[发明专利]一种快速规模化制备细菌纤维素复合材料的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于细菌纤维素材料的制备及其装置领域，特别涉及一种快速规模化制备细菌纤维素复合材料的方法及其装置。 

背景技术

细菌纤维素(Bacterial Cellulose，简称BC)是一类由微生物产生的纯纤维素，可广泛应用于食品、面膜、高强功能材料、纺织、造纸、人工血管、组织工程支架、人工皮肤以及医用敷料等领域。但现有的浅盘发酵生产设备生产效率和产量低，生产周期长，生产成本高，且机械化程度低，劳动强度大，不能连续生产。因此亟待开发一种产量高，且能高效连续化生产的新型发酵装置。 

湿态纯的细菌纤维素在使用过程中由于机械强度不够，容易破裂造成使用不便，如要达到好的力学性能则要求足够长的培养时间以使得纤维素膜达到一定厚度，单片膜的生产效率低。为此，有必要制备一种强度良好的细菌纤维素复合材料。 

现有制备细菌纤维素膜复合材料均是利用静态技术，包括将需要与细菌纤维素复合的材料置于培养液中共培养、或是通过浸渍将细菌纤维素膜与有机物高分子或者无机物掺杂复合，效率不高；由于纤维素仅形成在培养基表面，采用静置方法复合上去的纤维素不仅少，而且分布不均匀，不能将需复合的材料的大部分空隙覆盖，此外培养周期很长。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速规模化制备细菌纤维素复合材料的方法及其装置，该方法效率高，简便易行，成本低廉，该装置的转鼓包覆有需要复合的纤维纺织材料，该细菌纤维素复合材料表面具有纳米级的三维网状结构，其抗拉强度较之纯细菌纤维素膜得到极大的增强，可广泛应用于面膜、创伤敷料、敷贴、人造皮肤、纺织造纸等产品。 

本发明的一种快速规模化制备细菌纤维素复合材料的方法，包括： 

(1)将细菌纤维素生产菌株接入液体培养基扩培，于20-30℃、100-250r/min条件下动态培养或者静置培养12～48h；将经过上述培养的液体培养基转移至生物反应器中培养，所述的生物反应器中含有转鼓，所述的转鼓随着转轴的旋转而转动，使得转鼓中的骨架材料在液体培养基中循环反复浸没，进行扰动培养，得到在骨架材料上涂覆了细菌纤维素的细菌纤维素复合材料； 

(2)将上述细菌纤维素复合材料的细菌纤维素从骨架材料上剥离或者将上述细菌纤维素复合材料整个浸泡于0.5～2wt％的NaOH溶液中，于70-100℃水浴处理30-120min，洗涤至中性，即得纯化的细菌纤维素或细菌纤维素复合材料。 

所述步骤(1)中的细菌纤维素生产菌株为醋酸菌属(Acetobacter sp.)、葡萄糖酸杆菌属(Gluconobacter sp.)、葡糖酸醋杆菌属(Gluconacetobacter sp.)、葡萄糖氧化杆菌(Gluconobacter oxydans)、根瘤菌属(Rhizobium sp.)、八叠球菌属(Sarcina sp.)、假单胞菌属(Pseudomounas sp.)、无色杆菌属(Achromobacter sp.)、产碱菌属(Alcaligenes sp.)、气杆菌属(Aerobacter sp)、固氮菌属(Azotobacter sp)、土壤杆菌属(Agrobacterium sp)、洋葱假单胞菌(Seudomonas cepacia)、空肠弯曲菌(Campylobacter jejuni)、木醋杆菌(Acetobacter xylinum)或红茶菌(kombucha)。 

所述步骤(1)中的液体培养基为液体种子培养基或液体发酵培养基。 

所述细菌纤维素生产菌株中除红茶菌以外的菌种按2～3接种环的接种量接入液体种子培养基；红茶菌按接入1-10片直径0.5cm圆片菌膜的接种量接入液体种子培养基； 

或者除红茶菌以外的菌种按2～3接种环的接种量接入液体种子培养基制备种子液，然后按体积百分比3％～20％的接种量转接到液体发酵培养基；红茶菌按接入1-10片直径0.5cm圆片菌膜的接种量接入液体种子培养基制备种子液，然后按1～10片直径0.5-1cm圆片菌膜的接种量转接到液体发酵培养基。 

所述除红茶菌以外的菌种液体种子培养基和液体发酵培养基的组分均为： 

每1L水中，甘露醇、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖或果糖20-200g、蛋白胨或胰蛋白胨3g、酵母浸膏5g，pH3.0-7.5； 

或每1L水中，甘露醇、葡萄糖、蔗糖或果糖20-200g，酵母浸膏5g，蛋白胨或胰蛋白胨5g，柠檬酸115g，Na₂HPO₄2.7g，pH3.0-7.5。