细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)因其独特的性能,在生物医疗、组织工程、电子材料等领域具有广阔的应用前景。已有研究表明,震荡培养时合成的BC机械性能较差;而静置培养时,BC的产量较低,其原因是否因环境物质传质的影响还有待进一步明确。本文以木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus,G.xylinus)和将木葡糖酸醋杆菌进行基因重组后获得的重组菌(Gluconacetobacter xylinus-vhb+,G.xylinus-vgb+)为研究对象,通过添加不同浓度的琼脂,考察其对两株菌株合成BC的影响。以G.xylinus为研究对象,通过添加不同浓度的琼脂到合成BC的液体培养基中,使之形成一定的葡萄糖传质阻力,研究BC的发酵合成过程及葡萄糖在BC合成中的传质作用。结果表明:随着琼脂浓度的增加,葡萄糖的利用率、菌体量和BC产量都逐渐减少。当培养至第七天时,与对照组(不添加琼脂)相比,琼脂浓度为0.3%、0.6%时,葡萄糖的利用率、菌体量和BC产量分别减少了 40.64%、70.31%,49.95%、82.05%和49.95%、79.24%。此外,液体培养基不同位置的葡萄糖含量的均一性和琼脂浓度为0.3%和0.6%时,培养基不同位置葡萄糖浓度呈梯度分布表明:BC合成过程受葡萄糖传质阻力的影响。BC合成过程中需要氧气的有效供给。因此,探讨了通过提高氧的利用效率,考查葡萄糖的利用率是否能够相应提高。以G.xylinus-vgb+(通过pBla-VHb-122质粒,在G.xylinus上表达了 VHb编码基因vgb)为研究对象,通过将C.xylinus-vgb+和G.xylinus的发酵性能进行对比得到以下结论:在相同的培养条件下,与原始菌株G.xylinus相比,G.xylinus-vgb+的葡萄糖利用能力强,转化率高,菌体生长更好,BC产量更高。在对照组(不添加琼脂)和琼脂浓度为0.3%的培养基中,葡萄糖的利用率分别提高了 12.09%,54.55%;同时,与G.xylinus的菌体量相比,G.xylinus-vgb+的菌体量在液体、琼脂浓度为0.3%、0.6%的培养条件下分别提高了 8.52%、15.06%、17.14%;BC的产量也分别提高了 12.95%、47.98%、15.63%。这表明BC合成过程中,提高氧气的利用率可以提高葡萄糖的转化率,进而提高BC产量。此外,对不同培养条件下获得的BC膜的理化性能进行研究,FTIR结果表明:不同培养条件下获得的BC膜,具有相同的透射峰,即具有相同的化学结构。XRD图谱和TG、DTG曲线表明:不同琼脂浓度下合成的BC的热稳定性和结晶度大致相同。