CN102516576A - 一种纯化生物纤维素膜产品的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纯化生物纤维素膜产品的方法，包括从液体培养基中收获生物纤维素膜之后，用浓度为1-5wt%的次氯酸钠溶液浸泡2-10小时的步骤。该方法不仅能够获得良好的纯化效果，同时能避免碱液使生物纤维素产品中的I型纤维素转化为II型纤维素，明显提高生物纤维素的机械性能，扩大生物纤维素的应用范围。

Description

一种纯化生物纤维素膜产品的方法

技术领域

本申请涉及生物纤维素的生产，具体而言涉及一种将生物纤维素从发酵液中分离出来后进行纯化的方法。

背景技术

生物纤维素（biocellulose）通常是指在不同条件下，由醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）和八叠球菌属（Sarcina）等中的某种微生物合成的纤维素的统称。与天然纤维素相比，其具有高纯度、高结晶度、高聚合度、高持水性和高复水性等优良性质。已广泛应用于各个领域。生物纤维素的生产，通常是将醋酸菌属等微生物接种于富含氮源和碳源等营养成分的培养基中，于20-30℃下静态发酵5-10天，即可在液态培养基的表面获得半透明状的生物纤维素薄膜。

静态发酵法生产的生物纤维素薄膜，在其空间网状结构中常常会包裹一些培养基成分、菌体、非纤维素分泌物等杂质，其会对生物纤维素的进一步加工产生影响。因此在收获生物纤维素膜后需要对其进行纯化处理。通常需要使用大量的纯净水进行反复的洗涤。但是这种方法会浪费大量的水资源，而且操作麻烦，且纯化效果也不理想。中国专利CN1837460A中公开了一种细菌纤维素的快速分离提纯方法，其中是使用浓度较高的碱液（1-9%）在较高温度（20-60℃）短时处理细菌纤维素膜（3-10min），使其溶胀后，再在搅拌条件下用浓度为1-10%的酸溶液处理细菌纤维素膜，使杂质溶出，最后再用水冲洗2-3次，其能够去除纤维素网状结构中包裹的发酵液、蛋白、菌体等杂质，起到纯化细菌纤维素膜的作用。但是天然纤维素中的I型纤维素在碱的作用下会生成碱纤维素，其随后又会转化为水合纤维素，再经脱水干燥，就会转化为II型纤维素，而II型纤维素的机械性能远远不如I型纤维素，从而导致产品的机械性能下降，影响产品的质量。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种新的纯化生物纤维素膜产品的方法。本方法可以避免碱液的使用，提高纯化后的生物纤维素膜的机械性能，扩展生物纤维素膜的应用范围。

本发明采用的技术方案为：

一种纯化生物纤维素膜产品的方法，其包括从液体培养基中收获生物纤维素膜之后，用浓度为1-5wt%的次氯酸钠溶液浸泡2-10小时的步骤。

本发明的上述方法中次氯酸钠溶液的浓度优选为2-3wt%。

本发明的上述方法中浸泡时间优选为5-8小时。

本发明的上述方法中，用次氯酸钠溶液浸泡，可以是在搅拌或震荡的条件下进行的。

本发明的上述方法，优选在次氯酸钠溶液中浸泡步骤之后，还有用纯净水冲洗的步骤。

本发明的生物纤维素的生产中，可以使用任何能够产生物纤维素的微生物，如醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、根瘤菌属（Rhizobium）和八叠球菌属（Sarcina）等的微生物。

本发明的生物纤维素的生产中，可以使用任何能够为上述微生物提供生长繁殖条件的发酵培养基，优选使用含有椰子水的发酵培养基。

本发明进一步提供经过上述纯化方法获得的生物纤维素湿膜产品或上述湿膜经过干燥后获得的干膜产品或干膜经过粉碎获得的粉末产品。

本发明还提供含有经过上述纯化方法获得的生物纤维素产品的组合物。

采用本发明中的方法可以对生物纤维素膜产品起到相同的纯化作用，同时避免使用碱液而破坏纤维素的结构，还可以提高纯化后的生物纤维素膜的机械性能，扩展了生物纤维素膜的应用范围。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

配制浓度为3wt%的次氯酸钠溶液，将发酵完成收获的生物纤维素膜置于该溶液中，在搅拌条件下浸泡5小时，取出后用纯净水冲洗，获得用次氯酸钠溶液纯化的生物纤维素膜I。

 

实施例2：

配制浓度为1wt%的次氯酸钠溶液，再将生物纤维素膜浸入该次氯酸钠溶液中，浸泡10小时，取出后用纯净水冲洗获得用次氯酸钠溶液纯化的生物纤维素膜II。

 

实施例3：

配制浓度为5wt%的次氯酸钠溶液，将发酵完成收获的生物纤维素膜置于该溶液中，在搅拌条件下浸泡2小时，取出后用纯净水冲洗获得用次氯酸钠溶液纯化的生物纤维素膜III。

 

比较例1：

配制浓度为5%氢氧化钠溶液，在40℃恒温下将发酵完成收获的生物纤维素膜置于该溶液中浸泡5min后取出，再将其在恒温40℃下浸入浓度为9%的硫酸溶液中，搅拌条件下浸泡5min，取出后用纯净水冲洗3次，得到用碱溶液纯化的生物纤维素膜产品。

 

比较例2：

将发酵完成收获的生物纤维素膜置于纯净水中震荡洗涤10分钟，重复3次后取出，获得用纯净水反复洗涤纯化的生物纤维素膜产品。

 

对比实验：

1．感官评价

由普通技术人员6人组成感官评价小组，分别对实施例1-3以及比较例1-2中获得的生物纤维素膜进行评价，评价项目包括：颜色、气味、光泽及透明度、有无杂质。评分标准如下：

颜色：满分3分，其中洁白3分，略微偏黄2分，明显出现黄色1分；

气味：满分3分，其中无异味3分，有少许异味2分，明显异味1分；

光泽及透明度：满分3分，其中晶莹半透明3分，半透明但光泽不足2分，无光泽或基本不透明1分；

杂质：有杂质0分，有少量杂质1分，无杂质3分。

取6人给出的平均分，结果见表1：

表1    感官评价结果

样品	颜色	气味	光泽及透明度	杂质
					实施例1	3	3	2.8	3
实施例2	3	3	2.8	3
					实施例3	3	2.7	2.7	3
比较例1	2	2.8	2.7	3
					比较例2	2	3	2.3	0.5

    从上面的实验结果可以看出，用次氯酸钠溶液浸泡能够去除生物纤维素膜中包括的杂质，并获得感官评价令人满意的生物纤维素膜产品。

2．机械性能

分别将实施例1-3以及比较例1-2中纯化过的生物纤维素膜切割成同样大小的片（5mm*30mm*0.3mm），烘干后进行拉伸断裂实验，拉伸速度为1mm/min，测定杨氏模量、拉伸强度和断裂伸长率，每个项目测量5次，取平均值，结果见下表。

表2 各样品的机械强度

样品	杨氏模量E（Gpa）	拉伸强度σ（Mpa）	断裂伸长率ε（%）
				实施例1	14.4	182.3	1.55
实施例2	13.6	182.7	1.48
				实施例3	14.8	184.3	1.52
比较例1	7.3	88.2	1.31
				比较例2	8.2	92.7	1.29

可见比较例1（碱纯化）中的生物纤维素与比较例2（水洗纯化）中的生物纤维素的机械性能基本处于同一水平，其中比较例1中的生物纤维素的杨氏模量和拉伸强度甚至略低于比较例2；而实施例1-3（次氯酸钠纯化）中的生物纤维素，不论是杨氏模量、拉伸强度还是拉伸断裂比率均明显高于比较例1和2，即采用次氯酸钠溶液纯化生物纤维素能够明显提高产品的机械性能。

 

实施例4

将实施例1-3中得到的生物纤维素湿膜，在50℃低温干燥至恒重，再将干膜粉碎获得生物纤维素粉末产品。

 

实施例5

将实施例4中获得的生物纤维素粉末产品加入到液态奶中可制得含有生物纤维素的液态奶产品；使用该液态奶还可制得各种含有生物纤维素的乳制品。

 

实施例6

实施例1-3中得到的生物纤维素湿膜，裁切成人体面部大小，作为美容产品的面膜产品的载体使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种纯化生物纤维素膜产品的方法，其特征在于：包括从液体培养基中收获生物纤维素膜之后，用浓度为1-5wt%的次氯酸钠溶液浸泡2-10小时的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：次氯酸钠溶液的浓度为2-3wt%。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：浸泡时间为5-8小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：用次氯酸钠溶液浸泡是在搅拌或震荡的条件下进行的。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：次氯酸钠溶液浸泡步骤之后，还有用纯净水冲洗的步骤。

6.用权利要求1-5之一的纯化方法纯化过的生物纤维素产品，其特征在于其是湿膜产品或上述湿膜经过干燥后获得的干膜产品或干膜经过粉碎获得的粉末产品。

7.含有权利要求6所述的生物纤维素产品的组合物。