一种核壳结构菌丝纳米复合球的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机、无机纳米复合材料的制备，涉及一种核壳结构菌丝纳米复合球 的制备方法。本发明制得的核壳结构菌丝纳米复合球材料集有机、无机材料等诸多优良性 能于一体，具有良好的生物降解性、吸附性、热稳定性和力学性能，可广泛应用于催化，以及 放射性核素、重金属离子及染料的吸附富集分离回收、水处理等化工领域。
【背景技术】
[0002] 纳米材料由于其相对于传统材料拥有诸多的优秀特性，已经在物理、化学、材料、 生物等多学科中被给予重视，而以往的纳米材料由于颗粒尺寸小，致使回收利用的技术较 难，从而导致使用成本的增加，限制了其大规模的应用。为了解决这个问题，必须对其进行 复合，通过将纳米颗粒负载到载体，解决纳米材料回收利用的问题。
[0003] 菌丝球目前被广泛用于废水处理，其主要是利用真菌菌丝作为吸附剂，对污染物 进行吸附去除。真菌菌丝是一种天然的生物质，富含蛋白质、多糖、脂类等物质，其分子结构 内含有糖苷键、氢键等结合键位，也含有羟基、羧基等一些官能团。真菌菌丝作为生物质载 体，相比于化学合成材料，具有成本低，来源广，环境友好等优点。开发利用微生物菌丝纳米 复合材料，对于节约能源、保护生态环境等具有重要意义。现有技术中，尚未见有关核壳结 构真菌菌丝纳米复合球材料的文献报道。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种核壳结构菌丝纳米复合球的 制备方法；以解决纳米颗粒实际应用中回收利用难的问题，采用发明制备核壳结构菌丝纳 米复合球材料成本低、环境友好、易规模化生产。
[0005] 本发明的内容是：一种核壳结构菌丝纳米复合球的制备方法，其特征是包括以下 步骤：
[0006] a、配制培养基：按照每100毫升液体培养基中含葡萄糖1~6克、蛋白胨0. 25~ 1. 25克、酵母粉0. 25~1. 25克、余量为水的原料组分和配比，取各组分原料、混合均匀、使 固体物溶解，再在压力103. 4千帕蒸汽压、温度120°C的条件下维持15~20分钟进行灭菌， 即制得液体培养基；取2个容器（例如：250毫升的锥形瓶），在各容器中分别加入125毫升 的灭菌后液体培养基；
[0007] b、制备菌丝/纳米颗粒A复合球：在一个容器内的灭菌后液体培养基中加入浓度 为每毫升溶液中含纳米颗粒A 1~10毫克的纳米颗粒A水溶液4~20毫升，混合均匀，然 后接入真菌菌种（一般可以为0. 05~0. 2克），在温度15~35°C、80~200转/分钟旋 转振荡的条件下培养48~72小时，真菌菌丝生长延伸、将液体培养基中分散的纳米颗粒A 附着其表面，菌丝缠绕、包裹，形成菌丝/纳米颗粒复合球，过滤除去液体，固体物即为菌丝 /纳米颗粒A复合球；
[0008] c、制备纳米颗粒B液体培养基：在另一个容器内的灭菌后液体培养基中加入浓度 为每毫升溶液中含纳米颗粒B 1~10毫克的纳米颗粒B水溶液4~20毫升，混合均匀，制 得纳米颗粒B液体培养基；
[0009] d、制备复合球材料：将菌丝/纳米颗粒A复合球放入纳米颗粒B液体培养基中，在 温度15~35°C、80~200转/分钟旋转振荡的条件下培养24~48小时，形成具有核壳结 构的菌丝纳米复合球，过滤除去液体，固体物即为菌丝纳米复合球；将菌丝纳米复合球用质 量百分比浓度为0. 5%的氢氧化纳水溶液浸泡12小时（氢氧化纳水溶液用量可以是能淹没 菌丝纳米复合球为宜），过滤除去液体，固体物再用去离子水冲洗至中性（即pH为7)，再在 零下50°C、真空度1. 3~13帕的条件下冷冻干燥48~72小时，即制得核壳结构菌丝纳米 复合球。
[0010] 本发明的内容中：步骤b和步骤C中所述纳米颗粒A与纳米颗粒B可以是纳米四 氧化三铁、纳米金、纳米金棒、碳纳米管、单层氧化石墨烯纳米片、二氧化钛纳米管、单层蒙 脱土纳米片、碳纤维、以及纳米碳化氮中的任一种，并且纳米颗粒A与纳米颗粒B是不同的 物质（即纳米颗粒A与纳米颗粒B只要不是同一种物质即可）。
[0011] 本发明的内容中：步骤a中所述葡萄糖可以替换为果糖、半乳糖或甘露糖。
[0012] 本发明的内容中：步骤a中所述蛋白胨可以替换为骨肉蛋白胨、胰蛋白胨或豌豆 蛋白胨。
[0013] 本发明的内容中：步骤b中所述真菌菌种可以为平菇菌种、双孢蘑菇菌种、香菇菌 种、面包菇菌种、红平菇菌种、鸡腿菇菌种、草菇菌种、虫草菌种等真菌菌种中的任一种。
[0014] 与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
[0015] (1)采用本发明，通过纳米颗粒的修饰，使制得的菌丝纳米复合球吸附材料比表 面积增大，材料间的空间增多，溶解性能、吸附性能得到较大提高，使用中吸附过程耗时更 短；
[0016] (2)采用本发明制得的新型菌丝体吸附材料，可用于废水处理，催化等方面，为真 菌菌丝开发利用提供新的应用途径；
[0017] (3)本发明制得的核壳结构菌丝纳米复合球材料具有良好的生物降解性、吸附性、 热稳定性和力学性能，可广泛应用于催化，放射性核素、重金属离子及染料的吸附富集分离 回收、以及水处理等化工领域；
[0018] (4)本发明制备工艺简单，工序简便，成本低、环境友好、易规模化生产，实用性强。
【具体实施方式】
[0019] 下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围 的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调 整，仍属于本发明的保护范围。
[0020] 实施例1 :
[0021] 一种核壳结构菌丝纳米复合球的制备方法，包括以下步骤：
[0022] a、配制培养基：按照每100毫升液体培养基中含葡萄糖1克、蛋白胨0. 25克、酵母 粉0. 25克、余量为水的原料组分和配比，取各组分原料、溶解、混合均匀，并保持pH值不变， 在压力103. 4千帕蒸汽压、温度120摄氏度的条件下维持20分钟进行灭菌，即制得液体培 养基；取2个250毫升的锥形瓶，在每个锥形瓶中加入125毫升的液体培养基；
[0023] b、制备菌丝/纳米颗粒A复合球：在一个锥形瓶内的灭菌后液体培养基中加入浓 度为每毫升溶液中含四氧化三铁（即纳米颗粒A) 1毫克的纳米四氧化三铁水溶液4毫升， 混合均匀，然后接入〇. 1克真菌菌种，在温度20°C、100转/分钟旋转振荡的条件下培养48 小时，真菌菌丝生长延伸，将液体培养基中分散的四氧化三铁附着其表面，菌丝缠绕、包裹， 形成菌丝/四氧化三铁纳米复合球；过滤除去液体，固体物即为菌丝/四氧化三铁纳米复合 球；
[0024] c、制备纳米颗粒B液体培养基：在另一个锥形瓶内的灭菌后液体培养基中加入浓 度为每毫升溶液中含纳米金（即纳米颗粒B) 1毫克的纳米金水溶液10毫升，混合均匀，制 得纳米金液体培养基；
[0025] d、制备复合球材料：将菌丝/四氧化三铁纳米复合球放入纳米金液体培养基中， 在温度15~35°C、80~200转/分钟旋转振荡的条件下培养24~48小时，形成具有核壳 结构的菌丝纳米复合球，过滤除去液体，固体物即为菌丝纳米复合球；将菌丝纳米复合球用 质量百分比浓度为〇. 5 %的氢氧化纳水溶液浸泡12小时，过滤除去液体，固体物再用去离 子水冲洗至中性，再在零下50°C、真空度1. 3~13帕的条件下冷冻干燥48~72小时，即制 得核为纳米四氧化三铁、壳为纳米金的核壳结构的菌丝纳米复合球材料。
[0026] 实施例2 :
[0027] -种核壳结构菌丝纳米复合球的制备方法，包括以下步骤：
[0028] a、配制培养基：按照每100毫升液体培养基中含葡萄糖1克、蛋白胨0. 25克、酵母 粉0. 25克、余量为水的原料组分和配比，取各组分原料、溶解、混合均匀，并保持pH值不变， 在压力103. 4千帕蒸汽压、温度120摄氏度的条件下维持20分钟进行灭菌，即制得液体培 养基；取2个250毫升的锥形瓶，在每个锥形瓶中加入125毫升的液体培养基；
[0029] b、制备菌丝/纳米颗粒A复合球：在一个锥形瓶内的灭菌后液体培养基中加入浓 度为每毫升溶液中含纳米氧化石墨烯（即纳米颗粒A) 1毫克的纳米氧化石墨烯水溶液4毫 升，混合均匀，然后接入0. 2克真菌菌种，在温度20