俄科学家首创：大豆糖蜜和红茶菌制造医用原料

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什么是细菌纤维素？

细菌纤维素是一种生物聚合物，医学、美容、组织工程和其他领域都有需求，还用于制造燃料、炸药、化妆品及加速伤口愈合的敷料。科学家们认为，细菌纤维素最有效“生产者”是红茶菌，一种酵母菌、乳酸菌和醋酸菌的共生菌落。然而，要获得大量细菌纤维素，必须在复杂且昂贵的培养基中培养红茶菌。为降低生产成本，科学家们正寻找替代培养基，如基于廉价植物原料的物质。俄罗斯国立研究型大学ITMO（圣彼得堡）、波罗的海康德联邦大学（加里宁格勒）和克麦罗沃国立大学（克麦罗沃）的生物技术专家提出用大豆加工副产品大豆糖蜜作红茶菌生长培养基。俄罗斯每年生产和处理超过158万吨大豆糖蜜。

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为了解生产细菌纤维素的最佳条件，研究者测试了五种培养基，分别是茶加糖、大豆糖蜜加茶加糖、大豆糖蜜加糖、大豆糖蜜加茶、仅大豆糖蜜。经过20天实验，发现红茶菌在大豆糖蜜、大豆糖蜜加糖加茶培养基中比在茶加糖中生长得更好。根据培养温度不同，茶加糖培养基获得的细菌纤维素产量分别少49%和37%。这表明大豆基质提供了极好的营养基础，可促进微生物更活跃地繁殖和高效生长。项目负责人、俄国立研究型大学ITMO生物技术学院教授、工学博士克里戈尔（Olga Kriger）说：“为更好了解细菌纤维素的生成机制，要进一步研究其在替代基质中的形成，这些替代基质的基础是农业生产废料或低价草本植物，如甘蔗糖蜜、橙子和菠萝果汁和果皮、酸性水解物，等等。” 

为什么需要细菌纤维素？

生物学家还比较了两种红茶菌（天然红茶菌和实验室红茶菌）在不同培养基中的生长情况。发现其微生物群落构成有所不同。实验证明，虽然天然红茶菌生长要求较低，并且不需要无菌条件，但实验室改良版本却是细菌纤维素的最佳生产者：用大豆糖蜜、大豆糖蜜加糖加茶进行培育时，改良版红茶菌细菌纤维素最大产量比天然红茶菌增加56-58%。生物学家们提出的这种培养方法，可以成为一种生产细菌纤维素的经济型技术，因为它使用现有食品工业废物作为红茶菌的生长培养基，能降低成本50%，并产生大量细菌纤维素。

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尽管生产各种急慢性伤口敷料的材料有很多，但开发具有优异机械性能、无毒且低成本高质量产品仍具现实性。俄罗斯国家技术倡议食品网络市场（FoodNet）“智能供应链”部门负责人科索戈尔（Sergey Kosogor）说，纤维素是最常见天然聚合物之一，可以从植物、藻类、真菌和细菌中获得并用于制造敷料。他说：“细菌纤维素1886年被布朗发现以来，因其独特的性能、优异的机械强度、生物降解性、生物相容性、保水能力和良好的化学稳定性备受医学领域青睐。1990年，它作为‘临时人工皮肤’用于治疗烧伤、溃疡、擦伤和其他皮肤损伤的新闻初见报道，之后这种生物聚合物被广泛用作血管支架和烧伤治疗。”不过，该专家认为这种技术并不是很独特。科索戈尔说：“现在，许多科学家正朝这个方向努力，包括俄罗斯科学家，考虑到上述纤维素的良好保湿性、延展性和医学特性，可以将细菌纤维素用作替代绷带和创可贴的敷料。此外，纤维素可以清洁皮肤，减轻疼痛，并且不需要像普通创可贴那样频繁更换。”

生产细菌纤维素，不仅能进入可降解生物聚合物市场，而且可以将食品生产废料用作原料。俄罗斯国家技术倡议食品网络市场专家、新生物技术公司总经理谢沃斯季扬诺娃（Natalya Sevostyanova）认为，这是二次利用废料并改善环境安全的途径之一。她说：“原料可以是农业企业废料，如不合格蔬菜和粮食等农工企业废料，或大豆糖蜜等食品企业废料。”由于细菌纤维素具有化学稳定性，未来可用作食品业和制药业原料。该专家强调说，细菌纤维素还可用做增稠剂和稳定剂或复合材料，其应用范围非常广泛。这项研究得到俄罗斯科学基金会资助，研究结果发表在《食品科学与技术》杂志上。

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玛丽亚·涅久克（Mariya Nedyuk）