CN111135336A - 一种由柑橘全果生物发酵制备的果胶/生物纤维素复合膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由柑橘全果生物发酵制备的果胶/生物纤维素复合膜，其以带皮的柑橘全果为原料，经生物发酵法制备而得。本发明将生物发酵和复合合二为一，大大提高了工艺的整体性，缩短了工艺耗时，提高了工艺可控性。还能够使果胶更加充分地进入到生物纤维素的空间网状结构中去，并被该网状结构所固定，用其制备的医用敷料能够具有更好的理化性能；且制备过程无须使用过多的辅助化学试剂，产品还带有柑橘的清香味道，更容易被消费者所接受。

Description

一种由柑橘全果生物发酵制备的果胶/生物纤维素复合膜

技术领域

本发明涉及一种改性生物纤维素膜及其应用，特别涉及一种由柑橘全果通过生物发酵制备的果胶/生物纤维素膜，及其在制备医用敷料中的应用。

背景技术

生物纤维素，又称为细菌纤维素（Bacterial cellulose，BC）是一种由醋酸均属（Acetobacter）等的某些微生物通过生物合成的纤维素。目前工业生产主要使用葡糖醋杆菌（Glucoacetobacter xylinum），通过浅盘静态发酵培养来制备生物纤维素膜。生物纤维素是一种高纯度的纤维素，其与植物纤维素相比，无木质素、半纤维素等伴生产物，具有高结晶度和高聚合度。其具有超精细的空间网状结构，使得其弹性模量是一般植物纤维的数倍甚至十倍以上，具有很高的抗张强度。生物纤维素还具有很强的持水性能和生物相容性。目前在医学、食品、化妆品、造纸以及电子、航空等多个领域有着较为广泛的应用。

柑橘是芸香科植物。我国是柑橘的重要原产地之一，资源丰富，优良品种繁多。柑橘皮中约含有30%的果胶，因此是果胶的最丰富来源。果胶是一种天然高分子化合物，具有良好的胶凝化和乳化稳定作用。已广泛应用于医药、食品、日化及纺织行业。

中国专利CN104403136A中公开了一种果胶/细菌纤维素医用符合薄膜，其由细菌纤维素和果胶原位复合而成，其制备方法包括，细菌纤维素膜热碱处理后用去离子水洗涤，真空干燥后磨粉，置于乳化机内形成细菌纤维素乳液；加入果胶溶液后，加入交联剂搅拌均匀，静置脱泡后倒入成形模具中，冷冻后解冻制得果胶/细菌纤维素医用复合薄膜。所制备的果胶/细菌纤维素医用复合薄膜透明度均大于29%，孔隙率和水蒸气透过率均较低，密封性能良好，安全无毒。

中国专利CN105688258A中公开了一种果胶复合细菌纤维素医用敷料，其以果胶、细菌纤维素、海蜇胶原、乙基纤维素、松香树脂、交联剂、稳定剂、抗菌剂和粘合剂为原料。制备方法包括，将稳定剂、抗菌剂加入纺丝液溶剂中，加入果胶和海蜇胶原通过静电纺丝制得胶原纤维；再将该胶原纤维与细菌纤维素、乙基纤维素、松江树脂、交联剂和粘合剂混合后，浇注在模具中冷冻后室温静置制得果胶复合细菌纤维素医用敷料。其具有较高的生物相容性、吸水性、透气性、保湿性均较高，适于作为创伤敷料。

但是，上述方法均需要使用许多的辅助化学试剂，其不易为消费者所接受；且方法较为复杂，工艺耗时较长，生产成本较高。更重要的是细菌纤维素的空间网状结构较为致密，果胶胶体与细菌纤维素的结合并不紧密，其各项性能还有待提高。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供一种由柑橘全果生物发酵制备的果胶/生物纤维素复合膜，其制备方法包括以下步骤：

1)柑橘全果带皮破碎打浆；

2)加3-5倍的水，加热至80-90℃保温5-10min；

3)调pH值至2-3，继续保温30-40min后趁热过滤；

4)按2-8‰的比例向滤液中添加白砂糖，搅拌均匀后，倒入浅盘，冷却至常温；

5)调整pH值至4-6，接种生物纤维素产生菌，26-30℃下保温发酵4-10天；

6)再将步骤5）液面获得的复合膜冲洗干净后，在70-95%的乙醇溶液中浸泡30-40min，取出即得果胶/生物纤维素复合膜。

上述方法的步骤2）中，优选于90℃保温8分钟。

上述方法的步骤3）中，优选使用0.2M的盐酸溶液调整pH值。

上述方法的步骤3）中，优选调整pH值至2.5，继续保温40min。

上述方法的步骤4）中，优选白砂糖的添加比例为5‰。

上述方法的步骤6）中，优选乙醇溶液的浓度为90%。

本发明还提供该复合膜在制备医用敷料中的用途，其还包括取出制得的果胶/生物纤维素复合膜，用无菌水反复冲洗后包装的步骤。

本发明提供的果胶/生物纤维素复合膜以柑橘全果为原料，通过生物发酵法制备得到，具体而言，将柑橘全果（包括柑橘皮和柑橘果肉）打浆后，通过加热使酶失活，酸性条件下的高温处理，能够使柑橘皮中的不溶性果胶转化为可溶性果胶进入溶液中，过滤去渣后，加入白砂糖，其与柑橘果肉中的多种营养成分共同作为生物纤维素发酵的培养基，接种生物纤维素产生菌发酵生产生物纤维素，生物纤维素在产生的过程中，自然会将培养基液体包裹在其空间网状结构中，而该培养基液体中也包含了可溶性的果胶，则能够使其充分进入到生物纤维素的空间网状结构中，待产膜结束后，将复合膜在乙醇酒精溶液中浸泡则能够使生物纤维素空间网状结构中包裹的溶液中的果胶析出，而与生物纤维素膜复合在一起，并被生物纤维素的网状结构固定。

本发明利用柑橘全果为原料，常作为加工废料的柑橘皮也得到了充分利用，经济环保；同时本发明也无须使用过多的辅助化学试剂，产品还带有柑橘的清香味道，更容易被消费者所接受；最为重要的是，本发明能够使果胶更加充分地进入到生物纤维素的空间网状结构中去，并被该网状结构所固定，用其制备的医用敷料能够具有更好的理化性能；而且本发明将生物纤维素膜的生物发酵和果胶与之复合的过程合二为一，大大提高了工艺的整体性，缩短了工艺耗时，提高了工艺可控性。

具体实施方式

为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明：

实施例1

取柑橘全果500g带皮破碎打浆，加水2000ml，加热至80℃保温10min，用0.2M的盐酸溶液调整pH值至2.5，继续保温40min后趁热过滤，向滤液中加入白砂糖10g，搅拌均匀后，倒入浅盘，冷却至常温，调整pH值至5，接种生物纤维素产生菌，28℃下保温发酵7天，取出液面获得的复合膜冲洗干净后，置于90%的乙醇溶液中浸泡40min，取出即得果胶/生物纤维素复合膜。

实施例2

取柑橘全果300g带皮破碎打浆，加水1500ml，加热至85℃保温8min，用0.2M的盐酸溶液调整pH值至3，继续保温35min后趁热过滤，向滤液中加入白砂糖12g，搅拌均匀后，倒入浅盘，冷却至常温，调整pH值至4.5，接种生物纤维素产生菌，30℃下保温发酵5天，取出液面获得的复合膜冲洗干净后，置于80%的乙醇溶液中浸泡30min，取出即得果胶/生物纤维素复合膜。

实施例3

取柑橘全果1200g带皮破碎打浆，加水3600ml，加热至90℃保温5min，用0.2M的盐酸溶液调整pH值至2，继续保温30min后趁热过滤，向滤液中加入白砂糖36，搅拌均匀后，倒入浅盘，冷却至常温，调整pH值至6，接种生物纤维素产生菌，29℃下保温发酵10天，取出液面获得的复合膜冲洗干净后，置于95%的乙醇溶液中浸泡35min，取出即得果胶/生物纤维素复合膜。

实施例4

取实施例1-3中制得的果胶/生物纤维素复合膜，用无菌水反复冲洗，灭菌后无菌真空包装，制得医用敷料。

实验例1：果胶/生物纤维素复合膜理化性能测试

取实施例1-3中制得的果胶/生物纤维素复合膜为样品例1-3，取市售生物纤维素膜作为对照例。

）拉伸强度实验：按照GB/T6344-1996的方法测定。

）透明度测试：使用紫外分光光度计进行分析，将待测膜样品裁切成10mm*50mm的矩形，贴于比色皿内侧，以空比色皿作为对照，在700nm下测定透光率，用透光率表示透明度。

）水蒸气透过率测定：称量瓶内放半瓶蒸馏水，用膜样品密封称量瓶口，室温放置24h。水蒸气透过率=24h失水量/称量瓶口面积。

）保水率测定：将样品材料裁剪为10mm*10mm的正方形，称量其重量W1，在湿度60%的室温环境下放置24h，称量其重量W2。保水率=（W1-W2）/W1*100%。

实验结果见下表：

项目	实施例1	实施例2	实施例3	对照例
					拉伸强度（MPa）	75.9	76.6	77.2	61.4
透明度	25	27	26	35
					水蒸气透过率（g/cm<sup>2</sup>）	10.45	10.12	11.31	5.52
保水率（%）	97.6	97.8	98.1	96.3

从实验结果不难看出，本发明制备的果胶/生物纤维素复合膜与对照的普通生物纤维素膜相比，具有更高的拉伸强度、水蒸气透过率和保水率，透明度则稍有降低，表明果胶已经进入了生物纤维素的空间网状结构中，且该材料适合制备医用敷料。

尽管本发明的具体实施方案已经公开如上，但是其并不仅仅限于上述的具体实施方式，本领域技术人员可以作出的各种修改，在不背离本发明宗旨和权利要求等同的范围之内的情况下，都属于本发明的范围。

Claims (7)

1.一种由柑橘全果生物发酵制备的果胶/生物纤维素复合膜，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

1）柑橘全果带皮破碎打浆；

2）加3-5倍的水，加热至80-90℃保温5-10min；

3）调pH值至2-3，继续保温30-40min后趁热过滤；

4）按2-8‰的比例向滤液中添加白砂糖，搅拌均匀后，倒入浅盘，冷却至常温；

5）调整pH值至4-6，接种生物纤维素产生菌，26-30℃下保温发酵4-10天；

6）再将步骤5）液面获得的复合膜冲洗干净后，在70-95%的乙醇溶液中浸泡30-40min，取出即得果胶/生物纤维素复合膜。

2.根据权利要求1所述的果胶/生物纤维素复合膜，其特征在于：上述方法的步骤2）中，于90℃保温8分钟。

3.根据权利要求2所述的果胶/生物纤维素复合膜，其特征在于：上述方法的步骤3）中，使用0.2M的盐酸溶液调整pH值。

4.根据权利要求3所述的果胶/生物纤维素复合膜，其特征在于：上述方法的步骤3）中，调整pH值至2.5，继续保温40min。

5.根据权利要求4所述的果胶/生物纤维素复合膜，其特征在于：上述方法的步骤4）中，白砂糖的添加比例为5‰。

6.根据权利要求5所述的果胶/生物纤维素复合膜，其特征在于：上述方法的步骤6）中，乙醇溶液的浓度为90%。

7.权利要求1-6之一所述的果胶/生物纤维素复合膜在制备医用敷料中的用途，其特征在于：所述果胶/生物纤维素复合膜用无菌水反复冲洗后包装制得医用敷料。