[发明专利]一种利用废弃棉织物制备细菌纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明属于细菌纤维素的制备领域，特别是涉及一种用废弃棉织物制备细菌纤维素的方法。

背景技术

细菌纤维素(Bacterial cellulose，BC)是一种由微生物生产的纤维素。与植物纤维相比，细菌纤维素具有高结晶度，高持水性，高杨氏模量，高纯度，优秀生物相容性等特点，因此细菌纤维素在医用敷料等生物医学材料、食品、造纸、纺织等领域有着广阔的应用。但是细菌纤维素的高生产成本限制了它的工业规模，因此降低细菌纤维素成本是当前工业生产的一个亟待解决的难题。细菌纤维素成本高的一个主要因素是培养基中碳源的成本高，因此本实验公开了发明一种利用生活废弃物——棉织物生产细菌纤维素的方法。

纤维素物质是全球最丰富的生物质资源，并且未被充分利用。每年，全世界各地生产的棉纤维和再生纤维素纤维(如人造丝等)超过260万吨。这些纤维素纤维最常见的是纺成纱线或线程，用来使纺织品柔软，透气。我国每年被废弃的棉织物以及工业上的棉花下脚料的数量极其庞大，除有少量回收使用外，大量的废旧纤维素基服装和纺织品最终将作为废物填埋或焚烧处理。如能利用这些废弃棉织物及工业棉花下脚料作为发酵产品的原料，不仅变废为宝，而且降低了发酵生产成本，是今后纺织、发酵等工业低碳经济绿色生产重要的研究方向。

离子液体是一种新型绿色溶剂，沸点高，蒸汽可以忽略不计，不会对大气造成污染，不可燃，具有较好的化学稳定性，可回收利用，利于环保。由于离子液体的这些特性。目前，研究报道过离子液可以完全溶解纤维素，再生后的纤维素结晶度降低，酶解效率明显提高。本实验采用(AMIM)Cl和(BMIM)Cl以及LiCl/DMAc来处理棉织物，选用(AMIM)Cl是因为(AMIM)Cl合成温度低，无毒，预处理温度低并且时间短，回收率高等特点，因此选用此种溶剂预处理棉织物。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用废弃棉织物制备细菌纤维素的方法，该方法以通常生活废弃物——棉织物为原料，开发为一种廉价的碳源，不但减少了环境污染，而且可以用于生产高附加值产品，为相关产业创造了良好的经济效益。

本发明的一种利用棉织物制备细菌纤维素的方法，包括：

(1)棉织物的离子液体预处理、再生及酶解反应

a.棉织物的离子液体预处理：将棉织物剪切为小块，以1％-20％(w/w)的比例加入到离子液体中，于90℃-130℃处理15min-10h，静置冷却；

离子液体/棉织物混合液再生：加入与离子液体5-10倍体积的去离子水，搅拌再生，然后离心或者过滤，再用去离子水洗涤得到的沉淀或滤渣，直至上清或者滤液至无色；

同时，将离心得到的上清液或者过滤得到的滤液置于蒸馏瓶中，在温度100-170℃下常压蒸馏或者在温度50-150℃和-0.09～-0.1Mpa的真空度条件下减压蒸馏，去除与离子液体共混的水，蒸馏至蒸不出水为止，蒸馏瓶中剩余的即为回收的离子液体；其中，蒸馏过程中冷凝管所用冷却液为10℃以下的冷却液，连接真空泵前的系统中加装一个冷阱，冷阱置于盛有液氮冷却剂的保温瓶中；

酶解：向上述沉淀或滤渣中加入缓冲溶液至固液比为0.005g∶1ml～1g∶10ml，再加入纤维素酶至终浓度为5-1000U/mL，调节pH至4.0-5.5，在40-60℃条件下反应1-24h，离心或者过滤分离未降解棉织物和酶解液，将酶解液于4℃冷藏；

或者b.棉织物无需进行离子液体预处理及再生，而是直接将其加入到缓冲溶液至固液比为0.005g∶1ml～1g∶10ml，再加入纤维素酶至终浓度为5-600U/mL，调节pH至4.0-5.5，在40-60℃条件下反应48-72h，离心或者过滤分离未降解棉织物和酶解液，将酶解液于4℃冷藏；

(2)酶解液制备细菌纤维素

将上述A或B方法制备的酶解液直接作为培养细菌纤维素的培养基，加入相对酶解液0.1-1％(w/v)的酵母膏和0.1-0.5％(w/v)的胰蛋白胨，配制成培养基，再加入6％-10％细菌纤维素生产菌的种子液，25-30℃静置培养8-28天得到细菌纤维素。