得到纤维素纤维直径17 ± 2 Å。
9.4.化学-酶合成
在纤维素化学合成实验中尚未得到预期结果。分支和低分子量葡聚(Husemann 和Muller, 1966)或β-1,4- and α-1,4-链接葡糖吡喃糖的聚合物(Micheel 和Brodde, 1974)被得到。
Kobayashi 等人 (1991)成功实验指出，应用联合化学和酶方法可以导致纤维素外部合成的商业发展。
作者应用β-D- cellobiosyl氟化物，通过化学合成方法得到，一种基质和T. reesei纤维素,在水-有机溶剂系统(乙酸缓冲液pH 5.0和氰化钾烷，1:5 v/v 的一种混合物)中催化并获得水不溶“合成纤维素”，用DP > 22. X-线 和C-NMR分析表明这产物是纤维素II。
作者叙述产品的DP取决于反应条件，特别是水-有机溶剂成分。他们发现更高浓度基质和乙腈存在，这纤维素酶，作用如糖基转移酶-主要产生可溶纤维低聚多糖(DP ≤ 8)，还可发现许多用途。虽然这些研究没能继续，由Kobayashi提出的方法对外部纤维素产生对所有酶有望做出选择。
9.5.预期未来应用的产品加工
最近，一大规模细菌纤维素生产独创方法是由Nichols 和Singletary (1998)提出的，应用转基因植物结构专利想法去生产这种聚合物的可能性。作者想表达三种A. xylinum CS基因(bcsA, bcsB, 和bcsC, 见7.4段)和在作物（马铃薯，玉米，燕麦，高粱，小米，小麦，稻，甘蔗等）的存储组织（根，块茎，谷粒）中两个A. xylinum二甲脒基环化酶基因。他们设想得到大量纯聚合物，容易和廉价收获。按照他们的方法，生产要比发酵法更便宜。作者还强调他们的程序在生态学方面，因为纯纤维素生产转基因植物的培育的附加利益，将比使用森林资源更经济。
9.6.复原和纯化
经过静止或搅拌培养得到的微生物纤维素不是很纯并含有某些杂质，像培养基成分和A. xylinum完整细胞。在用于医药，食品加工，或甚至造纸业之前，必须去除所有这些杂质。
最广泛应用纯化方法之一是基于用NaOH，稀释酸，氢氧化物（以钠和钾为主），氯化钠或次氯酸溶液，有机溶剂或热水处理细菌纤维素。这些试剂可以单独或联合使用。(Yamanaka等人 1990)。细菌纤维素浸泡在这样溶液中（14-18小时，某些情况达24小时），升高温度（55–65 °C）能明显减少细胞数和着色程度。
还有报道预先用自来水冲洗之后在2% NaOH溶液中煮沸(Yamanaka 等人1989) Watanabe等人(1998a)这聚合物在0.1 NaOH 于 80 °C浸泡20分钟然后用蒸馏水洗涤。Takai等人(1997)用蒸馏水和2% NaOH处理细菌纤维素，用2%乙酸中和这膜。
Krystynowicz 等人. (1997)开发了一种程序开始用自来水清洗初始细菌纤维素（过夜），随后在1% NaOH溶液中煮沸2小时，在自来水中洗涤以彻底去除NaOH（1天），用5%醋酸中和，再用自来水去除它。获得的最终细菌纤维素制剂含有不足3%的蛋白，适于某些食品和医药目的。
细菌纤维素医学应用需要特殊处理以去除细菌细胞和毒素，因为它们能引起热源反应。最有效的方法之一是开始用可吸收的片材从两面轻轻压挤纤维素膜以排除80%的液相，然后把膜垫浸泡在3% NaOH中12小时。这过程要重复3次，之后把膜片浸泡在3% HCl溶液中，挤压并在蒸馏水中彻底清洗。
纯净膜经高压消毒或是钴60照射。它可作为良好的创伤绷带，因为它仅含1–50 ng脂多糖内毒素，而应用常规方法纯化细菌纤维素通常会含有30 µg或是更多的这些物质。(Ring et al., 1986).
10．特性
细菌纤维素是一种非常难溶解、有弹性和易伸缩的聚合物，有很强拉力。它是网状结构，是由高度结晶和高度单向纤维素亚原纤维组成大量的带状原纤维。这是三维结构，在植物原纤维素是看不到的，这导致了细菌纤维素高结晶指数(60–70%)。而且，植物聚合物纤维比细菌纤维素的微纤维要粗100倍，因此细菌聚合物有大200倍的可及面。以搅拌培养A. xylinum纤维素做比较，在静止状态下聚合物合成，有更高DP(各为14,400 和 10,900)、结晶指数（各为71 和63%）、拉力强度（Young's系数各为33.3 和 28.3）、但有低水容性（每克细菌纤维素各为34和170）和在它分解形态悬浮粘度（各为0.04 和0.52 Pa⋅s,）(Watanabe et al., 1998a)。
微生物纤维素表现是凝胶状的，因为它的液体成分（通常是水）存在于非常细小的带的空洞中，重量至少在95%。细菌多糖有高容水性，但大部分水不与聚合物结合，用轻微压力就可以挤出。干燥的细菌纤维素可形成纸片形状，厚0.01–0.5 mm(Yamanaka et al., 1990; Krystynowicz et al., 1995, 1997)并有良好吸收特性。除了有高Young's系数外，细菌纤维素还显示有高音速并且因为这些独特机械特性，它能应用于声膜(Vandamme et al., 1998).。
细菌纤维素的特性在它合成期间和培养期间完全被改变。某些成分，像纤维素衍生物、磺酸、烷基磷酸盐、或其它多糖（淀粉、右旋糖酐）、可以进入营养液中改变其肉眼形态、伸展力、光密度和最终产物的吸收特性(Yamanaka et al., 2000)。细菌纤维素还能与其它物质结合，加入湿或干的纤维素，以得到理想的理化特性成分Yamanaka, 1990)。为了这个目的应用的添加物是由各种各样的无机和有机成分组成，像铝、玻璃、琼脂、海藻酸盐、carragenan、支链淀粉、葡聚糖、聚丙烯酰胺、肝素、polyhydroxylalcohols、明胶、胶原等。它们通过注入、迭片或是吸收、或是与分解聚合物混合，与细菌纤维素片组合。这复合材料能进一步使之成形处理，于是可得到各种产品。
近来，Kim 等人（1999）报告应用L. mesenteroides (葡聚糖产生菌)dextransucrase（葡聚糖生成酶） 和 alternansucrase（交替蔗糖酶）改变细菌纤维素的酶促方法。在有A. xylinum ATCC 10821存在时合成“可溶纤维素”，由1,4-, 1,6-, and 1,3-链接单体组成葡聚糖。
细菌纤维素基本特性见表2.
表2.细菌纤维素特性
高纯度
高结晶度
比传统木纸浆有更大面积
薄片密度300 — 900 kg m
高拉伸强度，即使是在低薄片密度（500 kg m以下）
高吸收力
高结合水能力
高弹性、顺应性和耐久性
无毒性
代谢惰性
生物相容性
易生物降解
维持良好形状
容易剪裁的理化特性
11．应用
细菌纤维素公认是安全(GRAS)多糖并因此它早已有各种各样应用。它的商业应用就是这聚合物的独特性质决定的并且根据在廉价废料改良细菌菌株的生长使生产的有效技术的发展。细菌纤维素的优点是它的化学纯度和没有在植物多糖中通常存在的物质，那需要费力提纯。除了细菌纤维素膜片形状之外，它的面积和厚度，可以通过培养条件来定制。
在它生物合成期间相对容易使细菌纤维素改变，对一些特性如分子聚集、弹性、顺应性、容水能力、结晶度指数等进行规定。细菌纤维素微纤维可于低分子量物质和聚合物结合，这例子是加入生长培养基中，于是得到新奇商品。细菌纤维素也是未来化学变型的原料。
估计，在一公顷（一万平方米）表面区域每年从静止培养可得到多达10,000 kg（公斤）（10吨）细菌聚合物而在同样时间、同样区域、棉花只能收获600 kg（公斤）（16.6倍），细菌纤维素的广泛应用前景变得越来越明显。
细菌纤维素的主要潜在应用概述在表3.
表3.细菌纤维素应用
部门应用：
化妆品：乳剂稳定剂如面霜、滋补剂、护甲素和亮光剂、人造指甲成分。
纺织工业、人造皮肤和织品、高吸附材料。
旅游和运动：运动衣、帐篷和野营器材。
矿业和炼油厂废物、溢出油收集海绵毒素处理吸收和矿物质和油回收材料。
污水净化：城市污水净化和水超滤。
麦克风和立体声耳机播放灵敏膜片。
林业：人造木村替代品、多层胶合板和耐用容器。
造纸工业：专业纸、档案文件修复、极耐用钞票、尿布和餐巾纸。
机械工业：车体、飞机部件和火箭壳裂缝密封。
食品生产：食用纤维素和椰果（‘nata de coco’）。
医药：褥疮、烧伤和溃疡治疗的暂时人造皮肤，牙齿成分和动脉植入物。
实验室/研究蛋白固定、色谱技术和体外组织培养介质成分。
11.1．科技应用
与植物纤维素片材相比，细菌纤维素即使是在低密度板也有满意拉力。(300–500 kg m) (Johnson and Neogi, 1989)。因此，细菌纤维素是造纸的极好成分，能提供更好机械特性。细菌聚合物的微纤维形成大量氢结合物，当纸被干燥，就得到改善化学粘附和拉力强度。含细菌纤维素的纸不仅表明对固体添加物有更好抵抗，如填料和染料，而且还有更大弹性、可透气、抗撕裂和充暴力、能结合更多水(Iguchi et al., 2000)。
有益作用如改善抗老化抵抗力，通过在棉花纤维加入小量细菌纤维素来达到，能得到手工制作纸，用于古老文档修复。这纸张显示适宜墨水承受力和特定撕扯(Krystynowicz et al., 1997)。这纸含有1%细菌纤维素就能满足对信息和文件纸
国际标准ISO 9706:1994，特定撕扯可与抹布纸相比。可能用细菌纤维素加压制模，及用作电绝缘材料的板纸生产和封皮。
细菌纤维素还能用于特殊纸张的表面包覆。为此，细菌纤维素过滤悬液（匀质并与其它成分混合）被加入，应用一特殊涂抹器，或是里面是湿板结构，或是部分或全部是干燥板。包被改善性质如光泽、亮度、平滑、多孔性、墨水承受性、和张力。其它添加剂像淀粉、有机聚合物、包括羧甲基纤维素、有机、或是无机色素也可应用。Johnson and Neogi (1989)声称用3%细菌纤维素（固体物质）包被的纸显示有光泽性能和表明强度与有20%传统涂层的影印纸类似。该作者还叙述用细菌纤维素和羧甲基纤维素做包被甚至有更好特性，因为它们有协同作用。
细菌纤维素也是合成纸的重要成分(Iguchi et al., 2000)，自无极性聚丙烯和聚乙烯纤维，提供绝缘、耐热和阻燃特性，不能形成氢键。这型纸的木浆量通常是20-50%达到优良质量。应用细菌纤维素能使添加剂的量减少而对合成纸特性没有任何影响。
细菌纤维素在无纺布样产品也表明是良好粘合剂(Yamanaka et al., 1990)通常用于外科洞巾和大褂并含有各种亲水和疏水性、天然和人造纤维，像纤维素酯、聚烯烃、尼龙、有机玻璃、或是金属纤维。甚至小量细菌纤维素就能改善织物拉力和撕扯强度，例如，10%细菌聚合物相当于20-30%乳剂粘合剂。
细菌纤维素应用范围可以更广泛，因为它在合成期间是可变化的(Brown, 1989a,
1989b)。为此，羧甲基纤维素或是糖类共聚物和草酸可以直接加入到培养基中(Yamanaka et al., 1989)。有羧甲基纤维素存在得到的纤维素并有有机溶剂干燥有弹性和伸缩力特征及更高容水力（更快吸收更多的水）。最佳羧甲基纤维素浓度范围从0.1 to 5% (w/v)。有机溶剂的极性也能影响细菌纤维素的特性。用丙酮处理聚合物之后有弹性和橡胶样，而用无水乙醇干燥之后细菌纤维素像皮革。
因为细菌纤维素对酶消化敏感，被改变会得到各种满意生物降解力和强度的复合材料。这些产品的产生是根据纤维素和共聚物或是在含共聚物培养基中培养能产生细菌纤维素菌株之间的化学反应来决定的。
11.2．医学应用
从静止培养得到的纤维素膜片是容易应用的，是天然“编织”创伤敷料，适合现代创伤敷料标准(Figure 16)。它是可灭菌、生物相容性、多孔、有弹性、容易操作和贮存、吸附分泌物、提供最佳湿度，这些都是创伤快速康复、防止次生感染和机械损伤、不会粘附新生组织、烧伤热吸附可缓解疼痛的重要因素。细菌纤维素片对固定加速康复过程的药剂也是极好的载体。
图16。纤维素膜片是创伤敷料的材料
因为细菌纤维素能有各种大小，它相对容易生产对于广泛创伤的敷料。因为近来动物源产品、胶原敷料的问题，可由细菌纤维素之一取代。这论点受到临床试验真实肯定结果额外支持。例如，细菌纤维素制剂Prima Cel，由Xylos公司生产，按美国伦斯勒理工学院在治疗溃疡临床试验用作创伤敷料。得到的结果是满意的，8周之后有54%病人恢复和其余溃疡也都痊愈(Jonas and Farah, 1998)。
生物敷料
A. xylinum纤维素的其它商业产品，像Biofil表明作为皮肤移植物和三度烧伤治疗、溃疡、发现在恢复牙周和褥疮应用是极好的。另一制剂，Gengiflex 薄织物(Jonas and Farah, 1998)。Krystynowicz 等人(2000)在A. xylinum纤维素制备薄膜调查指出( 图17)作为创伤敷料一般应用是可能的。
图17。应用细菌纤维素敷料治疗烧伤，康复之前(a)和之后(b) (Krystynowicz
et al., 2000).
细菌纤维素中空管纤维用作人造血管和输尿管研究结果是有希望的(Yamanaka et al., 1990)。细菌纤维素的抗凝血特性（血液相容性）通过根据在成年狗血管（部分降主动脉和颈静脉）用细菌纤维素制造人造对应物更换的试验做出了评价。一个月之后人造脉管被取出并检查它的内表面血栓粘附状态。细菌纤维素血管保持很好的开通状态。
另一成功试验表明应用生物合成纤维素更换狗硬脑膜材料(Jonas and Farah, 1998)。
因为它的高拉力强度、弹性、对液体和气体的可渗透性、干燥细菌纤维素用作生物传感器中附加膜保护固定的葡萄糖氧化酶，用以测定血液葡萄糖水平。这细菌纤维素膜在10倍稀释人血溶液可增强电极稳定性至200小时。其它商品保护膜，像cuprophan(AKZO, England),只提供电极稳定性30小时。在未稀释人血用cuprophan覆被的生物传感器稳定3-4小时。而细菌纤维素膜稳定性延长至24小时。
11.3．食品应用
化学纯和可代谢惰性细菌纤维素已在食品加工中用作非卡如里膨胀和稳定剂。和植物多糖及其衍生物的纯制剂相似，它是用作泡沫、胶质和淀粉凝胶、乳胶的稳定作用，即罐装巧克力饮料和高汤、质感改变，即，果浆稠度改善、粘度增强、脂类取代，包括油类，和饮食纤维补充剂(Ang and Miller, 1991; Kent et al., 1991; Krystynowicz et al., 1999)。
细菌纤维素在食品生产首次成功商业应用是“nata de coco”(椰果) (Sutherland, 1998)。是菲律宾传统甜食，是从椰乳或含蔗糖的椰水制备的，适合产生细菌纤维素细菌的生长培养基。食用菌膜能保护抵抗结肠癌、动脉粥样硬化、冠状动脉栓塞和防止尿中葡萄糖突然升高。因此椰果在亚洲以外也是越来越受到欢迎。
另一种受到欢迎的含细菌纤维素食品是中国康普茶(茶格瓦斯或茶菇)，在茶和糖液中生长的酵母和醋酸菌得到。在表面形成的膜片含有对人体有益健康的纤维素和酶。它们的非生物活性对大肠和整个消化道有特殊刺激。康普茶对某些癌症有保护(Iguchi et al., 2000)。
由一些作者提出的研究结果，应用由A. xylinum合成的细菌纤维素膜片对葡萄酒和果汁滤过液，及多酚固定是有希望的(Krystynowicz et al., 1999)。生物活性花青素制剂，在饮食纤维中被浓缩，对功能食品是很好的。细菌纤维素还表明在面包产品中是有吸引力成分，因为它起着饮食纤维的作用，保留味道和气味并延长贮存期。
11.4．其它应用
它有大的可触及的表面区、高度坚固、和超级吸附特性及通过物理或化学方法改变的可能性、这意味着细菌纤维素能用于生物催化剂固定载体。含有固定动物细胞的纤维素凝胶用于培养产生干扰素、白细胞介素-1、细胞抑制剂和单克隆抗体(Iguchi et al., 2000)。细菌纤维素还用于Gluconobacter oxydans（氧化葡萄糖杆菌）, Acetobacter Methanolyticus（醋酸菌） 和Saccharomyces cerevisiae（啤酒酵母）细胞的吸附。固定菌株表明各自是葡糖酸盐（收量84–92%）、二羟基丙酮（收量90–98%）和乙醇（收量88–92%）的有效产生菌，和表现很好操作和热稳定性。
纯化细菌纤维素可以是醋酸纤维素、硝化纤维素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、甲基纤维素和羟基纤维素的合成原料(Yamanaka, 1990)。即使细菌纤维素是在有混合物存在产生的，受规律原纤维组装干扰和影响β-1,4-葡聚糖结构，例如羧甲基纤维素或其它纤维素衍生物，和其它碳水化合物（淀粉、葡聚糖）、硫酸盐和烃基磷酸盐、产生微生物聚合物是新奇的、添加剂-依赖和有益特性，包括光学透明或更高水结合能力，甚至重复浸湿和干燥之后。细菌纤维素在化学、造纸和纺织工业的潜在应用是根据它价格和易取性。为适合这些需求，细菌纤维素必定是由高效菌株产生、是生长在廉价培养基中、在复杂表面、固态或深层发酵(Vandamme et al., 1998)。
12．专利
对细菌纤维素的兴趣快速增长，反应在专利数量上（自1980年以来，每年大约有20件）和这种独特聚合物的专门出版物（近10年每年20-40本）(Iguchi et al., 2000)。某些关于细菌纤维素生物合成、特性和应用专利见表4.这些专利在章节中引用和在参考中列出。
13.前景与展望
在115年前(Brown, 1886)报道第一篇科学论文是在许多国家“醋厂”(Yamanaka et al., 1989)许多年就知道由醋酸菌形成一种特殊物质。进一步研究发现这种物质就是超纯纤维素。多糖生物合成物的代谢路径和复杂分子结构，以及它的迷人动力学初期链条联想到一种具有独特性质结构已有阐述。即使细菌纤维素进展和有限商业化必定发生，但相关生物技术、与现代工业对植物纤维素技术的竞争，尚未开发。
那么，怎样做才能使细菌纤维素生产达到成功并实现商业化？首先, 必须创建稳定超额生产聚合物菌株，应用分子遗传学和生物学新近成就。这些菌株必须能吸收广泛碳源并显示朝着自然突变向细胞突变是低倾向并在搅拌培养条件下能有效合成纤维素(10–15 g Ld)。新的静止和深层培养生物反应器的建造是必然的。
细菌纤维素生产成本要明显降低，用富含适宜碳源的工业废料取代昂贵营养培养基来获得、像结晶葡萄糖生产的废液等。同时，应该得到重要环境效益。然而，细菌纤维素大量生产的重要优势应该是对森林的保护，目前是在以惊人的速度在消失，因此导致土壤富营养化（污染灾害）和全球气候改变。
细菌纤维素早已具有多种用途，在回顾中提出。这种多糖不仅能取代某些动物聚合物（胶原）而且还可以携带对人体健康具有有益影响的物质（即抗氧化剂和益生元）。细菌聚合物在医学的用途（创伤、烧伤和溃疡敷料、移植物成分）已不成问题。而且，纤维素颗粒物能是药剂固定的极佳基质。例如，如果特殊物质（受体）被细菌纤维素吸附，所产生的分子能清除栖息在消化道里的毒素或病原微生物。近来，细菌纤维素独特纳米晶体(30×600–800 nm)商标(Xylos)。
选择性地得到，是从它的商品制剂Prima Cel，这些纳米晶体表面的修正物（三甲基硅烷）的衍生物，获得了它剩下的完整核心。这样修正过的晶体在几种先进科技有很大潜能。
破解纤维素生物合成的所有迷津将会导致细菌纤维素超分子结构和特性的剪裁和改善，作为结果，有关它的廉价生产和对它的体积和特殊应用的新奇理念将得以发展。
