PL247481B1 - Sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy w formie bioskóry - Google Patents
Sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy w formie bioskóry Download PDFInfo
- Publication number
- PL247481B1 PL247481B1 PL443677A PL44367723A PL247481B1 PL 247481 B1 PL247481 B1 PL 247481B1 PL 443677 A PL443677 A PL 443677A PL 44367723 A PL44367723 A PL 44367723A PL 247481 B1 PL247481 B1 PL 247481B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- parts
- medium
- cellulose
- composition
- oil
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
Landscapes
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy w formie bioskóry, z celulozy bakteryjnej otrzymanej w drodze hodowli stacjonarnej szczepu bakterii z rodzaju Komagataeibacter, który polega na tym, że w której szczep bakterii Komagataeibacter, przechowywany w postaci zamrożonej w roztworze glicerolu, aktywuje się poprzez posiew redukcyjny na podłożu zestalonym 2% agarem oraz inkubację w temperaturze 30°C, następnie przenosi się jedną kolonię zaktywowanych bakterii do płynnego podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i po inkubacji w temperaturze 30°C, nagromadzoną biomasę wraz z tworzoną błoną celulozową przenosi się do podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i prowadzi inkubację w temperaturze 30°C, po czym tak przygotowaną zawiesiną inokulum, po intensywnym jej wymieszaniu, zaszczepia się podłoże hodowli produkcyjnej zawierające jako źródło węgla glukozę lub przemysłowy produkt uboczny lub odpadowy zawierający niezbędną ilość cukrów stosując 2-10% v/v w stosunku do objętości podłoża i prowadzi hodowlę produkcyjną w warunkach stacjonarnych lub wstrząsanych w temperaturze 28 - 32°C. Po zakończeniu hodowli produkcyjnej błonę celulozową powstałą na powierzchni podłoża, po oczyszczaniu, poddaje modyfikacji przy użyciu oleju roślinnego lub oleju z dodatkiem barwnika spożywczego lub aminokwasu, metodą zanurzeniową, przesączania, z wykorzystaniem ultradźwięków przy częstotliwości 40 kHz lub w środowisku toluenu, w temperaturze pokojowej w czasie 24 godzin, po czym po uformowaniu w płaty, suszy się w temperaturze 40°C, w czasie 24 godzin.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy (MBC) w formie bioskóry (BioS) jako kompozytu do zastosowań technicznych.
Celuloza bakteryjna jest polisacharydem złożonym z reszt D-glukopiranozy, połączonych wiązaniem β-1,4-glikozydowym. Jest ona wytwarzana przez mikroorganizmy, takie jak bakterie z rodzaju Rhizobium, Achromobacter, Alcaligenes, Aerobacter, Azotobacter, Pseudomonas, Agrobacterium, Rhodobacter, Dikeya i Sarcina, ale najwydajniejszymi producentami tego biopolimeru są bakterie z rodziny Acetobacteraceae, szczególnie z rodzaju Komagataeibacter (książka Bacterial nanocellulose from biotechnology to bio-economy, 2016, Elsevier ISBN: 978-0-444-63458-0, s.1-16). W hodowli stacjonarnej bakterii, celuloza bakteryjna jest gromadzona na powierzchni pożywki w formie błon o charakterze hydrożelu, składającego się prawie w 99% z wody i w 1% z czystej chemicznie celulozy. Błony celulozowe zbudowane są z nanowłókien o średnicy w zakresie 20-100 nm, o stopniu polimeryzacji 4000-10000, ułożonych w trójwymiarową sieć o wysokiej krystaliczności (książka Bacterial nanocellulose from biotechnology to bio-economy, 2016, Elsevier ISBN: 978-0-444-63458-0, s. 59-70). Celuloza bakteryjna znajduje zastosowanie w medycynie i farmacji, kosmetyce, ochronie środowiska, elektronice i akustyce, a także w przemyśle spożywczym, budowlanym, papierniczym. Wysokie zainteresowanie tym biomateriałem i szeroki potencjał aplikacyjny wynikają z jego unikatowych właściwości, przede wszystkim biokompatybilności i nietoksyczności, wysokiej zawartości wody, uporządkowanej krystalicznej struktury oraz wysokiej wytrzymałości mechanicznej (czasopismo Cellulose, 2016, t. 23, nr. 4, s. 2291-2314, książka Bacterial nanocellulose from biotechnology to bio-economy, 2016, Elsevier ISBN: 978-0-444-63458-0, s. 59-70). Parametry fizyko-chemiczne celulozy bakteryjnej oraz wydajność jej biosyntezy są ściśle uzależnione od szeregu czynników, takich jak szczep produkcyjny, metoda hodowli i rodzaj stosowanego bioreaktora, skład podłoża hodowlanego i w szczególności źródło węgla i azotu czy też dodatki stosowane do podłoża (czasopisma: International Journal of Biological Macromolecules, ISSN: 0141-8130, vol.187, 2021, s. 584-593, Applied Microbiology and Biotechnology, ISSN: 0175-7598, 2020. 10.1007/s00253-020-10671-3).
Znane są sposoby biosyntezy bakteryjnej celulozy w formie błon z zastosowaniem różnych szczepów bakterii octowych, jak również jej modyfikacje.
W opisie zgłoszenia patentowego EP2019382224A ujawniono sposób wytwarzania substytutu skóry zawierającego połączone ze sobą warstwę celulozy bakteryjnej (BC) oraz warstwę tworzywa sztucznego wybranego z grupy składającej się z poliestrów i polisacharydów lub ich kopolimerów. W rozwiązaniu tym do wytworzenia BC wykorzystuje się szczep bakterii Komagataeibacter xylinus i drożdży Zygosacharomyces rouxi i Candida. Warstwę klejącą stanowi polichloropren lub poliuretan.
W opisie zgłoszenia patentowego WO1989US2355A opisano proces wytwarzania bionanocelulozy (BNC) przez mikroorganizmy zdolne do zmiany kierunku podczas syntezy celulozy, w hodowli statycznej. Pożywka hodowlana zawierała czynnik zakłócający krystalizację, w postaci glicerolu, glikolu polietylenowego lub karboksymetylocelulozy. Następnie na łatach uzyskanej BNC osadzano poliakrylonitryl lub pokrywano materiałami magnetycznymi lub elektrycznymi bądź żywicami termoutwardzalnymi.
Z opisu zgłoszenia patentowego WO2022177528A1 znana jest metoda otrzymania kompozytu bakteryjnej celulozy przez nasycenie warstw bakteryjnej celulozy i dodanie napełniacza biopolimerowego, a następnie poddanie działaniom fizyko-chemicznym.
Z opisu zgłoszenia patentowego US 4942128A jest znane otrzymywanie modyfikowanej celulozy bakteryjnej, charakteryzującej się sprężystością i elastycznością w stanie suchym, w wyniku hodowli bakterii produkujących celulozę w podłożu suplementowanym pochodnymi celulozy, szczególnie karboksymetylocelulozą.
Z opisu patentowego US 4742164 znany jest sposób otrzymywania materiału łatwokształtowalnego, o wysokiej dynamicznej wytrzymałości, zawierającego mikrofibryle celulozy bakteryjnej, polegający na poddaniu błon celulozowych maceracji i/lub ściskaniu pod ciśnieniem i następnie suszeniu. W procesie rolowania tak otrzymanego materiału uzyskuje się jednoosiowe ułożenie włókien. Tak uzyskiwany materiał może być formowany w arkusze, wstęgi i płachty. Właściwości materiału modyfikuje się w zależności od przeznaczenia, poprzez inkorporację odpowiednich składników organicznych i nieorganicznych do jego struktury.
W opisie zgłoszenia patentowego US 5846213A ujawniono sposób produkcji celulozy bakteryjnej w hodowli bakterii z rodzaju Acetobacter w zbiorniku z mieszaniem i następnie rozpuszczeniu biomateriału w układzie rozpuszczalników dimetyloacetoamid/chlorek litu. Kolejno roztwór odlewa się na płaskiej powierzchni i poddaje się regeneracji w kąpieli żelującej oraz wprowadza się humektant w procesie wymiany rozpuszczalników.
W czasopiśmie Nanomaterials, 2019 9(12), 1710 opisano metodę uzyskania nanokompozytu z modyfikowanej celulozy bakteryjnej z dodatkiem akrylowanego epoksydowanego oleju sojowego, glikolu polietylenowego, polidimetylosiloksanu oraz polimerów na bazie perfluoroweglowodorów.
W czasopiśmie Microbial biotechnology, 2019, 12(4), 650-661 opisano nanokompozyt na bazie BC impregnowanej dwoma handlowymi polimerami hydrofobowymi: persofital MS (polimetylosiloksan) i Baygard EFN (perfluorowęglowodór). Kompozyty były nieprzepuszczalne dla ciekłej wody, ale przepuszczalne dla pary wodnej.
Z opisu patentowego PL 241158 jest znany sposób otrzymywania nanocelulozy bakteryjnej w postaci błon o wysokiej rozciągliwości i o rozluźnionej strukturze, w drodze hodowli stacjonarnej szczepu bakterii z rodziny Komagataeibacter hansenii SI1.
W sposobie tym ww. szczep bakterii Komagataeibacter, przechowywany w postaci zamrożonej w roztworze glicerolu, aktywuje się poprzez posiew redukcyjny na podłożu zestalonym 2% agarem, o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części aminobaku, 2,7 części dwuwodorofosforanu sodu, 1,15 części kwasu cytrynowego, 0,5 części siarczanu magnezu oraz inkubację w czasie 3 dni w temperaturze 30°C. Następnie jedną kolonię zaktywowanych bakterii przenosi się do płynnego podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i po inkubacji w czasie dalszych 3 dni w temperaturze 30°C nagromadzoną biomasę wraz z wyrośniętą błoną celulozową przenosi się do podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego, stosując całość nagromadzonej biomasy na 100 ml podłoża i prowadzi inkubację w czasie 3 dni w temperaturze 30°C, po czym tak przygotowaną zawiesiną inokulum, po intensywnym jej wymieszaniu, zaszczepia się podłoże hodowli produkcyjnej o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części peptonu, 0,5 części MgSO4 x 7H2O, 2,7 części Na2HPO4, 1,15 części kwasu cytrynowego, wzbogacone dodatkowo kwasem askorbinowym dodanym w ilości 3%, korzystnie 0,5% wagowych masy podłoża, stosując 2-10% v/v inokulum w stosunku do objętości podłoża i prowadzi hodowlę produkcyjną w warunkach stacjonarnych, w czasie 5-12, korzystnie 7 dni w temperaturze 28-32°C i po zakończeniu hodowli produkcyjnej, błonę celulozową powstałą na powierzchni podłoża poddaje się oczyszczaniu polegającemu kolejno na płukaniu w gorącej wodzie wodociągowej, traktowaniu 1% wodnym roztworem wodorotlenku sodu w temperaturze 100°C w czasie 1 godziny lub 1-2% wodnym roztworem tego wodorotlenku w czasie 20-24 godzin w temperaturze pokojowej, płukaniu w wodzie wodociągowej, traktowaniu 1% roztworem wodnym kwasu octowego w czasie 20-24 godzin, ponownym płukaniu w wodzie wodociągowej i następnie w wodzie destylowanej.
Szczep bakterii Komagataeibacter hamenii SI1 został zdeponowany w Polskiej Kolekcji Mikroorganizmów (PCM) w Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej Polskiej Akademii Nauk z siedzibą we Wrocławiu, pod numerem B/00222.
W Instytucie Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. Prof. Wacława Dąbrowskiego w Warszawie, pod numerem KKP 2062p został zdeponowany szczep bakterii Komagataeibacter rhaeticus K3 produkujący bakteryjną celulozę o zróżnicowanych właściwościach.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania modyfikowanej celulozy bakteryjnej (MBC) o właściwościach bioskóry, nadającej się do zastosowań technicznych.
Sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy (MBC) w formie bioskóry (BioS), z celulozy bakteryjnej otrzymanej w drodze hodowli stacjonarnej szczepu bakterii z rodzaju Komagataeibacter , w której szczep bakterii Komagataeibacter, przechowywany w postaci zamrożonej w roztworze glicerolu, aktywuje się poprzez posiew redukcyjny na podłożu zestalonym 2% agarem, o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części aminobaku, 2,7 części dwuwodorofosforanu sodu, 1,15 części kwasu cytrynowego, 0,5 części siarczanu magnezu oraz inkubację w czasie 3 dni w temperaturze 30°C, następnie przenosi się jedną kolonię zaktywowanych bakterii do 5 ml płynnego podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i po inkubacji, w czasie dalszych 3 dni w temperaturze 30°C nagromadzoną biomasę wraz z tworzoną błoną celulozową przenosi się do 100 ml podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i prowadzi inkubację w czasie 3 dni w temperaturze 30°C, po czym tak przygotowaną zawiesiną inokulum, po intensywnym jej wymieszaniu, zaszczepia się podłoże hodowli produkcyjnej o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części peptonu, 0,5 części MgSO4 x7H2O, 2,7 części Na2HPO4,
1,15 części kwasu cytrynowego, ewentualnie wzbogacone kwasem askorbinowym dodanym w ilości 3%, korzystnie 0,5% masy podłoża lub podłoże produkcyjne o składzie w częściach wagowych: 20-40 części przemysłowego produktu ubocznego lub odpadowego zawierającego niezbędną ilość cukrów, 8 części ekstraktu drożdżowego, 7 części peptonu, 1 część MgSO4 x 7H2O, 4 części Na2HPO4, 2 części kwasu cytrynowego, ewentualnie wzbogacone dodatkowo kwasem askorbinowym dodanym w ilości 5%, korzystnie 0,5% masy podłoża, stosując 2-10% v/v, korzystnie 5% v/v inokulum w stosunku do objętości podłoża i prowadzi hodowlę produkcyjną w warunkach stacjonarnych lub wstrząsanych, w czasie 5-12 dni, korzystnie 7 dni, w temperaturze 28-32°C, korzystnie 30°C i po zakończeniu hodowli produkcyjnej błonę celulozową powstałą na powierzchni podłoża poddaje się oczyszczaniu polegającemu kolejno na płukaniu w gorącej wodzie wodociągowej, traktowaniu 1% wodnym roztworem wodorotlenku sodu w temperaturze 100°C w czasie 1 godziny lub 1-2% wodnym roztworem tego wodorotlenku w czasie 20-24 godzin w temperaturze pokojowej, płukaniu w wodzie wodociągowej, traktowaniu 1% roztworem wodnym kwasu octowego w czasie 20-24 godzin, ponownym płukaniu w wodzie wodociągowej i następnie w wodzie destylowanej, według wynalazku polega na tym, że wytworzoną celulozę bakteryjną poddaje się modyfikacji przy użyciu oleju roślinnego, oleju roślinnego z dodatkiem barwnika spożywczego lub oleju roślinnego z dodatkiem aminokwasu, stosując 150 ml oleju, 5 ml roztworu barwnika o stężeniu 1-5% lub: 1-8 g aminokwasu na płat modyfikowanej celulozy o powierzchni 16 cm2, metodą zanurzeniową, przesączania lub z wykorzystaniem ultradźwięków o częstotliwości 40 kHz, w temperaturze pokojowej w czasie 24 godzin, po czym po uformowaniu w płaty, suszy się w temperaturze 40°C, w czasie 24 godzin.
Korzystnie stosuje się szczep bakterii Komagataeibacter hansenii SI1 lub Komagataeibacter rhaeticus K3, jako olej korzystnie olej lniany, rzepakowy, słonecznikowy, sojowy lub z pestek winogron, jako barwnik spożywczy korzystnie kurkuminę, zaś jako aminokwas korzystnie L-glutaminę.
Modyfikowana celuloza bakteryjna otrzymana sposobem według wynalazku, o właściwościach bioskóry, charakteryzuje się wysoką hydrofobowością oraz dużym stopniem elastyczności, daje się łatwo modelować do dowolnego kształtu, zachowuje nadany kształt po modyfikacji, jest biokompatybilna i biodegradowalna, stanowi barierę ochronną dla mikroorganizmów.
Celuloza o właściwościach bioskóry, otrzymana sposobem według wynalazku znajduje zastosowanie jako biomateriał w przemyśle budowalnym, transportowym, ogrodniczym, skórzanym, modowym, a nadto do wytwarzania inteligentnych opakowań oraz w optoelektronice.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady z powołaniem się na rysunek, na którym Fig. 1 - Fig. 4 przedstawiają wyniki analiz właściwości celuloz otrzymanych w przykładach 1-4.
Przykład 1
Zawiesinę starterową przygotowano aktywując szczep Komagataeibacter hansenii SI1, przechowywany w postaci zamrożonej w roztworze glicerolu, poprzez posiew redukcyjny na podłożu SH (podłożu Hestrin-Schram) zestalonym 2% agarem, o składzie: w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części aminobaku, 2,7 części dwuwodorofosforanu sodu, 1,15 części kwasu cytrynowego oraz 0,5 części siarczanu magnezu oraz inkubację w czasie 3 dni, w temperaturze 30°C. Następnie dokonano transferu 1 kolonii aktywowanego szczepu do 5 ml podłoża inokularnego, o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i poddano inkubacji przez 3 dni w temperaturze 30°C. Nagromadzoną biomasę wraz z wyrośniętą błoną celulozową przeniesiono ilościowo do 100 ml podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i inkubowano przez 3 dni w temperaturze 30°C. Tak przygotowana zawiesina drobnoustrojów, po intensywnym wymieszaniu, stanowiła zawiesinę starterową do szczepienia właściwej hodowli. 250 ml podłoża produkcyjnego o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części peptonu, 0,5 części MgSO4 x 7H2O, 2,7 części Na2HPO4, 1,15 części kwasu cytrynowego, zaszczepiono uzyskaną uprzednio zawiesiną starterową, użytą w ilości 5% v/v w stosunku do objętości podłoża i prowadzono hodowlę produkcyjną w bioreaktorach prostopadłościennych o wymiarach 60 cm x 40 cm x 6 cm (długość x szerokość x wysokość), w czasie 5 dni, w temperaturze 30°C.
W tym czasie na powierzchni zaszczepionych podłoży przyrastała błona celulozowa do grubości około 5-7 mm. Po zakończeniu inkubacji, błony celulozowe poddano oczyszczaniu. Proces oczyszczania polegał kolejno na płukaniu błon celulozowych w gorącej wodzie wodociągowej, traktowaniu 1% wodnym roztworem wodorotlenku sodu w czasie 24 godzin, w temperaturze pokojowej, płukaniu w wodzie wodociągowej, traktowaniu 1 % roztworem wodnym kwasu octowego w czasie 24 godzin, ponow
PL 247481 Β1 nym płukaniu w wodzie wodociągowej, płukaniu w wodzie destylowanej. Tak przygotowaną błonę, w postaci płata, poddano modyfikacji metodą zanurzeniową. W tym celu z otrzymanego płata błony wycięto prostokąty o wymiarach 8 cm x 2 cm, które umieszczono w kolbie wyposażonej w mieszadło magnetyczne, z funkcją grzania, w 500 ml oleju rzepakowego, w temperaturze pokojowej na czas 24 godzin. Następnie próbki zmodyfikowanej celulozy suszono w suszarce laboratoryjnej, w temperaturze 40°C w ciągu 24 godzin.
Tak zmodyfikowane próbki celulozy poddano statycznej analizie mechanicznej (Zwick) w celu obserwacji efektu uplastycznienia, spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera w celu określenia zawartości kwasów tłuszczowych oleju. Nadto przeprowadzono pomiary kątów zwilżania (goniometr).
Indeksy karbonylowe - bezwzględną ilość kwasów tłuszczowych w próbce zmodyfikowanej celulozy określono posługując się wzorami:
Hc O(1741,26 cm-1) = 0,0186
Hc_h(2919,41 cm-1) = 0,0679
Hc=o
I = = 0,273 hc-h w których oznaczają:
Hc=o wysokość pasma przy liczbie falowej 1700 cm'1
Hc-h wysokość pasma przy liczbie falowej 2900 cm-1
Na rysunku (fig. 1) przedstawiono tablicę ilustrującą wyniki pomiarów kątów zwilżania jednej z próbek zmodyfikowanej celulozy, tablicę ilustrującą wyniki pomiarów właściwości mechanicznych trzech próbek zmodyfikowanej celulozy.
Przykład 2
Zawiesinę starterową przygotowano aktywując szczep Komagataeibacter rhaeticus K3, przechowywany w postaci zamrożonej w roztworze glicerolu, poprzez posiew redukcyjny na podłożu SH (podłożu Hestrin-Schramm) zestalonym 2% agarem, o składzie: w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części aminobaku, 2,7 części dwuwodorofosforanu sodu, 1,15 części kwasu cytrynowego oraz 0,5 części siarczanu magnezu oraz inkubację w czasie 3 dni, w temperaturze 30°C. Następnie dokonano transferu 1 kolonii aktywowanego szczepu do 5 ml podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i poddano inkubacji przez 3 dni, w temperaturze 30°C. Nagromadzoną biomasę wraz z wyrośniętą błoną celulozową przeniesiono ilościowo do 100 ml podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i inkubowano przez 3 dni, w temperaturze 30°C. Tak przygotowana zawiesina drobnoustrojów, po intensywnym wymieszaniu, stanowiła zawiesinę starterową do szczepienia właściwej hodowli. 250 ml podłoża produkcyjnego o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części MgSO4 x7H2O, 2,7 części ΝθςΗΡΟλ, 1,15 części kwasu cytrynowego zaszczepiono uzyskaną uprzednio zawiesiną starterową użytą w ilości 5% v/v w stosunku do objętości podłoża i prowadzono hodowlę produkcyjną w bioreaktorach prostopadłości en nych o wymiarach 60 cm x 40 cm x 6 cm, w czasie 5 dni w temperaturze 30°C.
W tym czasie na powierzchni zaszczepionych podłoży przyrastała błona celulozowa do grubości około 5-7 mm. Po zakończeniu inkubacji, błony celulozowe poddano oczyszczaniu. Proces oczyszczania wytworzonych błon nanocelulozowych polegał kolejno na płukaniu w gorącej wodzie wodociągowej, traktowaniu 1% wodnym roztworem wodorotlenku sodu w czasie 24 godzin w temperaturze pokojowej, płukaniu w wodzie wodociągowej, traktowaniu 1% roztworem wodnym kwasu octowego w czasie 24 godzin, ponownym płukaniu w wodzie wodociągowej, płukaniu w wodzie destylowanej.
Tak przygotowaną błonę celulozy, w postaci płata, poddano modyfikacji metodą przesączania. W tym celu z otrzymanego płata błony wycięto prostokąty o wymiarach 8 cm x 2 cm, które umieszczano na lejku Buchnera w kolbie ssawkowej i przepuszczono przez każdy z nich 150 ml oleju lnianego w temperaturze pokojowej w czasie 24 godzin. Następnie próbki zmodyfikowanej celulozy suszono w suszarce laboratoryjnej w temperaturze 40°C w ciągu 24 godzin.
Tak zmodyfikowane próbki celulozy poddano statycznej analizie mechanicznej (Zwick) w celu obserwacji efektu uplastycznienia. Nadto przeprowadzono pomiary kątów zwilżania (goniometr).
PL 247481 Β1
Na rysunku (fig. 2) przedstawiono tablicę ilustrującą wyniki pomiarów kąta zwilżania jednej z próbek zmodyfikowanej celulozy, tablicę ilustrującą wyniki pomiarów właściwości mechanicznych trzech próbek zmodyfikowanej celulozy.
Przykład 3
Błony celulozy przygotowano postępując jak w przykładzie 1.
Przygotowaną błonę celulozy, w postaci płata, poddano modyfikacji z wykorzystaniem ultradźwięków. W tym celu prostokąty wycięte z błony celulozy, o wymiarach 8 cm x 2 cm, umieszczono w zlewce, zalano 500 ml oleju z pestek winogron i umieszczono w myjce ultradźwiękowej. Ultradźwięki o częstotliwości 40 kHz włączano na 30 minut bez odstępu czasowego oraz w odstępach czasowych: 4 godziny, 8 godzin i 24 godziny od momentu pierwszego włączenia.
Tak zmodyfikowane próbki celulozy poddano statycznej analizie mechanicznej (Zwick) w celu obserwacji efektu uplastycznienia, spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera w celu określenia zawartości kwasów tłuszczowych oleju. Nadto przeprowadzono pomiary kątów zwilżania (goniometr).
Indeksy karbonylowe - bezwzględną ilość kwasów tłuszczowych w próbce zmodyfikowanej celulozy określono posługując się wzorami:
Hc=o(1751,53 cm-1) = 0,0060 HC_K(2894,95 cm-1) = 0,0467
Hc-o 1 = -^=0,128 hc-h w których Hc=o i Hc-h mają wyżej podane znaczenie
Na rysunku (fig. 3) przedstawiono tablicę ilustrującą wyniki pomiarów kątów zwilżania jednej z próbek zmodyfikowanej celulozy, tablicę ilustrującą wyniki pomiarów właściwości mechanicznych czterech próbek zmodyfikowanej celulozy.
Przykład 4
Błony celulozy przygotowano jak w przykładzie 2.
Przygotowane błony celulozy poddano modyfikacji w roztworze oleju lnianego i kurkuminy. W tym celu przygotowane próbki celulozy, w postaci prostokątów o wymiarach 8 cm x 2 cm, umieszczano w kolbie zawierającej 150 ml oleju lnianego z dodatkiem 5 ml roztworu kurkuminy, o stężeniu 3%, wyposażonej w chłodnicę zwrotną, na czas 24 godzin, w temperaturze 40°C.
Tak zmodyfikowane próbki celulozy poddano statycznej analizie mechanicznej (Zwick) w celu obserwacji efektu uplastycznienia. Nadto przeprowadzono pomiary kątów zwilżania (goniometr).
Na rysunku (fig. 4) przedstawiono tablicę ilustrującą wyniki pomiarów kąta zwilżania dwóch próbek zmodyfikowanej celulozy, tablicę ilustrującą wyniki pomiarów właściwości mechanicznych trzech próbek zmodyfikowanej celulozy.
Przykład 5
Błony celulozy przygotowano jak w przykładzie 2.
Przygotowane błony celulozy poddano modyfikacji w roztworze oleju winogronowego i aminokwasu - L-glutaminy. W tym celu przygotowane próbki celulozy, w postaci prostokątów o wymiarach 8 cm x 2 cm, umieszczano w kolbie zawierającej 150 ml oleju winogronowego z dodatkiem 5 g L-glutaminy, wyposażonej w chłodnicę zwrotną, na czas 24 godzin, w temperaturze 40°C.
Za pomocą statycznej analizy mechanicznej (Zwick) potwierdzono efekt uplastycznienia tak zmodyfikowanych próbek celulozy.
Claims (5)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy w formie bioskóry, z celulozy bakteryjnej otrzymanej w drodze hodowli stacjonarnej szczepu bakterii z rodzaju Komagataeibacter, w której szczep bakterii Komagataeibacter, przechowywany w postaci zamrożonej w roztworze glicerolu, aktywuje się poprzez posiew redukcyjny na podłożu zestalonym 2% agarem, o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części aminobaku, 2,7 części dwuwodorofosforanu sodu, 1,15 części kwasu cytrynowego, 0,5 części siarczanu magnezu oraz inkubację w czasie 3 dni, w temperaturze 30°C, następnie przenosi się jedną kolonię zaktywowanych bakterii do 5 ml płynnego podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i po inkubacji w czasie dalszych 3 dni w temperaturze 30°C nagromadzoną biomasę wraz z tworzoną błoną celulozową przenosi się do 100 ml podłoża inokularnego o składzie jakościowym i ilościowym jak skład podłoża do posiewu redukcyjnego i prowadzi inkubację w czasie 3 dni w temperaturze 30°C, po czym tak przygotowaną zawiesiną inokulum, po intensywnym jej wymieszaniu, zaszczepia się podłoże hodowli produkcyjnej o składzie w częściach wagowych: 20 części glukozy, 5 części ekstraktu drożdżowego, 5 części peptonu, 0,5 części MgSO4 x 7H2O, 2,7 części Na2HPO4, 1,15 części kwasu cytrynowego, ewentualnie wzbogacone kwasem askorbinowym dodanym w ilości 3%, korzystnie 0,5% masy podłoża lub podłoże produkcyjne o składzie w częściach wagowych: 20-40 części przemysłowego produktu ubocznego lub odpadowego zawierającego niezbędną ilość cukrów, 8 części ekstraktu drożdżowego, 7 części peptonu, 1 część MgSO4 x 7H2O, 4 części Na2HPO4, 2 części kwasu cytrynowego, ewentualnie wzbogacone dodatkowo kwasem askorbinowym dodanym w ilości 5%, korzystnie 0,5% masy podłoża, stosując 2-10% v/v, korzystnie 5% v/v inokulum w stosunku do objętości podłoża i prowadzi hodowlę produkcyjną w warunkach stacjonarnych lub wstrząsanych, w czasie 5-12 dni, korzystnie 7 dni, w temperaturze 28-32°C, korzystnie 30°C i po zakończeniu hodowli produkcyjnej błonę celulozową powstałą na powierzchni podłoża poddaje się oczyszczaniu polegającemu kolejno na płukaniu w gorącej wodzie wodociągowej, traktowaniu 1% wodnym roztworem wodorotlenku sodu w temperaturze 100°C, w czasie 1 godziny lub 1-2% wodnym roztworem tego wodorotlenku w czasie 20-24 godzin, w temperaturze pokojowej, płukaniu w wodzie wodociągowej, traktowaniu 1% roztworem wodnym kwasu octowego w czasie 20-24 godzin, ponownym płukaniu w wodzie wodociągowej i następnie w wodzie destylowanej, znamienny tym, że wytworzoną celulozę bakteryjną poddaje się modyfikacji przy użyciu oleju roślinnego, oleju roślinnego z dodatkiem barwnika spożywczego lub oleju roślinnego z dodatkiem aminokwasu, stosując 150 ml oleju, 5 ml roztworu barwnika o stężeniu 1-5% lub; 1-8 g aminokwasu na płat modyfikowanej celulozy o powierzchni 16 cm2, metodą zanurzeniową, przesączania lub z wykorzystaniem ultradźwięków o częstotliwości 40 kHz, w temperaturze pokojowej w czasie 24 godzin, po czym po uformowaniu w płaty, suszy się w temperaturze 40°C, w czasie 24 godzin.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się szczep bakterii Komagataeibacter hamenii SI1 lub Komagataeibacter rhaeticus K3.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się olej lniany, rzepakowy, słonecznikowy, sojowy lub z pestek winogron.
- 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako barwnik spożywczy stosuje się kurkuminę.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako aminokwas stosuje się L-glutaminę.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL443677A PL247481B1 (pl) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | Sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy w formie bioskóry |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL443677A PL247481B1 (pl) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | Sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy w formie bioskóry |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL443677A1 PL443677A1 (pl) | 2024-08-05 |
| PL247481B1 true PL247481B1 (pl) | 2025-07-07 |
Family
ID=92174780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL443677A PL247481B1 (pl) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | Sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy w formie bioskóry |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL247481B1 (pl) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL241158B1 (pl) * | 2019-09-25 | 2022-08-08 | Politechnika Lodzka | Sposób wytwarzania bakteryjnej nanocelulozy w postaci błon o wysokiej rozciągliwości i o rozluźnionej strukturze |
-
2023
- 2023-02-03 PL PL443677A patent/PL247481B1/pl unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL241158B1 (pl) * | 2019-09-25 | 2022-08-08 | Politechnika Lodzka | Sposób wytwarzania bakteryjnej nanocelulozy w postaci błon o wysokiej rozciągliwości i o rozluźnionej strukturze |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| HISYAM, ABDILLAH; SURYANEGARA, LISMAN; IRAWADI, TUN TEDJA; KURNIAWAN, YUDHI DWI, "SURFACE MODIFICATION OF CELLULOSE FROM SUGARCANE BAGASSE USING SOYBEAN OIL TO INCREASE THE HYDROPHOBICITY", 11TH JOINT CONFERENCE ON CHEMISTRY IN CONJUNCTION WITH 4TH REGIONAL BIOMATERIAL SCIENTIFIC MEETING PROCEEDING OF CHEMISTRY CONFERENCES, VOLUM * |
| MARTA GINA COSCIA, JYOTI BHARDWAJ, NANDITA SINGH, M. GABRIELLA SANTONICOLA, ROBERT RICHARDSON, VIJAY KUMAR THAKUR, SAMEER RAHATEKA, MANUFACTURING & CHARACTERIZATION OF REGENERATED CELLULOSE/CURCUMIN BASED SUSTAINABLE COMPOSITES FIBERS SPUN FROM ENVIRONMENTALLY BENIGN SOLVENTS, INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, VOLUME 111, 2018, PAGES 536-543, ISSN 0926-6690, HTTPS://DOI.ORG/10.1016/ * |
| W. S. M. RATHNAYAKE, L. KARUNANAYAKE, A. M. P. B. SAMARASEKARA AND D. A. S. AMARASINGHE, "CHEMICAL MODIFICATION OF MICROCRYSTALLINE CELLULOSE USING SUNFLOWER OIL," 2020 MORATUWA ENGINEERING RESEARCH CONFERENCE (MERCON), MORATUWA, SRI LANKA, 2020, PP. 215-219, DOI: 10.1109/MERCON50084.2020.9185332. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL443677A1 (pl) | 2024-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Niamsap et al. | Production of hydroxyapatite-bacterial nanocellulose scaffold with assist of cellulose nanocrystals | |
| Du et al. | Production and characterization of bacterial cellulose produced by Gluconacetobacter xylinus isolated from Chinese persimmon vinegar | |
| Lin et al. | Production of bacterial cellulose with various additives in a PCS rotating disk bioreactor and its material property analysis | |
| Machado et al. | Komagataeibacter rhaeticus as an alternative bacteria for cellulose production | |
| Bi et al. | Morphology and structure characterization of bacterial celluloses produced by different strains in agitated culture | |
| Lin et al. | Semi-continuous bacterial cellulose production in a rotating disk bioreactor and its materials properties analysis | |
| Indrianingsih et al. | Preliminary study on biosynthesis and characterization of bacteria cellulose films from coconut water | |
| Yin et al. | Improvement in mechanical properties and biocompatibility of biosynthetic bacterial cellulose/lotus root starch composites | |
| Park et al. | Bacterial cellulose | |
| Jaroennonthasit et al. | Evaluation of carbon sources from sugar industry to bacterial nanocellulose produced by Komagataeibacter xylinus | |
| Ejaz et al. | Synthesis of methylcellulose-polyvinyl alcohol composite, biopolymer film and thermostable enzymes from sugarcane bagasse | |
| Kumar et al. | Fabrication of poly lactic acid incorporated bacterial cellulose adhered flax fabric biocomposites | |
| Agustin et al. | The Effect of Addition of Polyethylene Glycol (PEG) on Biodegradable Plastic Based on Bacterial Cellulosa from Coconut Water (Coconus Nucifera) | |
| Rogova et al. | State and prospects of improving the methods of production and use of bacterial cellulose (a review) | |
| PL247481B1 (pl) | Sposób wytwarzania modyfikowanej bakteryjnej celulozy w formie bioskóry | |
| JPH026689A (ja) | 新規な複合シート及びその製造方法 | |
| Suryanto et al. | Effect of drying methods on the structure of bacterial cellulose from pineapple peel extract | |
| Rosyida et al. | The effect of different drying temperature on crystallinity and morphology structure of bacterial cellulose | |
| CN107674892A (zh) | 一种高抗形变能力细菌纤维素的制备方法 | |
| Yu et al. | Preparation of a novel biodegradable film by co-fermentation of straw and shrimp shell with Aureobasidium pullulans and Photobacterium sp. LYM-1 | |
| CN116240117B (zh) | 一种通过调控蛹虫草菌球形态来增强蛹虫草材料机械性能的方法和应用 | |
| Trovatti | Bacterial cellulose | |
| Nakashima et al. | Biodegradation characteristics of chitin and chitosan films | |
| Kalia et al. | Surface modification of ramie fibers using microwave assisted graft copolymerization followed by Brevibacillus parabrevis pretreatment | |
| Kamal et al. | Determination of the physiochemical properties of bacterial cellulose produced by local isolates of Acetobacter xylinum. |