科创中国

纤维素纳米纤维是功能材料领域的工业“味精”，在纺织造纸、医用材料等领域有广泛应用前景。然而目前该材料成本偏高，产量有限。细菌纤维素是微生物源纤维素纳米纤维的代表，目前椰子水静态浅盘发酵技术在海南省和东南亚地区已形成规模化生产。随着近年我国经济高速发展，该领域面临椰子水资源有限、纤维素产量低、劳动强度大、自动化程度低等问题。本项目开发了价廉量大的生物质原料[1]、自动化程度和生产效率高的创新技术和装备原型[2-3]，选育适宜生产菌种。

本项目以细菌为生物反应器，动态发酵技术为手段，以菊芋/魔芋/秸秆等量大且低值生物质资源为原料，建立了低成本高效生产技术[1]。2017年澳洲公司利用低效静态发酵生产的纤维素为原料生产出世界首件黏胶纤维针织衫，附加值高，虽然售价达到3000美金，但是市场反响好，目前正积极寻求低成本规模动态生产技术。国外公司的实践表明本项目成果具有很好的应用前景。尤其对于解决当前我国纺织黏胶需要大量进口国外黏胶木浆板，耗用大量外汇的问题，具有重要战略意义。除了纺织造纸，项目成果在食品医药、美容化妆、生物医学工程和功能材料等领域都有广泛的应用前景。发酵废液还可以用于高效生产半纤维素酶等酶制剂，综合经济效益高。项目成果将促进我国下游产业快速发展，对我国在全球纳米纤维素产业占据领先地位意义重大。

项目创新点：（1）以秸秆等低值原料高效生产纤维素纳米纤维；（2）传统动态发酵生产细菌纤维素获得是颗粒或者絮状产品，不适用于膜状产品，本项目采用动态转鼓/走网技术，不仅生产效率高，而且可同时制备复合膜材，有利于在高端敷料等领域的应用。

参考文献：

[1] Lin Chen, Feng Hong, Xue-xia Yang, Shi-fen Han.Biotransformation of wheat straw to bacterial cellulose and its mechanism.Bioresource Technology, 2013, 135: 464-468.

[2] Genqiang Chen, Lin Chen, Wei Wang, Shiyan Chen, Huaping Wang,Yen Wei, Feng F. Hong. Improved bacterial nanocellulose production from glucosewithout the loss of quality by evaluating thirteen agitator configurations atlow speed. Microbial Biotechnology, 2019, 12(6): 1387–1402.

[3] Genqiang Chen, Lin Chen, Wei Wang, Feng F. Hong, Meifang Zhu.Manufacture of a novel anisotropic bacterial nanocellulose hydrogel membrane byusing a rotary drum bioreactor. Carbohydrate Polymers, 2019, 211: 281–288.