專(zhuān)利名稱(chēng)：：具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于生物領(lǐng)域，涉及具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法，特別涉及到利用具有滲氧功能的管材為載體，利用木醋桿菌(67"co朋cet"a"er"W&鵬)CGMCCNo.1.1812，在載體表面生物合成細(xì)菌纖維素管，然后將細(xì)菌纖維素管與e-聚賴(lài)氨酸復(fù)合制備具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法。
背景技術(shù)：
：細(xì)菌纖維素(bacterialcellulose,簡(jiǎn)稱(chēng)BC)是某些細(xì)菌合成的高分子化合物，具有超精細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，雖然BC和植物或海藻產(chǎn)生的纖維素具有相同的分子結(jié)構(gòu)單元，但BC卻具有很多獨(dú)特的性質(zhì)如高結(jié)晶度、高化學(xué)純度、高抗張強(qiáng)度、高彈性模量、高持水性、良好的生物相容性、生物合成的可調(diào)控性等，這些性質(zhì)是其它來(lái)源的纖維無(wú)法比擬的。因此在食品、造紙、醫(yī)學(xué)材料、化妝品、化工、廢水處理、林業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，成為近年來(lái)國(guó)際上生物醫(yī)學(xué)材料的研究熱點(diǎn)。目前，生物合成的BC產(chǎn)品形狀及性能較單一。產(chǎn)品形狀主要是膜狀或片狀，管狀細(xì)菌纖維素報(bào)導(dǎo)較少。2006年10月25日國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布了"一種人造皮膚用細(xì)菌纖維素濕膜的制備方法"，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00610026708.X。2007年5月28日國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公布了"一種相互粘連多層細(xì)菌纖維素膜的制備方法"，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00610118317.0。國(guó)外雖然有管狀細(xì)菌纖維素的報(bào)導(dǎo)，但其生產(chǎn)工藝較復(fù)雜、需要額外供純氧造價(jià)較高、且具有抑菌功能的管狀細(xì)菌纖維素鮮為人知，而且，由于膜狀或片狀的細(xì)菌纖維素拉伸性能較好，應(yīng)用較廣，而管狀產(chǎn)品拉伸性能較差(細(xì)菌纖維素管的拉伸強(qiáng)度一般小于lMPa)，其應(yīng)用受到限制。因此，提供一種制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低、拉伸性能較好、且具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的方法，以豐富細(xì)菌纖維素管的品種，更好地滿足食品包裝和組織工程支架材料等方面的需要，是當(dāng)務(wù)之急。
發(fā)明內(nèi)容要解決的問(wèn)題本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本較低、拉伸性能和抑菌性能較好的細(xì)菌纖維素管的制備方法，為拓展細(xì)菌纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域奠定基技術(shù)方案具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法，其特征在于利用具有滲氧透功能的管材2為載體，利用木醋桿菌(67i/co/7acetoZa"ar;r/h77i//7)CGMCCNo.1.1812，在載體表面生物合成細(xì)菌纖維素管，然后將細(xì)菌纖維素管與e-聚賴(lài)氨酸復(fù)合制備具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管，其具體方法是菌種培養(yǎng)將一環(huán)或兩環(huán)活化的木醋桿菌CGMCCNo.1.1812斜面種子，接入HS種子培養(yǎng)基3中，于30°C，160r/min培養(yǎng)24h。發(fā)酵以5-2(m(v/v)的接種量，接入裝滿HS發(fā)酵培養(yǎng)基3的發(fā)酵容器5中，并將具有滲氧功能的管材2，置于發(fā)酵容器5中。該發(fā)酵容器5選自三角瓶、燒杯、廣口瓶或發(fā)酵罐，用塞子或蓋子4密封，然后向具有氧滲功能的管材2中通入空氣1，經(jīng)30。C靜置培養(yǎng)1-6d(優(yōu)選4d)。木醋桿菌CGMCCNo.1.1812，在管材2外表面生物合成細(xì)菌纖維素管。發(fā)酵完成后從管材2夕卜，即可剝離細(xì)菌纖維素管。或以具有滲氧功能力的封閉管材2兼作發(fā)酵容器，即以5-20。/。(v/v)的接種量，接入裝滿HS發(fā)酵培養(yǎng)基3的管材2中。管材2兩端用塞子4密封后，經(jīng)30X:靜置培養(yǎng)l-6d。細(xì)菌纖維素管附著在管材2的內(nèi)表面，從管材2內(nèi)即可取出細(xì)菌纖維素管。復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸將上述發(fā)酵制備的細(xì)菌纖維素管，放入e-聚賴(lài)氨酸溶液中，浸泡處理l-6h(優(yōu)選2h)后，取出，經(jīng)洗滌、干燥，即可得到具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管。需要說(shuō)明的是具有滲氧功能的管材2，選自PVC管、硅膠管或膠皮管；管材2的形狀為方形、圓形或橢圓形。所述的HS培養(yǎng)基3成分為1L水中含葡萄糖20g,酵母膏5g，蛋白胨5g，Na2HP042.7g，檸檬酸1.15g，pH6.0。抑菌實(shí)驗(yàn)在四個(gè)O90mni的平皿中，分別倒入已滅菌的肉湯培養(yǎng)基15mL(培養(yǎng)基3是這樣配置的1L水中加入牛肉膏5g，蛋白胨10g,NaCl5g，瓊脂20g,pH7.2-7.4)。凝固后，接入O.l,，cfu/ml為106的金黃色葡萄球菌或大腸桿菌，用已滅菌的涂布器涂布均勻。截取長(zhǎng)度為3mm的復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸的細(xì)菌纖維素管和未復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸的細(xì)菌纖維素管各兩段，分別置于四個(gè)平皿中央，在37'C下培養(yǎng)ld后，量取細(xì)菌纖維素管的抑菌環(huán)直徑。抑菌性能對(duì)照試驗(yàn)見(jiàn)表l:BC管與本發(fā)明BC管復(fù)合物的抑菌性能對(duì)照表表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由上表可看出BC管與e-聚賴(lài)氨酸復(fù)合后，對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌都表現(xiàn)出明顯的抑菌性，并且隨著e-聚賴(lài)氨酸的濃度增高，其抑菌能力增強(qiáng)。拉伸性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)見(jiàn)表2:本發(fā)明不同管外徑BC管復(fù)合物的拉伸強(qiáng)度表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由上表可看出本發(fā)明方法制備的BC管復(fù)合物具有良好的拉伸性能。有益效果本發(fā)明提供的制備細(xì)菌纖維素管的方法，不需要外加供給氧氣、工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低。該方法制備的細(xì)菌纖維素管長(zhǎng)度和管徑具有可控性，且具有良好的拉伸性能。此外，本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品是與e-聚賴(lài)氨酸復(fù)合的，其具有較好的抑菌功能。因此，本發(fā)明制備的細(xì)菌纖維素管在食品包裝和組織工程支架材料方面，如用于肉制品腸衣、血管替代物等，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明不僅豐富了細(xì)菌纖維素的品種，而且為拓展細(xì)菌纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)。圖l是本發(fā)明使用的發(fā)酵裝置；圖2是本發(fā)明使用的發(fā)酵裝置；圖3是BC管抑菌實(shí)驗(yàn)對(duì)照?qǐng)D。在圖1中1為空氣，2為管材，3為培養(yǎng)基，4為塞子或蓋子，5為發(fā)酵容器。該發(fā)酵裝置結(jié)構(gòu)是，將管材2放入盛滿培養(yǎng)基3的容器5中。在圖2中1為空氣，2為管材(管材2同時(shí)還兼做發(fā)酵容器，即將管材2中放入培養(yǎng)基3)，4為塞子。該發(fā)酵裝置特點(diǎn)是管狀材料2可以直接作為發(fā)酵容器，無(wú)需再另配備發(fā)酵容器。在圖3中A為BC管(未復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸)的抑菌圖；B為本發(fā)明BC管復(fù)合物(復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸)的抑菌圖，從圖B中能看到復(fù)合物具有明顯的抑菌性，而未與e-聚賴(lài)氨酸復(fù)合的BC管則沒(méi)有抑菌性。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)闡述。實(shí)施例1:將木醋桿菌CGMCCNo.1.1812(購(gòu)自中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心)斜面種子，接入裝有l(wèi)OOmL種子培養(yǎng)基的錐形瓶中，經(jīng)3(TC下振蕩培養(yǎng)24h后，木醋桿菌種子以5%(v/v)的接種量，接入裝滿500mLHS發(fā)酵培養(yǎng)基3的500mL燒杯中(培養(yǎng)基3是這樣配置的在500mL水中加入葡萄糖10g，酵母膏2.5g，蛋白胨2.5g，Na巢1.35g，檸檬酸0.60g，pH6.0)。其發(fā)酵裝置如圖1所示。以燒杯為發(fā)酵容器5，在燒杯內(nèi)盤(pán)裝入管材2(管材2采用外徑為9mrn、長(zhǎng)度為25cm的橢圓形膠皮管)，加蓋4密封燒杯。橢圓形膠皮管的進(jìn)氣口和出氣口置于燒杯外。在橢圓形膠皮管中通入空氣l?？諝?通過(guò)具有滲氧功能的管材-膠皮管的管壁供氧，3(TC下靜置培養(yǎng)ld。發(fā)酵結(jié)束后，細(xì)菌纖維素管附著在膠皮管的外管壁表面。從橢圓形膠皮管的外管壁表面剝離，即可得到細(xì)菌纖維素管；再用0.1NNa0H溶液浸泡，煮沸6h，用蒸餾水洗滌三次，使其pH為7.2。將上述發(fā)酵制備的細(xì)菌纖維素管，放入100mL400mg/L的e-聚賴(lài)氨酸溶液中，浸泡處理lh后，取出，經(jīng)10raL蒸餾水洗滌一次，放入烘箱，5(TC干燥4h至恒重。抑菌實(shí)驗(yàn)在①90mm的平皿中，倒入15mL滅過(guò)菌的肉湯培養(yǎng)基(該培養(yǎng)基是這樣配置的:15mL水中加入含牛肉膏0.075g，蛋白胨0.15g，NaC10.075g，瓊脂0.3g，pH7.2-7.4)，凝固后，接入O.lmm、106cfu/ml的金黃色葡萄球菌，用滅過(guò)菌的涂布器涂布均勻。截取長(zhǎng)度為3mm的細(xì)菌纖維素管，置于平皿中，在37'C下培養(yǎng)ld，得到厚度不均勻的細(xì)菌纖維素管。其管內(nèi)徑、壁厚和長(zhǎng)度分別為9mm、0.20,和20cm，抑菌環(huán)直徑為0.5mm。實(shí)施例2:發(fā)酵時(shí)，木醋桿菌種子以10%(v/v)的接種量，接入HS發(fā)酵培養(yǎng)基3中。其發(fā)酵容器5選取500tnL錐形瓶。錐形瓶中裝入500mL的發(fā)酵培養(yǎng)基3和管材2。管材2采用外徑為4mm，長(zhǎng)度為50cm的圓形硅膠管。在圓形硅膠管2中通入空氣l，3(TC下靜置培養(yǎng)4d。復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸時(shí)，取100mL濃度為1000mg/L的e-聚賴(lài)氨酸溶液，浸泡時(shí)間為2h，其他同實(shí)施例l。得到厚度較均勻的細(xì)菌纖維素管，其管內(nèi)徑和壁厚和長(zhǎng)度分別為4mm、0.29mm和40cm，抑菌環(huán)直徑為3.Omm。。實(shí)施例3:發(fā)酵時(shí)，木醋桿菌種子以20%(v/v)的接種量，接入2L的HS發(fā)酵培養(yǎng)基3中(培養(yǎng)基是這樣配置的2L水中加入葡萄糖40g，酵母膏10g，蛋白胨10g，Na2HP045.4g，檸檬酸2.4g，pH6.0)。其發(fā)酵容器5選取2L廣口瓶。管材2采用外徑為20mm，長(zhǎng)度為75cm的圓形硅膠管。在圓形硅膠管中通入空氣1，30°C下靜置培養(yǎng)6d。復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸時(shí)，取100mL濃度為1600mg/L的e-聚賴(lài)氨酸溶液，浸泡時(shí)間為6h，接入O.lmm、106cfu/ml的大腸桿菌，其他同實(shí)施例1。得到厚度較均勻的細(xì)菌纖維素管，其管內(nèi)徑和壁厚和長(zhǎng)度分別為20mm、0.25mm和65cm，抑菌環(huán)直徑為2.6mm。實(shí)施例4:發(fā)酵時(shí)，木醋桿菌種子以20%(v/v)的接種量，接入5L的HS發(fā)酵培養(yǎng)基3中(培養(yǎng)基成分為5L水中加入葡萄糖100g，酵母膏25g，蛋白胨25g，Na2HP0413.5g，檸檬酸6.0g，pH6.0)。其發(fā)酵容器5選取5L發(fā)酵罐。管材2選取外徑為31腦，長(zhǎng)度為100cm的圓形硅膠管。在圓形硅膠管中通入空氣l，3(TC下靜置培養(yǎng)6d。復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸時(shí)，取200mL濃度為1600mg/L的e-聚賴(lài)氨酸溶液，浸泡時(shí)間為2h，其他同實(shí)施例l。得到厚度較均勻的細(xì)菌纖維素管，其管內(nèi)徑和壁厚和長(zhǎng)度分別為31mm、0.25mm和85cm，抑菌環(huán)直徑為2.8咖。實(shí)施例5:發(fā)酵時(shí)，木醋桿菌種子以5%(v/v)的接種量，接入裝滿HS發(fā)酵培養(yǎng)基3的管材2中。管材2選取內(nèi)徑為16mm、長(zhǎng)度為75cm的方形PVC管，將發(fā)酵培養(yǎng)基3裝入管材2中。管材2兼做發(fā)酵容器，其發(fā)酵裝置如圖2所示。方形PVC管兩端用膠塞4密封。無(wú)需向PVC管內(nèi)另通空氣?？諝?由PVC管外，通過(guò)具有滲氧功能的PVC管的管壁供氧。經(jīng)3(TC靜置培養(yǎng)4d，細(xì)菌纖維素管附著在管材2的內(nèi)表面。從管材2內(nèi)即可取出細(xì)菌纖維素管。復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸時(shí)，取100mL濃度為800mg/L的e-聚賴(lài)氨酸溶液，浸泡時(shí)間為6h，其它同實(shí)施例1。得到厚度不均勻的細(xì)菌纖維素管，其管外徑、壁厚和長(zhǎng)度分別為16mm、0.35mm和70cm，抑菌環(huán)直徑為0.20國(guó)。實(shí)施例6:發(fā)酵時(shí)，木醋桿菌種子以20%(v/v)的接種量，接入裝滿HS發(fā)酵培養(yǎng)基3的管材2中。管材2采用內(nèi)徑為16mm、長(zhǎng)度為50cm的圓形硅膠管。其兩端用膠塞4密封。其發(fā)酵裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。30。C下靜置培養(yǎng)4d。復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸時(shí)，取100mL濃度為3200mg/L的e-聚賴(lài)氨酸溶液，浸泡時(shí)間為2h，其它同實(shí)施例5。得到厚度均勻的細(xì)菌纖維素管，其管外徑、壁厚和長(zhǎng)度分別為16mm、0.45醒和45cm,抑菌環(huán)直徑為4.Omra。權(quán)利要求1.具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法，其特征在于利用具有滲氧功能的管材(2)為載體，利用木醋桿菌(Gluconacetobacterxylinum)CGMCCNo.1.1812在載體表面生物合成細(xì)菌纖維素管，然后將細(xì)菌纖維素管與ε-聚賴(lài)氨酸復(fù)合制備具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管，具體方法是①菌種培養(yǎng)將一環(huán)或兩環(huán)活化的木醋桿菌CGMCCNo.1.1812斜面種子，接入HS種子培養(yǎng)基(3)中，于30℃，160r/min，培養(yǎng)24h；②發(fā)酵以5-20％(v/v)的接種量接入裝滿HS發(fā)酵培養(yǎng)基(3)的發(fā)酵容器(5)中，并將具有滲氧功能的管材(2)置于發(fā)酵容器(5)中，該發(fā)酵容器(5)選自三角瓶、燒杯、廣口瓶或發(fā)酵罐，用塞子或蓋子4密封，然后向具有滲氧功能的管材(2)中通入空氣(1)，經(jīng)30℃靜置培養(yǎng)1-6d，木醋桿菌CGMCCNo.1.1812在管材(2)外表面生物合成細(xì)菌纖維素管，發(fā)酵完成后從管材(2)外即可剝離細(xì)菌纖維素管；或以具有滲氧功能的封閉管材(2)兼作發(fā)酵容器，即以5-20％(v/v)的接種量接入裝滿HS發(fā)酵培養(yǎng)基(3)的管材(2)中，管材(2)兩端用膠塞(4)密封后，經(jīng)30℃靜置培養(yǎng)1-6d，細(xì)菌纖維素管附著在管材(2)的內(nèi)表面，從管材(2)內(nèi)即可取出細(xì)菌纖維素管；③復(fù)合ε-聚賴(lài)氨酸將上述發(fā)酵制備的細(xì)菌纖維素管，放入ε-聚賴(lài)氨酸溶液中，浸泡處理1-6h后，取出經(jīng)洗滌、干燥，即可得到具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管。2.按照權(quán)利要求1所述的具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法，其特征在于具有滲氧功能的管材(2)，選自PVC管、硅膠管或膠皮管。3.按照權(quán)利要求1所述的具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法，其特征在于管材(2)的形狀為方形、圓形或橢圓形。4.按照權(quán)利要求1所述的具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法，其特征在于復(fù)合e-聚賴(lài)氨酸時(shí)，浸泡處理時(shí)間為2h。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法，屬于生物領(lǐng)域，涉及具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法，特別涉及利用具有滲氧透功能的管材(2)為載體，利用木醋桿菌(Gluconacetobacterxylinum)CGMCCNo.1.1812在載體表面生物合成細(xì)菌纖維素管，然后將細(xì)菌纖維素管與ε-聚賴(lài)氨酸復(fù)合制備具有抑菌性能的細(xì)菌纖維素管的制備方法。本發(fā)明的方法不需要額外供給氧氣，工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)較低。該方法制備的細(xì)菌纖維素管長(zhǎng)度和管徑具有可控性，同時(shí)具有良好的拉伸性能和抑菌功能，作為食品包裝材料以及組織工程支架材料，如肉制品腸衣、血管替代物，具有良好的應(yīng)用前景。文檔編號(hào)C12P19/00GK101348813SQ20081005387公開(kāi)日2009年1月21日申請(qǐng)日期2008年7月18日優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日發(fā)明者飛李,湯衛(wèi)華,賈原媛,賈士儒申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)