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论文与综述・

细菌纤维素及其在造纸工业中的应用

马　霞

1 ,2

　王瑞明

　关凤梅

　贾士儒

山东轻工业学院　

(

济南　

250100)

天津科技大学　

(

天津　

300222)

摘　要 　简要介绍了细菌纤维素的独特性质 ,重点介绍了细菌纤维素在造纸工业中的应用
关键词 　细菌纤维素　造纸工业　应用

　　新型材料的开发是 21 世纪优先发展的学科。细

菌纤维素 (Bacterial cellulose ,BC) 是当今国内外生物材
料研究的热点之一。一般认为合成纤维素是植物特有

的功能 ,但是 ,有少数微生物也能合成纤维素。现已知
道 ,在各种不同条件下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 ( Achrombac

ter) 、

产碱杆菌属 (Alcaligenes) 、

气杆菌属 (Aerobacter) 、

固氮菌属 (Azotobacter) 、

根瘤菌属 ( Rhizabium) 和八叠

球菌属 (Sarcina) 。这些属中的某些种 ,它们合成的纤
维素统称为细菌纤维素

[ 1 ]

,其中真正能够批量地工业

化生产细菌纤维素且合成能力最强的是醋酸菌属

(Acetobacter) 中的木醋杆菌 ( Acetobacter xylium)

[ 2 ]

。

细菌纤维素是由纯的 D - 葡萄糖聚合而成。纤维素含
量极高 ,不掺杂其它多糖。

1 　细菌纤维素的特性

细菌纤维素作为一种新型生物材料 ,有许多独特

的性质

[ 3 ]

, 如 : 高结晶度和高化学纯度 —

—

—不含半纤

维素、

木素和其他细胞壁成分 ,是 100 %的纤维素 ,提

纯过程简单 ;高抗张强度和弹性模量 ———细菌纤维素
经洗涤、

干燥后 ,杨氏模数可达 10MP ,经热压处理后 ,

杨氏模数可达 30MP ,比有机合成纤维的强度高 4 倍 ;
很强的水结合性 —

—

—其内部有很多“孔道”,有良好的

透气、

透水性能 ,能吸收 60～700 倍于其干重的水份 ,

即有非凡的持水性 ,并具有高湿强度 ;极佳的形状维持
能力和极佳的抗撕力 —

—

—细菌纤维素膜的抗撕能力比

聚乙烯膜和聚氯乙烯膜要强 5 倍 ;较高的生物适应性
和良好的生物可降解性 ;生物合成时性能的可调控性。

2 　细菌纤维素的商业用途

由于细菌纤维素独特的优良性质 ,已引起世界范

天津市自然科学基金项目

(

编号

:983606811)

收稿日期

:2003 - 03 - 07

围的商业关注 ,声音振动膜、

高强度纸、

食品、

新型伤口

包扎材料、

人造皮肤等产品的制造已进入实用化阶段 ,

并在其他许多方面具有十分广泛的商业化应用潜

力

[ 4 ]

。细菌纤维素作为烧伤病人和慢性皮肤溃烂患

者的生物敷料 ,具有良好的生物适应性 ,很好的韧性强
度和水合度 ,有利于皮肤组织生长和限制感染。在造
纸工业中 ,将细菌纤维素添加到纸浆中 ,可提高强度和
耐用性。还可以制造流通货币和吸收有毒气体的碳纤

维纸板。下面主要介绍细菌纤维素在造纸工业中的应

用。

3 　细菌纤维素在造纸工业中的应用

在植物纤维原料中添加功能性材料 ,以克服天然

植物纤维素的不足 ,生产高质量纸张是国内外造纸专
家的共同努力方向之一 ,一些非植物纤维已成为造纸
原料的来源。近年来 ,随着对细菌纤维素的深入研究 ,
细菌纤维素在特种纸或功能纸中应用成为研究热点。
细菌纤维素和植物纤维素化学组成相同 ,但纤维微观
结构存在差异。细菌纤维素的纯度、

结晶度和机械强

度较高 ,具有较大表面积的网状结构。细菌纤维素湿
膜经打浆分散后受到切断、

吸水润胀和细纤维化等作

用 ,制得细菌纤维 ,细菌纤维能很好地与植物纤维结
合 ,具有良好的抄造特性 ,可作为进一步开发特殊纸或
功能纸的造纸原料。从已开展的应用工作来看 ,不必
采用特殊的添加方法 ,就可开发出简单的细菌纤维素
添料纸制造方法。

细菌纤维素在与植物纤维浆料混配前 ,需分散后

加入。Hioki Shinya

[ 5 ]

使用一种称为 self - excited ul

t rasonic p ulverizer 的超声粉碎器分散细菌纤维素 ,所
得的浆液加入到纸浆中增加纸张强度。在化学浆中添

加细菌纤维素能增强纸张的机械性能和改变光学性
质。随着细菌纤维素含量的增加 , 化学热磨机械浆

(CTM P) 纸张的杨氏模量、

抗张强度、

耐折度明显地增

加。强度的增加是因为细菌纤维素的网状结构有很大

—

细菌纤维素及其在造纸工业中的应用