细菌纤维素(Bacterial cellulose,简称BC)是由微生物产生的超纳米结构纤维素。与植物纤维素相比,具有结晶度高、吸水性强、抗张强度好、生物适应性强等优点,它被广泛应用于造纸、食品、医学材料等领域。但细菌纤维素低产量、高成本的现状限制了它工业化生产。传统研究主要通过筛选优良生产菌株和优化发酵工艺来降低成本,这样不仅工作量大且效率低,相比之下利用廉价碳源降低生产成本不失为一种好方法。据报道,木醋杆菌能够利用果糖生产BC,无抑制物质生成且产量较高,但果糖成本高不适宜大规模生产。菊芋中富含菊糖,菊糖是由D-呋喃果糖分子以β-2,1-糖苷键连接一种果聚糖,水解后可生成果糖和少量葡萄糖用于BC生产。与木质纤维素生物质相比,菊芋具有高产量,对土质要求低等特点,更易于实现产业化。本文以新鲜菊芋为原料,研究了菊芋的成分及菊糖提取工艺,并优化了菊芋和菊糖的酸解和酶解工艺,以期得到高浓度的果糖作为生产生产细菌纤维素的良好碳源。实验后期,对不同水解液产BC膜的产量、强力性能、扫描电镜图进行比较,为BC的进一步开发和利用提供理论基础。本实验对菊芋进行成分分析并将新鲜菊芋蒸煮灭酶后,加水浸提。经过试验得到浸提菊芋的最佳处理条件为：反应温度90℃、时间2h,固液比为1：10。经处理后的菊芋汁中总糖含量达到32.8g/L,总糖得率为24.5%。通过酸解和酶解将菊芋和菊糖中的果糖提取出来,以便木醋杆菌生产细菌纤维素。基于酸解反应的单因素条件,优化酸解菊芋的工艺。实验结果表明,酸解菊糖的最佳工艺条件为：反应温度105℃、时间30 min、硫酸浓度0.5 mol/L、固液比为1：10,此时水解糖得率为98.3%。酸解菊芋的最佳条件为温度70℃,反应时间40 min,酸浓为0.6 mol/L,固液比为1：25,此条件下水解糖得率为65.2%。利用薄层层析和高效液相色谱法分析水解产物,菊糖的水解产物主要是葡萄糖,菊芋的水解产物中主要是果糖和少量葡萄糖。从不同酶中筛选出能够水解菊芋和菊糖得到果糖的酶,以水解糖得率作为指标。酶解菊糖的最优条件为：pH值为4.2,温度60℃,时间3 h,水解糖得率可以达到39.34%。酶解菊芋汁最优条件是：pH5.0,温度50℃,反应时间2 h,水解糖得率可以达到31.9%。最后利用薄层层析和高效液相色谱法分析水解产物,菊糖的水解产物主要是葡萄糖,菊芋的水解产物中主要是果糖和少量葡萄糖。最后,将菊芋、菊糖的酸解液和酶解液制备细菌纤维素,对BC膜的产量、强力性能、扫描电镜图比较分析。实验结果表明,不同水解液都能生产BC,相比常规碳源,酶解菊芋汁水解液培养的产量最高41.3 g/L,其次是酶解菊糖39.2 g/L,酸解菊芋汁培养得到的细菌纤维素杨氏模量大,为9.31 Mpa。