
本發明屬于新材料與生物技術領域,具體涉及一種利用氧化細菌纖維素制備Pickering乳液的方法。
背景技術:本發明所用的細菌纖維素(BacterialCellulose,BC)是由木葡糖酸醋桿菌(Gluconacetobacterxylinus)合成的天然纖維素。菌體分泌出的亞元纖維直徑為1.5nm,亞元纖維組合成的微纖絲直徑3.5-4nm,微纖絲進一步組裝成直徑40-60nm的束狀納米纖維結構,經進一步纏繞形成纖維素膜,因此細菌纖維素具備超精細的納米網狀結構。細菌纖維素具有高化學純度、高結晶度、強持水能力和優異的生物相容性,是一種新型的納米生物醫學材料。Pickering乳化是用固體顆粒代替傳統的化學乳化劑,固體顆粒在油水界面形成一層薄膜,阻止了液滴之間的聚集,制得穩定的油/水分散相。以固體顆粒作為乳化劑時,乳狀液的穩定性依賴于固體顆粒的粒徑、表面潤濕性及固體顆粒之間的相互作用,其中顆粒表面的潤濕性是最重要的影響因素。Pickering乳液與傳統表面活性劑穩定的乳液相比較,具有其自身的優勢:(1)可以大大降低乳化劑的用量,節約成本;(2)對人體的毒害作用遠小于表面活性劑;(3)對環境友好;(4)乳液穩定性強,不易受體系pH值、鹽濃度、溫度及油相組成等因素的影響。固體顆粒穩定Pickering乳液的效果強烈依賴于顆粒表面的潤濕性。纖維素分子富含大量的羥基,親水性較強。將其用高碘酸鈉氧化后,將纖維素的2、3位上的羥基氧化成為醛基,可降低纖維素的親水程度,使其穩定乳液的效果得到增強。本發明利用氧化細菌纖維素微纖絲作為固體乳化劑,制備Pickering乳液。氧化細菌纖維素微纖維穩定的位于油水界面上,阻止分散的水(油)滴再次凝聚為大液滴而分相,穩定乳液。BC制備的Pickering乳液具有天然無毒的性質,BC用量少,應用成本低,可應用于食品、化妝品、醫藥等領域。公開號是CN102309943A的中國發明專利“一種利用細菌纖維素制備Pickering乳液的方法”公開了一種用細菌纖維素微纖絲制備Pickering乳液的方法。纖維素富含大量的羥基,是親水材料,接觸角較小。本專利將部分羥基氧化為醛基,降低其親水程度,制備出的乳液穩定性得到提高,乳液滴直徑減小。
技術實現要素:本專利的目的在于提供用氧化細菌纖維素分散液制備出的乳液及其制備方法。本發明采用以下技術方案實現:1.微生物發酵生物合成細菌纖維素水凝膠膜將一環或兩環活化的木葡糖醋酸桿菌CGMCCNo.1.1822斜面,接入HS種子培養基中,30℃下每分鐘160轉振蕩培養24h;以5-10%(v/v)的接種量接入裝有HS發酵培養基的容器中,經30℃靜置培養4-10天,在氣液界面上形成細菌纖維素水凝膠膜。為除去上述發酵法制備的細菌纖維素膜上的培養基和菌體,以流動水浸泡洗滌處理后,再經0.1mol/LNaOH溶液浸泡過夜、煮沸20min后,洗滌至中性,浸泡于去離子水中,4℃保存。2.氧化細菌纖維素分散液制備①將微生物發酵得到的細菌纖維素膜在打漿機中打散,成為細菌纖維素分散液。②將步驟①中得到的分散液在高壓均質機中進一步分散,操作壓力100-300bar,得到細菌纖維素微纖絲,其中纖維素含量為3mg/L左右的細菌纖維素分散液。③將步驟②中得到的細菌纖維素分散液用高碘酸鹽氧化,二者質量比NaIO4∶BC=1~3∶1,pH=2~4,35-40℃下搖勻反應30~60min,再加入0.1mol/L乙二醇或丙三醇消耗過量的高碘酸鹽。將反應產物用蒸餾水沖洗、離心,棄去上清液后透析24h后得到氧化BC懸浮液。120℃下濕熱滅菌20min,4℃保存。測得氧化后的細菌纖維素中醛基含量為10-20%。3.氧化細菌纖維素Pickering乳液制備①在步驟2得到的氧化細菌纖維素分散液中加入油性溶劑,油相與細菌纖維素分散液的體積比范圍控制在1∶5~2∶1范圍。細菌纖維素分散液的pH值范圍為3~12,纖維素用量為0.25-5mg/L。②細菌纖維素分散液與油相的混合物在超聲波細胞破碎儀(振幅75~85%)中混合乳化,得到穩定的水包油Pickering乳液。③所述油相是乳液制備所處溫度下呈液態,且不溶于水的油相物質,例如液體石蠟、苯乙烯、甲苯、乙酸乙酯、正己烷、正己醇、食用油等。附圖說明圖1是本發明制備的氧化細菌纖維素Pickering乳液(油水比1∶1,細菌纖維素分散液的pH值為7,油相為液體石蠟,氧化細菌纖維素用量為1.9mg/L)圖2是圖1中的氧化細菌纖維素Pickering乳液在血球計數板上的光學顯微鏡照片,可看出平均乳液液滴直徑為8.4μm(格子尺寸50×50μm)具體實施方式下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細闡述。下列實施例是說明性的,不是限定性的,不能用下述實施例來限定本發明的保護范圍。此外應理解,在閱讀了本發明所講述的內容之后,本領域技術人員可以對本發明做修改或改動,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。實施例1:木葡糖酸醋桿菌(GluconacetobacterxylinusCGMCCNo.1.1822)在靜置培養時發酵得到的細菌纖維素膜經離心、打漿機打散后,在高壓均質機(壓力200bar)中進一步分散,得到細菌纖維素分散液。將細菌纖維素用高碘酸鈉氧化成醛基化細菌纖維素,高碘酸鈉用量為細菌纖維素質量的2倍,在pH2、37℃下反應40min,然后用0.1mol/L丙三醇消耗過量的高碘酸鹽。將得到的醛基化細菌纖維素洗凈、離心、透析24h得到氧化BC懸浮液,其醛基含量為15%。將醛基化細菌纖維素懸浮液與同樣體積的液體石蠟在超聲波細胞破碎儀(振幅75~85%)中分散,制備成乳液,氧化細菌纖維素用量為1.9mg/L(相對于全部混合物體積)。該乳液可在水中分散,系水包油型乳液,乳液滴平均直徑為8.4μm。該乳液性質穩定,在室溫密閉下保存3個月未見明顯破乳現象。實施例2:發酵得到的細菌纖維素膜和氧化細菌纖維素分散液同實施例1。制備氧化細菌纖維素Pickering乳液,其中玉米油與氧化細菌纖維素的體積比分別為1∶4和1∶1時,將油水混合物在超聲波細胞破碎儀(振幅75~85%)中分散,制備出穩定的水包油型乳液。該乳液性質穩定,在室溫密閉下保存3個月未見明顯破乳現象。實施例3:發酵得到的細菌纖維素膜和氧化細菌纖維素分散液同實施例1。制備氧化細菌纖維素Pickering乳液,其中纖維分散液與液體石蠟的體積比為1∶1,氧化細菌纖維素的用量分別為0.5mg/L和1mg/L時,將油水混合物在超聲波細胞破碎儀(振幅75~85%)中分散,制備出穩定的水包油型乳液。該乳液性質穩定,在室溫密閉下保存3個月未見明顯破乳現象。實施例4:發酵得到的細菌纖維素膜和細菌纖維素分散液同實施例1。制備氧化細菌纖維素Pickering乳液,其中纖維分散液與油性溶劑的體積比為1∶1,氧化細菌纖維素的用量(相對于全部混合物質量)為1mg/L,將油水混合物在超聲波細胞破碎儀(振幅75~85%)中分散,分別用苯乙烯、甲苯、玉米油、液體石蠟等做了實驗,均取得了良好的效果。