織布用棉花,造紙業用木漿、蘆葦、稻草,這是人類幾千年的傳統,這些原料能提供纖維素,用于制造布和紙。而現在,由微生物經生物化工技術合成的細菌纖維素正取代這些傳統纖維資源,進入食品、醫藥、紡織、造紙、化工、采油、選礦等行業,在日、美發達國家已初步形成年產值上億美元的市場。在人口增長與耕地有限的矛盾日益突出、資源日益短缺的情況下,細菌纖維素蘊藏著無限商機。
我國在這方面的研究開發尚處于起步階段。青島大學化學化工與環境學院副院長朱平等專家指出,我國細菌纖維素要形成產業化、規模化應用,必須要過降低成本和開拓應用領域兩道關。
據介紹,細菌纖維素由微生物合成,不僅具有合成速度快、產率高等特點,而且具有許多植物纖維素無法比擬的優良性能。它具有良好的生物適應性,很好的韌性強度和水合度。在醫學上應用,因其對液、氣通透性好,與皮膚相容性好、無刺激,并且結構極為細密,防菌性和隔離性均優于當今其他人造皮膚和外科敷料。細菌纖維素膜還可作為緩釋藥物的載體攜帶各種藥物,用于皮膚表面給藥,促進創面的愈合和康復。
在食品工業中,由于細菌纖維素具有很強的親水性、黏稠性、穩定性及不被人體消化的特點,成為一種優質的食品基料,可作為食品成型劑、增稠劑、分散劑、抗溶化劑等,還可替代沙拉醬中的油脂、冰激凌中的奶油。由于細菌纖維素和其他膠體具有共效作用,以其制作魚丸子、肉丸子及香腸類制品的膠體添加劑,會賦予產品更好的口感。
此外,細菌纖維素還可作為造紙、織布、涂料的增稠劑、增強劑,超濾和反滲透膜材料、動物細胞培養載體、高級音響設備振動膜等。細菌纖維素的高機械強度可滿足當今頂級音響設備聲音振動膜材料所需的對聲音振動傳遞快、內耗高的特性要求。
“目前,成本過高和應用領域較窄限制了細菌纖維素的發展。”朱平表示,生產細菌纖維素需要適合發酵條件的培養基,而且培養基的組成對纖維素產量有很大的影響。目前培養基所需要的碳源如葡萄糖的成本比較高,制約了細菌纖維素的規模化生產與應用。因此,要想更廣泛地使用細菌纖維素,首先就要降成本。據了解,我國發展細菌纖維素最早的海南省,以自然發酵椰子水為主要培養基質,利用微生物工業化生產纖維素凝膠已有十年的歷史。
現在國內的細菌纖維素主要在食品加工領域中應用,在其他領域中的應用還未形成產業化規模,行業存在著產品標準未建立、無權威性的檢測方法及技術、產品品質無法規范、部分廠商甚至無生產許可證等問題。專家指出,必須有高品質管控要求與標準化生產,潛力??場才能真正成形成。
江蘇一家細菌纖維素生產企業負責人介紹,近幾年,高產菌株選育與建構、優質化培養基、發酵條件改善、高效專用發酵罐改善及提高細菌纖維素的合成效率與產量等方面的關鍵技術,雖然國內有科研院校在研究,但難有突破。合成技術僅停留在實驗室階段,制約著成本的降低和應用領域的擴展。
他認為,加強交流合作是推進細菌纖維素產業化的一個好辦法,比如我國臺灣近年加大了對微生物生物科技的投入,在微生物資源開發、菌種保存、篩選、培養、發酵條件及品質穩定性上有一定的技術與實力,內地企業應加強與臺灣有關科研機構及企業的交流與合作。