细菌纤维素基羧甲基纤维素钠复合膜及其制备方法和应用

本发明一种细菌纤维素复合膜及其制备方法，具体涉及一种细菌纤维素基羧甲基纤维素钠复合膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、细菌纤维素(bc)是由某些微生物在特定前提下产生的，首次提出的是英国人brown，他在1886年观察到，在木醋杆菌的培养的时候，看到了一层膜呈白色浮在液体表面，经过显微镜的观察与化学方法的分析确定了这个物质与植物纤维素的结构想同都是由β-1,4-糖苷键聚合而成，因为它是微生物发酵形成将其称为bc。

2、细菌纤维素拥有纯度高、结晶度高、整合度高、吸水性强、抗拉强度好、生物适应性强等特点。因此，它可以在多个方面应用，特别是在医学应用领域。但是研究者发现bc是存在着缺陷的比如：产量低、成本太高、干品加工困难等，这些缺点限制了其的应用发展。因此，对细菌纤维素进行改性复合制备出性能更好的细菌纤维素对于拓展其应用是很重要的。当前对bc改性的方法主要有两个：一是原位复合法，就是将需要复合的化学物质直接加到bc培养基中，改变bc的发酵环境，该方法操作简便，不用额外加入其他溶剂。二是非原位方法指的是在含有bc的溶液中加入待复合的物质，通常包括物理和化学两种方法。与非原位复合法改性方法相比，在微生物发酵的过程中添加复合物制备复合bc，不用使用大量的化学试剂,环保健康,特别适合生物医学范畴的bc材料改性，细菌纤维素作为一种用处广泛的生物材料，具有光明的发展前途，在生物医药材料、食品工业等许多领域都具有重要的利用价值。

3、bc作为一种很有研究潜力的生物材料，虽然发现很早。但是对其功能特性的研究还处于起步阶段，需要从生物学的角度对其进行深入研究，进一步对其进行改性研究制备细菌纤维素复合，拓展bc在不同领域的应用，当前存在的主要技术障碍是发酵效率低、产量少、成本高、成本比普植物纤维素要高，bc膜形状的控制以及生产工艺问题得不到解决。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明的目的是一种细菌纤维素基羧甲基纤维素钠复合膜及其制备方法和应用，在菌体培养体系中加入不同浓度的cmc-na，在菌体发酵培养体系中以必要的碳源、氮源、无机盐、木醋杆菌等为原料，制备改性细菌纤维素，原位合成细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜，探究羧甲基纤维钠对bc合成的影响并对复合膜的性能进行表征。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个目的是提供一种细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的原位制备方法，包括以下步骤：

4、(1)配制发酵培养基，高压灭菌；

5、(2)接种木醋杆菌菌种，酵母粉、蛋白胨为培养体系，添加无机盐和葡萄糖，使菌液与培养基充分混匀，静置培养，得到含有木醋杆菌的细菌纤维素膜；

6、(3)然后向步骤(2)中得到的含有木醋杆菌的细菌纤维素膜中添加羧甲基纤维素钠制备原位复合体系，添加后加热培养基使羧甲基纤维素钠充分溶解，灭菌，静态发酵恒温培养，得到原位细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜。

7、优选的，步骤(1)中发酵培养基成分为：1l蒸馏水中含葡萄糖15-25g，蛋白胨3-7g，酵母粉3-7g，柠檬酸0.5-2.0g，十二水合磷酸氢二钠3.7-9.7g。

8、优选的，步骤(2)中接种木醋杆菌菌种后恒温培养，得到细菌纤维素膜，然后进行提纯。

9、优选的，提纯方法为用水冲洗去掉表面的木醋杆菌和培养基，于naoh溶液中隔水加热，浸泡，再用水冲洗直至膜ph值为中性。

10、优选的，步骤(2)中木醋杆菌菌种为革兰氏阴性菌，严格好氧细菌，培养温度为27-33℃，ph为5.4-6.3。

11、优选的，步骤(3)羧甲基纤维素钠与水的质量百分比为0.1％-0.4％。

12、优选的，步骤(3)中静置培养温度为27-33℃。

13、本发明的第二个目的是提供上述任一所述制备方法制备得到的细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜。

14、本发明的第三个目的是保护由上述制备方法制备得到的细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜在生物医学材料领域的应用。

15、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

16、1、本发明的细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的原位制备方法，通过添加不同浓度的羧甲基纤维素钠，细菌纤维素的产量明显增加，当羧甲基纤维素钠(cmc-na)的浓度为0.4％时产量达到10.15g，为对比例1产量的1.6倍。

17、2、本发明的细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的原位制备方法，添加的羧甲基纤维素钠是一种水溶性多糖，水解后会作为碳源被木醋杆菌使用从而增加了产量，另一方面，随着cmc-na的浓度增高，由于cmc-na具有一定粘度，培养基的粘稠度也会随之上升，粘度会影响培养基中氧气的含量，添加过多的cmc-na会导致产量的下降。

18、3、本发明通过在木醋杆菌培养基中添加羧甲基纤维素钠(cmc-na)来原位合成制备细菌纤维素/羧甲基纤维素钠复合膜(bc-cmc-na)，ftir测试说明了cmc-na成功复合到bc膜里，且复合膜的产量、含水率、热稳定性均有所提升，当cmc-na添加浓度为0.4％时，产量提高1.6倍，由原来的6.3g增加到10.15g，复合膜表现出更好的稳定性，最大失重温度增加了10℃，cmc-na的添加制备出的复合膜持水能力得到了大幅度的提高，提高了1.63倍，且cmc-na的添加影响了bc膜的结晶性能。

技术特征：

1.一种细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中发酵培养基成分为：1l蒸馏水中含葡萄糖15-25g，蛋白胨3-7g，酵母粉3-7g，柠檬酸0.5-2.0g，十二水合磷酸氢二钠3.7-9.7g。

3.根据权利要求1所述的一种细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中接种木醋杆菌菌种后恒温培养，得到细菌纤维素膜，然后进行提纯。

4.根据权利要求3所述的一种细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，其特征在于，提纯方法为用水冲洗去掉表面的木醋杆菌和培养基，于naoh溶液中隔水加热，浸泡，再用水冲洗直至膜ph值为中性。

5.根据权利要求1所述的一种细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中木醋杆菌菌种为革兰氏阴性菌，严格好氧细菌，培养温度为27-33℃，ph为5.4-6.3。

6.根据权利要求1所述的一种细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)羧甲基纤维素钠与水的质量百分比为0.1％-0.4％。

7.根据权利要求1所示的一种细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中静置培养温度为27-33℃。

8.由权利要求1-7任一所述制备方法制备得到的细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜。

9.一种由权利要求8所述的细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜在生物医学材料领域的应用。

技术总结
本发明涉及一种细菌纤维素复合膜及其制备方法，具体涉及一种细菌纤维素基羧甲基纤维素钠复合膜及其制备方法和应用，通过在菌体培养体系中加入不同浓度的羧甲基纤维素钠，在菌体发酵培养体系中以必要的碳源、氮源、无机盐、木醋杆菌等为原料，制备改性细菌纤维素，原位合成细菌纤维素及羧甲基纤维素钠复合膜，探究羧甲基纤维钠对BC合成的影响并对复合膜的性能进行表征。

技术研发人员：黄丽霞,张宇
受保护的技术使用者：湖北第二师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11