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1、木醋杆菌及其应用的研究进展专业：微生物姓名：杜英木醋杆菌及其应用 的研究进展一、木醋杆菌的简介（一）分类学地位木醋杆菌Acetobacter xylinus 是细菌的一种。属于：域：细菌域门：变形菌门 纲：-变形菌纲目：红螺旋菌目科：醋酸菌科属：葡糖醋杆菌属种：木醋杆菌一、木醋杆菌的简介一、木醋杆菌的简介木醋杆菌Acetobacter xylinus 是细菌的一种。属于：域：细菌域门：变形菌门 纲：-变形菌纲目：红螺旋菌目科：醋酸菌科属：葡糖醋杆菌属种：木醋杆菌（一）分类学地位（一）分类学地位木醋杆菌（Acetobacter xylinum）是杆状的革兰氏阴性细菌，细胞成杆状、直或弯曲，单个或
2、成短链存在，它是专性好氧的细菌，需在有氧的条件下才能迅速大量的生长。周生鞭毛、可运动或无运动性的细菌,在乙醇、葡萄糖或醋酸盐作为碳源时生长最佳。其代谢类型为化能异养。它不耐旱，在培养液中或者在水分大的条件下生长得好。最适生长温度2530，最适pH5.46.3。极限的生长温度542，在高温下死亡率加大，在低温下不易死亡。生长pH极限值2.5和8.0。可将乙酸和乳酸氧化为CO2 和H2O。能以正-丙醇、正-丁醇和D-葡萄糖为底物产酸。不水解乳糖和粉。 菌株长期保藏宜采用冻干管，保藏温度为-70 摄氏度。（二）概况（二）概况木醋酸菌可以利用葡萄糖、果糖、琥珀酸盐和乳酸盐作为碳源，可以 利用氨基酸作为
3、氮源；硫胺素、烟酸、对氨基苯甲酸等维生素对木醋 酸菌有促进作用。在有氧的条件下木醋酸菌可以迅速使葡萄糖氧化成 葡萄糖酸、2-酮葡萄糖酸，氧化乙醇为醋酸，从而使培养液pH值迅速 降低而呈酸性。在缺氧的条件下，木醋酸菌可以使葡萄糖转化为醋酸 和乳酸。群体形态 1）斜面菌苔特征：突起、表面干燥、不平整、易挑起.若有冷凝水， 则菌苔表面光滑湿润、平展、连成一片、不易挑起. 2）平板菌落特征：菌落灰白、隆起、表面干燥、不平整、边缘无规 则、易挑取.培养45 d菌落直径可达0.81.5 mm.合成纤维素并不是植物特有的功能,某些细菌以异养方式比植物更高效地产生 胞外纤维素，木醋杆菌(Acetobacter
4、 xylinum)是最早发现也是研究得最为透彻 的纤维素产生菌。细菌纤维素由于具有纯度高,强度高,亲水性好等优良特性, 已在医药、食品、造纸等工业中取得成功应用。木醋杆菌（Acetobacter xylinum）是醋酸菌中合成纤维素能力最强的菌种， 其合成纤维素能力相当惊人。醋酸菌的细胞壁含有纤维素，这一点和其他细 菌不同，其他细菌的细胞壁是以N-已酰基葡萄糖为主要成分。最近有人研究 证明，一个醋酸菌细胞每小时能够把一亿个葡萄糖单位连成纤维素，每天能 产生34cm的纤维素。在培养液表层长出的一层乳白色的坚韧的菌膜，就是 由许多木醋酸菌所合成的大量的纤维素和其菌体交织在一起形成的。木醋杆菌的采集
5、地主要在花、果、蜜蜂、酒、棕榈酒、葡萄酒、苹果酒、啤 酒、南非班图酒、麦芽酵母、醋、山毛榉花、醋的酸化剂、甜果汁、“红茶 菌”、茶汁、“纳豆”、园土、井水等。二、木醋杆菌的应用二、木醋杆菌的应用1.细菌纤维素及其特点细菌合成纤维素是在1886年英国科学家Brown首次报道的。木醋杆菌在静置培养时于培养基表面形成一层白色纤维状物质，经化学与物理方法分析确定此类物质具有纤维素的结构和化学性质,因其属细菌合成故命名为细菌纤维素。细菌纤维素与天然纤维素结构非常相似，都是由葡萄糖-1，4糖苷键连接而 成的高分子聚合物，有很多优于植物纤维素的特点，如不含半纤维素、木质素。（一）细菌纤维素的概况及其应用（一
6、）细菌纤维素的概况及其应用除此之外，还具有以下一些优点： （1）良好的生物可降解性； （2）高结晶度，高聚合度和非常一致的分子取向； （3）极强的持水性和透水透气性，能吸收60-700倍其干重的水分 （4）纤维直径在0.01nm-0.1m，机械性能好，抗拉力强度高，有很高 的杨氏模量。杨氏模量是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物 理量，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的 杨氏模量。杨氏模量越大，材料越不容易发生形变。 （5）细菌纤维素生物合成具有可调控性。采用不同的培养方法，如动态 培养和静止培养，可得到不同高级结构的细菌纤维素。除此之外，还具有以下一些优点：（1）良好
7、的生物可降解性；（2）高结晶度，高聚合度和非常一致的分子取向；（3）极强的持水性和透水透气性，能吸收60-700倍其干重的水分（4）纤维直径在0.01nm-0.1m，机械性能好，抗拉力强度高，有很高的杨氏模量。杨氏模量是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的杨氏模量。杨氏模量越大，材料越不容易发生形变。（5）细菌纤维素生物合成具有可调控性。采用不同的培养方法，如动态培养和静止培养，可得到不同高级结构的细菌纤维素。木醋杆菌合成的细菌纤维素具有 超微细网状结构,由高密度微纤维 相互缠绕形成。微纤维直径不足 100 nm,为纳米级尺寸,而一
8、般的 棉花纤维直径在10100m,超细 人造纤维直径在1m左右,因此细 菌纤维素微纤维比其他纤维细得多 ,具有超细结构。能合成纤维素的微生物有醋酸菌属(Acetobacter),土壤杆菌属( Agrobacterium ),假单胞杆菌属(Pseudomonas),无色杆菌属(Achromobacter),产碱杆菌属(Alcaligcncs),气杆菌属(Aerobacter),固氮菌属(Azotobacter),根瘤菌属(Rhizobium),和八叠球菌属(Sarcina),这九个属中的某些种真正能大批量工业化生产醋酸菌纤维素的只有醋酸菌中的几个种,它们是木醋杆菌(Acetobacter xyl
9、inum)、醋化醋杆菌(Acetobacteraceti)、产醋醋杆菌(Acetobacter acotigenum)、巴氏醋杆菌(Acetobacter pastcurianum),其中木醋杆菌是合成纤维素能力最强的细菌。2、产生纤维素的微生物能合成纤维素的微生物有醋酸菌属(Acetobacter),土壤杆菌属( Agrobacterium ),假单胞杆菌属(Pseudomonas),无色杆菌属(Achromobacter),产碱杆菌属(Alcaligcncs),气杆菌属(Aerobacter),固氮菌属(Azotobacter),根瘤菌属(Rhizobium),和八叠球菌属(Sarcina
10、),这九个属中的某些种真正能大批量工业化生产醋酸菌纤维素的只有醋酸菌中的几个种,它们是木醋杆菌(Acetobacter xylinum)、醋化醋杆(Acetobacteraceti)、产醋醋杆菌(Acetobacter acotigenum)、巴氏醋杆菌(Acetobacter pastcurianum),其中木醋杆菌是合成纤维素能力最强的细菌。 3.1细菌纤维素在食品工业中的应用细菌纤维素对人体具有许多独特的功能,如增强消化功能,预防便秘,是 人体内的清道夫,有吸附与清除食物中有毒物质的作用,同时还可优化 消化系统内的环境,起到抗衰老作用，这些符合现在人们高蛋白、高纤 维、低脂肪,营养、保健
11、的饮食趋向。又由于细菌纤维素具有良好的亲 水性、持水性、凝胶特性,稳定性及完全不被人体消化的特点，使之成 为一种很具有吸引力的新型功能性食品基料，可作为增稠剂、固体食 品成型剂、分散剂和结合剂等应用于食品工业中。现在已有将细菌纤 维素用于发酵香肠、酸奶及冰激凌的生产研究报道。3.细菌纤维素的应用 3.细菌纤维素的应用3.1细菌纤维素在食品工业中的应用细菌纤维素对人体具有许多独特的功能,如增强消化功能,预防便秘,是人体内的清道夫,有吸附与清除食物中有毒物质的作用,同时还可优化消化系统内的环境,起到抗衰老作用，这些符合现在人们高蛋白、高纤维、低脂肪,营养、保健的饮食趋向。又由于细菌纤维素具有良好的
12、亲水性、持水性、凝胶特性,稳定性及完全不被人体消化的特点，使之成为一种很具有吸引力的新型功能性食品基料，可作为增稠剂、固体食品成型剂、分散剂和结合剂等应用于食品工业中。现在已有将细菌纤维素用于发酵香肠、酸奶及冰激凌的生产研究报道。3.2 细菌纤维素在造纸工业中的应用 将细菌纤维素作为造纸原料，可以免去植物纤 维素脱木质素的过程，提高纸张强度及耐用性，也解 决了废纸回收利用时纤维素强度降低的问题。Kat- sura Toru把经过染色的细菌纤维素添加到植物纤 维中,制造一种新型的防伪纸.这种防伪纸具有良 好的鉴别性和很高的表层强度12。细菌纤维素作为 胶黏剂应用于无纺布的生产，可以改善无纺布包括
13、 强度、透气、亲水性以及最终产品的手感等在内的许 多性能,所适用的纤维包括当前广泛使用于无纺布 的各类纤维,如人造纤维、尼龙、聚酯、木材纤维以及 其它用于其它无纺布的材料,如玻璃纤维、碳纤维以 及凯夫拉尔等13。3.2 细菌纤维素在造纸工业中的应用将细菌纤维素作为造纸原料，可以免去植物纤维素脱木质素的过程，提高纸张强度及耐用性，也解决了废纸回收利用时纤维素强度降低的问题。Katsura Toru把经过染色的细菌纤维素添加到植物纤维中,制造一种新型的防伪纸。这种防伪纸具有良好的鉴别性和很高的表层强度。细菌纤维素作为胶黏剂应用于无纺布的生产，可以改善无纺布包括强度、透气、亲水性以及最终产品的手感等
14、在内的许多性能,所适用的纤维包括当前广泛使用于无纺布的各类纤维,如人造纤维、尼龙、聚酯、木材纤维以及其它用于其它无纺布的材料,如玻璃纤维、碳纤维以及凯夫拉尔等。1.3细菌纤维素在生物医学方面的应用 Helenius等14证实细菌纤维素具有很好的生物相容性，细菌纤维素还具有良 好的理化性能，这使其成为材料学尤其是生物材料的研究热点。细菌纤维素 在骨组织支架方面的应用15：BC的纤维结构与组成骨头的胶原纤维在形态 学上是一致的，这种微纤维表面修饰能以类似于骨组织增长过程的方式诱导 晶体形成。这种优良的性能使得BC具有作为骨组织支架的潜能。羟基磷灰石 是一种磷酸钙生物陶瓷，是骨修复材料中的重要一类。
15、通过仿生矿化处理， BC纳米纤维表面可以生长出羟基磷灰石的晶体颗粒，HA/BC复合材料结合了 BC和HA优点，BC的热稳定性得到了一定提高，是一种优良的人工骨修复材 料。细菌纤维素在人工血管方面的应用：当血管由于某些原因不能正常发挥 作用时，需要进行血管移植重建。但是血管的来源有限，价格昂贵，异体血 管有强烈的排异现象，因此寻找合适的人工血管是一个很好的解决方法。 “Bacterial Synthesized Cellulose(BASYC)”就是为了应用于显微外科手术中 的人工血管插入等医学临床而开发的一种“Matrix-reservoirprocess”生物技术 16。应用该技术,在D-葡
16、萄糖培养基中,A.xylinum可以直接形成一种内径小于 3 mm的管状结构的细菌纤维素。2001年Klemm等17研究了在显微外科中以 BASYC做为人造血管的可行性,证明了它在显微外科中作为人工血管的巨大应 用前3.3细菌纤维素在生物医学方面的应用Helenius等证实细菌纤维素具有很好的生物相容性，细菌纤维素还具 有良好的理化性能，这使其成为材料学尤其是生物材料的研究热点。细菌 纤维素在骨组织支架方面的应用：BC的纤维结构与组成骨头的胶原纤维在 形态学上是一致的，这种微纤维表面修饰能以类似于骨组织增长过程的方 式诱导晶体形成。这种优良的性能使得BC具有作为骨组织支架的潜能。羟 基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷，是骨修复材料中的重要一类。通过仿生 矿化处理，BC纳米纤维表面可以生长出羟基磷灰石的晶体颗粒，HA/BC复 合材料结合了BC和HA优点，BC的热稳定性得到了一定提高，是一种优良 的人工骨修复材料。细菌
