1.Гідраксіпрапілметылцэлюлоза (ГПМЦ)з'яўляецца важным эфірам цэлюлозы, шырока выкарыстоўваецца ў будаўніцтве, фармацэўтыцы, харчовай, касметычнай і іншых галінах. ГПМЦ валодае добрымі ўласцівасцямі загушчальнасці, пленкообразования, эмульгирования, суспензіі і ўтрымання вады, таму ён гуляе ключавую ролю ў многіх галінах прамысловасці. Вытворчасць HPMC у асноўным абапіраецца на працэсы хімічнай мадыфікацыі. У апошнія гады з развіццём біятэхналогій метады вытворчасці, заснаваныя на мікробнай ферментацыі, таксама сталі прыцягваць увагу.
2. Прынцып вытворчасці ферментацыі HPMC
Традыцыйны працэс вытворчасці HPMC выкарыстоўвае натуральную цэлюлозу ў якасці сыравіны і вырабляецца такімі хімічнымі метадамі, як подщелачивание, этэрыфікацыя і рафінаванне. Аднак у гэтым працэсе выкарыстоўваецца вялікая колькасць арганічных растваральнікаў і хімічных рэагентаў, што аказвае вялікі ўплыў на навакольнае асяроддзе. Такім чынам, выкарыстанне мікробнай ферментацыі для сінтэзу цэлюлозы і далейшай яе этэрыфікацыі стала больш экалагічна чыстым і ўстойлівым метадам вытворчасці.
Мікробны сінтэз цэлюлозы (BC) быў гарачай тэмай у апошнія гады. Бактэрыі, уключаючы Komagataeibacter (напрыклад, Komagataeibacter xylinus) і Gluconacetobacter, могуць непасрэдна сінтэзаваць цэлюлозу высокай чысціні шляхам ферментацыі. Гэтыя бактэрыі выкарыстоўваюць у якасці субстратаў глюкозу, гліцэрына або іншыя крыніцы вугляроду, ферментуюць у адпаведных умовах і вылучаюць нанавалакна цэлюлозы. Атрыманая бактэрыяльная цэлюлоза можа быць ператворана ў ГПМЦ пасля гідраксіпрапілу і мадыфікацыі метилирования.
3. Вытворчы працэс
3.1 Працэс ферментацыі бактэрыяльнай цэлюлозы
Аптымізацыя працэсу закісання мае вырашальнае значэнне для павышэння выхаду і якасці бактэрыяльнай цэлюлозы. Асноўныя крокі наступныя:
Скрынінг і вырошчванне штамаў: Выберыце высокапрадукцыйныя штамы цэлюлозы, такія як Komagataeibacter xylinus, для прыручэння і аптымізацыі.
Ферментацыйнае асяроддзе: забяспечвае крыніцы вугляроду (глюкоза, цукроза, ксілоза), крыніцы азоту (дражджавы экстракт, пептон), неарганічныя солі (фасфаты, солі магнію і г.д.) і рэгулятары (воцатная кіслата, цытрынавая кіслата) для садзейнічання росту бактэрый і сінтэзу цэлюлозы.
Кантроль умоў ферментацыі: уключаючы тэмпературу (28-30 ℃), pH (4,5-6,0), узровень растворанага кіслароду (перамешванне або статычная культура) і г.д.
Збор і ачыстка: пасля ферментацыі бактэрыяльная цэлюлоза збіраецца шляхам фільтрацыі, прамывання, сушкі і іншых этапаў, а рэшткавыя бактэрыі і іншыя прымешкі выдаляюцца.
3.2. Мадыфікацыя цэлюлозы ў выніку гидроксипропилметилирования
Атрыманую бактэрыяльную цэлюлозу неабходна хімічна мадыфікаваць, каб надаць ёй характарыстыкі HPMC. Асноўныя крокі наступныя:
Апрацоўка подщелачиванием: замачыць у адпаведнай колькасці раствора NaOH для пашырэння ланцуга цэлюлозы і паляпшэння рэакцыйнай актыўнасці наступнай этэрыфікацыі.
Рэакцыя этэрыфікацыі: пры пэўнай тэмпературы і каталітычных умовах дадайце аксід прапілену (гидроксипропилирование) і метылхларыд (метилирование), каб замяніць гідраксільную групу цэлюлозы з адукацыяй HPMC.
Нейтралізацыя і рафінаванне: нейтралізацыя кіслатой пасля рэакцыі для выдалення хімічных рэагентаў, якія не прарэагавалі, і атрыманне канчатковага прадукту прамываннем, фільтраваннем і сушкай.
Драбненне і класіфікацыя: здрабніце HPMC на часціцы, якія адпавядаюць спецыфікацыям, прасейце і ўпакуйце іх у адпаведнасці з рознымі класамі глейкасці.
4. Асноўныя тэхналогіі і стратэгіі аптымізацыі
Паляпшэнне штаму: павышэнне выхаду і якасці цэлюлозы з дапамогай геннай інжынерыі мікробных штамаў.
Аптымізацыя працэсу ферментацыі: выкарыстоўвайце біярэактары для дынамічнага кантролю для павышэння эфектыўнасці вытворчасці цэлюлозы.
Зялёны працэс этэрыфікацыі: скароціце выкарыстанне арганічных растваральнікаў і распрацуйце больш экалагічныя тэхналогіі этэрыфікацыі, такія як каталітычная мадыфікацыя ферментаў.
Кантроль якасці прадукту: шляхам аналізу ступені замяшчэння, растваральнасці, глейкасці і іншых паказчыкаў HPMC пераканайцеся, што ён адпавядае патрабаванням прымянення.
На аснове закісанняГПМЦметад вытворчасці мае перавагі ў тым, што ён аднаўляльны, экалагічна чысты і эфектыўны, што адпавядае тэндэнцыі зялёнай хіміі і ўстойлівага развіцця. Чакаецца, што з развіццём біятэхналогій гэтая тэхналогія паступова заменіць традыцыйныя хімічныя метады і будзе садзейнічаць больш шырокаму прымяненню ГПМЦ у галіне будаўніцтва, харчавання, медыцыны і г.д.
Час публікацыі: 11 красавіка 2025 г