一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于纖維素納米晶領域，特別涉及一種酶水解細菌納米纖維素制備纖維素納米晶的方法。
【背景技術】
[0002]纖維素納米晶是一新型的多功能納米材料，它具有機械強度極高、密度低、化學性質可調、綠色環保等特性。現今，它已被用于食品、傳感器、藥物傳遞、酶固定化、催化劑等領域。
[0003]細菌納米纖維素(bacterial nanocellulose, BNC)是由一種微生物合成的胞外多糖，是由葡萄糖單體通過β_1，4糖苷鍵聚合而成的直鏈高分子化合物。細菌納米纖維素具有以下獨特的性質，用于制造纖維素納米晶具有很大優越性:(1)高化學純度。細菌納米纖維素以100%纖維素的形式存在，不含半纖維素、木質素和其它成分，提純過程簡單；(2)高結晶度。細菌納米纖維素的結晶度高于70%，大大高于目前已知的纖維素一一植物纖維素，因此在制造纖維素納米晶時得率也應相對高于植物纖維；(3)納米級纖維。細菌納米纖維素的微纖維組成獨特的束狀纖維，寬度10nm左右，厚度為3?8nm，是目前最細的天然纖維，故其中的非結晶區應該非常容易被去除掉；(4)發酵合成。細菌納米纖維素是由微生物發酵時合成的，故其生產不受季節變換的影響，且合成速率比植物纖維快。因此，基于纖維素納米晶的廣闊應用前景及細菌納米纖維素的各種特性，細菌納米纖維素用于制備纖維素納米晶將產生很好的效果。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法，該方法以細菌納米纖維素為原料，具有原料化學純度高、結晶度高的特點，且納米纖維素易水解，纖維素納米晶得率高，制備方法簡便易行，具有良好的應用前景。
[0005]本發明的一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法，包括:
[0006](I)取純化過的細菌納米纖維素，先進行勻漿，得勻漿液；
[0007](2)在細菌納米纖維素中或者在細菌納米纖維素勻漿液中加入酶，然后調pH值至
3.0-10.0，在40?80°C條件下振蕩I?12h，離心收集沉淀，用超純水洗滌，再離心，如此重復，得到纖維素納米晶；加入堿或者酸溶液直至PH為7，得到納鹽形式的纖維素納米晶。
[0008]所述步驟⑵中的細菌納米纖維素和酶的比例為10g:2_100U。
[0009]所述步驟(2)中的堿溶液為堿性金屬氫氧化合物溶液，濃度為0.5-1M ;酸溶液為無機酸或有機酸溶液，濃度為0.5-1M。
[0010]所述的堿性金屬氫氧化合物為NaOH或K0H。
[0011]所述的無機酸為硫酸、鹽酸、硝酸或磷酸；有機酸為草酸或醋酸。
[0012]所述步驟(2)中的酶為纖維素酶、內切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、木聚糖酶的一種或幾種。
[0013]有益效果
[0014]本發明利用酶水解細菌納米纖維素制備纖維素納米晶，制備工藝綠色環保，比常規方法步驟少且水解速度快，得率高。另一方面，本發明的原料細菌納米纖維素通過細菌發酵從農林廢料等低值生物質獲得，資源消耗少，污染小；而目前的制備技術是用植物纖維素為原料，需要通過堿法或者有機溶劑提取法獲得原料，環境污染大，消耗資源多。本發明有利于細菌納米纖維素的開發利用，降低纖維素納米晶生產成本，及拓寬纖維素納米晶的應用領域。故本發明非常適合于工業化生產，產生很好的經濟效益。
【具體實施方式】
[0015]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0016]實施例1
[0017]取純化過的細菌納米纖維素膜、細菌纖維素顆粒或者絮狀物1g (干重)，先進行勻漿，而后調pH值至3.0-10.0，按每克纖維素10-100U的酶量加入纖維素酶，在50°C條件下振蕩2-24h，高速離心收集沉淀，用超純水洗滌，再高速離心，如此重復三次，再用超濾膜過濾，可得到纖維素納米晶，經稱重計算，得率可達50-85%。
[0018]實施例2
[0019]取純化過的細菌納米纖維素1g (干重)，先進行勻漿，調pH值至5.0，按每克纖維素30U的酶量加入纖維素酶，在40°C條件下振蕩2-24h，高速離心收集沉淀，用超純水洗滌，再高速離心，如此重復三次，再加入IM NaOH溶液直至pH為7，可得到納鹽形式纖維素納米晶，經稱重計算，得率可達60%。
[0020]實施例3
[0021 ] 取純化過的細菌納米纖維素1g (干重)，后調pH值至3.0-10.0，按每克纖維素總酶量40U的酶量加入內切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、木聚糖酶的一種或多種酶，在50°C條件下振蕩2-24h，高速離心收集沉淀，用超純水洗滌，再高速離心，如此重復三次，再用超濾膜過濾，可得到纖維素納米晶，經稱重計算，得率可達70%。
[0022]實施例4
[0023]取純化過的細菌納米纖維素1g (干重)，先進行勻漿，后調pH值至3.0，按每克纖維素50U的酶量加入酸性內切葡聚糖酶，在60°C條件下振蕩4h，加超純水500mL使反應停止，冷卻后高速離心，取沉淀用超純水洗滌并超聲，再高速離心，如此重復上次，再用超濾膜過濾，取濾液加入IM NaOH溶液直至pH為7，可得到納鹽形式纖維素納米晶。
[0024]實施例5
[0025]取純化過的細菌納米纖維素1g (干重)，先進行勻漿，后調pH值至10.0，按每克纖維素100U的酶量加入堿性外切葡聚糖酶，在50°C條件下振蕩4h，高速離心收集沉淀，用超純水洗滌，再高速離心，如此重復四次，再加入IM酸溶液直至pH為7，可得到納鹽形式纖維素納米晶，經稱重計算，得率可達50%。
[0026]實施例6
[0027]取純化過的細菌納米纖維素1g (干重)，先進行勻漿，調pH值至10.0，按每克纖維素30U的酶量加入堿性纖維素酶，在50°C條件下振蕩2-24h，高速離心收集沉淀，用超純水洗滌，再高速離心，如此重復三次，得到纖維素納米晶；加入0.2M酸溶液直至pH為7，得到納鹽形式的纖維素納米晶，經稱重計算，得率可達60%。
【主權項】
1.一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法，包括: (1)取純化過的細菌納米纖維素，先進行勻漿，得勻漿液； (2)在細菌納米纖維素中或者在細菌納米纖維素勻漿液中加入酶，然后調pH值至3.0-10.0，在40?80°C條件下振蕩I?12h，離心收集沉淀，用超純水洗滌，再離心，如此重復，得到纖維素納米晶；加入堿或者酸溶液直至PH為7，得到納鹽形式的纖維素納米晶。
2.根據權利要求1所述的一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法，其特征在于:所述步驟⑵中的細菌納米纖維素和酶的比例為10g:2-100U。
3.根據權利要求1所述的一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的堿溶液為堿性金屬氫氧化合物溶液，濃度為0.5-1M ;酸溶液為無機酸或有機酸溶液，濃度為0.5-1M。
4.根據權利要求3所述的一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法，其特征在于:所述的堿性金屬氫氧化合物為NaOH或Κ0Η。
5.根據權利要求3所述的一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法，其特征在于:所述的無機酸為硫酸、鹽酸、硝酸或磷酸；有機酸為草酸或醋酸。
6.根據權利要求1所述的一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的酶為纖維素酶、內切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、木聚糖酶的一種或幾種。
【專利摘要】本發明涉及一種酶水解細菌纖維素制備纖維素納米晶的方法，包括：(1)取純化過的細菌納米纖維素，勻漿得勻漿液；(2)細菌納米纖維素中或者細菌納米纖維素勻漿液中直接加入酶進行水解，制備纖維素納米晶。本發明以細菌納米纖維素為原料，具有原料化學純度高、結晶度高的優點，且納米級纖維素易水解，纖維素納米晶得率高，制備方法簡便易行，具有誘人的應用前景。
【IPC分類】C12P19-04, C12P19-14
【公開號】CN104711305
【申請號】CN201510133652
【發明人】洪思儀
【申請人】洪思儀
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月25日