丁勇，張岢薇，邵明亮，羅倉(cāng)學(xué)*

（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

透明質(zhì)酸添加對(duì)細(xì)菌纖維素發(fā)酵生產(chǎn)的影響

丁勇，張岢薇，邵明亮，羅倉(cāng)學(xué)*

（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

為改善干態(tài)細(xì)菌纖維素（BC）的復(fù)水率，研究在發(fā)酵過(guò)程中添加透明質(zhì)酸（HA）對(duì)BC膜性質(zhì)的影響，并通過(guò)傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、X-射線(xiàn)衍射（XRD）、熱重分析（TGA）表征HA-BC復(fù)合膜的性質(zhì)。結(jié)果表明，與未添加HA的BC膜相比，發(fā)酵前添加1 g/L的HA能夠有效提高BC膜的復(fù)水性，復(fù)水率最高為23.58%，發(fā)酵過(guò)程中pH、還原糖、可溶性固形物變化趨勢(shì)與未添加HA組相似，HA的添加對(duì)BC的合成過(guò)程影響不大。FTIR結(jié)果表明，HA與BC形成了復(fù)合膜；TGA與XRD結(jié)果顯示，HA-BC復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性提高，結(jié)晶度降低，導(dǎo)致其復(fù)水率增加。研究結(jié)果表明，添加HA能夠生產(chǎn)復(fù)水率較高、熱穩(wěn)定性較好的HA-BC復(fù)合物。

細(xì)菌纖維素；復(fù)水率；透明質(zhì)酸；傅里葉變換紅外光譜；X-射線(xiàn)衍射；熱重分析

細(xì)菌纖維素（bacterial cellulose，BC）又稱(chēng)納塔（Natta），是一類(lèi)由微生物發(fā)酵合成的纖維素的總稱(chēng)[1]。作為一種天然高分子納米結(jié)構(gòu)材料，其具有純度高、機(jī)械性能好、可塑性強(qiáng)以及含水率高、生物相容性好、生物可降解等特性，因此在食品、生物醫(yī)藥、造紙工業(yè)、音響器材、化妝品、膜濾器等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但BC濕膜含水率高，運(yùn)輸困難，成本成倍增加，對(duì)BC膜進(jìn)行干燥處理是有效的解決辦法。然而，干燥后的BC膜復(fù)水性?xún)H占原來(lái)的12%～16%[2]，相應(yīng)的納米級(jí)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)改變，結(jié)晶度增大，楊氏模量增加，硬度提高，很大程度上破壞BC膜的優(yōu)良性能，干態(tài)BC膜的復(fù)水與持水力的降低極大地限制了其在食品等行業(yè)的應(yīng)用。為改善BC膜干燥后性能缺失的現(xiàn)狀，利用BC表面積大且含有大量羥基基團(tuán)，很容易與其他生物材料產(chǎn)生共價(jià)鍵而形成復(fù)合物的特點(diǎn)[3]，對(duì)BC改性以增強(qiáng)其功能性成為研究熱點(diǎn)之一。趙梓年等[4]利用冷凍-解凍法制備了細(xì)菌纖維素/聚乙烯醇雙網(wǎng)絡(luò)復(fù)合水凝膠，增強(qiáng)了復(fù)合水凝膠的含水率、平衡溶脹比、拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度。霍明明[5]分別采用浸泡法、生物復(fù)合法、交聯(lián)法和凝膠法制備出透明質(zhì)酸-細(xì)菌纖維素復(fù)合物，發(fā)現(xiàn)不同方法制備的復(fù)合材料力學(xué)性能提高，結(jié)晶度隨透明質(zhì)酸濃度的升高而降低。

透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）是一種存在于大多數(shù)哺乳動(dòng)物組織的氨基葡萄糖，屬于生物活性分子。具備保濕、預(yù)防和修復(fù)皮膚損傷，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)，調(diào)節(jié)血管壁的通透性，水電解質(zhì)擴(kuò)散及運(yùn)轉(zhuǎn)，潤(rùn)滑關(guān)節(jié)，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合等功能，可結(jié)合自身400倍以上的水，是自然界中最好的保濕因子[6]。

本研究在BC發(fā)酵過(guò)程中添加HA制備HA-BC復(fù)合膜及對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響，以復(fù)合膜產(chǎn)量與復(fù)水率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定HA的最佳添加時(shí)間和添加量，并檢測(cè)HA的添加對(duì)BC發(fā)酵過(guò)程的影響，通過(guò)傅里葉變換紅外光譜（Fouriertransforminfraredspectroscopy，F(xiàn)TIR）、X-射線(xiàn)衍射（X-raydiffraction，XRD）、熱重分析（thermogravimetric analysis，TGA）表征原位改性的BC膜，以期改善干態(tài)BC膜的復(fù)水性能。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

木醋桿菌（Acetobacter xylinus）DS398：由陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院發(fā)酵產(chǎn)品實(shí)訓(xùn)中心保藏；蔗糖、酵母粉、蛋白胨、硫酸鎂、磷酸二氫鉀、無(wú)水乙醇、冰乙酸、檸檬酸、氫氧化鈉（均為分析純或生化試劑）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。透明質(zhì)酸（分析純）：合肥博美生物科技有限責(zé)任公司。

培養(yǎng)基[7]：蔗糖40g/L，酵母浸粉5g/L，蛋白胨5g/L，磷酸二氫鉀1 g/L，無(wú)水硫酸鎂0.5 g/L，檸檬酸2 g/L，pH5.0，無(wú)水乙醇10 mL/L。

1.2 儀器與設(shè)備

Sartorious BSA323電子天平：賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；PHS-2C酸度計(jì)：上海雷磁儀器科技有限公司；MASTER-M手持糖度儀：日本Atago公司；722E型可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海光譜儀器有限公司；FD-1A-50真空冷凍干燥機(jī)：上海比朗儀器制造有限公司；VECTOR-22傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）：德國(guó)Bruker公司；D/max2200PC型X射線(xiàn)衍射儀：日本理學(xué)科技有限公司；TGA Q500熱重分析儀：美國(guó)TA公司。

1.3 方法

1.3.1 BC的發(fā)酵生產(chǎn)與純化

采取普通培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)BC，裝液量100 mL/250 mL，接種量5%，29℃條件下靜置培養(yǎng)5 d。發(fā)酵結(jié)束后取出BC膜用蒸餾水多次沖洗，去除表面雜質(zhì)后，再浸入0.1 mol/L的NaOH溶液中，煮沸2 h，除去殘存的菌體和培養(yǎng)基，直至膜呈乳白色半透明狀。后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%醋酸和蒸餾水反復(fù)沖洗至中性，浸入蒸餾水中冷藏（溫度4℃）保存待用。

1.3.2 HA-BC膜的制備

（1）HA添加時(shí)間對(duì)BC膜產(chǎn)量和復(fù)水性的影響

分別在發(fā)酵時(shí)間0、1 d、2 d、3 d、4 d加入0.5 g/L HA。發(fā)酵5 d后取出HA-BC復(fù)合膜，進(jìn)行純化處理，采用真空冷凍干燥至恒質(zhì)量，并對(duì)HA-BC復(fù)合膜產(chǎn)量、和復(fù)水率進(jìn)行比較。

（2）HA添加量對(duì)BC膜產(chǎn)量和復(fù)水率的影響

接種前在無(wú)菌環(huán)境中加入不同添加量HA（0、0.5 g/L、1.0 g/L、1.5 g/L、2.0 g/L），發(fā)酵5 d結(jié)束取出HA-BC復(fù)合膜，進(jìn)行純化處后，采用真空冷凍干燥至恒質(zhì)量，并對(duì)BC-HA復(fù)合膜產(chǎn)量、復(fù)水率進(jìn)行比較。

1.3.3 BC膜產(chǎn)量與復(fù)水率測(cè)定

a.取出純化處理后的BC膜，用濾紙吸干表面水分，直至無(wú)水滴滴下，稱(chēng)質(zhì)量3次，取平均值即為濕質(zhì)量M濕。

b.取出純化處理后BC膜，將膜放置在聚四氟乙烯托盤(pán)上，經(jīng)真空冷凍干燥至恒質(zhì)量，取出稱(chēng)質(zhì)量3次，取平均值即為BC膜干質(zhì)量M干。

c.將BC干膜浸泡于蒸餾水中，每隔一段時(shí)間取出，用濾紙吸去表面殘余水分，稱(chēng)質(zhì)量直至質(zhì)量不再增加，稱(chēng)質(zhì)量3次，取平均值即為復(fù)水質(zhì)量M復(fù)[8]。BC膜產(chǎn)量及復(fù)水率計(jì)算公式如下：

式中：M為細(xì)菌纖維素產(chǎn)量，g/L；V為培養(yǎng)基體積，L。

1.3.4 發(fā)酵過(guò)程中指標(biāo)的測(cè)定

在添加HA發(fā)酵BC的過(guò)程中每天取樣進(jìn)行測(cè)定。pH值的測(cè)定：采用酸度計(jì)；可溶性固形物的測(cè)定：手持糖度儀；還原糖的測(cè)定：3,5-二硝基水楊酸（dinitrosalicylic acid colorimetry，DNS）比色法[9]。

1.3.5 HA-BC復(fù)合膜的表征

（1）傅里葉變換紅外光譜

將干燥的HA-BC復(fù)合膜樣品剪碎研磨，與溴化鉀（KBr）混合壓片，質(zhì)量比1∶200，采用FTIR測(cè)試樣品在波數(shù)450～4 000 cm-1范圍內(nèi)的紅外吸收光譜，掃描次數(shù)32次，分辨率4 cm-1，測(cè)定樣品圖譜[10]。

3.加強(qiáng)對(duì)選拔任用干部工作情況的監(jiān)督檢查。以解決選拔任用干部中的突出問(wèn)題、提高選人用人的公信度為切入點(diǎn)，重點(diǎn)監(jiān)督檢查被巡視單位違規(guī)違紀(jì)用人、拉票、跑官要官、買(mǎi)官賣(mài)官等問(wèn)題，促進(jìn)被巡視單位防止和克服選人用人上的不正之風(fēng)。檢查的情況要如實(shí)向黨委和組織部門(mén)匯報(bào)和通報(bào)，對(duì)重要情況，要及時(shí)請(qǐng)示報(bào)告。對(duì)“跑官要官”的，要嚴(yán)肅批評(píng)，記錄在案，并取消其被推薦、考察和作為候選人的資格，情節(jié)嚴(yán)重的要進(jìn)行組織處理；對(duì)行賄“買(mǎi)官”的，一律先免去職務(wù)，再按有關(guān)規(guī)定處理；對(duì)受賄“賣(mài)官”的，要依紀(jì)依法嚴(yán)懲；對(duì)在民主推薦和選舉中搞拉幫結(jié)派、拉票賄選的，要堅(jiān)決查處，已經(jīng)提拔的要從領(lǐng)導(dǎo)崗位上撤下來(lái)，堅(jiān)決糾正用人上的不正之風(fēng)。

（2）結(jié)晶度

X-射線(xiàn)衍射儀檢測(cè)HA-BC復(fù)合膜的結(jié)晶度。X衍射測(cè)試條件：用銅鎳發(fā)射靶，波長(zhǎng)λ=0.154 06 nm，加速電場(chǎng)36 kV，電流20 mA，將干燥樣品固定在旋轉(zhuǎn)靶上，掃描步長(zhǎng)0.01°，掃描5～60 s，結(jié)晶度掃描速度0.075°/s。結(jié)晶度[11]計(jì)算公式如下：

CrI=（I200－Iam）/I200

式中：CrI為結(jié)晶度，%；I200是主結(jié)晶峰200的最大衍射強(qiáng)度，cps；Iam指無(wú)定型區(qū)對(duì)應(yīng)峰的強(qiáng)度，cps；（一般指2θ=18～20之間的最低衍射強(qiáng)度）。

（3）熱重分析

熱重分析儀測(cè)試HA-BC復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性能，氮?dú)猓∟2）保護(hù)，氮?dú)饬魉贋?0 mL/min，升溫速率為10℃/min，溫度范圍為0～600℃[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 HA添加時(shí)間對(duì)BC膜產(chǎn)量和復(fù)水性影響

分別在不同發(fā)酵時(shí)間（0、1 d、2 d、3 d、4 d）加入0.5 g/L HA，BC膜產(chǎn)量（濕質(zhì)量）與復(fù)水率變化結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可知，發(fā)酵時(shí)間在0～4 d范圍內(nèi)，隨著HA的添加時(shí)間不同，BC膜產(chǎn)量逐漸增大后降低，復(fù)水率呈逐漸下降后趨于平緩的趨勢(shì)。發(fā)酵第3天加入HA形成的復(fù)合膜產(chǎn)量最高，達(dá)到224.25g/L，原因可能是由于HA的加入增大了培養(yǎng)基黏度，在發(fā)酵3 d后加入使得大分子HA黏附在BC表面增加BC膜產(chǎn)量，后期產(chǎn)量降低可能與黏度過(guò)大影響B(tài)C合成有關(guān)。發(fā)酵前期加入HA能夠增加BC膜復(fù)水率，后期加入復(fù)水率較低，可能是因?yàn)樵诎l(fā)酵后期加入的HA是依靠氫鍵作用結(jié)合在BC表面，在后序純化及干燥處理中極可能遭到破壞，HA取代率低；發(fā)酵前期加入HA占據(jù)了纖維合成空間，使合成的BC分子間隙變大，復(fù)水時(shí)水分子較易進(jìn)入[13]。由于發(fā)酵前加入的HA會(huì)影響B(tài)C膜的合成，可能會(huì)改變生成的BC結(jié)構(gòu)，發(fā)酵初始添加HA復(fù)水率高，但是產(chǎn)量較低，在發(fā)酵3 d添加HA，獲得的BC膜產(chǎn)量較高，復(fù)水率較低。

圖1HA添加時(shí)間對(duì)BC膜產(chǎn)量與復(fù)水率的影響Fig.1 Effect of adding HA time on yield and rehydration rate of BC membrane

2.2 HA添加量對(duì)BC膜產(chǎn)量和復(fù)水性的影響

在發(fā)酵前加入HA，不同HA添加量對(duì)BC膜的產(chǎn)量（濕質(zhì)量）與復(fù)水率變化結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，HA添加量在0～2.0 g/L，HA-BC復(fù)合膜產(chǎn)量與復(fù)水率均呈先增大后減少的趨勢(shì)。當(dāng)HC添加量為1.0 g/L時(shí)，HA-BC復(fù)合膜產(chǎn)量最大，為247.47 g/L；當(dāng)HA添加量＞1.0 g/L時(shí)，HA-BC復(fù)合膜產(chǎn)量下降，其原因可能是HA添加量過(guò)量，導(dǎo)致培養(yǎng)基黏度過(guò)大，影響菌種生長(zhǎng)代謝，阻礙纖維聚集[14]，產(chǎn)量下降。與BC膜復(fù)合，HA特殊的保水作用能夠增大HA-BC復(fù)合膜的復(fù)水率，并在HA添加量為1.0 g/L，HA-BC復(fù)合膜復(fù)水率最高為23.58%；但HA添加量＞1.5 g/L時(shí)，HA-BC復(fù)合膜復(fù)水率下降。綜合考慮，確定HA添加量為1.0 g/L。

圖2HA添加量對(duì)BC膜產(chǎn)量與復(fù)水率的影響Fig.2 Effect of HA addition on yield and rehydration rate of BC membrane

2.3 添加HA發(fā)酵BC過(guò)程中培養(yǎng)基成分的測(cè)定

2.3.1 發(fā)酵過(guò)程中培養(yǎng)基pH值的測(cè)定

以不添加HA為對(duì)照組，發(fā)酵前添加1 g/L透明質(zhì)酸，檢測(cè)發(fā)酵5 d內(nèi)BC培養(yǎng)基pH值的變化，結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3可知，發(fā)酵前控制培養(yǎng)基的pH值為5，發(fā)酵3 d pH急劇下降，隨后趨于平緩。原因可能是在BC發(fā)酵過(guò)程中木醋桿菌不斷增殖，產(chǎn)生葡萄糖酸與醋酸等導(dǎo)致[15]。發(fā)酵后期，由于培養(yǎng)基酸度過(guò)高，阻礙了木醋桿菌的生長(zhǎng)，pH不再下降。對(duì)照組與添加HA組的BC培養(yǎng)基pH值變化趨勢(shì)相同，說(shuō)明HA的加入不會(huì)對(duì)木醋桿菌發(fā)酵細(xì)菌纖維素產(chǎn)酸造成影響。

圖3 發(fā)酵過(guò)程中pH值的變化Fig.3 Changes of pH during fermentation

2.3.2 發(fā)酵過(guò)程中可溶性固形物的測(cè)定

以不添加HA為對(duì)照組，發(fā)酵前添加1 g/L透明質(zhì)酸，發(fā)酵液中可溶性固形物的變化，結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可知，兩條曲線(xiàn)均呈逐漸降低后趨于平緩的趨勢(shì)。在發(fā)酵的5 d內(nèi)，木醋桿菌不斷生長(zhǎng)，利用碳源合成纖維素，培養(yǎng)基中可溶性固形物的含量逐漸降低，在發(fā)酵第3天時(shí)，添加HA組的可溶性固形物含量急劇降低，可能與此時(shí)為細(xì)菌的對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期有關(guān)。由于木醋桿菌可利用包括單糖、二糖和多糖在內(nèi)的多種碳源和能源物質(zhì)來(lái)合成纖維素[16]，因此，HA的加入可能會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基固形物含量的增加，促進(jìn)細(xì)菌的生長(zhǎng)。

圖4 發(fā)酵過(guò)程中可溶性固形物的變化Fig.4 Changes of soluble solids during fermentation

2.3.3 發(fā)酵過(guò)程中還原糖的測(cè)定

以不添加HA為對(duì)照組，發(fā)酵前添加1g/L透明質(zhì)酸，發(fā)酵液中還原糖含量的變化，結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可知，還原糖在BC發(fā)酵5 d內(nèi)總體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，前2 d內(nèi)，加入HA后還原糖含量略增加，可能與高分子HA的降解有關(guān)。添加HA組與對(duì)照組還原糖變化趨勢(shì)相同，說(shuō)明HA的加入不影響B(tài)C的形成過(guò)程。HA組初始還原糖含量較高，發(fā)酵結(jié)束時(shí)與對(duì)照組接近，推測(cè)木醋桿菌可能利用了部分降解為低分子的HA。

圖5 發(fā)酵過(guò)程中還原糖含量的變化Fig.5 Changes of reducing sugar contents during fermentation

2.4 HA-BC復(fù)合膜的傅里葉變換紅外光譜分析

圖6BC膜(a)及HA-BC復(fù)合膜(b)的紅外圖譜Fig.6 Infrared spectrogram of BC membrane(a)and HA-BC composite membrane(b)

紅外光譜常用來(lái)確定物質(zhì)中的特殊官能團(tuán)或化學(xué)鍵[17]。BC膜及HA-BC復(fù)合膜的紅外光譜圖見(jiàn)圖6。由圖6a可知，在波數(shù)3 234 cm-1和3 257 cm-1之間出現(xiàn)的吸收譜帶是OH鍵與NH鍵的伸縮振動(dòng)作用；波數(shù)2896cm-1處的吸收峰是C=C伸縮振動(dòng)；波數(shù)1 411 cm-1、1 616 cm-1處的吸收峰是對(duì)稱(chēng)與不對(duì)稱(chēng)的C=C伸縮振動(dòng)作用；而波數(shù)1 153 cm-1、1 313 cm-1、1 037 cm-1處的吸收峰分別是氨基酸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的作用。波數(shù)3 600～3 000 cm-1之間的吸收峰是OH鍵的作用。由圖6b可知，波數(shù)3 000～2 800 cm-1之間的吸收峰是CH、CH2鍵的作用，波數(shù)1 200～900 cm-1之間的吸收是由C=O、C=O鍵的伸縮振動(dòng)引起，其中波數(shù)1160cm-1處的吸收峰是羧酸基C-O-C伸縮振動(dòng)引起，而在波數(shù)750 cm-1、710 cm-1處的吸收峰是纖維素典型的Iα、Iβ結(jié)晶形態(tài)峰。特別發(fā)現(xiàn)在波數(shù)1 745 cm-1附近加入HA的BC存在特殊吸收峰，如圖6b中虛線(xiàn)框所示，而未添加的樣品則未出現(xiàn)，說(shuō)明添加HA使產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

2.5 HA-BC復(fù)合膜的XRD分析

BC膜及HA-BC復(fù)合膜的XRD測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖7。由圖7可知，BC曲線(xiàn)上的三個(gè)衍射峰14.8、16.5和22.8分別代表了BC結(jié)構(gòu)的（101）、（10）和（002）三個(gè)晶面[18]，添加HA后，復(fù)合膜不僅出現(xiàn)了這三個(gè)峰，且在衍射峰2θ為14附近峰強(qiáng)增大，表明HA的加入未改變細(xì)菌纖維素的晶型。

圖7BC膜(a)及HA-BC復(fù)合膜(b)的X衍射圖Fig.7 X-ray diffraction graph of BC membrane(a)and HA-BC composite membrane(b)

通過(guò)擬合分峰計(jì)算出BC膜的結(jié)晶度為44.57%，發(fā)現(xiàn)添加HA后復(fù)合膜的結(jié)晶度有所下降，為40.92%，這可能是因?yàn)樵诶w維素形成之前，培養(yǎng)體系中就已有HA存在，HA的“占位”導(dǎo)致纖維三維網(wǎng)絡(luò)間隙變大，結(jié)晶度變低[19]，而結(jié)晶度的大小對(duì)BC膜吸水性有影響，結(jié)晶度減小，復(fù)水率增加，這一結(jié)果與BC膜的復(fù)水率變化保持了一致性。

2.6 HA-BC復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性分析

圖8BC膜(a)及HA-BC復(fù)合膜(b)的熱重分析曲線(xiàn)Fig.8 TGA curves of BC membrane(a)and HA-BC composite membrane(b)

熱重分析（TGA）是在程序控制溫度下，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量變化與溫度或者時(shí)間的關(guān)系技術(shù)[20]。BC膜及HA-BC復(fù)合膜的熱重分析曲線(xiàn)，由圖8可知，BC膜在19.41℃開(kāi)始分解，200.57～449.38℃為主要失重階段，此階段失重約43.99%，最大失重溫度為278.67℃。HA-BC復(fù)合膜的起始分解溫度為18.88℃，主要失重溫度在210.69～450.45℃范圍內(nèi)，約失重52.56%，最大失重溫度為297.21℃。HA-BC復(fù)合物與BC有類(lèi)似的分解曲線(xiàn)，其在前100℃范圍內(nèi)失重較慢，100～200℃失重開(kāi)始加快，發(fā)現(xiàn)加入HA后，最大失重溫度提高，說(shuō)明HA-BC復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性較好，但其在主要分解溫度范圍內(nèi)失重較多，可能與HA較易受熱分解有關(guān)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究了添加透明質(zhì)酸對(duì)BC膜的影響。發(fā)現(xiàn)發(fā)酵前添加1 g/L的HA能夠提高BC膜的復(fù)水性，較未改性的BC復(fù)水率增加了16%。且發(fā)酵過(guò)程中pH、還原糖、可溶性固形物變化趨勢(shì)與未添加HA組相似，說(shuō)明HA的加入對(duì)BC的合成影響不大。對(duì)改性的復(fù)合膜進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)加入HA后，復(fù)合膜熱穩(wěn)定性提高，結(jié)晶度降低，導(dǎo)致其復(fù)水率增加，紅外光譜顯示HA-BC復(fù)合膜在波數(shù)1 745 cm-1附近出現(xiàn)特殊吸收峰，可能添加HA會(huì)改變產(chǎn)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果為改善干態(tài)的BC膜復(fù)水性質(zhì)與BC在各行業(yè)的推廣應(yīng)用提供了理論依據(jù)與技術(shù)參考。

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Effect of hyaluronic acid addition on fermentation process of bacterial cellulose

DING Yong,ZHANG Kewei,SHAO Mingliang,LUO Cangxue*
(School of Food and Bioengineering,Shaanxi University of Science and Technology,Xi'an 710021,China)

In order to improve the rehydration rate of dried bacterial cellulose(BC),the effect of hyaluronic acid(HA)addition on BC membrane was researched,and the properties of the HA-BC composite membrane were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR),X-ray diffractions (XRD)and thermogravimetric analysis(TGA).The results showed that compared with the BC membrane without HA,the BC membrane added 1 g/L HA before fermentation could improve effectively the rehydration rate of BC membrane,the maximum rehydration rate was 23.58%,and the variation trends of pH,reducing sugar and soluble solids were similar to that of the unadded HA group during fermentation,and the addition of HA had little effect on the synthesis of BC.FTIR results indicated that HA and BC form a composite membrane;TGA and XRD results indicated that the thermostability of HA-BC composite membrane increased and the degree of crystallinity decreased which resulted in the increase of rehydration rate.As a result,the addition of HA could produce the HA-BC composite membrane with higher rehydration rate and better thermostability.

bacterial cellulose;rehydration rate;hyaluronic acid;FTIR;XRD;TGA

TS201.3

0254-5071（2017）07-0100-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.07.022

2017-04-08

陜西省教育廳專(zhuān)項(xiàng)科研計(jì)劃項(xiàng)目（14JK1089）

丁勇（1974-），男，講師，碩士，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。

*通訊作者：羅倉(cāng)學(xué)（1959-），男，教授，碩士，研究方向?yàn)槭称芳庸ぜ百Y源綜合開(kāi)發(fā)利用。