文档介绍：细菌纤维素
摘要:细菌纤维素是一种新型的生物纳米材料材料,,列举了细菌纤维素合成研究过程中的方法,并进一步对细菌纤维素在环境中的应用进行阐述,最后对未来细菌纤维素发展趋势作出了展望。
细菌纤维素
摘要:细菌纤维素是一种新型的生物纳米材料材料,,列举了细菌纤维素合成研究过程中的方法,并进一步对细菌纤维素在环境中的应用进行阐述,最后对未来细菌纤维素发展趋势作出了展望。
关键词:细菌纤维素,纳米材料,应用
众所周知,纤维素是自然界中最丰富且具有生物可降解性的天然高分子材料,是高分子化学诞生和发展阶段的主要研究对象之一。在当今世界面临人口、资源、环境和粮食四大问题的情况下,大力开发取之不尽用之不竭的天然高分子材料造福于人类,具有重要战略意义。
目前,人类获得纤维素的途径主要通过树木、棉花等职务光合作用合成和微生物合成。为了区别于植物来源的纤维素,称微生物合成的纤维素为微生物纤维素或者是细菌纤维素(简称BC)。细菌纤维素最初在1886年,用英国科学家BrownAJ利用化学分析方法确定。
当时他发现在传统酿造液表面生成的类似凝胶半透明膜状物质为纤维素,在光学显微镜下观察到发酵生产的菌膜中存在菌体[1]。自然界中有少数细菌可以产生纤维素,其镇南关木醋菌属中的木醋杆菌(简称Ax)合成纤维素的能力最强,最具有大规模生产的能力。Ax合成细菌纤维素在纯度、抗拉强度、杨氏模量等理化性能方面均优于植物纤维素,且具有较强的生物性,在自然界中可以直接降解,是一种环境友好,性能优异型材料2]。近年来引起了人们广泛的研究兴趣和关注。
细菌纤维素的结构和特性

经过长期的研究发现,细菌纤维素和植物纤维素在化学组成和结构上没有明显的区别,都可视为D-毗喃葡萄糖单体以糖苷键连接而成的直链多糖,直链间彼此平行,不呈螺旋结构,无分支结构,又称8-1,4-葡聚糖。但相邻的毗喃葡萄糖的6个碳原子并不在同一平面上,而是呈稳定的椅状立体结构,数个邻近的8-1,4-葡聚糖通过分子链内与链间的氢键作用形成稳定的不溶于水的聚合物⑶。
C&OH HOH
HOH CFfeOH
图细菌纤维素的结构式

细菌纤维素和植物或海藻产生的天然纤维素具有相同的分子结构单元但细菌纤维素纤维却有许多独特的性质。①细菌纤维素与植物纤维素相比无木质素、果胶和半纤维素等伴生产物,具有高结晶度(可达95%,植物纤维素的为65%)和高的聚合度(DP值2000〜8000);4②超精细网状结构。细菌纤维素纤维是由直径3〜4纳米的微纤组合成40〜60纳米粗的
纤维束,并相互交织形成发达的超精细网络结构;③细菌纤维素的弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上,并且抗张强度高;④细菌纤维素有很强的持水能力(waterretentionvalues,WRV)。未经干燥的细菌纤维素的WRV值高达1000%以上,冷冻干燥后的持水能力仍超过600%。经100°C干燥后的细菌纤维素在水中的再溶胀能力与棉短绒相当;⑤细菌纤维素有较高的生物相容性、适应性和良