一种利用氧化细菌纤维素制备Pickering乳液的方法与流程

本发明属于新材料与生物技术领域，具体涉及一种利用氧化细菌纤维素制备Pickering乳液的方法。

背景技术：
本发明所用的细菌纤维素(BacterialCellulose，BC)是由木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacterxylinus)合成的天然纤维素。菌体分泌出的亚元纤维直径为1.5nm，亚元纤维组合成的微纤丝直径3.5-4nm，微纤丝进一步组装成直径40-60nm的束状纳米纤维结构，经进一步缠绕形成纤维素膜，因此细菌纤维素具备超精细的纳米网状结构。细菌纤维素具有高化学纯度、高结晶度、强持水能力和优异的生物相容性，是一种新型的纳米生物医学材料。Pickering乳化是用固体颗粒代替传统的化学乳化剂，固体颗粒在油水界面形成一层薄膜，阻止了液滴之间的聚集，制得稳定的油/水分散相。以固体颗粒作为乳化剂时，乳状液的稳定性依赖于固体颗粒的粒径、表面润湿性及固体颗粒之间的相互作用，其中颗粒表面的润湿性是最重要的影响因素。Pickering乳液与传统表面活性剂稳定的乳液相比较，具有其自身的优势：(1)可以大大降低乳化剂的用量，节约成本；(2)对人体的毒害作用远小于表面活性剂；(3)对环境友好；(4)乳液稳定性强，不易受体系pH值、盐浓度、温度及油相组成等因素的影响。固体颗粒稳定Pickering乳液的效果强烈依赖于颗粒表面的润湿性。纤维素分子富含大量的羟基，亲水性较强。将其用高碘酸钠氧化后，将纤维素的2、3位上的羟基氧化成为醛基，可降低纤维素的亲水程度，使其稳定乳液的效果得到增强。本发明利用氧化细菌纤维素微纤丝作为固体乳化剂，制备Pickering乳液。氧化细菌纤维素微纤维稳定的位于油水界面上，阻止分散的水(油)滴再次凝聚为大液滴而分相，稳定乳液。BC制备的Pickering乳液具有天然无毒的性质，BC用量少，应用成本低，可应用于食品、化妆品、医药等领域。公开号是CN102309943A的中国发明专利“一种利用细菌纤维素制备Pickering乳液的方法”公开了一种用细菌纤维素微纤丝制备Pickering乳液的方法。纤维素富含大量的羟基，是亲水材料，接触角较小。本专利将部分羟基氧化为醛基，降低其亲水程度，制备出的乳液稳定性得到提高，乳液滴直径减小。

技术实现要素：
本专利的目的在于提供用氧化细菌纤维素分散液制备出的乳液及其制备方法。本发明采用以下技术方案实现：1.微生物发酵生物合成细菌纤维素水凝胶膜将一环或两环活化的木葡糖醋酸杆菌CGMCCNo.1.1822斜面，接入HS种子培养基中，30℃下每分钟160转振荡培养24h；以5-10％(v/v)的接种量接入装有HS发酵培养基的容器中，经30℃静置培养4-10天，在气液界面上形成细菌纤维素水凝胶膜。为除去上述发酵法制备的细菌纤维素膜上的培养基和菌体，以流动水浸泡洗涤处理后，再经0.1mol/LNaOH溶液浸泡过夜、煮沸20min后，洗涤至中性，浸泡于去离子水中，4℃保存。2.氧化细菌纤维素分散液制备①将微生物发酵得到的细菌纤维素膜在打浆机中打散，成为细菌纤维素分散液。②将步骤①中得到的分散液在高压均质机中进一步分散，操作压力100-300bar，得到细菌纤维素微纤丝，其中纤维素含量为3mg/L左右的细菌纤维素分散液。③将步骤②中得到的细菌纤维素分散液用高碘酸盐氧化，二者质量比NaIO4∶BC＝1～3∶1，pH＝2～4，35-40℃下摇匀反应30～60min，再加入0.1mol/L乙二醇或丙三醇消耗过量的高碘酸盐。将反应产物用蒸馏水冲洗、离心，弃去上清液后透析24h后得到氧化BC悬浮液。120℃下湿热灭菌20min，4℃保存。测得氧化后的细菌纤维素中醛基含量为10-20％。3.氧化细菌纤维素Pickering乳液制备①在步骤2得到的氧化细菌纤维素分散液中加入油性溶剂，油相与细菌纤维素分散液的体积比范围控制在1∶5～2∶1范围。细菌纤维素分散液的pH值范围为3～12，纤维素用量为0.25-5mg/L。②细菌纤维素分散液与油相的混合物在超声波细胞破碎仪(振幅75～85％)中混合乳化，得到稳定的水包油Pickering乳液。③所述油相是乳液制备所处温度下呈液态，且不溶于水的油相物质，例如液体石蜡、苯乙烯、甲苯、乙酸乙酯、正己烷、正己醇、食用油等。附图说明图1是本发明制备的氧化细菌纤维素Pickering乳液(油水比1∶1，细菌纤维素分散液的pH值为7，油相为液体石蜡，氧化细菌纤维素用量为1.9mg/L)图2是图1中的氧化细菌纤维素Pickering乳液在血球计数板上的光学显微镜照片，可看出平均乳液液滴直径为8.4μm(格子尺寸50×50μm)具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步详细阐述。下列实施例是说明性的，不是限定性的，不能用下述实施例来限定本发明的保护范围。此外应理解，在阅读了本发明所讲述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做修改或改动，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1：木葡糖酸醋杆菌(GluconacetobacterxylinusCGMCCNo.1.1822)在静置培养时发酵得到的细菌纤维素膜经离心、打浆机打散后，在高压均质机(压力200bar)中进一步分散，得到细菌纤维素分散液。将细菌纤维素用高碘酸钠氧化成醛基化细菌纤维素，高碘酸钠用量为细菌纤维素质量的2倍，在pH2、37℃下反应40min，然后用0.1mol/L丙三醇消耗过量的高碘酸盐。将得到的醛基化细菌纤维素洗净、离心、透析24h得到氧化BC悬浮液，其醛基含量为15％。将醛基化细菌纤维素悬浮液与同样体积的液体石蜡在超声波细胞破碎仪(振幅75～85％)中分散，制备成乳液，氧化细菌纤维素用量为1.9mg/L(相对于全部混合物体积)。该乳液可在水中分散，系水包油型乳液，乳液滴平均直径为8.4μm。该乳液性质稳定，在室温密闭下保存3个月未见明显破乳现象。实施例2：发酵得到的细菌纤维素膜和氧化细菌纤维素分散液同实施例1。制备氧化细菌纤维素Pickering乳液，其中玉米油与氧化细菌纤维素的体积比分别为1∶4和1∶1时，将油水混合物在超声波细胞破碎仪(振幅75～85％)中分散，制备出稳定的水包油型乳液。该乳液性质稳定，在室温密闭下保存3个月未见明显破乳现象。实施例3：发酵得到的细菌纤维素膜和氧化细菌纤维素分散液同实施例1。制备氧化细菌纤维素Pickering乳液，其中纤维分散液与液体石蜡的体积比为1∶1，氧化细菌纤维素的用量分别为0.5mg/L和1mg/L时，将油水混合物在超声波细胞破碎仪(振幅75～85％)中分散，制备出稳定的水包油型乳液。该乳液性质稳定，在室温密闭下保存3个月未见明显破乳现象。实施例4：发酵得到的细菌纤维素膜和细菌纤维素分散液同实施例1。制备氧化细菌纤维素Pickering乳液，其中纤维分散液与油性溶剂的体积比为1∶1，氧化细菌纤维素的用量(相对于全部混合物质量)为1mg/L，将油水混合物在超声波细胞破碎仪(振幅75～85％)中分散，分别用苯乙烯、甲苯、玉米油、液体石蜡等做了实验，均取得了良好的效果。