本發明屬于發酵法生產細菌纖維素后對纖維素純化領域，具體涉及一種高效快速去除細菌纖維素中培養基和菌體細胞的方法。
背景技術：
細菌纖維素(bacterialcellulose,bc)是由可產生細菌纖維素的微生物生合成所產生，由可產生細菌纖維素的微生物發酵而得的細菌纖維素原料，經適當處理后可得具有微細孔洞、高親水能力、高機械強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用于各領域中，例如工業領域的過濾膜、食品工業的膳食纖維以及生醫領域的人工皮膚、人工血管等用途。
細菌纖維素從發現至今已有一百多年的歷史，隨著科技的進步，人們對細菌纖維素有了更為廣泛和深入的認識，并發現了細菌纖維素眾多優異的性能，這些性能包括：(1)細菌纖維素具有極高的化學純度及結晶度。(2)細菌纖維素擁有較高的彈性模量、抗張強度及抗撕能力。(3)細菌纖維素具有很強的吸水性、復水性、透氣透水性及熱穩定性。(4)細菌纖維素具備良好的生物相容性及可降解性。(5)細菌纖維素具備很好的可塑性與發酵過程可調性。基于細菌纖維素以上眾多的優異性能，細菌纖維素被廣泛應用于食品工業、醫用材料、造紙工業、日用品等領域。
對于細菌纖維素來說，由于細菌纖維素孔隙中含有大量的培養基以及菌體，純化不合格不僅不能發揮細菌纖維素眾多優異的性能，還可能會影響到細菌纖維素的開發應用，因此純化是細菌纖維素應用的前提，但是細菌纖維素純化方面目前并沒有太多的研究。細菌纖維素可由細菌產生，在生產細菌纖維素的過程中，菌體細胞將會被包裹在細菌纖維素絲所形成的孔隙中并與纖維素絲相連，這對快速高效去除細菌纖維素中的菌體細胞提出了挑戰，同時細菌纖維素的孔隙中含有大量的培養基。科學合理的純化方法可以高效快速的得到高純度的細菌纖維素。目前去除細菌纖維素中雜質的主要采用強堿浸泡法、加熱煮沸法，目前的純化方法雖然可以在一定程度上純化細菌纖維素，但是存在著耗時長，或是純化效率低的缺陷。
公開號cn105854953a的發明《一種細菌纖維素/鎢酸鉍復合薄膜的制備方法及所得產品和應用》公開了一種細菌纖維素/鎢酸鉍復合薄膜的制備方法及所得產品和應用，其公開細菌纖維素的純化方式是：將細菌纖維素先用水煮沸20～60min，然后在濃度為0.1～0.5mol/l的naoh溶液中煮沸10～30min。實驗證實，高溫煮沸純化發酵所產的細菌纖維素的能力有限，且耗時很長，在蒸煮過程中過程還會產生大量異味，污染空氣。
公開號cn106591393a的發明《一種高性能細菌纖維素及其可控制備方法與應用》公開的細菌纖維素的提取：過濾收集細菌纖維素凝膠，用蒸餾水反復沖洗除去培養基；用naoh熱水浴浸泡以去除殘存的菌體和培養基，洗滌至中性，干燥，得到細菌纖維素，冷藏待用。實驗證實，naoh熱水浴浸泡可以在一定純度上縮短發酵所產的細菌纖維素的純化時間，但是純化效果具有一定的局限性。
公開號cn103806130a、公開日為20140521的發明《一種細菌纖維素基納米活性炭纖維的制備方法》公開的的純化處理是指，細菌纖維素經10～20wt％的氫氧化鈉水溶液高溫蒸煮10～30min。經細菌發酵的細菌纖維素原材料中有大量的細菌殘留體，這些殘留物將材料在碳化、活化的過程中形成局部缺陷，嚴重影響得到的納米活性炭纖維的多孔孔徑以及三維網絡結構。氫氧化鈉溶液蒸煮能夠徹底去除菌體蛋白和粘附在纖維素膜上的殘余培養基，保證細菌纖維素材料的纖維素高純度。同時，氫氧化鈉在后續的活化處理中可以起到一定的活化作用。實驗證實，堿溶液高溫煮沸純化發酵所產的細菌纖維素的能力有限，且耗時很長，在純化過程還會產生大量異味，污染空氣。
純粹的強堿浸泡法不能徹底去除纖維素中的菌體細胞且處理周期長，以直徑為10±0.5cm，厚度為0.8±0.05cm的細菌纖維膜為例，強堿可以裂解細胞，常溫下用0.1mol/l的氫氧化鈉溶液浸泡去除細菌纖維素中菌體細胞大概需要140h-160h，但是得到的純化后的細菌纖維素膜并不純凈。煮沸法不能將細菌纖維素中的菌體細胞及培養基去除，且會造成膜的顏色加深，并產生大量異味，對空氣造成污染。
超聲波能夠引起質點振動,并能產生聲空化，在空化氣泡突然閉合時發出的沖擊波可在其周圍產生上千個大氣壓力,對污層造成直接反復沖擊,一方面破壞污物與清洗件的吸附,另一方面也會引起污物層的破壞而脫離清洗件并使它們分散到清洗液中。氣泡的振動也能對固體表面進行擦洗。氣泡還能“鉆入”裂縫中做振動,使污物脫落。空化氣泡在振動過程中會使液體本身產生環流,，它可使振動氣泡表面存在很高的速度梯度和粘滯應力,促使清洗件中污物破壞和脫落,超聲空化在固體和液體表面上所產生的高速微射流能夠除去或削弱邊界污層,腐蝕固體表面,增加攪拌作用,加速污物的溶解或脫落,強化清洗劑的清洗作用。此外,超聲振動在清洗液中引起質點很大的振動速度和加速度,亦使污物受到頻繁而激烈的沖擊，來提高清洗的工作效率。因為在清洗方面的優異表現，超聲波常被用于機械零部件的清洗、光學零部件的清洗、各種玻璃瓶子及器皿的清洗、各種印章的清洗、貴重金屬的清洗等，達到其它清洗手段難以達到的目的。
技術實現要素：
本發明的目的是為實驗室及工廠提供一種高效快速純化細菌纖維素的方法，能夠快捷高效快速地去除細菌纖維素中的菌體細胞、培養基，以節約細菌纖維素后處理時間，提高細菌纖維素的純化效果，并提高相應設備的利用率。
為實現上述目的，本發明提供一種高效快速純化細菌纖維素的方法，包括以下步驟：
將發酵培養基中的細菌纖維素取出，用去離子水洗滌2-5次，以洗去細菌纖維素表面的培養基；
將水洗后的細菌纖維素置于合適的容器中，容器的形狀視纖維素的形狀而定，以方便純化為目的，并向容器中加入0.05mol/l-0.25mol/l強堿溶液，堿液體積與水洗后細菌纖維素質量的比不小于3：1，將盛有纖維素及強堿溶液的容器置于超聲波清洗器中；
較佳的，堿液體積與水洗后細菌纖維素質量的比為3-10：1；
打開超聲波清洗器，設置溫度參數，溫度參數范圍為25℃-85℃。設置功率參數，功率參數范圍為200w-1500w進行清洗純化，在清洗的過程中更換強堿溶液2-5次，直至細菌纖維素全部清洗為乳白色；
將堿洗后的細菌纖維素用酸溶液處理，處理過程中使用磁力攪拌器室溫下攪拌10min-60min，然后用去離子水將纖維素洗滌至中性；
較佳的，所述酸溶液濃度為0.1mol/l-0.2mol/l。
有益效果
(1)本發明采用超聲波與特定濃度的堿液結合，并采用特定的工藝條件，對細菌纖維素進行純化。分子的熱運動隨溫度的升高而加劇，在25℃-85℃范圍內，溫度的升高可以增強纖維素網狀中的培養基與純化液之間物質交換且不產生異味，進而縮短了細菌纖維素的純化時間。
本發明能夠完全去除細菌纖維素中的菌體細胞；與現有技術相比，達到相同的純化效果本發明用時縮短2-5倍；
(2)本發明既可以用于實驗室，也可以用于企業，尤其適用于大批量去除細菌纖維素中的菌體細胞；
(3)本發明方法成本低，且高效快速省時。
附圖說明
圖1為細菌纖維素經本發明純化方法，在0.1mol/l氫氧化鈉30℃，400w超聲波條件下處理48h后的照片；
圖2為細菌纖維素經本發明純化方法，在0.1mol/l氫氧化鈉30℃，400w超聲波條件下處理48h后的效果圖；
圖3為細菌纖維素，在0.1mol/l氫氧化鈉30℃，處理48h后的照片；
圖4為細菌纖維素，在0.1mol/l氫氧化鈉30℃，處理48h后的效果圖；
圖5為細菌纖維素經去離子水，在30℃，400w超聲波條件下處理48h后的照片；
圖6為細菌纖維素經去離子水，在30℃，400w超聲波條件下處理48h后的效果圖；
圖7為細菌纖維素，在0.1mol/l氫氧化鈉30℃，處理140h后的照片；
圖8為細菌纖維素，在0.1mol/l氫氧化鈉30℃，處理140h后的效果圖。
具體實施方式
以下結合實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1：
高效快速純化細菌纖維素的方法，包括以下步驟:
第一步，將細菌纖維素從發酵培養基中取出，然后用去離子水洗滌2次，以去除細菌纖維素表面的培養基及菌體，稱得水洗后纖維素質量為60g。
第二步，將第一步所得的細菌纖維素放入燒杯中，并向燒杯中加入300ml0.1mol/l的氫氧化鈉溶液，將燒杯放入超聲波清洗器中。
第三步，打開超聲波清洗器，設置溫度參數為30℃，功率參數為400w進行超聲，更換3次氫氧化鈉強堿溶液。直至纖維素全部為乳白色。
第四步，將第三步所得的產物用0.1mol/l的醋酸溶液處理，處理過程中使用磁力攪拌器攪拌18min，然后用去離子水洗滌至中性。
結果：細菌纖維素純化用時不超過48小時，清洗后纖維素顏色為乳白色。
實施例2：
高效快速純化細菌纖維素的方法，包括以下步驟:
第一步，將細菌纖維素從發酵培養基中取出，然后用去離子水洗滌3次，以去除細菌纖維素表面的培養基及菌體，稱得水洗后纖維素質量為60g。
第二步，將第一步所得的細菌纖維素放入燒杯中，并向燒杯中加入300ml0.15mol/l的氫氧化鈉溶液，將燒杯放入超聲波清洗器中。
第三步，打開超聲波清洗器，設置溫度參數為50℃，功率參數為500w進行超聲清洗純化，清洗過程中更換3次氫氧化鈉強堿溶液。直至纖維素為乳白色。
第四步，將第三步所得的產物用0.1mol/l的醋酸溶液處理，處理過程中使用磁力攪拌器攪拌10min，然后用去離子水洗滌至中性。
結果：細菌纖維素純化用時不超過44小時，純化后纖維素顏色為乳白色。
實施例3：
高效快速純化細菌纖維素的方法，包括以下步驟:
第一步，將細菌纖維素從發酵培養基中取出，然后用去離子水洗滌3次，以去除細菌纖維素表面的培養基及菌體，稱得水洗后纖維素質量為60g。
第二步，將第一步所得的細菌纖維素放入燒杯中，并向燒杯中加入350ml0.2mol/l的氫氧化鈉溶液，將燒杯放入超聲波清洗器中。
第三步，打開超聲波清洗器，設置溫度參數為60℃，功率參數為700w進行超聲清洗純化，清洗過程中更換3次氫氧化鈉強堿溶液。直至纖維素為乳白色。
第四步，將第三步所得的產物用0.2mol/l的醋酸溶液處理，處理過程中使用磁力攪拌器攪拌60min，然后用去離子水洗滌至中性。
結果：該工藝下將細菌纖維素純化用時不超過35小時，純化后纖維素顏色為乳白色。
實施例4：
高效快速純化細菌纖維素的方法，包括以下步驟:
第一步，將細菌纖維素從發酵三角瓶中取出，然后用去離子水洗滌2次，以去除細菌纖維素表面的培養基及菌體，稱得水洗后纖維素質量為60g。
第二步，將第一步所得的細菌纖維素放入燒杯中，并向燒杯中加入180ml0.25mol/l的氫氧化鈉溶液，將燒杯放入超聲波清洗器中。
第三步，打開超聲波清洗器，設置溫度參數為85℃，功率參數為200w進行超聲清洗純化，更換4次氫氧化鈉強堿溶液。直至纖維素全部為乳白色。
第四步，將第三步所得的產物用0.15mol/l的醋酸溶液處理，處理過程中使用磁力攪拌器攪拌25min，然后用去離子水洗滌至中性。
結果：該工藝下將細菌纖維素純化用時不超過30小時，純化后纖維素顏色為乳白色。
實施例5：
高效快速純化細菌纖維素的方法，包括以下步驟:
第一步，將纖維素從發酵培養基中取出，然后用去離子水洗滌5次，以去除細菌纖維素表面的培養基及菌體，稱得水洗后纖維素質量為60g。
第二步，將第一步所得的細菌纖維素放入燒杯中，并向燒杯中加入600ml0.05mol/l的氫氧化鈉溶液，將燒杯放入超聲波清洗器中。
第三步，打開超聲波清洗器，設置溫度參數為25℃，功率參數為1500w進行超聲清洗純化，更換3次氫氧化鈉強堿溶液，純化至纖維素為乳白色。
第四步，將第三步所得的產物用0.1mol/l的醋酸溶液處理處理過程中使用磁力攪拌器攪拌40min，然后用去離子水洗滌至中性。
結果：該工藝下將細菌纖維素純化用時不超過40小時，純化后纖維素顏色為乳白色。
試驗例
以0.1mol/l氫氧化鈉為例，將本發明純化方法與常規堿洗、超聲波去離子水純化進行比較；
將發酵培養基中的細菌纖維素取出，用去離子水洗滌后，取相同質量的細菌纖維素進行如下試驗；
試驗1.將水洗后的細菌纖維素置于容器中，并向容器中加入0.1mol/l的氫氧化鈉溶液，堿液體積與纖維素質量的比為6：1，將盛有纖維素強堿溶液的容器置于超聲波清洗器中；
打開超聲波清洗器，30℃，400w清洗48h；
將堿洗后的細菌纖維素用酸溶液處理，處理過程中使用磁力攪拌器攪拌40min，然后用去離子水洗滌至中性。
細菌纖維素純化后的效果見附圖1、2。
試驗2.將水洗后的細菌纖維素置于容器中，并向容器中加入0.1mol/l的氫氧化鈉溶液，堿液體積與纖維素質量的比為6：1，30℃，浸泡清洗48h；
將堿洗后的細菌纖維素用酸溶液處理，處理過程中使用磁力攪拌器攪拌40min，然后用去離子水洗滌至中性。
細菌纖維素純化后的效果見附圖3、4。
試驗3.將水洗后的細菌纖維素置于容器中，并向容器中加入去離子水，去離子水體積與纖維素質量的比為6：1，將盛有纖維素和去離子水的容器置于超聲波清洗器中；
打開超聲波清洗器，30℃，400w清洗48h。
細菌纖維素純化后的效果見附圖5、6。
試驗4.將水洗后的細菌纖維素置于容器中，并向容器中加入0.1mol/l的氫氧化鈉溶液，堿液體積與纖維素質量的比為6：1，30℃清洗140h；
將堿洗后的細菌纖維素用酸溶液處理，處理過程中使用磁力攪拌器攪拌40min，然后用去離子水洗滌至中性。
細菌纖維素純化后的效果見附圖7、8。
細菌纖維素純化后的效果見附圖，將各附圖進行比較，可以得到如下結論：同樣溫度下清洗48h，本發明純化方法得到的細菌纖維素最純凈，雜質最少，顏色最好。單純用同樣濃度的堿液純化，達到與本發明近似的效果，需要長時間浸泡清洗至少140h以上。