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细菌纤维素是由部分微生物合成的一类高分子化合物,以超微纯纤维素的形式存在。静态条件下发酵生产获得的细菌纤维素湿膜在纯度、含水量、结晶度、抗拉强度、弹性等理化性能方面都有许多优良的特性,并且具有生产的可调控性。以本实验室保藏的木醋杆菌M12为发酵菌株,在细菌纤维素初始发酵培养基中添加γ-聚谷氨酸,选取不同Y-聚谷氨酸的添加浓度和添加时机,研究其对细菌纤维素湿膜产量的影响。然后在逐因子实验的基础上,利用Plackett-Burman设计及响应面分析法优化复合膜的发酵工艺,最终确定了细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜的最优发酵组合：葡萄糖25g/L,柠檬酸6g/L,Na2HPO42g/L,γ-聚谷氨酸1.04g/L,Y-聚谷氨酸的添加时机4h,发酵初始pH5.0,温度30℃,发酵周期7d。在优化发酵条件下复合膜的湿重可达61.07g/100mL培养基,实验值与预测值误差为-3.05%,较初始培养基复合膜产量提高91.32%。根据发酵过程曲线,对木醋杆菌M12合成细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜的发酵动力学特性进行研究,提出了发酵过程中菌体生长、复合膜生物合成、基质消耗的动力学模型,并应用1 stOpt数值应用软件对实验数据进行拟合,最终拟合的模型可表述为：菌体生长动力学模型：dX/dt=0.0508(1-X/0.3469)X细菌纤维素/Y-聚谷氨酸复合膜生成动力学模型：dP/dt=5.6467dX/dt+0.2703X葡萄糖消耗动力学模型：-dS/dt=3.5985dX/dt+0.0473dP/dt测定添加Y-聚谷氨酸后,复合膜性能方面发生的改变：首先测定其含水量、复水率和硬度、剪切力、韧性等物理性质方面的改变,再通过扫描电镜、红外光谱和X-射线衍射对其进行表征。从测定的结果可以看出,细菌纤维素/γ-聚谷氨酸复合膜在含水量、复水率、物理性能等方面都优于单纯的细菌纤维素；电镜照片显示,添加γ-聚谷氨酸后,复合膜的纤维束变粗,纤维间孔径变大；红外光谱测试和X-射线衍射的结果显示Y-聚谷氨酸较好的融入到了纤维结构中,生成的复合膜结晶度变大。进而可以得出结论：添加Y-聚谷氨酸可以显著提高细菌纤维素的产量,改善细菌纤维素的性能。