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离子液体在细菌纤维素低成本碳源制备中的应用
细菌纤维素(bacterialcellulose,BC)是一种优良的高分子材料，具有高强度、高透气性、高吸水性、优异的生物相容性等特点，可以用于医药、制备肉制品、果冻等食品、装饰等领域。BC合成的主要微生物有Gluconacetobacterxylinus、K.pneumonia、Rhizobiumleguminosarum以及Acetobactersp.等。不同的微生物会产生不同形态、结构的BC。
然而，在传统的BC发酵过程中，高成本的碳源(通常为葡萄糖、甘露醇等)会影响BC的生产成本。因此，寻找低成本、可替代的碳源是BC制备的研究重点之一。近年来，离子液体(ionicliquids,ILs)作为一种新型碳源，已被用于制备BC来降低生产成本。
离子液体是一种带有离子的有机盐，其离子在一定的温度下保持着液态状态。电荷分布对称的离子之间的结合方式弱于正常的盐，因此ILs具有较强的溶解性、热稳定性、化学惰性以及良好的储存能力。与传统的溶剂相比，ILs的熔点低、可重复利用以及低毒性等优点，使其被广泛应用于无机催化、绿色化学以及材料科学等领域。
离子液体在BC制备中的应用有两个主要方向：
一、离子液体替代高成本碳源
研究发现，ILs不仅能够替代传统的碳源，而且可以提高BC的产量和质量。其中一种典型的ILs是[Bmim]Ac，其化学式为[C4mim][CH3COO]。通过将[Bmim]Ac注入到培养基中，它可以作为碳源和生物刺激剂在生长和发育的过程中起到协同作用，从而提高了BC的合成效率和机械性能。在这个实验中，研究人员还发现，BC的形态和结构发生了变化，形成了更多的纤维结构，因此提高了BC的机械强度和韧性。
二、离子液体促进微生物合成细菌纤维素
离子液体的应用不仅在BC的碳源替代方面具有潜力，而且和微生物的合成也有密切关系。ILs可以通过抑制微生物对电解质和水分的吸收和释放来诱导微生物细胞产生更多的BC。另外，ILs与微生物产生的EPS是相似的，这个类似的结构能够在微生物发酵过程中逐步关联。
究竟ILs如何影响微生物合成的细菌纤维素呢？研究认为ILs的作用方式主要可分为两种：一是ILs可增强微生物膜表面的亲水性与均质性；二是ILs可促进BC合成过程中的融合过程。通过研究发现，在加入3%的[Omim]Ac后，Gluconacetobacterxylinus发酵过程中BC的产量增加了2.3倍。同时，SEM图像还显示出细胞外聚集的BC外观更为规整、疏松，在融合和空隙区域中形成了更多的三维网络结构，这可能是ILs促进BC合成的原因之一。
除了[Bmim]Ac和[Omim]Ac后，还有其他几种ILs如[Emim]Ac、[Dmim]Cl、[Amim]Ac等，也被证明对微生物的合成过程有促进作用。通过控制离子液体的种类、浓度和条件，能够有效的提高BC细菌纤维素的产量和质量。
在BC制备中的应用中，离子液体有以下优势：
1、降低BC合成的成本；
2、提高BC的质量和产量；
3、改善BC的形态与结构；
4、对微生物生长无毒副作用。
当然，离子液体仍然存在固相/液相分离、毒性等一些问题，但这并不妨碍ILs在BC制备方面的应用。相信在不断的研究和发展中，离子液体将会被广泛地应用于生产领域中，为降低生产成本提供更多的可能性，推动新材料的研究和发展。