CN101492882A - 细菌纤维素在古代丝织品文物保护上的应用方法 - Google Patents
细菌纤维素在古代丝织品文物保护上的应用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及细菌纤维素在古代丝织品文物保护上的应用方法。具体步骤如下：对古代丝织品文物的表面进行处理，制备两种细菌纤维素修复剂：木醋杆菌用斜面培养基活化，经发酵培养，获得纯粹的培养物，与液体培养基混合制得修复剂a，或将木醋杆菌冻干粉用无菌含糖基质溶解，溶解液与液态培养基质混合，制得修复剂b。将雾化剂a或b喷雾到丝织品文物的表面，培养，在文物表面即能形成一层纤维膜，再经后处理即可获得处理好的文物。本发明利用木醋杆菌产生的细菌纤维素具有高强度、高柔韧性的特点，将菌种与培养基质混合雾化后，分散于丝织品文物表面，经培养后，在文物表面形成一层薄的纳米级纤维素膜，从而提高了古代丝织品文物的柔韧性及机械强度。
Description
技术领域
本发明涉及细菌纤维素在古代丝织品文物保护上的应用方法。
背景技术
细菌纤维素是由木醋杆菌(Acetobacter xylinum)等微生物利用葡萄糖、蔗糖等碳源合成的纯粹的纤维素，其化学结构与天然植物纤维素结构非常相似，都是由葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成的直链高分子化合物。不同之处是，细菌纤维素是一种纯粹的纤维，不含半纤维素及木质素等，此外，细菌纤维素具有强度高、吸水性强、纤维极细(单根纤维细至纳米量级)等特点。
木醋杆菌(Acetobacter xylinum)为革兰氏阴性细菌，宽0.6-0.8μm，长1.0-4.0μm，以单个、成对或链状存在，菌落呈圆形，不透明，突起，淡棕色，表面粗糙，为好氧型微生物。具有产生细菌纤维素的特性。在目前发现的能产生纤维素的细菌中，木醋杆菌是研究最多，产量最高的菌种。
古代丝织品文物是由丝绸或麻类、棉花纤维织成的，在地下经历数百年至数千年后，在水分、空气、生物、辐射等多种自然因素的作用下，其理化性质发生了极大变化。表现为易碎、易粘连、失去色泽等。若得不到良好的保护，丝织品文物很容易变为碎片，甚至成为粉末，毫无价值。
传统的丝织品文物保护方法，是采用物理方法，在文物表面涂布一层高分子材料。但出土文物非常脆弱，抗张抗拉强度接近零，即使轻微的操作也可能造成文物的毁损。国内也研究过用蚕丝蛋白来修复丝织品文物，但操作难度很大。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能提高古代丝织品文物的柔韧性及机械强度的细菌纤维素在古代丝织品文物保护上的应用方法。
本发明目的的实现方式为，细菌纤维素在古代丝织品文物保护上的应用方法，具体步骤如下：
1)对文物进行表面处理：用发酵培养基无菌培养液浸泡丝织品文物，轻轻漂洗，以除去文物表面附作的泥土等杂质，
2)制备两种细菌纤维素修复剂：
a、将木醋杆菌用斜面培养基活化，即将保存的菌种转接于新鲜斜面培养基上，经种子培养基培养、发酵培养基发酵培养，获得纯粹的培养物，将培养物与新鲜无菌培养液按1∶10比例混合，装入微型喷雾器中，制得修复剂a，
种子培养基培养方法是，500毫升三角瓶装100毫升培养基，28-30℃，摇床转速150转/分，培养3天，发酵培养方法是，500毫升三角瓶装100毫升发酵培养基，28-30℃，摇床转速150转/分，培养2天，
b、将木醋杆菌冻干粉用无菌水按重量比为1∶5的比例溶解，制得菌悬液，菌悬液与发酵培养基按体积1∶10混合，装入小型喷雾器中，制得修复剂b，
斜面培养基由以下重量比的成分组成：葡萄糖5-10％，酵母浸粉0.5-1％，碳酸钙1-2％，琼脂1.5-2％，余量为自来水，调pH6.8-7.2，115℃灭菌20分钟，
种子培养基由以下重量比的成分组成：葡萄糖2-8％，蛋白胨？-？1％，柠檬酸0.2％，Na2HPO4·12H2O 0.27％，MgSO4·7H2O 0.03％，余量为自来水，调pH6.0-6.8，摇瓶装量为500毫升三角瓶装100毫升培养基，115℃灭菌20分钟，
发酵培养基由以下重量比的成分组成：葡萄糖5-8％，酵母提取物1-2％，柠檬酸O.3％，Na2HPO4·12H2O 0.2％，KH2PO4 0.1％，MgSO4·7H2O 0.02％，乙醇1％，余量为自来水，摇瓶装量为500毫升三角瓶装100毫升培养基，调pH5.4-6.8，115℃灭菌20分钟，
3)将步骤2)制得的雾化剂a或b装入小型喷雾器，喷到经预处理的古代丝织品文物的表面，至形成一层水膜为止，
4)将形成一层水膜的文物置28-30℃、相对湿度80-90％下保温保湿，培养24±8小时，即在文物表面形成一层纤维膜，
5)取出形成一层纤维膜的文物，置烘箱中40℃干燥3-5小时，即得到修复好的文物。
本发明利用木醋杆菌产生的细菌纤维素具有高强度、高柔韧性的特点，将菌种与培养基质雾化后，分散于丝织品文物表面，经培养后，在文物表面形成一层薄的纳米级纤维素膜，从而提高了古代丝织品文物的柔韧性及机械强度。
具体实施方式
本发明的具体步骤如下：对古代丝织品文物的表面进行处理，制备两种细菌纤维素喷雾剂，方法是：将木醋杆菌用斜面培养基活化，经培养、发酵培养，获得纯粹的培养物，制得修复剂a；将木醋杆菌冻干粉用无菌含糖基质溶解，溶解液与液态培养基质混合，制得修复剂b，将修复剂a或b喷雾到古代丝织品文物的表面，培养，在文物表面形成一层纤维膜，再干燥，得修复好的文物。
木醋杆菌冻干管的制备方法是：取新鲜脱脂牛奶，加入其重量0.1％的碳酸钙，110℃灭菌15分钟或用间歇灭菌，80℃灭菌三次，每次10分钟，将木醋杆菌菌体从斜面上洗下，用无菌棉花过滤，离心收集菌体，加入无菌牛奶悬浮，吸取0.1-0.2ml的菌体至冻干管中，在-40℃冻干，真空封口。
木醋杆菌培养条件：28-30℃，摇瓶条件：150rpm。
下面举出本发明的具体实施例：
例1、加固步骤是，
1)用发酵培养基无菌培养液浸泡丝织品文物，轻轻漂洗，以除去文物表面附作的泥土等杂质，
2)将木醋杆菌用斜面培养基活化，即将保存的菌种转接于新鲜斜面培养基上，经种子培养基培养、发酵培养基发酵培养，获得纯粹的培养物，将培养物与新鲜无菌培养液按重量1∶10比例混合，装入微型喷雾器中，制得修复剂a，
种子培养基培养方法是，500毫升三角瓶装100毫升培养基，28℃，摇床转速150转/分，培养3天，发酵培养方法是，500毫升三角瓶装100毫升发酵培养基，28℃，摇床转速150转/分，培养2天，
斜面培养基8％葡萄糖，1％酵母浸粉，2％碳酸钙，2％琼脂，87％自来水组成，调pH7.0，115℃灭菌20分钟，
种子培养基由8％葡萄糖，1％蛋白胨，0.2％柠檬酸，0.27％Na2HPO4·12H2O，0.03％MgSO4·7H2O，91.5％自来水组成，调pH6.8，摇瓶装量为500毫升三角瓶装100毫升培养基，115℃灭菌20分钟，
发酵培养基由8％葡萄糖、2％酵母提取物，0.3％柠檬酸，0.2％Na2HPO4·12H2O，0.1％KH2PO4，0.02％MgSO4·7H2O，1％乙醇，88.38％自来水组成，摇瓶装量为500毫升三角瓶装100毫升培养基，调pH6.8，115℃灭菌20分钟，
3)将步骤2)制得的雾化剂a装入小型喷雾器，喷到经预处理的古代丝织品文物的表面，至形成一层水膜为止，
4)将形成一层水膜处理好的文物置30℃、相对湿度90％下保温保湿，培养32小时，即在文物表面形成一层纤维膜，
5)取出形成一层纤维膜处理好的文物，置烘箱中40℃干燥5小时，即得到修复好的文物。
加固后的文物测试数据见表1：
表1
| 横向 | 0.071 | 0.089 | 0.104 | 0.123 | 0.099 | 0.057 | 0.078 | 0.070 | 0.058 | 0.117 | 0.042 | 0.053 | 平均值0.080 |
| 纵向 | 0.093 | 0.125 | 0.104 | 0.072 | 0.119 | 0.047 | 0.117 | 0.047 | 0.103 | 0.074 | 0.102 | 0.059 | 平均值0.189 |
| 加固前 | 纵向0.030 | 横向0.057 |
加固后的文物与加固前对照样品纵向抗张强度0.030，横向抗张强度0.057相比，纵向及横向抗张强度分别提高了6.3倍和1.4倍。
例2、同例1，不同的是，种子培养基培养温度30℃，
斜面培养基由5％葡萄糖，0.5％酵母浸粉，1％碳酸钙，1.5％琼脂，92％自来水组成，pH6.8，
种子培养基中有2％葡萄糖，0.5％蛋白胨，97％自来水，
发酵培养基中有5％葡萄糖、1％酵母提取物，92.38％自来水，
形成一层水膜的文物置28℃、相对湿度80％下保温保湿，培养16小时，形成一层纤维膜的文物，置烘箱中干燥3小时。
加固前后的纵向抗张强度、横向抗张强度见表2，
表2
| 横向 | 0.258 | 0.276 | 0.246 | 0.282 | 0.249 | 0.287 | 0.290 | 0.265 | 0.263 | 0.274 | 0281 | 0.255 | 平均值0.269 |
| 纵向 | 0.204 | 0.213 | 0.218 | 0.223 | 0.222 | 0.209 | 0.232 | 0.220 | 0.214 | 0.219 | 0.227 | 0.228 | 平均值0.219 |
| 加固前 | 纵向0.028 | 横向0.037 |
从表中可见，加固后样品的横向和纵向抗张强度分别提高了7.27倍和7.82倍。
例3、同例1，不同的是，
将木醋杆菌冻干粉用无菌水按重量比为1∶5的比例溶解，制得菌悬液，菌悬液与发酵培养基按体积1∶10混合，装入小型喷雾器中，制得修复剂b，
种子培养基培养温度28℃，
斜面培养基由10％葡萄糖，0.7％酵母浸粉，1.5％碳酸钙，1.7％琼脂，86.1％自来水组成，调pH7.2，
种子培养基中有5％葡萄糖，0.7％蛋白胨，93.8％自来水，
发酵培养基中有7％葡萄糖、 1.5％酵母提取物，89.88％自来水，
将修复剂b装入小型喷雾器，喷到经预处理的古代丝织品文物的表面，至形成一层水膜为止，
形成一层水膜的文物置29℃、相对湿度85％下保温保湿，培养24小时，形成一层纤维膜的文物，置烘箱中干燥4小时。
加固前后的纵向抗张强度、横向抗张强度见表3，
表3
| 横向 | 0.269 | 0.288 | 0.299 | 0.303 | 0.306 | 0.317 | 0.320 | 0.287 | 0.239 | 0.298 | 0.289 | 0.312 | 平均值0.294 |
| 纵向 | 0.212 | 0.226 | 0.268 | 0.245 | 0.234 | 0.230 | 0.246 | 0.289 | 0.286 | 0.268 | 0.294 | 0.278 | 平均值0.256 |
| 加固前 | 纵向0.038 | 横向0.032 |
加固后样品的横向和纵向抗张强度分别提高了9.19倍和6.74倍。
Claims (2)
1、细菌纤维素在古代丝织品文物保护上的应用方法，其特征在于具体步骤如下：
1)对文物进行表面处理：用发酵培养基无菌培养液浸泡丝织品文物，轻轻漂洗，以除去文物表面附作的泥土等杂质，
2)制备两种细菌纤维素修复剂：
a、将木醋杆菌用斜面培养基活化，即将保存的菌种转接于新鲜斜面培养基上，经种子培养基培养、发酵培养基发酵培养，获得纯粹的培养物，将培养物与新鲜无菌培养液按1∶10比例混合，装入微型喷雾器中，制得修复剂a，
种子培养基培养方法是，500毫升三角瓶装100毫升培养基，28-30℃，摇床转速150转/分，培养3天，发酵培养方法是，500毫升三角瓶装100毫升发酵培养基，28-30℃，摇床转速150转/分，培养2天，
b、将木醋杆菌冻干粉用无菌水按重量比为1∶5的比例溶解，制得菌悬液，菌悬液与发酵培养基按体积1∶10混合，装入小型喷雾器中，制得修复剂b，
斜面培养基由以下重量比的成分组成：葡萄糖5-10％，酵母浸粉0.5-1％，碳酸钙1-2％，琼脂1.5-2％，余量为自来水，调pH6.8-7.2，115℃灭菌20分钟，
种子培养基由以下重量比的成分组成：葡萄糖2-8％，蛋白胨0.5-1％，柠檬酸0.2％，Na2HPO4·12H2O 0.27％，MgSO4·7H2O 0.03％，余量为自来水，调pH6.0-6.8，摇瓶装量为500毫升三角瓶装100毫升培养基，115℃灭菌20分钟，
发酵培养基由以下重量比的成分组成：葡萄糖5-8％，酵母提取物1-2％，柠檬酸0.3％，Na2HPO4·12H2O 0.2％， KH2PO4 0.1％，MgSO4·7H2O 0.02％，乙醇1％，余量为自来水，摇瓶装量为500毫升三角瓶装100毫升培养基，调pH5.4-6.8，115℃灭菌20分钟，
3)将步骤2)制得的雾化剂a或b装入小型喷雾器，喷到经预处理的古代丝织品文物的表面，至形成一层水膜为止，
4)将形成一层水膜的文物置28-30℃、相对湿度80-90％下保温保湿，培养24±8小时，即在文物表面形成一层纤维膜，
5)取出形成一层纤维膜的文物，置烘箱中40℃干燥3-5小时，即得到修复好的文物。
2、根据权利要求1所述的细菌纤维素在古代丝织品文物保护上的应用方法，其特征在于木醋杆菌冻干管的制备方法是：取新鲜脱脂牛奶，加入其重量0.1％的碳酸钙，110℃灭菌15分钟或用间歇灭菌，80℃灭菌三次，每次10分钟，将木醋杆菌菌体从斜面上洗下，用无菌棉花过滤，离心收集菌体，加入无菌牛奶悬浮，吸取0.1-0.2ml的菌体至冻干管中，在-40℃冻干，真空封口。
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