专利名称：细菌纤维素复合材料的制备方法
技术领域：
本发明属生物复合材料领域，特别是涉及细菌纤维素基复合材料的制备方法。
背景技术：
众所周知，传统的纤维素来源于绿色植物，主要是棉花和木材。研究发现，某些微生物 也可以高效地合成纤维素，且具有很大的工业化生产潜力。为了与植物来源的纤维素相区别， 将来源于细菌的纤维素称之为"细菌纤维素(bacterial cellulose)"或"微生物纤维素 (microbial cellulose) 〃。细菌纤维素最早由英国科学家Brown在1886年发现，他在静置条件下 培养醋杆菌时，发现培养基的气液表面形成一层白色的凝胶状薄膜，经过化学与物理方法分 析，确定其成分是纤维素。
细菌纤维素在化学组成和分子结构上与普通植物纤维素相近，均是由p-l,4葡萄糖甙键 连接而成直链大分子。与普通植物纤维素相比，细菌纤维素不但合成速度快，产率高，而且 具有许多优良的特性，如高纯度、高结晶度、高聚合度，良好的物理机械性能和良好的透气 性，同时细菌纤维素具有良好的生物适应性，在自然界中可生物降解，不污染环境，被认为 是目前世界上性能最好的纤维，己成为当今研究的热点之一。目前细菌纤维素己被成功地应 用于食品、医药、化工、造纸、高级音响设备、滤膜渗透膜等众多领域。在石油资源日益枯 竭、世界人口增长与耕地有限的矛盾日益突出的情况下，细菌纤维素作为一种用途十分广泛 的生物材料，蕴藏着无限商机和美好发展前景。
发明内容
本发明的任务在于提供一种细菌纤维素复合材料的制备方法。 其技术解决方案是
一种细菌纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤
a细菌纤维素生产培养基的制备；
b将木醋杆菌菌种接入细菌纤维素生产培养基；
c在步骤b中的细菌纤维素生产培养基中加入包括但不限于海藻酸钠、胶原蛋白、水溶 性甲壳素、明胶、透明质酸高分子材料中的某一单一物或由前述两种以上单一物组成的组配 物，培养出细菌纤维素复合膜；上述海藻酸钠、胶原蛋白、水溶性甲壳素、明胶或透明质酸 的加入量各为细菌纤维素生产培养基重量的1% 5%;
d将步骤c制取的细菌纤维素复合膜直接或经过其他相应处理后用蒸馏水洗至中性，平 铺在滤纸上，烘干即为成品。上述步骤d中包括步骤
dl将细菌纤维素复合膜置入一定浓度的氯化钙溶液、 一定浓度的酸或碱溶液中处理一定
时间，经水洗后再置入80。C蒸馏水中处理30分钟洗至中性，获取的细菌纤维素复合膜呈乳 白色半透明状，于60 8(TC烘干至恒重。
上述步骤c中，在细菌纤维素生产培养基中加入海藻酸钠或含有海藻酸钠的组配物；上 述步骤d中，将细菌纤维素复合膜置入浓度为1% 3%的氯化钙溶液处理后经水洗后，再置入 8(TC蒸馏水中处理30分钟洗至中性，获取的细菌纤维素复合膜呈乳白色半透明状，于60 8(TC烘干至恒重。
上述步骤c中，在纤维素生产培养基中加入水溶性甲克素；上述步骤d中，将细菌纤维 素复合膜用蒸馏水洗后，再置入8(TC蒸馏水中处理30分钟洗至中性，获取的细菌纤维素复 合膜呈乳白色半透明状，于60 8(TC烘干至恒重。
本发明的有益效果是-
(1) 将海藻酸钠、胶原蛋白、水溶性甲壳素、明胶、透明质酸等高分子材料单一物或组 配物直接添加至细菌纤维素生长培养基(发酵培养基)中，细菌纤维素在生长过程中直接和 加入的高分子材料复合，制备过程简单，所得细菌纤维素复合材料结构均匀。
(2) 可通过选择不同功用的高分子材料，制备出性能不同的细菌纤维素复合材料来满足 实际需要。如添加一定量的水溶性甲壳素，可以提高细菌纤维素共混膜的强度和抑菌性；添 加一定量的海藻酸钠，可以提高细菌纤维素共混膜的生理盐水和血液及金属离子的吸收性， 提高细菌纤维素共混膜的离子交换性等。添加一定量的胶原蛋白，可以提高细菌纤维素共混 膜的生物相容性等。拓宽细菌纤维素的应用领域和功能性。
(3)制备过程简单、安全。
具体实施例方式
本发明细菌纤维素复合材料的制备方法，包括以下具体步骤 (1)菌种和培养基选择
菌禾中木酉昔杆菌(Gluconacetobacter xylinum)
斜面菌种培养基的制备葡萄糖100g，酵母粉10g，碳酸钙20g，琼脂18g，蒸馏水 1000mL， pH=6.8;
种子培养基的制备葡萄糖2%，蛋白胨0.5%，酵母粉0.5%，无水磷酸氢二钠0.27%， 柠檬酸一水化合物0.115%，硫酸镁057%, p服.O，高温高压灭菌20分钟；
细菌纤维素生产培养基(发酵培养基)的制备葡萄糖2%，蛋白胨0.5%,酵母粉0.5%， 无水磷酸氢二钠0.27%,柠檬酸一水化合物0.115%，硫酸镁057%，乙醇，p服.O，高温高压灭菌20min。
(2) 细菌培养
取活化好的斜面菌种接入种子培养基，30'C振荡培养24小时，摇床转速为150r/min。 以8%的接种量接入发酵培养基，培养基中加入一定量的海藻酸钠、胶原蛋白、水溶性甲壳素、 明胶、透明质酸等高分子材料，接种时充分振荡，以释放出菌体，3(TC恒温静止培养7天。
(3) 细菌纤维素复合膜的提取和处理
静止培养7天后，取出细菌纤维素复合膜，置入一定浓度的氯化钙溶液或一定浓度的酸、 碱溶液中处理一定时间(根据所添加高分子材料的种类确定)，经蒸馏水水洗后，置入80°C 蒸馏水中处理30分钟，洗至中性，此时复合膜呈乳白色半透明状，将其平铺在滤纸上，于 60 80'C烘干至恒重。
所制得的细菌纤维素复合功能膜可直接用于医用敷料等。 下面结合实施例对本发明作出更进一步的说明
实施例1
菌种的选取木醋杆菌
斜面菌种培养基的制备葡萄糖100g，酵母粉10g，碳酸钙20g，琼脂18g，蒸镏水 1000mL， pH=6. 8;
种子培养基的制备葡萄糖2%，蛋白胨0.5%，酵母粉0.5%，无水磷酸氢二钠0.27%， 柠檬酸一水化合物0.115%,硫酸镁057%， p服.0，高温高压灭菌20min;
发酵培养基的制备葡萄糖2%，蛋白胨0.5%，酵母粉0.5%，无水磷酸氢二钠0.27%， 柠檬酸一水化合物0.115%，硫酸镁057%,乙醇，p服.O，高温高压灭菌20分钟。
取活化好的斜面菌种接入种子培养基，3(TC振荡培养24小时，摇床转速为150r/min。 以8%的接种量接入发酵培养基，在发酵培养基中加入占该发酵培养基重量1%、 2%、 4%或5%的 海藻酸钠，接种时充分振荡，以释放出菌体，3(TC恒温静止培养7天。
取出细菌纤维素-海藻酸钠复合膜，置入浓度为1%、 2%或3%的氯化钙溶液中处理1分钟，
经蒸馏水水洗后，置入8crc蒸馏水中处理30分钟，洗至中性，将其平铺在滤纸上，于6crc、
70。C或8(TC烘干至恒重。
细菌纤维素-海藻酸钙复合膜的吸收性测定如下
称取一定量细菌纤维素-海藻酸钙复合膜样品，在室温下分别放入蒸馏水、生理盐水和人 造血浆(英国药典中规定的模仿血液中钠离子和钙离子的浓度，人造血桨中钠离子的浓度为 142mmol/L，钙离子的浓度为2. 5mmol/L)中充分润湿，l小时后取出，装入底部带带有小孔的 离心套管内，在自然状态下排水2 3min。再将离心套管放入离心机离心脱水15min，取出离心套管，将底部的水倒出，再离心脱水45min后，取出膜试样，迅速称重G。。将膜样品放入烘 箱中，烘箱温度在105'C 11(TC，时间为1小时。取出样品，在干燥器中冷却30min后称重G， 吸收性用吸液量N表示
G
采用公式(l)计算细菌纤维素-海藻酸钙复合膜的吸液量。利用测厚仪测定样品厚度，利
用万能材料试验机测定断裂强度，测定结果见表l。
_表1细菌纤维素-海藻酸钠膜的吸收性_
添加海藻酸钠生理盐水人造血浆蒸馏水断裂强度膜厚度
w/w， ％____g/g N/鹏_腿
1% 0.232 0. 198 0.081 2.25 0.203
2% 0.412 0.330 0.087 2.21 0.208
3% 0.582 0.362 0.095 2.03 0.212
4% 0.742 0.384 0.088 1.95 0.215
实施例2
制备过程和方法基本同实施例1，只是选择在发酵培养基中加入为该发酵培养基重量的 1%、 3%、 4%或5%的水溶性甲壳素，接种时充分振荡，3(TC恒温静止培养7天。
所得到的细菌纤维素-水溶性甲壳素复合膜经蒸馏水水洗后，置入8(TC蒸馏水中处理30 分钟，洗至中性，将其平铺在滤纸上，于6(TC、 7(TC或8(TC烘干至恒重。
细菌纤维素-水溶性甲壳素复合膜按美国AATCC Test Method 100标准测定抑菌率，结 果见表2。
表2细菌纤维素-水溶性甲壳素膜的抑菌率
添加水溶性甲壳素1%2%30/04%
w/w， %
抑菌率％78829598
实施例3
制备过程和方法基本同实施例1，只是选择在培养基中加入含海藻酸钠的组配物，其中 海藻酸钠为发酵培养基重量的1%、 3%、 4%或5%，水溶性甲壳素为发酵培养基重量的3%或1%， 胶原蛋白为发酵培养基重量的2%或1%，接种时充分振荡，3(TC恒温静止培养7天。所得到的细菌纤维素复合膜经1%、 2%或3%的氯化钙溶液中处理1分钟，蒸馏水水洗后， 置入8(TC蒸馏水中处理30分钟，洗至中性，将其平铺在滤纸上，于60。C、 70。C或8(TC烘干 至恒重。
实施例4
制备过程和方法基本同实施例1，只是选择在发酵培养基中加入为该发酵培养基重量的 1%、 3%、 4%或5%的明胶，接种时充分振荡，3CTC恒温静止培养7天。
所得到的细菌纤维素-明胶复合膜经蒸馏水水洗后，置入8(TC蒸馏水中处理30分钟，洗 至中性，将其平铺在滤纸上，于60。C、 7(TC或8(TC烘干至恒重。
实施例5
制备过程和方法基本同实施例1，只是选择在发酵培养基中加入为该发酵培养基重量的 1%、 3%、 4%或5%的胶原蛋白，接种时充分振荡，3(TC恒温静止培养7天。
所得到的细菌纤维素-水溶性甲壳素复合膜经蒸馏水水洗后，置入80'C蒸馏水中处理30 分钟，洗至中性，将其平铺在滤纸上，于60'C、 7(TC或80'C烘干至恒重。
实施例6
制备过程和方法基本同实施例1，只是选择在发酵培养基中加入为该发酵培养基重量的 1%、 3%、 4%或5%的透明质酸，接种时充分振荡，3(TC恒温静止培养7天。
所得到的细菌纤维素-水溶性甲壳素复合膜经蒸馏水水洗后，置入80'C蒸馏水中处理30 分钟，洗至中性，将其平铺在滤纸上，于6(TC、 7(TC或8(TC烘干至恒重。
在此需要说明的是本领域技术人员在上述说明内容的教导下显而易见地作出的诸如本 发明所列举的高分子材料各加入量的变化、彼此之间不同组配的变化等，以及显而易见地引
入的其他适宜高分子材料等，同样应落入本发明所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1、一种细菌纤维素复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤a细菌纤维素生产培养基的制备；b将木醋杆菌菌种接入细菌纤维素生产培养基；c在步骤b中的细菌纤维素生产培养基中加入包括但不限于海藻酸钠、胶原蛋白、水溶性甲壳素、明胶、透明质酸高分子材料中的某一单一物或由前述两种以上单一物组成的组配物，培养出细菌纤维素复合膜；上述海藻酸钠、胶原蛋白、水溶性甲壳素、明胶或透明质酸的加入量各为细菌纤维素生产培养基重量的1％～5％；d将步骤c制取的细菌纤维素复合膜直接或经过其他相应处理后用蒸馏水洗至中性，平铺在滤纸上，烘干即为成品。
2、 根据权利要求1所述的细菌纤维素复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤d中包括步骤dl将细菌纤维素复合膜置入一定浓度的氯化钙溶液、 一定浓度的酸或碱溶液中处理一定时间，经水洗后再置入8CTC蒸馏水中处理30分钟洗至中性，获取的细菌纤维素复合膜呈乳白色半透明状，于60 8(TC烘干至恒重。
3、 根据权利要求1所述的细菌纤维素复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤C中，在细菌纤维素生产培养基中加入海藻酸钠或含有海藻酸钠的组配物；所述步骤d中，将细菌纤维素复合膜置入浓度为1% 3%的氯化钙溶液处理后经水洗后，再置入8(TC蒸馏水中处理30分钟洗至中性，获取的细菌纤维素复合膜呈乳白色半透明状，于60 8(TC烘干至恒重。
4、 根据权利要求1所述的细菌纤维素复合材料的制备方法，其特征在于所述步骤c中，在纤维素生产培养基中加入水溶性甲克素；所述步骤d中，将细菌纤维素复合膜用蒸馏水洗后，再置入8(TC蒸馏水中处理30分钟洗至中性，获取的细菌纤维素复合膜呈乳白色半透明状，于60 80。C烘干至恒重。
全文摘要
本发明公开一种细菌纤维素复合材料的制备方法，包括步骤细菌纤维素生产培养基的制备；将木醋杆菌菌种接入细菌纤维素生产培养基；在步骤b中的生产培养基中加入海藻酸钠、胶原蛋白、水溶性甲壳素、明胶或透明质酸高分子材料培养出细菌纤维素复合膜，高分子材料加入量各为细菌纤维素生产培养基重量的1％～5％；及将步骤c制取的细菌纤维素复合膜经过处理后用蒸馏水洗至中性，平铺在滤纸上，烘干即为成品。本发明将上述高分子材料直接添加至细菌纤维素生长培养基中，细菌纤维素在生长过程中直接和加入的高分子材料复合，制备过程简单，所得细菌纤维素复合材料结构均匀。
文档编号C12P19/00GK101509025SQ20091001995
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者张传杰, 平 朱, 颖 潘, 隋淑英 申请人:武汉科技学院