售價偏低，有些地方甚至出現(xiàn)成片的西瓜爛在地里。西瓜含有豐富的糖類、蛋白質(zhì)以及各種維生素和礦物質(zhì)，這些都是木醋桿菌（Acetobacter xylinum）生長、分泌細菌纖維素必不可少的營養(yǎng)成分。將西瓜汁用于細菌纖維素的發(fā)酵，可以提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值，增加瓜農(nóng)的經(jīng)濟收入。另據(jù)報道［14-16］，不同培養(yǎng)基發(fā)酵的細菌纖維素在性能（含水率、復(fù)水率、結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性等）上會有不同。生產(chǎn)細菌纖維素的原料非常多，其成本也相差很大。如果能夠了解不同原料對細菌纖維素結(jié)構(gòu)、性能的影響，就可以按所需細菌纖維素的性能而挑選生產(chǎn)原料，這樣，不同原料生產(chǎn)的具有性能差別的細菌纖維素可以一一對應(yīng)于其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，會大大降低生產(chǎn)成本。本研究對西瓜汁培養(yǎng)基與基礎(chǔ)培養(yǎng)基發(fā)酵的細菌纖維素在產(chǎn)量和產(chǎn)品性能方面進行比較，以期找到一種提高細菌纖維素產(chǎn)量、性能并降低發(fā)酵成本的方法。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1菌種及材料

木醋桿菌（Acetobacter xylinum）：貴州大學(xué)貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點實驗室保藏；西瓜汁：市售西瓜榨汁于冰箱中凍藏。

1.1.2化學(xué)試劑

α-1，4-葡萄糖水解酶（酶活力為50 000 U/g）：上海佳和生物科技有限公司；3，5-二硝基水楊酸（dinitrosalicylic acid，DNS）：天津市登科化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉、氫氧化鉀（均為分析純）：重慶茂業(yè)化學(xué)試劑有限公司；乙醇（分析純）：天津市富宇精細化工有限公司；苯酚（分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司；酒石酸鉀鈉（分析純）：成都金山化學(xué)試劑有限公司；硫酸、乙酸（均為分析純）：重慶川江化學(xué)試劑廠。

1.1.3培養(yǎng)基

斜面培養(yǎng)基：葡萄糖20g/L，蛋白胨5g/L，酵母膏5 g/L，檸檬酸1 g/L，磷酸氫二鈉2 g/L，瓊脂20 g/L，用蒸餾水配成1 000 mL。121℃條件下滅菌20 min。

木醋桿菌液體種子培養(yǎng)基：蔗糖20 g/L，酵母膏5 g/L，蛋白胨5 g/L，磷酸二氫鉀2 g/L，硫酸鎂1 g/L，121℃條件下滅菌20 min冷卻后加入無水乙醇，使培養(yǎng)基中乙醇含量為30 mL/L。

基礎(chǔ)培養(yǎng)基：蔗糖50g/L，酵母膏10g/L，蛋白胨8.0 g/L，KH2PO44.3 g/L，MgSO42.5 g/L，121℃條件下滅菌20 min冷卻后加入無水乙醇［16］，使培養(yǎng)基中乙醇含量為30 mL/L。

1.2儀器與設(shè)備

UV-2550紫外-可見光分光光度計：日本島津公司；SMART APEXⅡ單晶衍射儀：德國Bruker公司；STA 449C TG-MS熱分析儀：德國NETZSCH公司。

1.3方法

1.3.1總糖含量的測定

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：取9支25 mL比色管，分別加入1g/L的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液0、0.2mL、0.4mL、0.6mL、0.8mL、1.0 mL、1.2 mL、1.4 mL、1.6 mL，再分別加入2 mL 3，5-二硝基水楊酸溶液，置于沸水浴中進行顯色2 min，用流水迅速冷卻到室溫，用蒸餾水定容到25 mL，搖勻，試劑空白調(diào)零，在波長540 nm處測定吸光度值，以葡萄糖含量（x）為橫坐標(biāo)，吸光度值（y）為縱坐標(biāo)繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程為A=0.914 50C-0.004 93，相關(guān)系數(shù)R2為0.999 63。

樣品處理：發(fā)酵液及所得細菌纖維素膜經(jīng)4 000 r/min離心20 min，取5 mL上清液加到250 mL容量瓶中，加入30 mL蒸餾水，5 mL 6 mol/L的HCl，在70℃條件下水浴15 min，冷卻到室溫，調(diào)pH值為7～8，并定容至250 mL，作為樣品水解液備用。

樣品測定：吸取樣品水解液1.0 mL，按照葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的操作測定樣品吸光度值，將吸光度值代入標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程計算水解液中葡萄糖含量，發(fā)酵液總糖含量計算公式如下：

總糖含量（mg/mL）=K×C

式中：K為樣液的稀釋倍數(shù)，50倍；C為樣品測定的吸光度值代入回歸方程計算的水解液中葡萄糖含量，mg/mL。

1.3.2西瓜汁培養(yǎng)基基料制備

將西瓜榨汁紗布過濾，西瓜汁經(jīng)DNS法測總糖含量為70.65 g/L，取西瓜汁708 mL，用蒸餾水稀釋至1 000 mL，則所得西瓜汁溶液總糖含量為50 g/L，以此作為西瓜汁培養(yǎng)基基料。

1.3.3培養(yǎng)方法

裝液量為50 mL/250 mL發(fā)酵培養(yǎng)基，滅菌冷卻后無菌的加入無水乙醇，使培養(yǎng)基中乙醇含量為30 mL/L，搖勻，接入8%（V/V）木醋桿菌種子液，在30℃恒溫培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)，前期實驗測得2～3 d時，細菌纖維素產(chǎn)量增加迅速，到7～8 d時由于發(fā)酵液中殘?zhí)堑臏p少，細菌纖維素產(chǎn)量增加緩慢或不再增加，所以發(fā)酵時間設(shè)為8 d。

1.3.4細菌纖維素產(chǎn)量測定

細菌纖維素純化：從錐形瓶中取出細菌纖維素膜，用蒸餾水沖洗膜表面的雜質(zhì)，將膜放在80℃、0.1 mol/L的NaOH溶液中2 h，以去除殘留在膜表面的菌體蛋白及發(fā)酵液殘留物，至膜由黃色變?yōu)闊o色透明狀，冷卻至室溫，取出膜，置于0.5%（V/V）乙酸溶液中30 min中和，中和后用蒸餾水充分洗滌膜，洗滌后膜呈中性。

細菌纖維素干燥：將純化后的細菌纖維素濕膜貼至塑料板上，在80℃烘箱中干燥至恒質(zhì)量。細菌纖維素產(chǎn)量的計算公式如下：

1.3.5Plackett-Burman試驗設(shè)計

根據(jù)前期的試驗，選取酵母膏、蛋白胨、無水乙醇、KH2PO4、MgSO4、FeSO4、檸檬酸添加量為Plackett-Burman（PB）試驗影響因素，以細菌纖維素產(chǎn)量（Y）為評價指標(biāo)，設(shè)計Plackett-Burman試驗，利用Design Expert 7.0軟件進行模型建立及數(shù)據(jù)分析，PB試驗因素與水平見表1。

表1　Plackett-Burman試驗設(shè)計因素與水平（n=12）Table 1 Factors and levels of Plackett-Burman experiments design（n=12）

1.3.6西瓜汁培養(yǎng)基優(yōu)化

根據(jù)PB試驗挑選出最顯著的因素，其他因素對結(jié)果影響不大，固定其他因素的添加量為高水平和低水平添加量的平均值，考察顯著因素不同水平添加量對細菌纖維素產(chǎn)量的影響，得出最優(yōu)的培養(yǎng)基。

1.3.7細菌纖維素性能分析

（1）持水性分析

將純化后的細菌纖維素膜經(jīng)4 000 r/min離心20 min，得到此膜定義為濕膜；將80℃條件下烘干至恒質(zhì)量的膜定義為干膜；在室溫下，用蒸餾水中浸泡干膜48 h，并用濾紙除去表面水分，得到的膜定義為復(fù)水膜。纖維素膜的持水性以含水率和復(fù)水率值來表示［17］，其含水率和復(fù)水率計算公式如下：

式中：Mw為濕膜的質(zhì)量，g/L；Md為干膜的質(zhì)量，g/L；Mwr為

復(fù)水膜的質(zhì)量，g/L。

（2）X-射線衍射

將干膜平鋪于樣品架上，使用單晶衍射儀對其進行X-射線衍射（x-ray diffraction，XRD）測試。測試條件為：銅靶，測試電流為40 mA，為測試電壓45 kV，速率為5°/min，步寬為0.04°，2θ為5～90°大范圍掃描。根據(jù)X-射線衍射參數(shù)，細菌纖維素的結(jié)晶度（Xc）的計算公式如下［17］：

式中：Xc為結(jié)晶度，%；I為衍射峰的衍射強度，CPS；Iam

為無定形區(qū)衍射強度，CPS。

（3）熱重分析

稱取適量干膜，利用熱分析儀進行熱重分析測試細菌纖維素的熱穩(wěn)定性。測試條件為：N2氣氛，從20℃升溫至800℃（升溫速率為10℃/min）［18］，觀察樣品質(zhì)量隨溫度增加的變化情況，得到微分熱重分析（differential thermogravimetric analysis，DTG）曲線、熱重（thermogravimetric analysis，TG）曲線和差熱分析（differential thermal analysis，DTA）曲線。

2　結(jié)果與分析

2.1西瓜汁培養(yǎng)基基料發(fā)酵細菌纖維素

未優(yōu)化培養(yǎng)基時，利用西瓜汁培養(yǎng)基基料培養(yǎng)木醋桿菌生產(chǎn)細菌纖維素，培養(yǎng)時間為8 d，產(chǎn)量為0.937 g/L，利用基礎(chǔ)培養(yǎng)基時細菌纖維素產(chǎn)量為4.80 g/L。西瓜汁基料發(fā)酵的細菌纖維素產(chǎn)量遠遠小于基礎(chǔ)培養(yǎng)基的產(chǎn)量。由于西瓜汁培養(yǎng)基基料的總糖含量與基礎(chǔ)培養(yǎng)基都為50 g/L，說明導(dǎo)致西瓜汁基料培養(yǎng)細菌纖維素產(chǎn)量低的原因是除糖類外的其他營養(yǎng)成分不足，用西瓜汁培養(yǎng)細菌纖維素應(yīng)該進行培養(yǎng)基優(yōu)化。

2.2西瓜汁培養(yǎng)基優(yōu)化

2.2.1西瓜汁培養(yǎng)基主要因素的篩選

以酵母膏、蛋白胨、無水乙醇、KH2PO4、MgSO4、FeSO4、檸檬酸7種成分作為Plackett-Burman試驗的7個因素，以細菌纖維素產(chǎn)量（Y）為響應(yīng)值，按照Plackett-Burman試驗設(shè)計進行12組試驗，Plackett-Burman試驗設(shè)計與結(jié)果見表2。利用Design Expert 7.0對表2數(shù)據(jù)進行效應(yīng)評價分析，結(jié)果見表3。

表2　Plackett-Burman試驗設(shè)計與結(jié)果Table 2 Design and results of Plackett-Burman experiments

表3　Plackett-Burman試驗主效應(yīng)分析Table 3 Analysis of main effect of the Plackett-Burman experiments

由表3可知，F(xiàn)eSO4（P=0.031 9＜0.05）和無水乙醇（P= 0.000 4＜0.01）的效應(yīng)顯著，可以進一步優(yōu)化。其他因素對結(jié)果影響不大（P＞0.05），在后續(xù)研究中作為條件因素。

2.2.2FeSO4、無水乙醇添加量的確定

由上述PB試驗可知，F(xiàn)eSO4、無水乙醇為對結(jié)果影響最顯著的因素，其他因素對結(jié)果影響不大，固定其他因素的添加量為高水平和低水平添加量的平均值，即酵母膏為12.5 g/L、蛋白胨為10.0 g/L、KH2PO4為6.5 g/L、MgSO4為3.1 g/L、檸檬酸為0.3 g/L，考察0.1～0.3 g/L FeSO4和2.8%～4.4%（V/V）無水乙醇添加量對細菌纖維素產(chǎn)量的影響，結(jié)果見圖1。

圖1　FeSO4和無水乙醇交互作用對細菌纖維素產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of interaction between FeSO4and ethanol on bacterial cellulose yield

由圖1可知，隨著FeSO4添加量的增加，細菌纖維素的產(chǎn)量呈先上升后下降的趨勢，而隨著無水乙醇添加量的增加，產(chǎn)量也呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在FeSO4添加量為0.3 g/L、無水乙醇添加量為36 mL/L時，細菌纖維素最大產(chǎn)量為6.39g/L，是未優(yōu)化前的西瓜汁培養(yǎng)基基料培養(yǎng)木醋桿菌產(chǎn)細菌纖維素（0.937 g/L）的6.82倍。

2.3細菌纖維素性能分析

2.3.1持水性分析

細菌纖維素的持水性常以含水率和復(fù)水率值來表示［19］，各纖維素膜的含水率和復(fù)水率結(jié)果如表4所示。

表4　各培養(yǎng)基細菌纖維素膜的持水性和復(fù)水性Table 4 Water-holding capacity and rehydration properties of bacterial celluloses produced by each medium

由表4可知，與基礎(chǔ)培養(yǎng)基相比，西瓜汁優(yōu)化培養(yǎng)基培養(yǎng)的細菌纖維素含水率和復(fù)水率略高于基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)的細菌纖維素，說明西瓜汁優(yōu)化培養(yǎng)基培養(yǎng)的細菌纖維素持水性較好。

2.3.2X-射線衍射

采用X-射線衍射法來測定細菌纖維素的結(jié)晶度。各培養(yǎng)基生產(chǎn)的細菌纖維素的X-射線衍射圖譜如圖2所示。

由圖2可知，采用兩種培養(yǎng)基生產(chǎn)的細菌纖維素X-射線衍射譜圖形態(tài)大致相同，分別在大致相同的位置14.8°、17.1°和22.9°附近含有主要的衍射峰，說明合成物質(zhì)為同一種物質(zhì)，14.8°衍射峰對應(yīng)細菌纖維素晶體的〈101〉晶面；17.1°衍射峰對應(yīng)〈110〉晶面；22.9°衍射峰對應(yīng)〈002〉晶面，是纖維素Ⅰ的特征峰，說明細菌纖維素樣品的晶體結(jié)構(gòu)是纖維素Ⅰ，這與馬霞報道的結(jié)果一致［20］。根據(jù)X-射線衍射實驗數(shù)據(jù)，分別根據(jù)公式計算各培養(yǎng)基細菌纖維素的結(jié)晶度，結(jié)果見表5，其中Ⅰ為衍射峰的衍射強度，CPS；Ⅰam為無定形區(qū)衍射強度，CPS。

圖2　基礎(chǔ)培養(yǎng)基（A）及西瓜汁培養(yǎng)基（B）產(chǎn)細菌纖維素的X-射線衍射譜圖Fig.2 X-ray diffraction spectrogram of bacterial celluloses produced by basic medium（A）and watermelon juice medium（B）

表5　各培養(yǎng)基細菌纖維素結(jié)晶度Table 5 Crystallinity of bacterial cellulose produced by each medium

由表5可知，與基礎(chǔ)培養(yǎng)基相比，西瓜汁優(yōu)化培養(yǎng)基發(fā)酵的細菌纖維素結(jié)晶度81.31%，比基礎(chǔ)培養(yǎng)基的細菌纖維素結(jié)晶度76.27%提高了6.61%。

2.3.3熱重分析

細菌纖維素的熱穩(wěn)定性決定了其作為材料應(yīng)用的適合溫度，對西瓜汁培養(yǎng)基、基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)的細菌纖維素進行熱重分析，其熱重分析-差熱分析法（thermogravimetric analysis-differential thermal analysis，TG-DTA）的圖譜見圖3所示。

由圖3可知，各培養(yǎng)基產(chǎn)細菌纖維素TG曲線分為三個階段：0～170℃內(nèi)樣品質(zhì)量輕度耗損階段，170～550℃內(nèi)樣品質(zhì)量快速耗損階段，550～800℃內(nèi)樣品質(zhì)量輕微耗損階段。170～550℃階段，最大失重速率處溫度分別為333.5℃、353.6℃，此階段質(zhì)量降低速度快，持續(xù)時間長，為細菌纖維素的降解階段，對于材料熱穩(wěn)定性采用最大失重速率法來衡量，最大失重速率處溫度越高，細菌纖維素的熱穩(wěn)定性越好，則熱穩(wěn)定性西瓜汁培養(yǎng)基產(chǎn)細菌纖維素的熱穩(wěn)定性優(yōu)于基礎(chǔ)培養(yǎng)基，這與GEORGE J等［21］報道的細菌纖維素分解溫度為350℃的結(jié)果基本一致。

圖3　基礎(chǔ)培養(yǎng)基（A）及西瓜汁培養(yǎng)基（B）產(chǎn)細菌纖維素的TG-DTA圖譜Fig.3 TG-DTA spectrum of bacterial cellulose produced by basic medium（A）and watermelon juice medium（B）

3　結(jié)論

優(yōu)化后的西瓜汁培養(yǎng)基為酵母膏12.5 g/L，蛋白胨10.0 g/L，磷酸二氫鉀6.5 g/L，硫酸鎂3.1 g/L，硫酸亞鐵0.2 g/L，檸檬酸0.3 g/L，用西瓜汁培養(yǎng)基基料配制成1 000 mL，滅菌冷卻后無菌地加入無水乙醇36 mL/L。在此最佳條件下，細菌纖維素產(chǎn)量為6.39g/L，分別是西瓜汁培養(yǎng)基基料及基礎(chǔ)培養(yǎng)基產(chǎn)細菌纖維素產(chǎn)量的6.82倍、1.33倍。

優(yōu)化后的西瓜汁培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)細菌纖維素，其含水率、復(fù)水率、結(jié)晶度、熱穩(wěn)定性較優(yōu)，分別比基礎(chǔ)培養(yǎng)基提高了0.59%、3.27%、5.04%和6.03%。和其他的原料相比，西瓜汁培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)的細菌纖維素具有較高的持水性及熱穩(wěn)定性，可作為醫(yī)用敷料。

［1］沈靜飛，萬隆.細菌纖維素醫(yī)用敷料：CN202699408U［P］.2013-01-30.

［2］鐘春燕.一種細菌纖維素緩釋鎮(zhèn)痛敷料的制備方法：CN103212106A［P］.2013-07-24.

［3］溫曉曉，鄭裕東，吳健，等.納米銀/氧化細菌纖維素復(fù)合抑菌材料的制備和表征［J］.稀有金屬材料與工程，2014，43（9）：220-224.

［4］王垠宇，王志剛，王景新，等.細菌纖維素/柚皮甙復(fù)合支架修復(fù)骨缺損的實驗研究［J］.臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志，2014，30（9）：524-527.

［5］FAVI P M，BENSON R S，NEILSEN N R，et al.Cell proliferation，viability，andin vitrodifferentiation of equine mesenchymal stem cells seeded on bacterial cellulose hydrogel scaffolds［J］.Mater Sci Eng C-Mater Biol Appl，2013，33（4）：1935-1944.

［6］HIRAYAMA K，OKITSU T，TERAMAE H，et al.Cellular building unit integrated with microstrand-shaped bacterial cellulose［J］.Biomat，2013，34（10）：2421-2427.

［7］歐陽煬，王華平，陳仕燕，等.一種彩色椰果餡的透明湯圓：CN 201120176997.820［P］.12-01-04.

［8］SHEN W，CHEN S Y，SHUAIKE S，et al.Adsorption of Cu（Ⅱ）and Pb（Ⅱ）onto diethylenetriamine-bacterial cellulose［J］.Carbohyd Polym，2009，75（1）：110-114.

［9］馬波，孫東平，朱春林.細菌纖維素硫酸酯的制備及吸附Cu2+的研究［J］.化學(xué)工程師，2010，173（2）：67-69.

［10］CHEN S Y，SHEN W，YU F，et al.Kinetic and thermodynamic studies of adsorption of Cu2+and Pb2+onto amidoximated bacterial cellulose［J］. Polym Bull，2009，63（2）：283-285.

［11］魯敏，關(guān)曉輝.細菌纖維素對重金屬離子的吸附機理研究［J］.化學(xué)工程，2012，40（9）：29-33.

［12］呂瑾，王志杰，劉葉.細菌纖維素與針葉木漿配抄對紙張性質(zhì)的影響［J］.中國造紙，2012，31（1）：19-22.

［13］劉向輝，曹秀痕，朱西賞.一種含有細菌纖維素的防偽紙及其制備方法：中國，103103882A［P］.2013-05-15.

［14］張俊娜，甘峰，李志西，等.果汁發(fā)酵法生產(chǎn)細菌纖維素［J］.食品科學(xué)，2012，33（13）：240-243.

［15］陳軍.不同農(nóng)產(chǎn)品原料制備細菌纖維素的研究［D］.上海：東華大學(xué)，2013.

［16］張麗平.增效因子對木醋桿菌產(chǎn)細菌纖維素的作用研究［D］.貴陽：貴州大學(xué)，2014.

［17］OIKAWAT，MORIMOT，AMEYAMAM.Production of cellulose from D-arabitolbyAcetobacterxylinum［J］.Biosci Biotechnol Biochem，1995，59（3）：1564-1565.

［18］FENG Y H，LI J C，LIN Q，et al.Crystallinity and thermal decomposition of dialdehyde celluloses from bacterial cellulose［J］.Key Engineering Materials，2007，330（2）：1289-1292.

［19］CHENG K C，JEFFREY M.Effect of different additives on bacterial cellulose production by Acetobacter xylinum and analysis of material property［J］.Cellulose，2009，16（6）：1033-1045.

［20］馬霞.發(fā)酵生產(chǎn)細菌纖維素及其作為生物醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用研究［D］.天津：天津科技大學(xué)，2003.

［21］GEORGE J，RAMANA K，SABAPATHY S N，et al.Characterization of chemically treated bacterial（Acetobacter xylinum）biopolymer：Some thermo-mechanicalproperties［J］.Int J Biologial Macromolecules，2005，37（4）：189-194.

Optimization of watermelon juice medium for improving bacterial cellulose yield and properties

JIANG Xiaolin1，LU Hongmei2，CHEN Li2
（1.School of Light Industry Engineering，Guizhou Institute of Technology，Guiyang 550003，China；2.School of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China）

With Acetobacter xylinum as fermentation strain，by Plackett-Burman design，the main effect factors were screened and the ethanol and FeSO4addition in watermelon juice medium were optimized.With bacterial cellulose（BC）yield as evaluation indexes，the optimum medium was obtained as followed：yeast extract 12.5 g/L，peptone 10.0 g/L，KH2PO46.5 g/L，MgSO43.1 g/L，F(xiàn)eSO40.2 g/L，citric acid 0.3 g/L and watermelon juice 1 000 ml，after sterilization and cooling，adding ethanol 36 ml/L.Under the optimum condition，BC yield was 6.39 g/L，which was 6.82 and 1.33 times of watermelon juice medium base material and basic medium，the moisture content，rehydration rate，crystallinity and thermostability of bacterial cellulose fermented by watermelon juice medium optimized were increased by 0.59%，3.27%，5.04%and 6.03%of basic medium，respectively.

watermelon juice；bacterial cellulose；Acetobacter xylinum；Plackett-Burman design；medium

TQ35

0254-5071（2016）09-0081-05doi：10.11882/j.issn.0254-5071.2016.09.019

2016-05-13

姜曉琳（1989-），女，碩士，研究方向為發(fā)酵工程。