[发明专利]提升细菌纤维素复合膜机械性能的方法

说明书

一种提升细菌纤维素复合膜机械性能的方法，基于高分子量BC的诱变菌株发酵生产得到细菌纤维素，与淀粉、山梨醇、甘油、氯化钙和水混合后制成BC/淀粉复合膜。本发明通过生产菌株多轮诱变的方法，直接生产出高分子量的BC，并以此实现提高BC/淀粉复合膜的抗拉强度和杨氏模量的同时，通过添加氯化钙进一步改善复合膜的断裂伸长率。

技术领域

本发明涉及的是一种生物工程领域技术，具体是一种基于诱变得到的木葡糖酸醋杆菌(CGMCC No.21569)筛选获得产量高又分子量高的细菌纳米纤维素生产菌株，采用其发酵生产的纳米纤维素、制备具备更高机械性能的可生物降解的复合材料薄膜，并通过加入氯化钙作为增塑剂对复合膜机械性能进一步优化的方法。

背景技术

细菌纳米纤维素(Bacterial(nano)cellulose，BC)是一种由微生物所产生的纳米材料。随着BC的用量增加，杨氏模量增加，抗拉强度先增加后减少，而断裂伸长率降低。但BC的生产成本较高，不利于商业化应用和实际使用。Y.Takeuchi等(Journal ofDrugDelivery Science and Technology 46(2018)93-100)在制作羟丙基纤维素的药物负载薄膜中，通过使用较高浓度和较高分子量的羟丙基纤维素，可获得较高抗拉强度的薄膜。此外，BC复合材料除了抗拉强度和杨氏模量、在断裂伸长率方面也存在一定不足，故限制了BC-淀粉复合材料的实际应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种提升细菌纤维素复合膜机械性能的方法，基于诱变菌株发酵生产的BC用来改善BC/淀粉复合膜机械性能，并通过使用添加剂来提升复合膜的断裂伸长率的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种提升细菌纤维素复合膜机械性能的方法，基于高分子量BC的诱变菌株发酵生产得到细菌纤维素，与淀粉、山梨醇、甘油、氯化钙和水混合后制成BC/淀粉复合膜。

所述的高分子量BC的诱变菌株，具体为木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacterxylinus)158，已经于2021年12月29日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)保藏，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号，中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCC No.21569。

所述的高分子量BC的诱变菌株，通过对木葡糖酸醋杆菌(Komagataeibacterxylinus，保藏于美国标准生物样品保藏中心ATCC，保藏编号53524)进行多轮诱变、筛选得到，具体包括：以木葡糖酸醋杆菌ATCC 53524为原始菌株，首先以1-甲基-3-硝基-1-亚硝基胍(NTG)诱变对菌株进行化学诱变后，再以静置培养4天BC产量为基准挑选诱变菌株继续进行紫外诱变。

所述的诱变的条件为：NTG浓度为0.05mg/mL，30℃、200rpm摇床反应30min。

所述的紫外诱变的条件为：紫外灯功率为30W，波长为254nm，间歇式照紫外：每次10s，一共三次。

所述的静置培养，按照发酵培养基的组分及含量为：蔗糖40g/L、(NH₄)₂SO₄3.3 g/L、KH₂PO₄1.0 g/L、MgSO₄·7H₂O 0.25g/L、玉米浆(CSL)5％(v/v)，余量为水，30℃静态培养4天。

所述的细菌纤维素、淀粉、山梨醇、甘油、氯化钙与水的比例满足：细菌纤维素1％、淀粉10％、山梨醇1％、甘油2％、氯化钙0.5-10wt％(以细菌纤维素+淀粉的总质量为基准)、水50g进行称量。

所述的氯化钙的含量优选为0.5-2wt％。

技术效果