CN106148450B - 一种高产量富锌生物纤维素凝胶产品 - Google Patents
一种高产量富锌生物纤维素凝胶产品 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高产量富锌生物纤维素凝胶产品，其由含有氧化锌的缓冲培养基培养生物纤维素凝胶产生菌制备。其中所述培养基中添加有氧化锌、缓冲成分和营养成分。所述缓冲成分为六次甲基四胺‑盐酸或醋酸铵‑醋酸，营养成分包括碳源、氮源和无机盐。本发明通过在培养基中加入氧化锌，使其与生物纤维素凝胶产生菌代谢产生的葡萄糖酸反应，减少葡萄糖酸对培养基pH的影响，获得的葡萄糖酸锌成分作为锌补充剂，并使其包裹在生物纤维素凝胶的空间网状结构中，降低其对胃部及消化道的刺激；培养基中加入缓冲成分，避免了微生物代谢产生的葡萄糖酸或分解氮源产生的各种氨基酸对培养基pH值的影响，保持培养基pH值的稳定，提高生物纤维素凝胶的产量。
Description
技术领域
本发明涉及生物纤维素凝胶产品的制备技术，特别涉及一种高产量富锌生物纤维素凝胶产品的制备。
背景技术
生物纤维素（Biocellulose）凝胶，又称为细菌纤维素（Bacterial cellulose,BC）凝胶，其是由醋酸菌属、土壤杆菌属、根瘤菌属等中的某些微生物合成的纤维素。其中常见的菌种为木醋杆菌、木葡糖酸醋杆菌等。生物纤维素凝胶具有高结晶度（可达95%）和高聚合度（DP值2000-8000）；具有超精细的网状结构和抗张强度，其还具有优秀的持水能力和较高的生物相容性、及可降解性。目前已经被广泛应用于食品、医药等各个领域。在食品领域中，通常将生物纤维素凝胶产品称为高纤椰果或椰果，其主要由椰子水作为培养基的主要原料，经木醋杆菌或木葡糖酸醋杆菌发酵制成的生物纤维素凝胶产品，再经过清洗、切割等步骤制成的天然纤维素产品，具有独特的凝胶结构，口感脆滑，咀嚼性好，热量极低，目前已经广泛应用于生产各种食品，如罐头、果冻、八宝粥等。高纤椰果富含膳食纤维，其能够促进肠道蠕动、抑制有害物质被人体吸收，其还能够有效调节血糖、减少血液中胆固醇的升高，具有理想的保健功效。
但是，生物纤维素凝胶的生产中还存在一些问题，常见菌种木醋杆菌或木葡糖酸醋杆菌不论是在静态发酵培养中还是在动态发酵培养中，生物纤维素凝胶的产量都较低，即发酵到一定阶段之后，生物纤维素凝胶的产生就会减慢甚至停止，使得生产会产生大量的培养基废液，即使的生产成本较高也会污染环境；此外，目前的生物纤维素凝胶产品仅仅停留在提供口感和膳食纤维素本身的保健功效上，没有被赋予了其他保健功效的生物纤维素凝胶产品的出现。
锌是人体必需的微量元素之一，其在人体生长发育、生殖遗传、免疫、内分泌等生理过程中有着极其重要的作用。葡萄糖酸锌易溶于水，常作为补锌剂，主要用于婴儿及老年、妊娠妇女因缺锌引起的生长发育迟缓、营养不良、厌食症、复发性口腔溃疡、皮肤痤疮等疾病。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高产量富锌生物纤维素凝胶产品，其是由包括如下步骤的方法制备的：
用含有氧化锌的缓冲培养基培养生物纤维素凝胶产生菌来生产生物纤维素凝胶产品。
所述生物纤维素凝胶产生菌为木葡糖酸醋杆菌或木醋杆菌。
其中所述含有氧化锌的缓冲培养基中添加有氧化锌，其中氧化锌的用量为液体培养基总重量的0.05-1wt%，优选为0.06-0.08wt%。
所述的缓冲培养基还添加有缓冲成分，所述的缓冲成分为六次甲基四胺-盐酸或醋酸铵-醋酸。
所述的缓冲培养基还添加有营养成分。
所述含氧化锌的六次甲基四胺-盐酸缓冲培养基的制备方法如下：
取3-4重量份的六次甲基四胺溶于15-20重量份的蒸馏水中，再加入0.5-1重量份的浓盐酸，再加入3-8份营养成分，然后加入蒸馏水至100重量份，最后加入6-8重量份的氧化锌，搅拌均匀即可。
所述含氧化锌的醋酸铵-醋酸缓冲培养基的制备方法如下：取50-60重量份的醋酸铵溶于蒸馏水中，加入2-4重量份的冰醋酸，再加入3-8重量份营养成分，然后加入蒸馏水至100重量份，最后加入6-8重量份的氧化锌，搅拌均匀即可。
上述的营养成分包括：碳源、氮源和无机盐。如2-6重量份的碳源、0.5-1份的氮源及0.5-1重量份的无机盐。
缓冲培养基中对碳源、氮源和无机盐并没有特别的要求，按照本领域常规的生物纤维素凝胶的培养基选择配制即可，例如本领域在生产生物纤维素凝胶时常用的葡萄糖、蔗糖、蛋白胨、酵母提取物，磷酸氢二钠、硫酸镁等都可以使用，也可以使用可用于培养生物纤维素凝胶产生菌的天然物质，如椰子水、废糖蜜、废酒糟等。
使用本发明中的含有氧化锌的缓冲培养基培养生物纤维素凝胶产生菌，对培养的条件并不需要改变，仍以温度为28-32℃的浅盘静态培养为宜，培养时间也仍为3-10天。
我们发现，木葡糖酸醋杆菌或木醋杆菌在代谢产生生物纤维素凝胶的过程中，会产生葡萄糖酸副产物，且随着培养基中氮源的分解，会产生不同的酸性氨基酸或碱性氨基酸，它们的积累，都会使培养基的pH值发生变化，使得培养过程中培养基的pH值不够稳定，这将抑制木葡糖酸醋杆菌或木醋杆菌的生长繁殖，从而影响生物纤维素凝胶的产量和生产效率。本发明首先创造性地在培养基中加入了氧化锌，其能与生物纤维素凝胶产生菌代谢产生的副产物葡萄糖酸反应，不但能够减少副产物葡萄糖酸对培养基pH的影响，还能直接获得葡萄糖酸锌成分作为锌补充剂，并使葡萄糖酸锌成分更好地包裹在生物纤维素凝胶的空间网状结构中，降低其对胃部及消化道的刺激；此外，我们还将培养基制成了缓冲培养基，其能够进一步保持培养基pH值的稳定性，避免木葡糖酸醋杆菌或木醋杆菌代谢的葡萄糖酸或分解氮源产生的各种氨基酸对培养基pH值的影响，提高生物纤维素凝胶产生的产量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和对比实验来对本发明作进一步的说明，但是下文中的具体实施方法不应当被理解为对本发明的限制。本领域普通技术人员能够在本发明基础上显而易见地作出的各种改变和变化，应该均在本发明的范围之内。
实施例1：含氧化锌的六次甲基四胺-盐酸缓冲培养基的制备
取40g的葡萄糖作为碳源、5g的酵母提取物和5g的蛋白胨作为氮源、5g的磷酸氢二钠作为无机盐，混合均匀制成营养成分；
取30g的六次甲基四胺溶于200g的蒸馏水中，再加入5g的浓盐酸，再加入50g营养成分，然后加入蒸馏水至1000g，最后加入0.6g的氧化锌，搅拌均匀即制备得到含氧化锌的六次甲基四胺-盐酸缓冲培养基。
实施例2：含氧化锌的醋酸铵-醋酸缓冲培养基的制备
取30g的葡萄糖和20g的蔗糖作为碳源、10g的酵母提取物作为氮源、5g的磷酸氢二钠和3g的硫酸镁作为无机盐，将其混合均匀制成营养成分；
取50g的醋酸铵溶于蒸馏水中，加入2g的冰醋酸，再加入60g营养成分，然后加入蒸馏水至1000g，最后加入0.8g的氧化锌，搅拌均匀即制备得到含氧化锌的醋酸铵-醋酸缓冲培养基。
实施例3：高产量富锌生物纤维素凝胶产品的制备
取实施例1中制备的含氧化锌的六次甲基四胺-盐酸缓冲培养基500mL置于浅盘中，接种木葡糖酸醋杆菌，接种量10%，31℃下静态发酵培养7天。收获产生的生物纤维素凝胶膜，用稀碱液和去离子水反复洗涤后，获得高产量富锌生物纤维素凝胶产品1#。
取实施例1中制备的含氧化锌的六次甲基四胺-盐酸缓冲培养基500ml置于浅盘中，接种木醋杆菌，接种量8%，28℃下静态发酵培养10天。收获产生的生物纤维素凝胶膜，用稀碱液和去离子水反复洗涤后，获得高产量富锌生物纤维素凝胶产品2#。
取实施例2中制备的含氧化锌的醋酸铵-醋酸缓冲培养基500mL置于浅盘中，接种木葡糖酸醋杆菌，接种量10%，31℃下静态发酵培养7天。收获产生的生物纤维素凝胶膜，用稀碱液和去离子水反复洗涤后，获得高产量富锌生物纤维素凝胶产品3#。
取实施例2中制备的含氧化锌的醋酸铵-醋酸缓冲培养基500mL置于浅盘中，接种木醋杆菌，接种量8%，28℃下静态发酵培养7天。收获产生的生物纤维素凝胶膜，用稀碱液和去离子水反复洗涤后，获得高产量富锌生物纤维素凝胶产品4#。
实施例4 生物纤维素凝胶产品产量对比
对照例1#
取40g的葡萄糖作为碳源、5g的酵母提取物和5g的蛋白胨作为氮源、5g的磷酸氢二钠作为无机盐，混合均匀后加入蒸馏水至1000g作为培养基，取500ml培养基置于浅盘中，接种木葡糖酸醋杆菌，接种量10%，31℃下静态发酵培养7天。收获产生的生物纤维素凝胶膜，用稀碱液和去离子水反复洗涤后，获得生物纤维素凝胶产品对照例1#。
对照例2#
取40g的葡萄糖作为碳源、5g的酵母提取物和5g的蛋白胨作为氮源、5g的磷酸氢二钠作为无机盐，混合均匀后加入蒸馏水至1000g作为培养基，取500ml培养基置于浅盘中，接种木醋杆菌，接种量8%，28℃下静态发酵培养10天。收获产生的生物纤维素凝胶膜，用稀碱液和去离子水反复洗涤后，获得生物纤维素凝胶产品对照例2#。
对照例3#
取30g的葡萄糖和20g的蔗糖作为碳源、10g的酵母提取物作为氮源、5g的磷酸氢二钠和3g的硫酸镁作为无机盐，混合均匀后加入蒸馏水至1000g作为培养基，取500ml培养基置于浅盘中，接种木葡糖酸醋杆菌，接种量10%，31℃下静态发酵培养7天。收获产生的生物纤维素凝胶膜，用稀碱液和去离子水反复洗涤后，获得生物纤维素凝胶产品对照例3#。
对照例4#
取30g的葡萄糖和20g的蔗糖作为碳源、10g的酵母提取物作为氮源、5g的磷酸氢二钠和3g的硫酸镁作为无机盐，混合均匀后加入蒸馏水至1000g作为培养基，取500ml培养基置于浅盘中，接种木醋杆菌，接种量8%，28℃下静态发酵培养10天。收获产生的生物纤维素凝胶膜，用稀碱液和去离子水反复洗涤后，获得生物纤维素凝胶产品对照例4#。
取上述的1-4#对照例和实施例3中制备的1-4#高产量富锌生物纤维素凝胶产品按下述方法计算产量，结果见下表1：
生物纤维素产品产量的计算方法如下：取制备的生物纤维素凝胶产品60℃下热风干燥至恒重，称重为W（g），生物纤维素产品产量=W/培养基体积（L）。
| 样品类型 | 生物纤维素产品产量（g/L） |
| 高产量富锌生物纤维素凝胶产品1# | 20．63 |
| 对照例1# | 13．57 |
| 高产量富锌生物纤维素凝胶产品2# | 21．21 |
| 对照例2# | 12．14 |
| 高产量富锌生物纤维素凝胶产品3# | 21．98 |
| 对照例3# | 14．28 |
| 高产量富锌生物纤维素凝胶产品4# | 21．45 |
| 对照例4# | 12．86 |
从上表的实验结果可以看出，采用本发明的方法能够获得更高的物纤维素产量。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高产量富锌生物纤维素凝胶产品的制备方法，其特征在于：用含有氧化锌的缓冲培养基培养生物纤维素凝胶产生菌；其中氧化锌的用量为液体培养基总重量的0.05-1wt%，所述的缓冲培养基还添加有缓冲成分，所述的缓冲成分为六次甲基四胺-盐酸或醋酸铵-醋酸；所述生物纤维素凝胶产生菌为木葡糖酸醋杆菌或木醋杆菌，培养温度为28-32℃，培养方式为浅盘静态培养，培养时间为3-10天。
2.根据权利要求1所述的高产量富锌生物纤维素凝胶产品的制备方法，其特征在于：所述含有氧化锌的缓冲培养基中添加有氧化锌，其中氧化锌的用量为液体培养基总重量的0.06-0.08wt%。
3.根据权利要求1或2所述的高产量富锌生物纤维素凝胶产品的制备方法，其特征在于：所述的缓冲培养基还添加有营养成分。
4.根据权利要求1所述的高产量富锌生物纤维素凝胶产品的制备方法，其特征在于：所述含氧化锌的六次甲基四胺-盐酸缓冲培养基的制备方法如下：
取3-4重量份的六次甲基四胺溶于15-20重量份的蒸馏水中，再加入0.5-1重量份的浓盐酸，再加入3-8重量份营养成分，然后加入蒸馏水至100重量份，最后加入6-8重量份的氧化锌，搅拌均匀即可。
5.根据权利要求1所述的高产量富锌生物纤维素凝胶产品的制备方法，其特征在于：所述含氧化锌的醋酸铵-醋酸缓冲培养基的制备方法如下：
取50-60重量份的醋酸铵溶于蒸馏水中，加入2-4重量份的冰醋酸，再加入3-8重量份营养成分，然后加入蒸馏水至100重量份，最后加入6-8重量份的氧化锌，搅拌均匀即可。
6.根据权利要求4或5中所述的高产量富锌生物纤维素凝胶产品的制备方法，其特征在于：上述的营养成分包括2-6重量份的碳源、0.5-1重量份的氮源和0.5-1重量份的无机盐。
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