一種食品廢棄物生產納米級細菌纖維素的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及食品廢棄物的綜合利用方法，特別是涉及一種用棗汁廢棄物生產納米級細菌纖維素用于紡織、醫用敷料、過濾原料的方法。
【背景技術】
[0002]細菌纖維素(BacterialCellulose, BC)是 1886 年由 Adrian Brown 在培養醋桿菌時發現。細菌纖維素是由葡萄糖以β_1，4糖苷鍵連接而成的高分子聚合物，有很多優于植物纖維素的特點，如不含半纖維素、木質素、果膠。除此之外細菌纖維素還具有一下一些優點:(1)良好的生物相容性和生物可降解性；(2)高持水性和高透氣性；(3)高結晶度、聚合度和非常一致的分子取向；(4)高抗張強度和彈性模量；(5)生物合成具有可調控性。由于細菌纖維素優良的性能，加入滌綸織物中減小織物的靜電、在醫用敷料上可作為人工皮膚減少燒傷患者的痛苦、作為過濾膜可以凈化水資源。因此，細菌纖維素被應用到越來越多的領域，但細菌纖維素的高生產成本限制著它的發展，降低細菌纖維素成本是當前工業亟待解決的一個問題。
[0003]降低細菌纖維素成本的方法有:(I)優良菌株；(2)優化發酵工藝和設備；(3)培養基的成分，BC發酵培養基的組成對其產量影響很大。大部分的研究者都強調對于菌株的優化和篩選、發酵工藝的改善及合成半合成培養基的優化，而對于天然培養基食品廢棄物的綜合利用很少涉及。
[0004]其中，有關廢棄物培養細菌纖維素的方法主要有以下一些專利:申請號為201110298717.5的中國專利中，是將生產淀粉之后的土豆廢渣作為培養基原料，再對土豆廢渣處理后作為培養細菌纖維素的培養基。該方法對土豆廢渣處理比較麻煩，可利用的營養成分不高，培養時間長。申請號200910193119.4的中國專利中，是將菠蘿皮榨汁，用過濾網過濾得到菠蘿皮汁，再進行“二步法”發酵培養細菌纖維素。該方法過程繁瑣，人力資源耗費多，且未提出菠蘿皮殘渣的利用方案。專利號為201010580697.6的中國專利中，是對麥桿在離子液體中進行預處理，再加入纖維素酶得酶解液，并對酶解液進行脫毒處理來作為培養細菌纖維素的培養基。該方法對麥桿的處理要求高，且培養周期長。申請號為201110369460.8的中國專利中，提出了一種利用腐爛水果為原料制備細菌纖維素的方法。該方法先腐爛水果壓榨，配成一定含糖量的果汁液，再滅菌，然后過濾除菌。水果腐爛快，整個工藝對時間要求嚴格。
[0005]目前細菌纖維索的生產遇到最大的問題就是成本過高，目前碳源占據了生產成本的很大比例，選擇一種廉價的原料來取代目前所采用的淀粉不僅可以降低細菌纖維素的生產成本，并且對于降低環境污染有一定作用。用棗汁廢液這種農用廉價廢棄物作為原料綜合利用并生產這些生物可降解性的綠色環保產品至今未見報道。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種成本低廉食品廢棄物生產納米級細菌纖維素等紡織、醫用敷料、過濾用原料的方法，該方法以工廠棗汁廢液為原料，不但減少了環境污染，而且將其作為一種廉價的碳源，為相關產業創造了良好的經濟效益。
[0007]本發明所提供的綜合利用棗汁廢棄物的方法，是用來配套生產納米級細菌纖維素等的紡織、醫用敷料、過濾用原料，可包括以下步驟:
[0008]I)棗汁廢液:蜜棗工廠廢液
[0009]2)棗汁液制備細菌纖維素
[0010]將上述棗汁液直接作為培養細菌纖維素的培養基，加入相對于棗汁液2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPO4和0.1 %的氨基酸，配置成培養基，然后滅菌，再加入6%-10% 的細菌纖維素生產菌-木醋桿菌(Gluconacetobacter xylinum CGMCC N0.2955)的培養液，在25-30°C靜置培養5-10天得到細菌纖維素。
[0011]所述步驟2)中氨基酸可以是L-脯氨酸、L-組氨酸、L-纈氨酸、L-精氨酸、L-苯丙氨酸、L-賴氨酸、L-天冬酰胺、L-色氨酸、甘氨酸、L-絲氨酸、L-異亮氨酸、L-亮氨酸或任意兩種混合物。
[0012]所述步驟2)中的滅菌采用高壓蒸汽滅菌鍋于121°C下蒸煮20分鐘。
[0013]所述步驟2)中的細菌纖維素生產菌株為木醋桿菌(Gluconacetobacter xyIinumCGMCC N0.2955)。
[0014]棗汁廢液富含豐富的氨基酸、維生素、礦質元素、各類糖等營養物質。棗原產中國，有三千多年的記載歷史，是一種營養又美味的食品。據2008年《中國農業年鑒》統計資料，全國大棗年產量約在300力噸，目前仍在不斷發展。做蜜棗深加工又是其產業重要發展方向之一，棗汁廢液來源豐富，價格便宜。本發明提出以沒有經濟價值的棗汁廢液作為培養細菌纖維素的培養基，降低其生產成本。
[0015]本發明提供了用食品廢棄物生產細菌纖維素用于紡織、醫用敷料、過濾用原料的方法。該方法是利用丟棄的棗汁廢液，利用其作為培養基來生產紡織、醫用敷料、過濾用原料細菌纖維素產品。由于棗汁液中營養高，可以直接作為碳源，減少碳源成本。而本發明中利用氨基酸代替成本較高的酵母浸粉和蛋白胨作為氮源，提高了產量。本發明將在避免廢棄物污染環境中發揮重要作用，適合廣泛推廣和應用。
[0016]下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
【具體實施方式】
[0017]下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。
[0018]本發明的提供了一種綜合利用食品廢棄物的新方法。同時降低了生產細菌纖維素的成本，充分利用了生物資源，減少生產過程的廢物污染的產生，產生了更高的經濟效益。
[0019]實施例1
[0020]I)棗汁液的提取
[0021]將10g的紅棗放于1000L水中，100°C煮沸20分鐘，靜止冷卻，用篩網過濾得棗汁液。
[0022]2)棗汁液制備細菌纖維素
[0023]將上述棗汁液直接作為培養細菌纖維素的培養基，取50ml，加入相對于棗汁液2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPO4和0.1 %的L-組氨酸，配置成培養基，調節培養基pH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養液，在30°C靜置培養6天，得到細菌纖維素膜。
[0024]所得細菌纖維素濕膜重23.440g/50ml。
[0025]實施例2
[0026]I)棗汁液的提取
[0027]將10g的紅棗放于1000L水中，100°C煮沸20分鐘，靜止冷卻，用篩網過濾得棗汁液。
[0028]2)棗汁液制備細菌纖維素
[0029]將上述棗汁液直接作為培養細菌纖維素的培養基，取50ml，加入相對于棗汁液2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPO4和0.1 %的L-精氨酸，配置成培養基，調節培養基PH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養液，在30°C靜置培養6天，得到細菌纖維素膜。
[0030]所得細菌纖維素濕膜重16.809g/50mL.
[0031]實施例3
[0032]I)棗汁液的提取
[0033]將10g的紅棗放于1000L水中，100°C煮沸20分鐘，靜止冷卻，用篩網過濾得棗汁液。
[0034]2)棗汁液制備細菌纖維素
[0035]將上述棗汁液直接作為培養細菌纖維素的培養基，取50ml，加入相對于棗汁液2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPO4和0.1 %的L-絲氨酸，配置成培養基，調節培養基PH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養液，在30°C靜置培養6天，得到細菌纖維素膜。
[0036]所得細菌纖維素濕膜重15.619g/50ml。
[0037]實施例4
[0038]I)棗汁液的提取
[0039]將10g的紅棗放于1000L水中，100°C煮沸20分鐘，靜止冷卻，用篩網過濾得棗汁液。
[0040]2)棗汁液制備細菌纖維素
[0041]將上述棗汁液直接作為培養細菌纖維素的培養基，取50ml，加入相對于棗汁液2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPO4和0.1 %的L-天冬酰胺，配置成培養基，調節培養基pH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養液，在30°C靜置培養6天，得到細菌纖維素膜。
[0042]所得細菌纖維素濕膜重14.136g/50ml。
[0043]實施例5
[0044]I)棗汁液的提取
[0045]將10g的紅棗放于1000L水中，100°C煮沸20分鐘，靜止冷卻，用篩網過濾得棗汁液。
[0046]2)棗汁液制備細菌纖維素
[0047]將上述棗汁液直接作為培養細菌纖維素的培養基，取50ml，加入相對于棗汁液2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPO4和0.1 %的L-脯氨酸，配置成培養基，調節培養基PH值為6.0，然后用高壓蒸汽滅菌鍋在121°C下蒸煮20分鐘。最后在無菌條件下加入10%的木醋桿菌培養液，在30°C靜置培養6天，得到細菌纖維素膜。
[0048]所得細菌纖維素濕膜重12.992g/50ml。
【主權項】
1.一種綜合利用食品廢棄物生產納米級細菌纖維素用與紡織、醫用敷料、過濾原料的方法，包括以下步驟:將上述蜜棗廢液直接作為培養細菌纖維素的培養基，加入相對于棗汁液2 %的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5 %的Na2HPO4和0.01-0.1 %的氨基酸，配置成培養基，然后滅菌，再加入6% -10%的細菌纖維素生產菌的培養液，在25-30°C靜置培養5-10天得到細菌纖維素。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中的蜜棗廢液為生產蜜棗工廠的廢液。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中氨基酸可以是L-脯氨酸、L-組氨酸、L-纈氨酸、L-精氨酸、L-苯丙氨酸、L-賴氨酸、L-天冬酰胺、L-色氨酸、甘氨酸、L-絲氨酸、L-異亮氨酸、L-亮氨酸或任意兩種混合物。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中的滅菌采用高壓蒸汽滅菌鍋于121°C下蒸煮20分鐘。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中的細菌纖維素生產菌株為木醋桿菌。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中培養基中含相對于棗汁液2%的葡萄糖、0.1 %的檸檬酸銨、0.5%的Na2HPO4和0.01-0.1 %的氨基酸。
【專利摘要】本發明公開了一種綜合利用蜜棗廢液生產細菌纖維素膜用于紡織、醫用敷料、過濾原料方法。該方法包括以下步驟：將蜜棗廢液直接作為培養細菌纖維素的培養基，加入相對于棗汁液2％的葡萄糖、0.1％的檸檬酸銨、0.5％的Na2HPO4和0.01-0.1％的氨基酸，配置成培養基，然后滅菌，再加入6％-10％的細菌纖維素生產菌(Gluconacetobacter？xylinum？CGMCC？No.2955)的培養液，在25-30℃靜置培養5-10天得到細菌纖維素。本發明提供了一種綜合利用食品廢棄物的新方法。同時降低了生產細菌纖維素的成本，充分利用了生物資源，原料廉價易得并減少廢物污染的產生，產生了更高的經濟效益。
【IPC分類】C12R1/01, C12P19/04
【公開號】CN105647988
【申請號】
【發明人】李政, 汪麗粉, 張健飛, 鞏繼賢, 賈士儒
【申請人】天津工業大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2014年12月5日