本发明涉及一种葛仙米多功能棉及其制备方法与应用。
背景技术：
葛仙米(拉丁名：Pogostemon auricularius(L.)Kassk；学名：拟球状念珠藻Nostoc sphaeroides Kützing)，俗称天仙米、天仙菜、珍珠菜，水木耳、田木耳，属蓝藻纲，念珠藻科。葛仙米是一种珍贵的淡水固氮蓝藻。葛仙米在世界上的分布极其稀少，在我国主要分布在山区的水稻田中，湖北鹤峰的产量最高，据报道非洲等地也有少量分布。葛仙米在我国历史悠久，不仅是一道营养丰富的传统佳肴，而且具有可观的药用价值和保健功效。葛仙米富含氨基酸、蛋白质、维生素C、维生素B1和B2、多种矿物质，其含钙量之高在蔬菜中极为少见，其多糖具有很好的美容护肤功效。据《本草纲目》和《本草纲目拾遗》等记载，葛仙米可治疗夜盲症、脱肛、烧烫伤等。此外，据《全国中草药汇编》介绍，葛仙米性寒、味淡，具有清热、收敛、益气、明目等药用保健功效。因此，葛仙米是一种经济价值极高的天然藻类资源。
藻胆蛋白作为一种捕光色素蛋白在蓝藻中广泛分布。藻胆蛋白具有显著的消除自由基和活泼态氧的作用，还有报道称藻胆蛋白具有显著的消炎活性。因此藻胆蛋白的应用范围广阔，具有很高的开发、利用价值。葛仙米含有丰富的藻胆蛋白，其含量与螺旋藻的相当，其自身潜在的商业价值也日益显现，因此它的开发与利用已引起政府和人们广泛的重视。
对葛仙米的应用开发目前多局限在餐饮业、营养保健品、洗护用品和护肤品领域。已被开发的产品包括葛仙米营养餐、葛仙米保湿护肤品、葛仙米洗护用品等。在餐饮业，作为一种珍稀食材，由于其球体表面是一层韧性较强的胶质外鞘，因此很难入味。本发明制作的葛仙米多功能棉不存在胶质外鞘结构，其多孔海绵状材质也是一种纯天然绿色食品，因此作为食材时极易入味。
面膜的形式主要有泥膏型、撕拉型、冻胶型、湿纸巾型四种。泥膏型面膜常见的有海藻面膜、矿泥面膜等，撕拉型面膜最常见的就是黑头粉刺专用鼻贴，冻胶型以睡眠面膜最为出名，湿纸巾式一般就是单片包装的浸润着美容液的面膜纸。伴随着美容科技的发展，出现了一种以蚕丝为材质的湿纸巾型面膜。其中浸润着护肤液的湿纸巾式面膜在市场上占有很大份额，其面膜纸按材质可分为蚕丝、全棉、涤纶、混纺、生物纤维等，生物纤维面膜纸的功效最好，混纺面膜纸最次。面膜纸的材质会影响面膜使用的舒适感和效果。天然纯棉质地的面膜纸是近年来最流行的材质，合成纤维材质次之。稍厚、有分量的面膜纸能吸收足量的保湿精华，对肌肤“加压密封”的包裹效果更好。生物纤维面膜纸效果最好，一般在专业的美容院使用，因为比较贵，一般人较难负担这个价位的产品。
葛仙米多功能棉可作为一种纯天然生物面膜加以开发和应用。该材料可实现功能性营养护肤成分(主要为葛仙米藻胆蛋白)和生物面膜载体的天然结合，其干品状态可长久保存，并且携带方便，使用时添加少量饮用水或纯化水浸泡即可，最为重要的是未添加任何防腐剂。
现有市场上的化妆棉一般是由棉花或纸浆压制而成的长约5-6厘米的小棉片，厚约0.1-3厘米，超市所卖的化妆棉价格在5-6元左右，一般都很耐用；好一点的品牌要在几十元左右，在化妆品专柜有售。使用化妆棉的用处很多，最主要的用途就是卸妆，因为它的质地很柔软卸妆的时候不容易把脸弄伤，将爽肤水倒在上面可以把妆清除得很干净。化妆棉也可以用来化妆，用其在面部擦拭化妆水有二次清洁的作用，是护肤不可省略的一步。
化妆棉的材质基本可以分为两种：脱脂棉和无纺布，这两种材质各有优缺点，可以根据自己的需要选择。以脱脂棉为材质的化妆棉较厚实、触感柔细，用来涂抹化妆水时需要的量比较多，有时有脱屑的现象，吸水力较弱；以无纺布为材质的化妆棉则相对较薄，触感较粗，但由于吸水力强，所以化妆水的用量比较省。
市场上的消炎贴多为各种膏药类产品，具有多层结构，其内层一般为浸有药物的非生物材质。
目前未见有护肤成分和面膜载体相结合的干品态纯天然葛仙米生物材质面膜；未见有纯天然葛仙米生物材质的化妆棉；未见有葛仙米生物体材质的多功能棉类的消炎小贴片，这种消炎贴完全是纯天然生物材质，并且本身富含具有消炎及营养护肤功效的生物活性成分。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种葛仙米多功能棉及其制备方法与应用。本发明找到了一种能够方便快捷的制作葛仙米多功能棉的方法，工艺简单，而且绿色环保。
本发明技术方案如下：
一种葛仙米多功能棉的制备方法，包括将葛仙米进行组织捣碎，超声破碎，制得藻浆，将所得藻浆浇注模具，于-10℃以下避光冷冻，干燥，即得。
优选地，所述葛仙米为球体态鲜品葛仙米藻体或者是干品复水后的葛仙米，或者是葛仙米干品粉碎后过≥80目筛网的干粉。
优选地，将葛仙米干品复水，采用纯化水或者蒸馏水浸泡葛仙米至其吸水后增重达16-50倍，进一步优选为30-40倍，再将复原后的葛仙米藻体进行组织捣碎。
葛仙米干粉可采用粉碎机，粉碎3-8分钟后过≥80目筛网，取用过筛后的细粉加纯化水或蒸馏水复水，葛仙米干粉与水的复水比例为1Kg:16L-1Kg:50L。
一般地，可采用组织破碎机将所述葛仙米捣碎成为藻浆，处理时间视机器的性能而定；最后用胶体磨均质。
优选的，组织捣碎采用组织捣碎机(优选转速10-120r/min)先将藻体组织捣碎；再将捣碎的组织利用胶体磨(优选转速1450-3200r/min，加工细度2-50μm)湿法超细粉碎，利用胶体磨的剪切/研磨/高速搅拌作用力，实现细胞破壁和藻浆的强力分散混合。
优选地，在组织捣碎后还包括过滤的步骤。根据需要，可选择80目及以上的筛网过滤组织捣碎后的藻浆。实验表明，选择高目数的筛网(优选80-150目)可得到孔径较小均匀细腻的多功能棉；选择低目数的筛网(优选20-80目)，可得到孔径较大且粗糙的多功能棉。若不进行过滤，则得到的多功能棉孔径更大且更为粗糙。
优选地，所述超声破碎处理条件为频率20-25KHz，每间隔10s超声5s，共超声5-10min。实验表明，在该超声处理条件下更有利于细胞破壁，强化均质效果。
如果想制备面膜纸形状的多功能棉，则将所述藻浆浇注于面型模具中，浇注厚度可≤1cm，以浇注厚度0.3-0.5cm左右为佳；如果想制备成化妆棉的形状，则将藻浆浇注于化妆棉形状的模具中，浇注厚度可≤2cm；如果想制备成消炎护肤小贴片，则可选择小型片状模具，浇注厚度可≤1cm；总之，可根据需要，选择不同形状的模具进行浇注。
优选地，所述冷冻在避光或黑暗条件下进行。
在避光或黑暗条件下进行冷冻可有效避免藻胆蛋白遇光褪色分解。
优选地，所述冷冻温度为-10℃以下。一般地，将普通冰箱、冰柜或冷库的温度调为冷冻档即可实现此低温环境；如果对冷冻的速度要求较高，可采用液氮冷冻法即可实现快速冷冻。
优选地，将所得葛仙米多功能棉收集后保存于避光或黑暗干燥的环境中。
具体地，上述葛仙米多功能棉的制备方法，包括以下步骤：
将葛仙米进行组织捣碎；再将捣碎的组织利用胶体磨(优选转速1450-3200r/min，加工细度2-50μm)湿法超细粉碎；采用80-150目的筛网进行过滤；在频率20-25KHz，每间隔10s超声5s共超声5-10min条件下进行超声破碎处理；制得藻浆；将所得藻浆浇注于面型模具中，浇注厚度0.3-0.5cm；
或将所得藻浆浇注于化妆棉形状的模具中，浇注厚度≤2cm；
或将所得藻浆浇注于片状模具中，浇注厚度≤1cm；
将浇注好藻浆的模具置于-10℃以下避光冷冻，干燥，即得。
本发明还包括上述方法制备的葛仙米多功能棉；其主要营养成分为藻胆蛋白。
本发明还包括按上述方法制备的葛仙米多功能棉用于制备面膜、化妆棉或消炎贴等的应用。所述应用例如制成干品态纯天然生物材质面膜，纯天然生物材质的化妆棉，纯天然生物材质消炎贴等。
葛仙米多功能棉是多孔海绵状纯天然生物材料。用水浸润此材料之后，其孔状结构便会被富含藻胆蛋白的蛋白液所填充。此富含藻胆蛋白的蛋白粗提液具有显著的抗氧化和消炎的功效，是一种纯天然的营养护肤液。而其多孔状海绵结构则是一种纯天然的护肤载体材料。
葛仙米多功能棉是一种具有多种功能的生物体材料，通过对葛仙米藻体进行先捣碎后冷冻的加工处理，使捣碎后粘稠而又均匀的藻浆的分子组成格局发生了改变，形成了一种多孔海绵状结构，此材料的制备过程没有添加任何化学成分，属于纯天然生物材料。
本发明优点：
(1)产品加工思路新颖
细胞破壁后冷冻，葛仙米的胶质成分(主要是大分子蛋白和大分子多糖类)不溶于水，而主要功能性营养成分藻胆蛋白溶于水，整个生物材料冻结后，利用藻胆蛋白的水溶性，使藻胆蛋白与水一起冻结，与此同时，非水溶性生物大分子相互靠近，导致相邻大分子的化学键互相接触形成新的更加稳定的结合，即发生了生物大分子之间的聚合反应，同时实现了藻胆蛋白与其他非水溶性生物大分子的分离，再利用干燥的方法将水去除，使藻胆蛋白留在了原有水份所结成的冰晶所在的孔隙里，即藻胆蛋白储存在干燥后的棉质结构体的孔隙中，因此葛仙米生物体自身形成的棉质材料便成为其自身所释放出来的藻胆蛋白的储存载体，棉质材料在用水浸润后藻胆蛋白便会源源不断的释放出来。
本发明方法工艺独特，无需压制，通过冷冻法即可实现藻浆粘连成棉质纸片的目的。
(2)产品安全性突出
市面上没有纯天然植物材质的面膜纸。本发明多功能棉是一种纯天然生物材料：棉质材料为葛仙米捣碎后的自身生物体；藻胆蛋白为葛仙米自身合成的天然色素蛋白；在制作过程中，除了添加纯化水以外，没有添加任何化学试剂。因棉质材料属于干品态，藻胆蛋白也是干品态，且藻胆蛋白储存于干品棉质的孔隙中，没有添加任何胶黏剂和防腐剂，使用时只需用洁净清水浸润即可，安全性能极高。
(3)产品效用突出
充分保留了葛仙米藻胆蛋白的生物活性。多功能棉中含有藻类中纯天然的营养成分，最有特色的是高含量的水溶性藻胆蛋白，只要将棉片浸没于洁净清水中，藻胆蛋白即可释放出来，并且具有抗氧化、抗辐射、抗衰老、抗菌消炎、抗过敏等功效，可有效营养并清洁皮肤。
(4)产品样式新颖
将自身生物活性成分藻胆蛋白储存于自身形成的棉质结构孔隙中，使其生物活性稳定、效果突出，使用安全性能高。葛仙米多功能棉可发挥面膜的作用，并且可以反复使用，由于其多孔海绵状生物材料中富含藻胆蛋白类营养成分，加洁净清水将其浸润后便会释放出来，成为有利于皮肤健康的纯天然护肤液，其海绵状结构则发挥着面膜载体的作用。因此葛仙米多功能棉面膜实现了护肤液和面膜载体的完美结合，是一种干品态纯天然生物材质面膜。
葛仙米多功能棉也可发挥化妆棉的作用，不但绿色环保，而且使用起来柔软舒适。所不同的是，葛仙米多功能棉无需蘸取外源爽肤水、化妆水或者卸妆水，其自身的多孔状结构中富含具有显著抗氧化和消炎功效的藻胆蛋白等功能成分，使用时仅需加少量洁净饮用水浸泡即可使藻胆蛋白等功能性成分溶出。鉴于此，将葛仙米多功能棉作为化妆棉使用时，还可发挥护肤的功效。
此外，葛仙米多功能棉还可作为一种消炎材料予以开发和应用，例如做成消炎小贴片。这种消炎贴是完全的纯天然生物材质，并且本身富含具有消炎功效的生物活性成分。
本发明已经经过多次试验验证，结果表明先将葛仙米藻体捣碎成藻浆后再将其冷冻确实能够稳定的生成多孔海绵状结构，并且其多孔状结构中富含以藻胆蛋白为主的功能性营养成分，用水浸润后此蛋白粗提液即可释放出来。
附图说明
图1为实验例1葛仙米与地木耳、发菜的微观形貌比较图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
一种葛仙米多功能棉的制备方法，包括以下步骤：
采用葛仙米鲜品作为初始原材料，将葛仙米鲜品态球形藻体进行组织捣碎，组织捣碎采用组织捣碎机(转速80r/min)先将藻体组织捣碎；再将捣碎的组织利用胶体磨(转速2800r/min，加工细度50μm)湿法超细粉碎，利用胶体磨的剪切/研磨/高速搅拌作用力，实现细胞破壁和藻浆的强力分散混合；采用100目的筛网进行过滤；在25KHz条件下进行超声破碎处理5min(每间隔10s超声5s)；制得藻浆；分别将所得藻浆浇注于面型模具中，浇注厚度0.4cm；将所得藻浆浇注于化妆棉形状的模具中，浇注厚度1cm；将所得藻浆浇注于片状模具中，浇注厚度0.5cm；分别将浇注好藻浆的模具置于-10℃避光冷冻，常温下融化后整体置于35℃热风循环条件下干燥，即得。
实施例2
采用葛仙米鲜品作为初始原材料，将葛仙米鲜品态球形藻体进行组织捣碎，组织捣碎采用组织捣碎机(转速80r/min)先将藻体组织捣碎；再将捣碎的组织利用胶体磨(转速2800r/min，加工细度50μm)湿法超细粉碎，利用胶体磨的剪切/研磨/高速搅拌作用力，实现细胞破壁和藻浆的强力分散混合；采用100目的筛网进行过滤；在25KHz条件下进行超声破碎处理5min(每间隔10s超声5s)；制得藻浆；分别将所得藻浆浇注于面型模具中，浇注厚度0.4cm；将所得藻浆浇注于化妆棉形状的模具中，浇注厚度1cm；将所得藻浆浇注于片状模具中，浇注厚度0.5cm；分别将浇注好藻浆的模具置于真空冷冻干燥机中真空冻干，即得。
实施例3
一种葛仙米多功能棉的制备方法，包括以下步骤：
采用葛仙米干品作为初始原材料，将葛仙米干品复水，采用纯化水或者蒸馏水浸泡葛仙米至其吸水后增重达40倍，再将复原后的葛仙米藻体进行组织捣碎，组织捣碎采用组织捣碎机(转速80r/min)先将藻体组织捣碎；再将捣碎的组织利用胶体磨(转速2800r/min，加工细度50μm)湿法超细粉碎，利用胶体磨的剪切/研磨/高速搅拌作用力，实现细胞破壁和藻浆的强力分散混合；采用100目的筛网进行过滤；在25KHz条件下进行超声破碎处理5min(每间隔10s超声5s)；制得藻浆；分别将所得藻浆浇注于面型模具中，浇注厚度0.4cm；将所得藻浆浇注于化妆棉形状的模具中，浇注厚度1cm；将所得藻浆浇注于片状模具中，浇注厚度0.5cm；分别将浇注好藻丝的模具置于-10℃避光冷冻，常温下融化后整体置于35℃热风循环条件下干燥，即得。
实施例4
一种葛仙米多功能棉的制备方法，包括以下步骤：
采用葛仙米干粉作为初始原料形态，葛仙米干粉的制备过程为：先用粉碎机将干品葛仙米粉碎5分钟，再过80目筛网。取用过筛后的细粉加纯化水或蒸馏水复水，葛仙米干粉与水的复水比例为1Kg:32L。采用100目的筛网进行过滤；在25KHz条件下进行超声破碎处理5min(每间隔10s超声5s)；制得藻浆；分别将所得藻浆浇注于面型模具中，浇注厚度0.4cm；将所得藻浆浇注于化妆棉形状的模具中，浇注厚度1cm；将所得藻浆浇注于片状模具中，浇注厚度0.5cm；分别将浇注好藻浆的模具置于-10℃避光冷冻，常温下融化后整体置于35℃热风循环条件下干燥，即得。
对比例1
采用葛仙米鲜品作为初始原材料，将葛仙米鲜品态球形藻体进行组织捣碎，组织捣碎采用组织捣碎机(转速80r/min)先将藻体组织捣碎；向其中添加2％的琼脂粉或10％的木薯变性淀粉或5％的瓜尔豆胶或2.5％的卡拉胶或3％的海藻酸钠或20％的结冷胶，再将混合物利用胶体磨(转速2800r/min，加工细度50μm)湿法超细粉碎，利用胶体磨的剪切/研磨/高速搅拌作用力，实现细胞破壁和藻浆的强力分散混合；采用100目的筛网进行过滤；在25KHz条件下进行超声破碎处理5min(每间隔10s超声5s)；制得的藻浆浇注到模具中后不具有成棉特性。
对比例2
采用葛仙米干粉作为初始原料形态，葛仙米干粉的制备过程为：先用粉碎机粉碎3分钟后直接加纯化水或蒸馏水复水，葛仙米干粉与水的复水比例为1Kg:32L。在25KHz条件下进行超声破碎处理5min(每间隔10s超声5s)；所制得的藻浆浇注到模具中后不具有成棉特性。
对比例3
以地木耳(学名Nostoc commune，又名地皮菜、地耳、地衣、地木耳、地皮菌、雷公菌、地软儿、地瓜皮等，是真菌和藻类的结合体，属念珠藻目念珠藻科)为原料，按实施例1相同的方法进行操作。结果成棉特性差，且稳定性差。
对比例4
以发菜(学名：Nostoc commune var.flagelliforme，异名Nostoc flagelliforme，称发状念珠藻，是蓝藻门念珠藻目的一种藻类)为原料，按实施例1相同的方法进行操作。结果不能成棉。
实验例1
分别对实施例1葛仙米及对比例3地木耳和对比例4发菜的成棉特性进行实验研究，结果见图1(a.为葛仙米-实施例1；b.为地木耳-对比例3；c.为发菜-对比例4)。
1)葛仙米与其它两种念珠藻(地木耳、发菜)的微观形貌比较
图1-a为实施例1方法制得的葛仙米多功能棉的棉质结构的显微镜结构图，图中棉质体中富含大量气泡形成的空穴，空穴大小较为一致，且分布均匀，同时葛仙米棉的整体质构也表现出均匀的特征；图1-b为对比例3所得地木耳制备物，能够在短时间内形成结构韧性极差的棉质物，图中棉质体中也含有气泡形成的空穴，但是空穴大小差别显著，数量极少，分布极其不均匀；采用对比例4方法处理发菜，不能形成棉质体，图1-c是其显微镜结构。图1所示三种念珠藻的显微结构图，充分展示了三种念珠藻按照本发明所述方法处理后的质构差异，葛仙米藻浆在成棉之前具有独特的胶体性能，只有葛仙米能够形成稳定的品质高的棉状物。
2)葛仙米与群体态海藻比较结果
分别按照实施例1方法处理紫菜、海带、裙带菜，这三种海藻都不能成棉。
3)葛仙米与念珠藻以外的其他单细胞藻类植物的比较结果
因单细胞藻类植物的胶黏性都显著低于葛仙米，所以按照实施例4方法处理单细胞藻类植物的细胞群体后都不能形成棉质结构。
4)葛仙米与真菌类子实体银耳、木耳的比较结果
采用实施例1方法处理真菌类子实体银耳和木耳后，都未见棉质结构的形成。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。