[發明專利]一種細菌纖維素/藕粉復合材料及其生物制備方法

無效

• 申請號: 201310476004.2
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103571899A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 尹娜;陳仕艷;歐陽煬;徐秋舒;湯廉;顏志勇;王華平
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C12P19/04
• 分類號: C12P19/04;C12R1/02
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及細菌纖維素復合材料制備領域，具體是涉及一種細菌纖維素/藕粉復合材料及其生物制備方法。

背景技術

細菌纖維素是一種利用細菌在培養基中發酵所生產的天然纖維素，具有超細的納米纖維和獨特的三維網絡結構。木醋桿菌(Acetobacterium?xylinum)，一種好氧、革蘭氏陰性菌，是目前現階段已實現工業化生產細菌纖維素的菌種。在靜態培養條件下，木醋桿菌可以在空氣與液體培養基的界面上生產纖維素并形成一種連續相的水凝膠膜。與普通纖維素相比，細菌纖維素具高結晶度，高純度，高持水量，高強度等優良性能。除此之外，其良好的生物相容性及其可降解性賦予了細菌纖維素在生物醫用領域的廣泛應用，其中包括了輔料，人造血管、軟骨移植等方面。但為了拓展細菌纖維素在該領域的實用性，近年來許多研究者通過利用與其他天然材料復合這種有效的方法來改進細菌纖維素的物理及生物性能以符合其特殊的性能要求。

淀粉是自然界中最豐富的材料之一，可以從小麥、玉米、大米和土豆等一系列的農作物種提取。它是一種可再生和生物降解性良好的材料，并且能夠在加熱糊化后形成熱塑性的材料。在藥物釋放和組織工程等領域中，淀粉有著廣泛的研究和應用。因此研究者通過淀粉制備了細菌纖維素復合材料，是一種十分具有應用潛力的生物可降解材料。在這些研究中，溶液滲透法(添加淀粉溶液到已經成型的細菌纖維素膜中)和生物合成法（在細菌纖維素的合成之前，將淀粉引入發酵培養基中）是兩種常用有效制備細菌纖維素淀粉復合材料的方法。生物合成法由于有利于保持細菌纖維素的天然有序結構并使之能與淀粉均勻結合而受到廣泛的推崇。

藕粉是一種從蓮藕植物中提取的天然淀粉，主要由20-30%的直鏈淀粉和70-80%的支鏈淀粉組成。由于它具有較高的營養和醫藥性能，已長期用做于食品和傳統的醫藥成分，因此藕粉可以作為新型的淀粉原料利用生物法制備細菌纖維素/藕粉復合材料。然而當藕粉添加至培養基中會經過加熱糊化后才能形成均勻分布的溶液，但同時也改變了培養基的粘度。粘度是影響細菌纖維素產量的一個重要因素，適度粘度的增加還能促進細菌纖維素的生長。本發明專利將藕粉引入至細菌纖維素發酵培養基中，由于藕粉糊化的能力較低可形成低粘度的培養基溶液，不僅提高了細菌纖維素產量，并制備得到不同形態結構以及力學性能優良的細菌纖維素/藕粉復合材料。

發明內容

本發明提供一種細菌纖維素/藕粉復合材料及其生物制備方法，具體是將藕粉添加至發酵培養基中，加熱糊化后形成均勻分散的粘稠溶液，然后引入木醋桿菌菌液，靜置培養7天后制備得到細菌纖維素/藕粉復合材料。在本發明中，藕粉由于具有較低的凝膠能力，可形成低粘度的發酵溶液。尤其在低濃度添加時不僅沒有影響細菌纖維素的產生，還一定程度地提高了其產量。同時由于藕粉在糊化后可均勻分散在培養基中，因此在細菌纖維素形成的過程中，藕粉可通過氫鍵作用均勻穩定地粘附在細菌纖維素上，形成結構特異及力學性能優良的復合材料。

本發明的一種細菌纖維素/藕粉復合材料的生物制備方法，步驟如下：

（1）含藕粉發酵培養基的配制：

首先配制用于培養木醋桿菌的基礎培養基，然后加入1～15g/L的藕粉，在沸水中不斷加熱，直至藕粉完全糊化于基礎培養基中，待溶液從渾濁變成澄清時，則停止加熱得到含藕粉的發酵培養基；

然后將培養基在120℃的高壓水蒸汽下滅菌30min，冷卻至常溫；

（2）菌液的培養：

將冷藏的木醋桿菌落轉接到裝有基礎培養基燒杯中，然后穩定放置在30℃的恒溫培養箱中發酵培養2天得到初始木醋桿菌菌液；

（3）細菌纖維素/藕粉復合材料生物制備：

將所述初始木醋桿菌菌液按發酵培養基體積比的10%的接種量加入到所述含藕粉的發酵培養基中，恒溫靜置培養，溫度設置為30℃，經過7天的培養后取出成型水凝膠膜，用1%NaOH溶液加熱煮沸，去除膜內的細菌和殘留的培養基，然后用高純水洗凈至溶液顯中性，最終得到細菌纖維素/藕粉復合材料。

如上所述的一種細菌纖維素/藕粉復合材料的生物制備方法，所述基礎培養基,按重量百分比，包含6%葡萄糖、0.6%蛋白胨、0.6%酵母膏、0.1%磷酸二氫鉀、0.1%檸檬酸和0.2%磷酸氫二鈉。

如上所述的一種細菌纖維素/藕粉復合材料的生物制備方法，所述加熱煮沸是指藕粉在加入到配制好的基礎培養基后，利用100℃沸水不斷加熱該培養基，使得藕粉糊化分散于溶液中，待培養基從渾濁變為透明時，則停止加熱。