细菌纤维素的制取方法及在服装设计中的应用[权威资料].docVIP

细菌纤维素的制取方法及在服装设计中的应用

摘要:在艺术设计领域，生物技术的运用是近年较为引人注目的创新之一。本文试就生物技术中的细菌纤维素在服饰设计中的运用作一个方法技术的阐述，提供服装创意设计的一种新方法新思路。

关键词:细菌纤维素;制取;服装设计;应用

生物技术是利用、改造生物体进行物质制造或服务应用的新兴技术，不仅运用于医药、食品、工业和环境保护领域，也是艺术领域的新兴实践对象。在当今艺术领域，与生物技术的跨界合作具有相当的前沿性和话题性，也取得了一些引人注目的成就。因此，设计受艺术思潮影响，从生物技术领域寻找灵感也是一种可见的趋势。其中，细菌纤维素就是生物技术运用的一种。

1细菌纤维素简述

1.1细菌纤维素的特点

纤维素是自然界中最丰富的天然高分子。我们的食物(蔬菜)中就含有丰富的植物纤维素，是植物细胞壁的组成部分。用天然合成和人工化学合成的方法可以获取纤维素，纤维素可以组成纤维，在造纸、纺织行业运用最广。

细菌纤维素是生物纤维素的一种，也称微生物纤维素，是由微生物发酵合成的葡萄糖发生缩聚反应而形成的纤维素。不同于植物纤维素，它不是细胞壁的结构成分，是细菌分泌到细胞外的一种高聚物，呈独立的丝状纤维形态，某些细菌在培养液中的自由运动能形成高度发达的精细网络结构。常温下的细菌纤维素多为乳白色凝胶态膜状物，弹性、吸水性和生物相容性都非常出色。古代文献《齐民要术》中，就有食醋酿制过程中出现凝胶状物质的记载，所说的正是细菌纤维素。

细菌纤维素中的纤维素含量高于植物细胞壁，而且不掺杂果糖、木质素。因此，在工业运用前，无需进行繁杂的预处理来去除这些杂质，提取处理都较为简便，具有可工业化生产的一个优势。

1.2细菌纤维素的种类

最早对菌膜进行研究并确定其本质的学者则是英国的R.M.Brown。他于1886年在乙酸发酵实验中确定发酵产生的“凝胶”化学本质是纤维素，并把产生这种纤维素的细菌命名为“木醋杆菌”。这是人类历史上发现的第一种细菌纤维素，由此引发细菌纤维素领域的研究。目前，已知的细菌纤维素菌属有醋酸菌属(Acetobacter)、假单胞杆菌属(Pseudomonas)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、无色杆菌属(Achromobacter)、根瘤菌属(Rhizobium)、八叠球菌属(Sarcina)、气杆菌属(aerobacter)、动胶菌属(zoogloea)等。作为最早发现并研究的醋酸菌属中的木醋杆菌，是纤维素产生的菌株，其合成纤维素的能力是已知菌株中最强的，并被国内外专家通过紫外诱变、基因工程等方式不断改良，具有大规模生产的潜力，因而成为设计运用的首选。

1.3细菌纤维素在当下的应用

目前，细菌纤维素材料主要应用于声学材料、吸附剂、增强材料、可降解塑料、膳食纤维、纤维素纺丝、纤维素液晶材料以及生物医学等方面。细菌纤维素的微观结构是极其精细而独特的网络结构，具有高吸水性和高保水性。它的透气性也极为出色，优异的性能使细菌纤维素纤维既可在食品工业中作为食品成型剂、增稠剂、分散剂，也可在造纸工业中提高纸张的纤维强度，进而提高纸张的耐用性。而它高聚合度、高结晶度以及分子高度取向的特性，则使其广泛应用于高级音响设备振动膜。近年来，在医学方面，细菌纤维素材料凭借其出色的生物相容性，在人造血管、人造皮肤、骨骼支架等方面的应用占有重要地位。

2细菌纤维素材料的制取

细菌纤维素材料的获取并不是太复杂，无需高端的设备与环境，是适合自制性的创意实验类型。

2.1菌种、培养基和实验环境

细菌纤维素的制取一般用合成纤维素能力最强的红茶菌，其主要成分为即为木醋杆菌。木醋杆菌和其他一些微生物混合的红茶菌在发酵时会产生大量极其纤细的纤维素材料。现在改良后的红茶菌产纤维素的能力多在4g/L(干重)以上，产品的纯度较之以前也提高了很多。

培养基是提供红茶菌生长和维持用的人工配制的养料，不同菌种的差异，使它们对各类营养物质的需求也不尽相同，但绝大多数菌种的培养基都是不同比例的绿茶或红茶、白糖、少量醋酸以及适量的水。

培养基的pH值应当控制在4.0,7.0(弱酸性)之间，并在发酵过程中通入富氧空气(实际操作中若条件限制保持通风就可以)以确保装置含氧量充足。因为随着发酵的进行，培养液的黏滞性增加会导致氧气的传递速率下降，进而降低纤维产生速率。因此，生长池(培养容器)要放在具备良好通风条件的环境中。

适宜的温度可以提高纤维素的产量。菌种生长池的温度则最好控制在28?,32?之间，因为这段温度区间是木醋杆菌产生纤维素速率最快的区间。

2.2操作过程

红茶菌的培养过程并不复杂，主要包括制备、发酵和脱水风干。

(1)制备。首先将茶煮沸后缓慢冷却，在茶还是温热(50?,70?左右)时，加入白糖(其质量约为绿