CN114190747B - 一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法 - Google Patents

一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114190747B
CN114190747B CN202111683390.3A CN202111683390A CN114190747B CN 114190747 B CN114190747 B CN 114190747B CN 202111683390 A CN202111683390 A CN 202111683390A CN 114190747 B CN114190747 B CN 114190747B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bacterial cellulose
straw
based edible
bacterial
sodium alginate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111683390.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114190747A (zh
Inventor
俞书宏
刘兆祥
杨怀斌
管庆方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN202111683390.3A priority Critical patent/CN114190747B/zh
Publication of CN114190747A publication Critical patent/CN114190747A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114190747B publication Critical patent/CN114190747B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G21/00—Table-ware
    • A47G21/18—Drinking straws or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Jellies, Jams, And Syrups (AREA)

Abstract

本申请提供了一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法，其中所述细菌纤维素是由生物合成的。所述细菌纤维素基可食用吸管包括多层的细菌纤维素层以及在细菌纤维素之间起到一种三维网络互穿贯穿缝合作用的无定形海藻酸钠，其中所述细菌纤维素基吸管内部具有多个微观尺度上的层级分层结构，且所述细菌纤维素基可食用吸管具有超精细物理缠绕的三维纳米网络结构。本申请提供的细菌纤维素基吸管具有高强度、高韧性、无微塑料释放等特点，尤其是它不仅可降解，而且安全可食用，是市面上传统塑料吸管、使用体验不好的纸吸管的有利竞争者。

Description

一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料开发技术领域，具体地涉及一种由生物合成制得的细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法。
背景技术
随着塑料工业的不断发展，塑料制品给人类生活带来了极大的便利，但同时也造成了严重的塑料污染。迄今为止，每年生产约3亿吨塑料，其中大部分是一次性的。塑料吸管是一种大量使用的塑料制品，使用寿命只有几分钟，然而却需要数百年才能完全降解。废弃的塑料吸管对环境和生态系统会产生严重的负面影响，甚至阻碍动植物的生长。
纤维素是地球上最丰富、含量最多的天然可再生高分子，其可由植物中分离得到或由细菌发酵产生。细菌纤维素(即为椰果，与普通植物基纤维素不同)是由细菌(例如木醋杆菌)合成分泌的一种纤维素，由葡萄糖形成环状结构后通过β-1，4-糖苷键相连接而成，形成纤维二糖的重复单元，经过大量重复后形成纤维素高分子。细菌纤维素具有诸多优异性能，例如可降解、杨氏模量高、强度高、结晶度高以及比表面积大等，这使其在诸多领域具有广泛的应用潜力和价值；细菌纤维素还比植物来源的纤维素具有更高的结晶度与聚合度，更好的力学性能。相对于来自石油工业的高分子聚合物塑料而言，还具有更优异的环境亲和性与友好性。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种细菌纤维素(椰果)基可食用吸管及其制备方法，本申请提供的细菌纤维素基可食用吸管具有高强度、高韧性、无微塑料释放、可食用、可降解、可负载色素分子、香味分子、天然植物精华以及药物分子等多种特点和功能。
为此，本申请提供如下方面：
<1>、一种细菌纤维素基可食用吸管，其包括多层的细菌纤维素层以及在细菌纤维素之间起到一种三维网络互穿贯穿缝合作用的无定形态海藻酸钠，
其中所述细菌纤维素基吸管内部具有多个微观尺度上的层级分层结构，且所述细菌纤维素基可食用吸管具有超精细物理缠绕的三维纳米网络结构。
<2>、根据<1>所述的细菌纤维素基可食用吸管，其中，所述多层的细菌纤维素层的层厚度为20-200μm。
<3>、根据<1>所述的细菌纤维素基可食用吸管，其中，所述吸管内径范围为1mm-100mm，管壁厚度范围为0.01mm-20mm。
<4>.根据<1>所述的细菌纤维素基可食用吸管，其中，所述细菌纤维素水凝胶的厚度为0.1-3cm。
<5>.根据<1>所述的细菌纤维素基可食用吸管，其中，所述微观尺度为200nm至2μm。
<6>.一种用于制备<1>-<5>中任一项所述的细菌纤维素基可食用吸管的方法，所述方法包括以下步骤：
A)在合成细菌纤维素的细菌的作用下，通过生物合成方法得到细菌纤维素水凝胶；
B)将步骤A)得到的细菌纤维素水凝胶在质量分数为0-50％的过氧化氢水溶液中进行处理；
C)将步骤B)得到的水凝胶在0-80℃的温度和0-200MPa压力下干燥成膜，得到细菌纤维素薄膜；
D)在步骤C)得到的细菌纤维素薄膜表面涂覆一层质量浓度为0.1-20％海藻酸钠水溶液，而后卷绕成管状；
E)将步骤D)得到的细菌纤维素-海藻酸钠复合管在交联剂存在下进行交联，之后洗去交联剂并干燥得到吸管。
<7>、根据<6>所述的方法，其中，所述合成细菌纤维素细菌来自木醋杆菌、土壤杆菌、根瘤菌和八叠球菌等中的一种或多种。
<8>、根据<6>所述的制备方法，其中，所述交联剂选自乳酸钙、氯化钙、氯化镁、葡萄糖酸锌等中的一种或多种。
<9>.根据<6>所述的方法，其中，步骤A)包括如下过程：
以1升水(溶剂)作为基准，配制由10-100g L-1葡萄糖、1-40g L-1酵母提取物、0.1-10g L-1柠檬酸、0.1-10g L-1Na2HPO4·12H2O和0.1-10g L-1KH2PO4组成的液体培养基，然后将培养基在灭菌锅中110-150℃优选120℃灭菌5-90分钟，灭菌后，将生产细菌纤维素的细菌接种培养基中，然后在25-30℃的恒温条件下连续培养约四天。
<10>.根据<6>所述的方法，其中，步骤C)中的温度为30-70℃，且压力为0.1-20MPa。
根据本发明所述的细菌纤维素基可食用吸管，由于所述细菌纤维素基可食用吸管的具有超精细物理缠绕的三维纳米网络结构，而这种具有超高密度氢键与物理缠结的三维网络赋予了该吸管优异的力学性能。此外，所述细菌纤维素基可食用吸管具有传统吸管所不具备的负载能力，其内部的超精细三维纳米网络能够实现各种分子的限域，能够负载天然色素分子、香味分子从而赋予其理想的色彩与气味，而且能够负载天然植物精华提取物，有益身体健康，负载一些药物分子，起到一定的保健治疗效果等。而且，根据本发明的吸管具有优异的耐水性，在水中浸没3小时后在万能力学测试仪上测试，仍能保持2MPa以上的弯曲强度，结构完整性不会被破坏。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管的照片；
图2为本发明实施例1制备的细菌纤维素水凝胶在场发射扫描电子显微镜下观察的微观照片；
图3为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管的在场发射扫描电子显微镜下观察的微观照片；
图4为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管在场发射扫描电子显微镜下观察到的更大尺度微观照片；
图5为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管在场发射扫描电子显微镜下观察到的更大尺度微观照片，为图4的局部放大版；
图6为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管拉断后的断裂面在场发射扫描电子显微镜下观察到的微观照片；
图7为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管的拉伸断面在场发射扫描电子显微镜下观察到的更大尺度微观照片；
图8为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管的拉伸力学性能与市售纸吸管的对比，该数据在万能力学测试仪上测试得到；
图9为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管的三点弯力学性能与市售纸吸管的对比，该数据在万能力学测试仪上测试得到；
图10为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管与纸吸管泡水后三点弯强度的变化及其对比，该数据在万能力学测试仪上测试得到；
图11为本发明实施例2制备的负载了可食用色素分子的彩色细菌纤维素基可食用吸管的照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于细菌纤维素和海藻酸钠自身的特点以及目前市场上塑料吸管与可降解吸管的现状，本申请提供了一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法。
在本发明中，术语“可食用”意思是可以吃的。
在本发明中，术语“多层”意思是具有2个以上的层。
在本发明中，术语“具有层级的多个尺度上的层状结构”或“具有多个微观尺度上的层级分层结构”均指的是：在本发明的吸管中，既具有由海藻酸钠粘结在一起的纤维素膜构成的宏观的细菌纤维素层，且层厚度约为20到200μm，同时细菌纤维素层中也具有更加微观的细菌纤维素层微观结构，这是细菌合成该细菌纤维素时形成的微观结构，且微观结构的尺寸仅有200nm至2μm左右。即，宏观细菌纤维素层层中包含微观尺寸为200nm至2μm左右的微观结构。
一方面，本申请首先提供了一种细菌纤维素基可食用吸管，由微生物合成得到的细菌纤维素水凝胶和海藻酸钠制备得到；所述细菌纤维素基可食用吸管具有层级的多个尺度上的层状结构；所述细菌纤维素基可食用吸管具有超精细物理缠绕的三维纠缠纳米网络结构，具有非常优异的力学性能；所述多层级多尺度层状结构由宏观的多层的细菌纤维素层和细菌纤维素内部自身的多层结构构成，细菌纤维素之间的海藻酸钠起到一种三维网络互相贯穿缝合作用。所述吸管完全由可食用的原料制成，并且加工过程中不涉及不可食用的原料，是一种可食用的新型吸管。
在本申请中，所述的细菌纤维素是生物合成的，优选地是在选自木醋杆菌、土壤杆菌、根瘤菌和八叠球菌等中的一种或多种的存在下进行合成得到的。
另一方面，本申请还提供了一种细菌纤维素基可食用吸管的制备方法，包括以下步骤：
A)配制由10-100g L-1葡萄糖、1-40g L-1酵母提取物、0.1-10g L-1柠檬酸、0.1-10gL-1Na2HPO4·12H2O和0.1-10g L-1KH2PO4组成的液体培养基，然后将培养基在灭菌锅中110-150℃优选120℃灭菌5-90分钟。灭菌后，将生产细菌纤维素的细菌接种到培养基中。在25-30℃的恒温条件下连续发酵约四天后，得到例如2-10毫米，优选约5mm所需厚度的细菌纤维素水凝胶；
B)将步骤A)中生物合成的细菌纤维素水凝胶在质量分数为0-50％的过氧化氢水溶液中进行处理，除去杂质并进行漂白；
C)将步骤B)得到的水凝胶在0-80℃的温度和0-200MPa压力下干燥成膜，得到细菌纤维素薄膜；
D)在步骤C)得到的细菌纤维素薄膜表面涂覆一层质量浓度为0.1-20％的海藻酸钠水溶液，而后在PTFE的棒上卷绕成管；
E)将步骤D)得到的细菌纤维素-海藻酸钠复合管放于交联剂中交联，而后洗去交联剂后干燥得到吸管。
优选地，所述交联剂选自乳酸钙、氯化钙、氯化镁、葡萄糖酸锌等中的一种或多种。
优选地，所述合成细菌纤维素细菌选自木醋杆菌、土壤杆菌、根瘤菌和八叠球菌等中的一种或多种。
优选地，所述细菌纤维素水凝胶的厚度为0.1-3cm，长度为3-30cm，宽度为3-10cm。
对于本申请的细菌纤维素基可食用吸管，其内径范围为1mm-100mm，优选为2mm-30mm，更优选5mm-12mm；管壁厚度范围为0.01mm-20mm，优选为0.1mm-10mm，更优选为0.35mm-3.5mm。
在一个特别具体的实施方案中，所述细菌纤维素基可食用吸管的直径为1.0cm，长度为10cm，厚度为0.5mm。
本申请的制备方法提供了一种由生物合成得到的细菌纤维素基可食用吸管，其由细菌生物合成得到的细菌纤维素和海藻酸钠浆料复合制备得到；所述细菌纤维素基吸管内部具有多个微观尺度上的层级分层结构；所述细菌纤维素基可食用吸管具有超精细物理缠绕的三维纠缠纳米网络结构，赋予了其优异的力学性能与一定的负载能力；所述吸管具有优异的耐水性，在水中浸没3小时后在万能力学测试仪上测试弯曲强度，仍然能够保持2MPa以上的力学强度；所述吸管完全由可食用的原料制成，并且加工过程中不涉及不可食用原料，是一种可食用的新型吸管。
具体而言，在制备细菌纤维素基可食用吸管的过程中，本申请首先通过生物合成的方法由细菌生产制备了细菌纤维素水凝胶，然后在将得到的细菌纤维素水凝胶在质量分数为0-50％的过氧化氢溶液中进行处理，处理过程中里面残余的培养基、微生物、蛋白质等成分会被具有强氧化性的过氧化氢氧化，从而被除去，同时达到灭菌和漂白的效果。而后将漂白过的水凝胶在合适的温度和压力下干燥成膜，制备细菌纤维素薄膜，在薄膜上涂覆一层海藻酸钠水溶液后就可以在一定直径的棒上卷成吸管，更具体的所述棒包括但不仅限于PTFE棒，也可以是铁棒、铜棒、其他塑料棒等，优选PTFE棒是由于它具有不粘的特性，交联之后便于吸管从棒上脱除下来。卷成管状之后，便可以将它连带作为基底的PTFE棒一起置于交联剂中浸泡1-2小时，将吸管内部以及表层的海藻酸钠交联，交联后的海藻酸钠能够将不同层紧密且稳固地连接在一起，可选用的交联剂可选自乳酸钙、氯化钙、氯化镁、葡萄糖酸锌等中的一种或多种。主要通过金属离子和海藻酸钠中羧基的配位作用以及正负电荷作用达到交联的目的。在具体实施例中，所述交联剂选自乳酸钙或氯化钙。所述交联剂的浓度为0.01-10mol/L；在具体实施例中，所述交联剂的浓度为0.1-2mol/L。本申请最后将加入交联剂的吸管进行洗涤，除去残余的交联剂溶液，而后进行干燥成型，即得到细菌纤维素基可食用吸管；更具体的，可以将加入交联剂中浸泡1-2小时后的吸管转移至清水或去离子水中浸泡5-10min，重复3-4次，而后在烘箱中烘干并从PTFE棒上脱除下来即可。
在本发明中，所使用的细菌纤维素是一种生物质合成的细菌纤维素。由于本发明细菌纤维素的超精细物理缠绕的三维纠缠纳米网络结构与海藻酸钠的三维网络互相贯穿缝合作用，使得本发明所获得的吸管具有极为优异的拉伸强度、三点弯强度、与压缩强度等特点。而且，本发明所述的吸管可以完全由可食用的原料制成，并且加工过程中不涉及不可食用原料，是一种可食用的新型吸管。
在一个更具体的实施方式中，本申请还提供了上述细菌纤维素基可食用吸管的制备方法，包括以下步骤：
A)配制由50g L-1葡萄糖、5g L-1酵母提取物、2g L-1柠檬酸、4g L-1Na2HPO4·12H2O和2g L-1KH2PO4组成的液体培养基，然后将培养基在灭菌锅中120℃灭菌30分钟。灭菌后，将生产细菌纤维素的细菌接种培养基中。在25-30℃的恒温条件下连续发酵约四天后，得到厚度约5mm的细菌纤维素水凝胶；
B)将步骤A)中生物合成的细菌纤维素水凝胶在质量分数为0-50％的过氧化氢水溶液中进行处理，除去杂质并进行漂白；
C)将步骤B)得到的水凝胶在30-70℃的温度和0.1-20MPa的压力下干燥成膜，得到细菌纤维素薄膜；
D)在步骤C)得到的细菌纤维素薄膜表面涂覆一层质量浓度为5-20％海藻酸钠水溶液，而后在PTFE的棒上卷绕成管；
E)将步骤D)得到的细菌纤维素-海藻酸钠复合管放于交联剂中交联，而后洗去交联剂后干燥得到吸管。
综上所述，本申请提供了一种新型的由生物合成得到的细菌纤维素基可食用吸管(可以吃的)，由例如木醋杆菌合成得到的细菌纤维素水凝胶和海藻酸钠制备得到；所述细菌纤维素基可食用吸管具有层级的多个尺度上的层状结构；所述细菌纤维素基可食用吸管具有超精细物理缠绕的三维纳米网络结构，具有非常优异的力学性能；所述多层级多尺度层状结构由宏观的多层的细菌纤维素层和细菌纤维素内部自身的多层结构构成，细菌纤维素之间的海藻酸钠起到一种三维网络互相贯穿缝合作用。所述吸管完全由可食用的原料制成，并且加工过程中不涉及不可食用原料，是一种可食用的新型吸管。本申请还提供了一种由生物合成得到的细菌纤维素基可食用吸管的制备方法。本申请提供的细菌纤维素基吸管具有高强度、高韧性、无微塑料释放等特点，尤其是它不仅可降解，而且安全可食用，是市面上传统塑料吸管、使用体验不好的纸吸管的有利竞争者。此外，本申请提供的细菌纤维素吸管具有优异的负载能力，能够负载天然色素分子、香味分子从而赋予其理想的色彩与气味，而且能够负载天然植物精华提取物，有益身体健康，负载一些药物分子，起到一定的保健治疗效果等。
实施例
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的细菌纤维素基可食用吸管进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
下面实施例中所出现的试剂均为市售试剂，且未经特殊处理之后直接使用。
实施例1
A)首先配制由50g L-1葡萄糖、5g L-1酵母提取物、2g L-1柠檬酸、4g L-1Na2HPO4·12H2O和2g L-1KH2PO4组成的液体培养基，然后将培养基在灭菌锅中120℃灭菌30分钟。灭菌后，将木醋杆菌(CGMCC 1.1812，购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心)接种培养基中，在25-30℃的恒温条件下连续发酵约四天后，得到厚度约5mm的细菌纤维素水凝胶；
B)将步骤A)中的细菌纤维素水凝胶在质量分数为3％的过氧化氢水溶液中进行处理，除去杂质并进行漂白；
C)将步骤B)得到的水凝胶在60℃，1MPa的温度和压力下干燥成膜，得到细菌纤维素薄膜；
D)在步骤C)得到的细菌纤维素薄膜表面涂覆一层在质量浓度为5％的海藻酸钠水溶液，而后在PTFE的棒上卷绕成管；
E)将步骤D)得到的细菌纤维素-海藻酸钠复合管放于乳酸钙中交联，而后洗去交联剂后干燥得到吸管；
图1为本实施例制备的细菌纤维素基可食用吸管的照片，其原材料均为可食用原料，使用之后可以直接食用。当然，如果不食用，使用之后可以直接丢弃到大自然中，能够生物降解，不会造成环境污染。
图2为本实施例制备的细菌纤维素水凝胶的微观照片，由图2可知，细菌纤维素水凝胶微观上具有三维纠缠的纳米纤维网络，能够提供很好的力学基础，在各种不同饮料中都保持结构完整性。
图3为本实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管的微观照片，在场发射扫描电子显微镜下观察得到；
图4为本发明实施例1制备的细菌纤维素基可食用吸管在场发射扫描电子显微镜下观察到的更大尺度微观照片；
图5为本实施例制备的细菌纤维素基可食用吸管的微观照片，在场发射扫描电子显微镜下观察得到，是图4的局部放大，由图5可知，细菌纤维素基可食用吸管微观上由几十微米的层状结构组成。
图6为本实施例制备的细菌纤维素基可食用吸管的更大尺度微观照片，在场发射扫描电子显微镜下观察得到，是图5的局部放大，由图6可知，细菌纤维素基可食用吸管更微观上是由1微米的左右的层状结构组成，这些层之间是由纳米纠缠三维网络进行物理连接的，纳米纤维紧密交缠、堆叠在一起。
图7为本实施例制备的细菌纤维素基可食用吸管的拉伸断面在场发射扫描电子显微镜下观察到的更大尺度微观照片；
图8为本实施例制备的细菌纤维素基可食用吸管的拉伸力学性能与市售纸吸管的对比，该数据在万能力学测试仪上测试得到；
图9为本实施例制备的细菌纤维素基可食用吸管的三点弯力学性能与市售纸吸管的对比，该数据在万能力学测试仪上测试得到；
图10为本实施例制备的细菌纤维素基可食用吸管与纸吸管泡水后三点弯强度的变化及其对比，该数据在万能力学测试仪上测试得到。
测试本实施例制备的细菌纤维素基可食用吸管的力学性能与市售纸吸管、塑料吸管的对比，如图9所示，由图可知，本实施例制备的细菌纤维素基可食用吸管的弯曲强度可达35MPa，力学性能与市售纸吸管、塑料吸管高出一倍以上，具有优异的力学性能。
实施例2
A)首先配制由50g L-1葡萄糖、5g L-1酵母提取物、2g L-1柠檬酸、4g L-1Na2HPO4·12H2O和2g L-1KH2PO4组成的液体培养基，然后将培养基在灭菌锅中120℃灭菌30分钟。灭菌后，将木醋杆菌(CGMCC 1.1812，购买自中国普通微生物菌种保藏管理中心)接种到培养基中，在25-30℃的恒温条件下连续发酵约四天后，得到厚度约5mm的细菌纤维素水凝胶；
B)将步骤A)中的细菌纤维素水凝胶在质量分数为3％的过氧化氢水溶液中进行处理，除去杂质并进行漂白，然后在商用可食用色素溶液中浸泡5小时，使色素分子充分渗透进入细菌纤维素三维网络之中；
C)将步骤B)得到的水凝胶在30℃，1.5MPa的温度和压力下干燥成膜，得到细菌纤维素薄膜；
D)在步骤C)得到的细菌纤维素薄膜表面涂覆一层在质量浓度为3％的海藻酸钠水溶液，而后在PTFE的棒上卷绕成管；
E)将步骤D)得到的细菌纤维素-海藻酸钠复合管放于氯化钙中交联，而后洗去交联剂后干燥得到吸管。
图11为本实施例所得到的负载了可食用色素分子后得到的彩色的细菌纤维素基可食用吸管的数码照片。从图中红、黄、蓝、绿、紫、棕、橙这七种颜色可以看出，细菌纤维素的三维网络能够很有效的保留色素分子，从而得到各种颜色的吸管。
对所公开的实施例的上述说明，目的在于使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明的保护范围将不限制于本文所示的这些实施例，而是由所附的权利要求进行宽泛的解释。

Claims (10)

1.一种细菌纤维素基可食用吸管，其包括多层的细菌纤维素层以及在细菌纤维素之间起到一种三维网络互穿贯穿缝合作用的无定形海藻酸钠，
其中所述细菌纤维素基吸管内部具有多个微观尺度上的层级分层结构，且所述细菌纤维素基可食用吸管具有超精细物理缠绕的三维纳米网络结构。
2.根据权利要求1所述的细菌纤维素基可食用吸管，其中，所述多层的细菌纤维素层的单层厚度为20-200μm。
3.根据权利要求1所述的细菌纤维素基可食用吸管，其中，所述吸管内径范围为1mm-100mm，管壁厚度范围为0.01mm-20mm。
4.根据权利要求1所述的细菌纤维素基可食用吸管，其中，所述微观尺度为200nm至2μm。
5.一种用于制备根据权利要求1-4中任一项所述的细菌纤维素基可食用吸管的方法，所述方法包括以下步骤：
A)在合成细菌纤维素的细菌的作用下，通过生物合成方法得到细菌纤维素水凝胶；
B)将步骤A)得到的细菌纤维素水凝胶在质量分数为0-50％的过氧化氢水溶液中进行处理；
C)将步骤B)得到的水凝胶在0-80℃的温度和0-200MPa压力下干燥成膜，得到细菌纤维素薄膜；
D)在步骤C)得到的细菌纤维素薄膜表面涂覆一层质量浓度为0.1-20％海藻酸钠水溶液，而后卷绕成管状；
E)将步骤D)得到的细菌纤维素-海藻酸钠复合管在交联剂存在下进行交联，之后洗去交联剂并干燥得到吸管。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述合成细菌纤维素细菌选自木醋杆菌、土壤杆菌、根瘤菌和八叠球菌中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述交联剂选自乳酸钙、氯化钙、氯化镁、葡萄糖酸锌中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤A)包括如下过程：
以1升作为溶剂的水为基准，配制由10-100g L-1葡萄糖、1-40g L-1酵母IB214432OA1主动修改
提取物、0.1-10g L-1柠檬酸、0.1-10g L-1Na2HPO4·12H2O和0.1-10g L-1KH2PO4组成的液体培养基，然后将培养基在灭菌锅中110-150℃灭菌5-90分钟，灭菌后，将生产细菌纤维素的细菌接种到培养基中，然后在25-30℃的恒温条件下连续发酵约四天。
9.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤C)中的温度为30-70℃，且压力为0.1-20MPa。
10.根据权利要求5所述的方法，其中，所述细菌纤维素水凝胶的厚度为0.1-3cm。
CN202111683390.3A 2021-12-31 2021-12-31 一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法 Active CN114190747B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111683390.3A CN114190747B (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111683390.3A CN114190747B (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114190747A CN114190747A (zh) 2022-03-18
CN114190747B true CN114190747B (zh) 2023-06-16

Family

ID=80658176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111683390.3A Active CN114190747B (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114190747B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115232366B (zh) * 2022-08-17 2024-01-12 浙江工商大学 指示型海藻基吸管的制备方法、吸管

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020132826A (ja) * 2019-02-25 2020-08-31 Ｆｏｎｔｅｃ Ｒ＆Ｄ株式会社 加水分解バクテリアセルロース繊維並びにそれを含む分散液、粉体及び成形品
DE202020104712U1 (de) * 2019-08-13 2020-10-02 Hope Tree International Gmbh Kompostierbare Hilfsmittel zum Essen oder Trinken aus pflanzlicher Stärke und pflanzlichem Dickungs-oder Geliermittel

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060286214A1 (en) * 2002-07-17 2006-12-21 Weiss Sanford B Edible drinking straw
CN100460020C (zh) * 2006-11-14 2009-02-11 东华大学 一种相互粘连多层细菌纤维素膜的制备方法
US20200214484A1 (en) * 2017-08-31 2020-07-09 Loliware Inc. Sugar-free edible vessel
CN112094441A (zh) * 2019-06-18 2020-12-18 中国科学技术大学 一种基于纳米纤维素的复合板材及其制备方法
CN112094420B (zh) * 2019-06-18 2022-07-15 中国科学技术大学 一种纳米纤维多层结构板材及其制备方法
EP4073161A1 (en) * 2019-12-10 2022-10-19 Ticona LLC Cellulose ester composition containing other bio-based polymers
CN112876746A (zh) * 2021-01-26 2021-06-01 沈阳化工大学 一种可降解食品饮料吸管制备方法
CN113186239B (zh) * 2021-04-01 2023-05-05 中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院 一种细菌纤维素粉剂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020132826A (ja) * 2019-02-25 2020-08-31 Ｆｏｎｔｅｃ Ｒ＆Ｄ株式会社 加水分解バクテリアセルロース繊維並びにそれを含む分散液、粉体及び成形品
DE202020104712U1 (de) * 2019-08-13 2020-10-02 Hope Tree International Gmbh Kompostierbare Hilfsmittel zum Essen oder Trinken aus pflanzlicher Stärke und pflanzlichem Dickungs-oder Geliermittel

Also Published As

Publication number Publication date
CN114190747A (zh) 2022-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Naz et al. Nanocellulose isolation characterization and applications: a journey from non-remedial to biomedical claims
Bacakova et al. Versatile application of nanocellulose: From industry to skin tissue engineering and wound healing
Choi et al. Bacterial cellulose and its applications
Pirsa et al. Antioxidant/antimicrobial film based on carboxymethyl cellulose/gelatin/TiO 2–Ag nano-composite
Qiu et al. A review of fabrication and applications of bacterial cellulose based nanocomposites
Gutiérrez-Hernández et al. In vitro evaluation of osteoblastic cells on bacterial cellulose modified with multi-walled carbon nanotubes as scaffold for bone regeneration
CN101372536B (zh) 一种细菌纤维素食品保鲜膜的制备方法
Huang et al. Recent advances in bacterial cellulose
Klemm et al. Nanocellulose materials–different cellulose, different functionality
Zhijiang et al. Bacterial cellulose/collagen composite: Characterization and first evaluation of cytocompatibility
Wongpanit et al. Preparation and characterization of chitin whisker-reinforced silk fibroin nanocomposite sponges
Hong et al. Preliminary study on biosynthesis of bacterial nanocellulose tubes in a novel double‐silicone‐tube bioreactor for potential vascular prosthesis
CN101921700B (zh) 一种制备中空异形细菌纤维素材料的装置及方法
CN106751264A (zh) 一种碳纳米管‑纳米纤维素‑聚乙烯醇复合导电凝胶及其制备方法和应用
KR20140133094A (ko) 박테리아 셀룰로오스와 강화재료의 복합재 및 그 제조방법
de Olyveira et al. Bacterial nanocellulose for medicine regenerative
Sijabat et al. Synthesis and characterization of bacterial nanocellulose from banana peel for water filtration membrane application
CN114190747B (zh) 一种细菌纤维素基可食用吸管及其制备方法
Singh et al. Microfibrous paper scaffold for tissue engineering application
KR20160072652A (ko) 단백질-고분자-그래핀 옥사이드 나노복합체 및 이를 포함하는 필름
Belay et al. Synergistic effect of bacterial cellulose reinforcement and succinic acid crosslinking on the properties of agar
Salinas et al. Production of bacterial cellulose tubes for biomedical applications: Analysis of the effect of fermentation time on selected properties
Zhang et al. Immobilization of lecithin on bacterial cellulose nanofibers for improved biological functions
Muiruri et al. Bacterial cellulose: Recent advances in biosynthesis, functionalization strategies and emerging applications
Singh et al. Environmental, legal, health, and safety issue of nanocellulose

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant