生物纖維素膜制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種生物纖維素膜的制造方法，其包括：齊備一細(xì)菌纖維素，其是由可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)而得；將該細(xì)菌纖維素置于含有水，且溫度介于100℃至140℃、壓力介于1.2kg/cm2至1.5kg/cm2的密閉空間歷經(jīng)25分鐘至75分鐘，以獲得一膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素；將該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素依序歷經(jīng)酸性溶液及水清洗至中性，以獲得一生物纖維素膜。本發(fā)明所述的制造方法不但可縮短制程時(shí)間，且該細(xì)菌纖維素經(jīng)膨潤(rùn)后可增加細(xì)菌纖維素的面積以降低成本。
【專利說(shuō)明】生物纖維素膜制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種關(guān)于生物纖維素膜的制造方法，尤指一種無(wú)須大量堿及/或酸性溶液清洗，且可縮短制程的生物纖維素膜制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)菌纖維素(bacterial cellulose, BC)是由可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物生合成所產(chǎn)生，由可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物發(fā)酵而得的細(xì)菌纖維素原料，經(jīng)適當(dāng)處理后可得具有微細(xì)孔洞、高親水能力、高機(jī)械強(qiáng)度以及極高生物兼容性(biocompatibility)等特性的生物纖維素膜，使生物纖維素膜廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域中，例如工業(yè)領(lǐng)域的過(guò)濾膜、食品工業(yè)的膳食纖維以及生醫(yī)領(lǐng)域的人工皮膚、人工血管等用途。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)制造生物纖維素膜的方法，諸如美國(guó)專利第8，053，216所揭示，將可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素(bacterial cellulose, BC)的微生物于適當(dāng)條件發(fā)酵培養(yǎng)后，以獲得含有細(xì)菌纖維素的細(xì)菌纖維素原料，該細(xì)菌纖維素原料以堿性溶液漂洗后，再以酸性溶液中和并清洗，使細(xì)菌纖維素的酸堿值至中性，以形成生物纖維素膜；上述制造生物纖維素膜的方法需使用大量堿性及/或酸性溶液分別處理細(xì)菌纖維素，容易產(chǎn)生二次廢棄物而對(duì)環(huán)境造成不必要的傷害，且為求將細(xì)菌纖維素清洗至中性，此方法的制程時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)。
[0004]又如美國(guó)專利第7，709，631所揭示，所獲得的含有細(xì)菌纖維素的發(fā)酵培養(yǎng)混合物以2%-8%堿性溶液去除細(xì)菌菌體后，由于菌體于發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中會(huì)使細(xì)菌纖維素呈黃褐色，故需再以0.25%過(guò)氧化氫(hydrogen peroxide)做為漂白劑漂白細(xì)菌纖維素，以獲得生物纖維素膜；其中過(guò)氧化氫于堿性溶液中容易釋放氧自由基而可加強(qiáng)漂白的效果，但氧化后的細(xì)菌纖維素會(huì)降低其拉伸強(qiáng)度，進(jìn)而導(dǎo)致所制得的生物纖維素膜產(chǎn)生脆化的現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)制備生物纖維素膜的缺失，故本發(fā)明的目的在于提供一種生物纖維素膜的制造方法，其無(wú)須大量堿性及/或酸性溶液分別處理所述的細(xì)菌纖維素，僅需簡(jiǎn)易的步驟，以酸性溶液處理細(xì)菌纖維素，即可于減縮的時(shí)間內(nèi)獲得生物纖維素膜。
[0006]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種生物纖維素膜的制造方法，其包括:
[0007]齊備一細(xì)菌纖維素，其中該細(xì)菌纖維素是薄膜狀，且由可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)而得；
[0008]將該細(xì)菌纖維素置于含有水，且溫度介于100°C至140°C、壓力介于1.2kg/cm2至
1.5kg/cm2的密閉空間歷經(jīng)25分鐘至75分鐘，以獲得一膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素；
[0009]將該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素依序歷經(jīng)酸性溶液及水清洗至酸堿值為中性，以獲得一生物纖維素膜。
[0010]較佳的,所述的 齊備一細(xì)菌纖維素的步驟包括齊備厚度介于0.2mm至5_的細(xì)菌
纖維素。
[0011]較佳的，所述的可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物是至少一種選自于由醋酸菌屬(Acetobacter)、根瘤菌屬(Rhizobium)、八迭球菌屬(Sarcina)、假單胞菌屬(Pseudomounas)、無(wú)色桿菌屬(Achromobacter)、產(chǎn)喊菌屬(Alcaligenes)、產(chǎn)氣桿菌屬(Aerobacter)、固氮菌屬(Azotobacter)及農(nóng)桿菌屬(Agrobacterium)的菌種所構(gòu)成的群組。
[0012]依據(jù)本發(fā)明，細(xì)菌纖維素是由可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物置于一培養(yǎng)液中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)而得；較佳的是，將可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的醋酸菌屬菌(Acetobacter sp.)予以置于一酸堿值(pH值)介于0.5至6之間的膠體培養(yǎng)液中，并將含有該醋酸菌屬菌的培養(yǎng)液充填入可堆棧的容器中并密封；待可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的醋酸菌屬菌發(fā)酵完畢，即可于膠體培養(yǎng)液表面形成不溶于水的薄膜狀的細(xì)菌纖維素；且該網(wǎng)狀織體主要由β_1，4聚葡萄糖(β -1, 4glucan)所構(gòu)成。
[0013]依據(jù)本發(fā)明，“齊備一細(xì)菌纖維素”的步驟更包括將一由可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物所發(fā)酵培養(yǎng)產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素予以離心(centrifugation)及/或脫水(dehydration),以去除該細(xì)菌纖維素于發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)的培養(yǎng)液。
[0014]較佳的，所述的膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素是指細(xì)菌纖維素由初始薄膜狀膨脹2倍至4倍，以增加細(xì)菌纖維素的內(nèi)部面積。
[0015]更佳的，所述的制造方法更包括將該細(xì)菌纖維素置于含有水，且溫度為121°C、壓力介于1.2kg/cm2至1.5kg/cm2的密閉容器歷經(jīng)30分鐘。
[0016]較佳的，所述的該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素依序歷經(jīng)酸性溶液及水清洗至酸堿值為中性的步驟包括將膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素置于一含有酸性溶液，且溫度介于100°C至140°C的容器中，該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素 歷經(jīng)酸性溶液清洗25分鐘至90分鐘后，再以水清洗30分鐘。
[0017]更佳的，所述的膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素依序歷經(jīng)酸性溶液及水清洗至酸堿值為中性的步驟包括將膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素置于一含有酸性溶液，且溫度為121°C的容器中，該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素歷經(jīng)酸性溶液清洗30分鐘后，再以水清洗30分鐘。
[0018]較佳的，所述的酸性溶液包括，但不限于濃度為0.08wt%至0.3wt%的硫酸(sulfuracid)、鹽酸(hydrochloric acid)、醋酸(acetic acid)、朽1 樣酸(citric acid)及硝酸(nitric acid)溶液。
[0019]較佳的，所述的酸性溶液更包括一氯漂白劑，且該氯漂白劑包括，但不限于二氧化氯(chlorine dioxide)、次氯酸鈉(sodium hypochlorite)及次氯酸鈣(calciumhypochlorite),且濃度介于0.lwt%至0.3wt%之間，該氯漂白劑所釋放的氯自由基(chlorine radical)可漂白細(xì)菌纖維膜，但不影響細(xì)菌纖維膜的拉伸強(qiáng)度。
[0020]依據(jù)本發(fā)明，所述“保水度”如此處所述是指生物纖維素膜的干重與濕重的比例；“干重”如此處所述是將生物纖維素膜于50°C進(jìn)行烘干，直至完全沒(méi)有水份稱為干重。
[0021]本發(fā)明的生物纖維素膜的制造方法的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0022]本發(fā)明所述的方法無(wú)須分別利用大量堿性溶液及/或酸性溶液處理，而僅需不大于3小時(shí)的時(shí)間即可獲得具有漂白效果的生物纖維素膜，不但可縮短現(xiàn)有技術(shù)需3天漂洗的制程時(shí)間，亦可避免使用大量堿性溶液及/或酸性溶液沖洗而造成環(huán)境的污染。
[0023]藉由將細(xì)菌纖維素置于封閉容器且所述的溫度、壓力及時(shí)間條件，使細(xì)菌纖維素的纖維間隙可因此膨脹濕潤(rùn)，并增加細(xì)菌纖維素的內(nèi)部面積，以縮短后續(xù)步驟使用酸性溶液漂洗的時(shí)間；此外，細(xì)菌纖維素經(jīng)膨潤(rùn)而增加體積后，可再將細(xì)菌纖維素以橫向切割成多片，以減少生產(chǎn)成本。
[0024]細(xì)菌纖維素經(jīng)膨潤(rùn)后，所述的溫度、壓力及時(shí)間條件可直接破壞微生物，不但可達(dá)到完全滅菌的效果，且當(dāng)本發(fā)明所制得的生物纖維素膜應(yīng)用做為人體兼容性材料時(shí)，可減少毒性，以提升生物纖維素膜的安全性。
[0025]細(xì)菌纖維素經(jīng)酸性溶液及水漂洗至中性后，所得的生物纖維素膜的pH值介于6.8至7.2，當(dāng)本發(fā)明所制得的生物纖維素膜應(yīng)用做為人體兼容性材料時(shí)，可降低皮膚排斥性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的生物纖維素膜制造方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明將由下列的實(shí)施例做為進(jìn)一步說(shuō)明，這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明前面所揭示的內(nèi)容。熟習(xí)本發(fā)明的技藝者，可以做些許的改良與修飾，但不脫離本發(fā)明的范疇。
[0028]實(shí)施例1.制備細(xì)菌纖維素
[0029]將醋酸菌(Acetobacter sp.)置于一 pH值介于0.5至6之間的膠體培養(yǎng)液中，其中膠體培養(yǎng)液是至少一種選自于由動(dòng)物膠、阿拉伯膠、洋菜膠或納豆膠等膠體培養(yǎng)液所組成的群組；并將含有該醋酸菌的培養(yǎng)液充填入可堆棧的容器并密封；待可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的醋酸菌發(fā)酵完畢，即可于膠體培養(yǎng)液表面形成不溶于水的薄膜狀的細(xì)菌纖維素；該細(xì)菌纖維素主要是由β_1，4聚葡萄糖(i3-l，4glucan)所構(gòu)成；且該薄膜狀的細(xì)菌纖維素的厚度介于0.2mm (公厘)至5mm之間。
[0030] 實(shí)施例2.膨潤(rùn)條件測(cè)試
[0031]如下列表1所示，將由實(shí)施例1所得的細(xì)菌纖維素置放于一含有水，且溫度介于10(TC至14(TC、壓力介于1.2kg/cm2 (公斤/平方公分)至1.5kg/cm2的密閉容器中，分別歷經(jīng)25分鐘至75分鐘，以分別獲得樣品I至樣品5的膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素。其中樣品3的細(xì)菌纖維素于121°C，歷經(jīng)30分鐘后，具有較佳的保水度，且保水度為干重的150倍至200倍。
[0032]表1膨潤(rùn)條件測(cè)試
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種生物纖維素膜的制造方法，其特征在于包括: 齊備一細(xì)菌纖維素，其中該細(xì)菌纖維素是薄膜狀，且由可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)而得； 將該細(xì)菌纖維素置于含有水且溫度介于100°c至140°C、壓力介于1.2kg/cm2至1.5kg/cm2的密閉空間歷經(jīng)25分鐘至75分鐘，以獲得一膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素； 將該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素依序歷經(jīng)酸性溶液及水清洗至酸堿值為中性，以獲得一生物纖維素膜。
2.如權(quán)利要求1所述的生物纖維素膜的制造方法，其特征在于:齊備一細(xì)菌纖維素的步驟更包括將一由可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物所發(fā)酵培養(yǎng)產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素予以離心及/或脫水。
3.如權(quán)利要求1所述的生物纖維素膜的制造方法，其特征在于:齊備一細(xì)菌纖維素的步驟包括齊備厚度介于0.2mm至5_的細(xì)菌纖維素。
4.如權(quán)利要求1所述的生物纖維素膜飛制造方法，其特征在于:所述可產(chǎn)生細(xì)菌纖維素的微生物是至少一種選自于由醋酸菌屬、根瘤菌屬、八迭球菌屬、假單胞菌屬、無(wú)色桿菌屬、產(chǎn)堿菌屬、產(chǎn)氣桿菌屬、固氮菌屬及農(nóng)桿菌屬的菌種所構(gòu)成的群組。
5.如權(quán)利要求1所述的生物纖維素膜的制造方法，其特征在于:所述方法包括將細(xì)菌纖維素置于含有水，且溫度為121°C、壓力介于1.2kg/cm2至1.5kg/cm2的密閉容器中，歷經(jīng)30分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的生物纖維素膜的制造方法，其特征在于:所述膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素是由初始薄膜狀膨脹2倍至4倍。
7.如權(quán)利要求1所述的生物纖維素膜的制造方法，其特征在于:所述膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素依序歷經(jīng)酸性溶液及水清洗的步驟包括將該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素置于一含有酸性溶液，且溫度介于100°c至140°C的容器中，該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素歷經(jīng)酸性溶液清洗25分鐘至90分鐘后，再以水清洗30分鐘。
8.如權(quán)利要求1所述的生物纖維素膜的制造方法，其特征在于:所述膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素依序歷經(jīng)酸性溶液及水清洗的步驟包括將該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素置放于一含有酸性溶液，且溫度為121°C的容器中，該膨潤(rùn)的細(xì)菌纖維素歷經(jīng)酸性溶液清洗30分鐘后，再以水清洗30分鐘。
9.如權(quán)利要求1所述的生物纖維素膜的制造方法，其特征在于:所述酸性溶液是濃度為0.08wt%至0.3wt%的硫酸、鹽酸、醋酸、檸檬酸或硝酸溶液。
10.如權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的生物纖維素膜的制造方法，其特征在于:所述酸性溶液更包括一氯漂白劑，且該氯漂白劑是二氧化氯、次氯酸鈉或次氯酸鈣，且濃度介于.0.lwt% 至 0.3wt% 之間 ο
【文檔編號(hào)】C12P19/04GK103724650SQ201410012637
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月21日
【發(fā)明者】林詠翔, 陳鴻霖 申請(qǐng)人:百岳特生物科技（上海）有限公司, 百岳特生物技術(shù)（上海）有限公司, 百岳特化妝品（上海）有限公司, 百岳特國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司