CN105647988A - 一种食品废弃物生产纳米级细菌纤维素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综合利用蜜枣废液生产细菌纤维素膜用于纺织、医用敷料、过滤原料方法。该方法包括以下步骤：将蜜枣废液直接作为培养细菌纤维素的培养基，加入相对于枣汁液2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na2HPO4和0.01-0.1％的氨基酸，配置成培养基，然后灭菌，再加入6％-10％的细菌纤维素生产菌(Gluconacetobacter？xylinum？CGMCC？No.2955)的培养液，在25-30℃静置培养5-10天得到细菌纤维素。本发明提供了一种综合利用食品废弃物的新方法。同时降低了生产细菌纤维素的成本，充分利用了生物资源，原料廉价易得并减少废物污染的产生，产生了更高的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及食品废弃物的综合利用方法，特别是涉及一种用枣汁废弃物生产纳米级细菌纤维素用于纺织、医用敷料、过滤原料的方法。
背景技术
细菌纤维素(BacterialCellulose，BC)是1886年由AdrianBrown在培养醋杆菌时发现。细菌纤维素是由葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成的高分子聚合物，有很多优于植物纤维素的特点，如不含半纤维素、木质素、果胶。除此之外细菌纤维素还具有一下一些优点：(1)良好的生物相容性和生物可降解性；(2)高持水性和高透气性；(3)高结晶度、聚合度和非常一致的分子取向；(4)高抗张强度和弹性模量；(5)生物合成具有可调控性。由于细菌纤维素优良的性能，加入涤纶织物中减小织物的静电、在医用敷料上可作为人工皮肤减少烧伤患者的痛苦、作为过滤膜可以净化水资源。因此，细菌纤维素被应用到越来越多的领域，但细菌纤维素的高生产成本限制着它的发展，降低细菌纤维素成本是当前工业亟待解决的一个问题。
降低细菌纤维素成本的方法有：(1)优良菌株；(2)优化发酵工艺和设备；(3)培养基的成分，BC发酵培养基的组成对其产量影响很大。大部分的研究者都强调对于菌株的优化和筛选、发酵工艺的改善及合成半合成培养基的优化，而对于天然培养基食品废弃物的综合利用很少涉及。
其中，有关废弃物培养细菌纤维素的方法主要有以下一些专利：申请号为201110298717.5的中国专利中，是将生产淀粉之后的土豆废渣作为培养基原料，再对土豆废渣处理后作为培养细菌纤维素的培养基。该方法对土豆废渣处理比较麻烦，可利用的营养成分不高，培养时间长。申请号200910193119.4的中国专利中，是将菠萝皮榨汁，用过滤网过滤得到菠萝皮汁，再进行“二步法”发酵培养细菌纤维素。该方法过程繁琐，人力资源耗费多，且未提出菠萝皮残渣的利用方案。专利号为201010580697.6的中国专利中，是对麦秆在离子液体中进行预处理，再加入纤维素酶得酶解液，并对酶解液进行脱毒处理来作为培养细菌纤维素的培养基。该方法对麦秆的处理要求高，且培养周期长。申请号为201110369460.8的中国专利中，提出了一种利用腐烂水果为原料制备细菌纤维素的方法。该方法先腐烂水果压榨，配成一定含糖量的果汁液，再灭菌，然后过滤除菌。水果腐烂快，整个工艺对时间要求严格。
目前细菌纤维索的生产遇到最大的问题就是成本过高，目前碳源占据了生产成本的很大比例，选择一种廉价的原料来取代目前所采用的淀粉不仅可以降低细菌纤维素的生产成本，并且对于降低环境污染有一定作用。用枣汁废液这种农用廉价废弃物作为原料综合利用并生产这些生物可降解性的绿色环保产品至今未见报道。
发明内容
本发明提供了一种成本低廉食品废弃物生产纳米级细菌纤维素等纺织、医用敷料、过滤用原料的方法，该方法以工厂枣汁废液为原料，不但减少了环境污染，而且将其作为一种廉价的碳源，为相关产业创造了良好的经济效益。
本发明所提供的综合利用枣汁废弃物的方法，是用来配套生产纳米级细菌纤维素等的纺织、医用敷料、过滤用原料，可包括以下步骤：
1)枣汁废液：蜜枣工厂废液
2)枣汁液制备细菌纤维素
将上述枣汁液直接作为培养细菌纤维素的培养基，加入相对于枣汁液2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na2HPO4和0.1％的氨基酸，配置成培养基，然后灭菌，再加入6％-10％的细菌纤维素生产菌-木醋杆菌(GluconacetobacterxylinumCGMCCNo.2955)的培养液，在25-30℃静置培养5-10天得到细菌纤维素。
所述步骤2)中氨基酸可以是L-脯氨酸、L-组氨酸、L-缬氨酸、L-精氨酸、L-苯丙氨酸、L-赖氨酸、L-天冬酰胺、L-色氨酸、甘氨酸、L-丝氨酸、L-异亮氨酸、L-亮氨酸或任意两种混合物。
所述步骤2)中的灭菌采用高压蒸汽灭菌锅于121℃下蒸煮20分钟。
所述步骤2)中的细菌纤维素生产菌株为木醋杆菌(GluconacetobacterxylinumCGMCCNo.2955)。
枣汁废液富含丰富的氨基酸、维生素、矿质元素、各类糖等营养物质。枣原产中国，有三千多年的记载历史，是一种营养又美味的食品。据2008年《中国农业年鉴》统计资料，全国大枣年产量约在300力吨，目前仍在不断发展。做蜜枣深加工又是其产业重要发展方向之一，枣汁废液来源丰富，价格便宜。本发明提出以没有经济价值的枣汁废液作为培养细菌纤维素的培养基，降低其生产成本。
本发明提供了用食品废弃物生产细菌纤维素用于纺织、医用敷料、过滤用原料的方法。该方法是利用丢弃的枣汁废液，利用其作为培养基来生产纺织、医用敷料、过滤用原料细菌纤维素产品。由于枣汁液中营养高，可以直接作为碳源，减少碳源成本。而本发明中利用氨基酸代替成本较高的酵母浸粉和蛋白胨作为氮源，提高了产量。本发明将在避免废弃物污染环境中发挥重要作用，适合广泛推广和应用。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
本发明的提供了一种综合利用食品废弃物的新方法。同时降低了生产细菌纤维素的成本，充分利用了生物资源，减少生产过程的废物污染的产生，产生了更高的经济效益。
实施例1
1)枣汁液的提取
将100g的红枣放于1000L水中，100℃煮沸20分钟，静止冷却，用筛网过滤得枣汁液。
2)枣汁液制备细菌纤维素
将上述枣汁液直接作为培养细菌纤维素的培养基，取50ml，加入相对于枣汁液2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na2HPO4和0.1％的L-组氨酸，配置成培养基，调节培养基pH值为6.0，然后用高压蒸汽灭菌锅在121℃下蒸煮20分钟。最后在无菌条件下加入10％的木醋杆菌培养液，在30℃静置培养6天，得到细菌纤维素膜。
所得细菌纤维素湿膜重23.440g/50ml。
实施例2
1)枣汁液的提取
将100g的红枣放于1000L水中，100℃煮沸20分钟，静止冷却，用筛网过滤得枣汁液。
2)枣汁液制备细菌纤维素
将上述枣汁液直接作为培养细菌纤维素的培养基，取50ml，加入相对于枣汁液2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na2HPO4和0.1％的L-精氨酸，配置成培养基，调节培养基pH值为6.0，然后用高压蒸汽灭菌锅在121℃下蒸煮20分钟。最后在无菌条件下加入10％的木醋杆菌培养液，在30℃静置培养6天，得到细菌纤维素膜。
所得细菌纤维素湿膜重16.809g/50ml。
实施例3
1)枣汁液的提取
将100g的红枣放于1000L水中，100℃煮沸20分钟，静止冷却，用筛网过滤得枣汁液。
2)枣汁液制备细菌纤维素
将上述枣汁液直接作为培养细菌纤维素的培养基，取50ml，加入相对于枣汁液2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na2HPO4和0.1％的L-丝氨酸，配置成培养基，调节培养基pH值为6.0，然后用高压蒸汽灭菌锅在121℃下蒸煮20分钟。最后在无菌条件下加入10％的木醋杆菌培养液，在30℃静置培养6天，得到细菌纤维素膜。
所得细菌纤维素湿膜重15.619g/50ml。
实施例4
1)枣汁液的提取
将100g的红枣放于1000L水中，100℃煮沸20分钟，静止冷却，用筛网过滤得枣汁液。
2)枣汁液制备细菌纤维素
将上述枣汁液直接作为培养细菌纤维素的培养基，取50ml，加入相对于枣汁液2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na2HPO4和0.1％的L-天冬酰胺，配置成培养基，调节培养基pH值为6.0，然后用高压蒸汽灭菌锅在121℃下蒸煮20分钟。最后在无菌条件下加入10％的木醋杆菌培养液，在30℃静置培养6天，得到细菌纤维素膜。
所得细菌纤维素湿膜重14.136g/50ml。
实施例5
1)枣汁液的提取
将100g的红枣放于1000L水中，100℃煮沸20分钟，静止冷却，用筛网过滤得枣汁液。
2)枣汁液制备细菌纤维素
将上述枣汁液直接作为培养细菌纤维素的培养基，取50m1，加入相对于枣汁液2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na2HPO4和0.1％的L-脯氨酸，配置成培养基，调节培养基pH值为6.0，然后用高压蒸汽灭菌锅在121℃下蒸煮20分钟。最后在无菌条件下加入10％的木醋杆菌培养液，在30℃静置培养6天，得到细菌纤维素膜。
所得细菌纤维素湿膜重12.992g/50ml。
Claims (6)
1.一种综合利用食品废弃物生产纳米级细菌纤维素用与纺织、医用敷料、过滤原料的方法，包括以下步骤：将上述蜜枣废液直接作为培养细菌纤维素的培养基，加入相对于枣汁液2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na2HPO4和0.01-0.1％的氨基酸，配置成培养基，然后灭菌，再加入6％-10％的细菌纤维素生产菌的培养液，在25-30℃静置培养5-10天得到细菌纤维素。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中的蜜枣废液为生产蜜枣工厂的废液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中氨基酸可以是L-脯氨酸、L-组氨酸、L-缬氨酸、L-精氨酸、L-苯丙氨酸、L-赖氨酸、L-天冬酰胺、L-色氨酸、甘氨酸、L-丝氨酸、L-异亮氨酸、L-亮氨酸或任意两种混合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中的灭菌采用高压蒸汽灭菌锅于121℃下蒸煮20分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中的细菌纤维素生产菌株为木醋杆菌。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中培养基中含相对于枣汁液2％的葡萄糖、0.1％的柠檬酸铵、0.5％的Na2HPO4和0.01-0.1％的氨基酸。
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