CN113529482B - 一种抗菌水松纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌水松纸的制备方法，包括：配制含有葡萄糖、蛋白胨、酵母粉和一水合柠檬酸的水溶液，灭菌后，接种活化后的葡糖酸醋杆菌ZT‑01，静置培养获得细菌纤维素膜；溶胀细菌纤维素膜后洗涤至中性；对细菌纤维素膜进行打浆处理；将ε‑聚赖氨酸、甘氨酸和交联剂添加至细菌纤维素浆中，震荡反应得到抗菌复合材料；将抗菌复合材料掺入造纸浆料中，抄造制得抗菌水松纸。本公开的抗菌水松纸的制备方法中ε‑聚赖氨酸和适量的甘氨酸共同作用可以显著提高ε‑聚赖氨酸的抑菌性。细菌纤维素具有生物亲和性、生物相容性，且具有巨大的比表面积和大量羟基，可通过和氨基反应牢牢地结合抑菌剂。此外，细菌纤维素可增强水松纸的强度和韧性。

Description

一种抗菌水松纸的制备方法
技术领域
本发明涉及卷烟制造领域，更具体地，涉及一种抗菌水松纸的制备方法。
背景技术
水松纸是一种包裹在过滤嘴外面，用于把滤棒粘接到烟条末端的纸。由于水松纸是嘴唇直接接触的部位，因此其印刷油墨和涂层必须符合食品安全卫生标准。此外，水松纸还需要满足抗水性和湿强度的要求。
ε-聚赖氨酸是一种具有广谱抑菌功效的多肽，对于酵母属的尖锐假丝酵母菌、法红酵母菌、产膜毕氏酵母；革兰氏阳性菌中的耐热脂肪芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌；革兰氏阴性菌中的产气节杆菌、大肠杆菌、沙门氏菌等均有强烈的抑制作用。ε-聚赖氨酸能在人体内分解为赖氨酸，而赖氨酸是人体必需的8种氨基酸之一，因此ε-聚赖氨酸是一种营养型抑菌剂，安全性高。
细菌纤维素是由特定微生物在胞外产生的网状纳米级纤维素，具有独特的生物亲和性、生物相容性、生物可降解性。细菌纤维素相互交错无序排列形成微纳米级的孔隙，具有巨大的比表面积和大量羟基，可与许多抗菌剂结合形成抗菌复合材料。同时，在造纸领域，细菌纤维素是一种非常好的生物添加剂。由于细菌纤维素具有很好的拉伸强度，将细菌纤维素加入到纸浆当中可以明显的提高纸张的强度和韧度。当纸品被干燥时，细菌纤维素的微纤维之间会形成大量的氢键，这使得其化学吸附性及拉伸强度大大提高。
因此，如何利用细菌纤维素和ε-聚赖氨酸制备水松纸成为本领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种利用细菌纤维素和ε-聚赖氨酸制备抗菌水松纸的方法的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种抗菌水松纸的制备方法。
该抗菌水松纸的制备方法包括如下步骤：
步骤(1)：配制含有葡萄糖、蛋白胨、酵母粉和一水合柠檬酸的水溶液，灭菌后，接种活化后的保藏编号为CGMCC NO.21544的葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter sp.)ZT-01，静置培养一段时间，获得细菌纤维素膜；
步骤(2)：采用强碱溶液溶胀细菌纤维素膜后，反复洗涤细菌纤维素膜至中性；
步骤(3)：对细菌纤维素膜进行打浆处理，得到干重为3-10％的细菌纤维素浆；
步骤(4)：按照质量百分含量为0.1-2％的ε-聚赖氨酸、0.5-2％的甘氨酸和0.5-1.5％的交联剂，将ε-聚赖氨酸、甘氨酸和交联剂添加至细菌纤维素浆中，震荡反应一段时间，过滤，得到抗菌复合材料；
步骤(5)：根据抗菌复合材料的干重为水松纸的重量的2-10％，将抗菌复合材料掺入造纸浆料中，抄造制得抗菌水松纸。
可选的，所述步骤(1)中的水溶液成分如下：
20g/L葡萄糖、3g/L蛋白胨、5g/L酵母粉和1g/L一水合柠檬酸。
可选的，所述步骤(1)具体如下：
配制含有葡萄糖、蛋白胨、酵母粉和一水合柠檬酸的水溶液，121℃灭菌15min，调节pH至4.8-5，接种活化后的保藏编号为CGMCC NO.21544 的葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter sp.)ZT-01，于25-30℃下静置培养7-14 d，获得细菌纤维素膜。
可选的，所述步骤(2)中的强碱溶液为氢氧化钠溶液。
可选的，所述步骤(2)具体如下：
将细菌纤维素膜在煮沸的0.5mol/L的氢氧化钠溶液中溶胀2h，然后反复用清水洗涤细菌纤维素膜至中性。
可选的，所述步骤(3)中的打浆处理采用标准浆料疏解器进行打浆。
可选的，所述步骤(4)中的ε-聚赖氨酸分子量为3600-4300，赖氨酸残基为25-35。
可选的，所述步骤(4)中的交联剂为碳二亚胺、京尼平和N-羟基琥珀酰亚胺中的至少一种。
本公开的抗菌水松纸的制备方法采用的抗菌剂为广谱抗菌的ε-聚赖氨酸，ε-聚赖氨酸可在人体内分解为赖氨酸，具有营养功能是一种营养型抑菌剂。而且，甘氨酸是人体必须的氨基酸，ε-聚赖氨酸和适量的甘氨酸共同作用时可以显著提高ε-聚赖氨酸的抑菌性。细菌纤维素具有生物亲和性、生物相容性，且具有巨大的比表面积和大量羟基，可通过和氨基反应牢牢地结合抑菌剂。此外，细菌纤维素可增强水松纸的强度和韧性。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
本公开提供的抗菌水松纸的制备方法包括如下步骤：
步骤(1)：配制含有葡萄糖、蛋白胨、酵母粉和一水合柠檬酸的水溶液，灭菌后，接种活化后的保藏编号为CGMCC NO.21544的葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter sp.)ZT-01，静置培养一段时间，获得细菌纤维素膜。
本公开采用的葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter sp.)ZT-01，现保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为 CGMCC NO.21544，菌种名称为葡糖酸醋杆菌，菌株编号为ZT-01，分类命名为葡糖酸醋杆菌,Gluconacetobacter sp.，保藏时间为2020年12月23 日，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。该葡糖酸醋杆菌ZT-01可以耐受的烟碱浓度达到3.5mg/mL。
步骤(1)中的水溶液成分可如下：
20g/L葡萄糖、3g/L蛋白胨、5g/L酵母粉和1g/L一水合柠檬酸。
步骤(1)可具体如下：
配制含有葡萄糖、蛋白胨、酵母粉和一水合柠檬酸的水溶液，121℃灭菌15min，调节pH至4.8-5，接种活化后的保藏编号为CGMCC NO.21544 的葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter sp.)ZT-01，于25-30℃下静置培养7-14 d，获得细菌纤维素膜。
步骤(2)：采用强碱溶液溶胀细菌纤维素膜后，反复洗涤细菌纤维素膜至中性。
步骤(2)中的强碱溶液可为氢氧化钠溶液。
步骤(2)可具体如下：
将细菌纤维素膜在煮沸的0.5mol/L的氢氧化钠溶液中溶胀2h，然后反复用清水洗涤细菌纤维素膜至中性。
步骤(3)：对细菌纤维素膜进行打浆处理，得到干重为3-10％的细菌纤维素浆。
步骤(3)中的打浆处理采用标准浆料疏解器进行打浆。
步骤(4)：按照质量百分含量为0.1-2％的ε-聚赖氨酸、0.5-2％的甘氨酸和0.5-1.5％的交联剂，将ε-聚赖氨酸、甘氨酸和交联剂添加至细菌纤维素浆中，震荡反应一段时间，过滤，得到抗菌复合材料。
步骤(4)中的ε-聚赖氨酸分子量可为3600-4300，赖氨酸残基为25-35。
步骤(4)中的交联剂可为碳二亚胺、京尼平和N-羟基琥珀酰亚胺中的至少一种。
步骤(5)：根据抗菌复合材料的干重为水松纸的重量的2-10％，将抗菌复合材料掺入造纸浆料中，抄造制得抗菌水松纸。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的材料和试剂，如无特殊说明，均可从商业途径得到，实验中使用的设备如无特殊说明，均为本领域技术人员熟知的设备。
实施例1
配制含有20g/L葡萄糖、3g/L蛋白胨、5g/L酵母粉、1g/L一水合柠檬酸的水溶液，调节pH至5，121℃灭菌15min，接种活化后的葡糖酸醋杆菌ZT-01于30℃，静置培养14d，获得细菌纤维素膜；
将获得的细菌纤维素膜在煮沸的0.5mol/L氢氧化钠溶液中溶胀2h，而后用蒸馏水洗至中性；
将清洗后的细菌纤维素膜在标准浆料疏解器中高速机械打浆处理，使其分散均匀，得到细菌纤维素浆，浆料中细菌纤维素的干重为5％；
在细菌纤维素浆中添加质量分数0.5％的ε-聚赖氨酸、1％甘氨酸和0.8％碳二亚胺150r/min震荡3h，过滤，得到抗菌复合材料；
将抗菌复合材料掺入造纸浆料，而后进行造纸步骤，经过抄造、干燥、压光，卷纸制备成抗菌水松纸，抗菌复合材料干重添加量为水松纸的3％。
实施例2
配制含有20g/L葡萄糖、3g/L蛋白胨、5g/L酵母粉、1g/L一水合柠檬酸的水溶液，调节pH至5，121℃灭菌15min，接种活化后的葡糖酸醋杆菌ZT-01于30℃，静置培养10d，获得细菌纤维素膜；
将获得的细菌纤维素膜在煮沸的0.5mol/L氢氧化钠溶液中溶胀2h，而后用蒸馏水洗至中性；
将清洗后的细菌纤维素膜在标准浆料疏解器中高速机械打浆处理，使其分散均匀，得到细菌纤维素浆，浆料中细菌纤维的干重为3％；
在细菌纤维素浆中添加质量分数1％的ε-聚赖氨酸、2％甘氨酸和1％京尼平，200r/min震荡2h，过滤，得到抗菌复合材料；
将抗菌复合材料掺入造纸浆料，而后进行造纸步骤，经过抄造、干燥、压光，卷纸制备成抗菌水松纸，抗菌复合材料干重添加量为水松纸的5％。
实施例3
配制含有20g/L葡萄糖、3g/L蛋白胨、5g/L酵母粉、1g/L一水合柠檬酸的水溶液，调节pH至5，121℃灭菌15min，接种活化后的葡糖酸醋杆菌ZT-01于25℃，静置培养14d，获得细菌纤维素膜；
将获得的细菌纤维素膜在煮沸的0.5mol/L氢氧化钠溶液中溶胀2h，而后用蒸馏水洗至中性；
将清洗后的细菌纤维素膜在标准浆料疏解器中高速机械打浆处理，使其分散均匀，得到细菌纤维素浆，浆料中细菌纤维素的干重为4％；
在细菌纤维素浆中添加质量分数0.6％的ε-聚赖氨酸、1％甘氨酸和0.5％碳二亚胺，200r/min震荡3h，过滤，得到抗菌复合材料；
将抗菌复合材料掺入造纸浆料，而后进行造纸步骤，经过抄造、干燥、压光，卷纸制备成抗菌水松纸，抗菌复合材料干重添加量为水松纸的2％。
将实施例1制备的抗菌水松纸和普通水松纸(由河南中烟工业有限责任公司提供)在100℃真空烘箱中烘1h灭菌处理，然后在空气中放置24h 和48h，按照行业标准YC171-2009《烟用接装纸》中规定测定菌落总数。
表1菌落总数测定
Figure BDA0003118223210000061
由表1可见，经过烘烤灭菌后的两种水松纸菌落数均较少，但在空气中放置24和48h后，普通水松纸的菌落数远大于实施例1制备的抗菌水松纸，说明本公开制备的水松纸的抗菌效果良好。
实施例2和实施例3均具有与实施例1相当的抗菌效果。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (6)

1.葡糖酸醋杆菌在抗菌水松纸制备中的应用，其特征在于，所述葡糖酸醋杆菌为保藏编号为CGMCC NO.21544的葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter sp.)ZT-01；
具体应用时，通过如下步骤制备获得：
步骤(1)：配制含有葡萄糖、蛋白胨、酵母粉和一水合柠檬酸的水溶液，灭菌后，接种活化后的保藏编号为CGMCC NO.21544的葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter sp.)ZT-01，静置培养一段时间，获得细菌纤维素膜；
步骤(2)：采用强碱溶液溶胀细菌纤维素膜后，反复洗涤细菌纤维素膜至中性；
步骤(3)：对细菌纤维素膜进行打浆处理，得到干重为3-10％的细菌纤维素浆；
步骤(4)：按照质量百分含量为0.1-2％的ε-聚赖氨酸、0.5-2％的甘氨酸和0.5-1.5％的交联剂，将ε-聚赖氨酸、甘氨酸和交联剂添加至细菌纤维素浆中，震荡反应一段时间，过滤，得到抗菌复合材料，所述ε-聚赖氨酸分子量为3600-4300，赖氨酸残基为25-35，所述交联剂为碳二亚胺、京尼平和N-羟基琥珀酰亚胺中的至少一种；
步骤(5)：根据抗菌复合材料的干重为水松纸的重量的2-10％，将抗菌复合材料掺入造纸浆料中，抄造制得抗菌水松纸。
2.根据权利要求1所述的葡糖酸醋杆菌在抗菌水松纸制备中的应用，其特征在于，所述步骤(1)中的水溶液成分如下：
20g/L葡萄糖、3g/L蛋白胨、5g/L酵母粉和1g/L一水合柠檬酸。
3.根据权利要求1所述的葡糖酸醋杆菌在抗菌水松纸制备中的应用，其特征在于，所述步骤(1)具体如下：
配制含有葡萄糖、蛋白胨、酵母粉和一水合柠檬酸的水溶液，121℃灭菌15min，调节pH至4.8-5，接种活化后的保藏编号为CGMCC NO.21544的葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobactersp.)ZT-01，于25-30℃下静置培养7-14天 ，获得细菌纤维素膜。
4.根据权利要求1所述的葡糖酸醋杆菌在抗菌水松纸制备中的应用，其特征在于，所述步骤(2)中的强碱溶液为氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求1所述的葡糖酸醋杆菌在抗菌水松纸制备中的应用，其特征在于，所述步骤(2)具体如下：
将细菌纤维素膜在煮沸的0.5mol/L的氢氧化钠溶液中溶胀2h，然后反复用清水洗涤细菌纤维素膜至中性。
6.根据权利要求1所述的葡糖酸醋杆菌在抗菌水松纸制备中的应用，其特征在于，所述步骤(3)中的打浆处理采用标准浆料疏解器进行打浆。
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