【摘要】：細(xì)菌纖維素是一種高分子天然聚合物。與植物纖維素相比,具有超精細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、較高的純度、良好的持水性和生物相容性,使其在生物醫(yī)學(xué)、食品、造紙、化妝品等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和關(guān)注。本課題主要從細(xì)菌纖維素產(chǎn)生菌的誘變篩選、產(chǎn)物的鑒定表征、高產(chǎn)菌種的發(fā)酵條件優(yōu)化、細(xì)菌纖維素復(fù)合膜的制備、表征及產(chǎn)品應(yīng)用等方面進(jìn)行研究,旨在得到一種具有良好性能的細(xì)菌纖維素面膜,拓寬其在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用范疇。具體實驗結(jié)果如下:(1)采用常壓室溫等離子誘變技術(shù)對購買的木糖駒形氏桿菌(Komagataeibacter xylinus)進(jìn)行誘變篩選,最終得到產(chǎn)量高于原始菌株38.3%的突變株G31。通過蒽酮比色法和酶水解法初步鑒定其產(chǎn)物為纖維素。通過紅外光譜、掃描電鏡、X射線衍射、固體核磁共振對其產(chǎn)物進(jìn)行表征,證明其產(chǎn)物是細(xì)菌纖維素且屬于晶體纖維素Ⅰ型,結(jié)晶度為92.42%,具有超精細(xì)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通過差示熱量掃描和熱重分析證明細(xì)菌纖維素具有較好的熱穩(wěn)定性。對細(xì)菌纖維素的拉伸性能、持水性能、水蒸氣透過率和氧氣透過率進(jìn)行測試,結(jié)果表明細(xì)菌纖維素可以作為面膜基質(zhì),為細(xì)菌纖維素在面膜領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。(2)以細(xì)菌纖維素的產(chǎn)量為響應(yīng)值,通過單因素試驗和響應(yīng)面試驗,其中對響應(yīng)面數(shù)據(jù)分析得到擬合回歸方程為:Y=8.61+0.23*A+0.62*B+0.39*C+0.0025*AB+0.29*AC-0.040*BC-0.24*A~2-0.44*B~2-0.56*C~2,回歸模型決定性系數(shù)R~2=0.9884,表明數(shù)據(jù)擬合效果較好,最終篩選出制備細(xì)菌纖維素的最優(yōu)條件。綜合各因素得出的最佳工藝參數(shù)為:葡萄糖20 g/L,甘露醇20 g/L,酵母膏10 g/L,蛋白胨10 g/L,冰乙酸2.5 mL/L,磷酸氫二鉀2.5 g/L,MgSO_4·7H_2O 1.3 g/L,pH 5.5,溫度30℃,裝液量150 mL。在最優(yōu)條件下制備的細(xì)菌纖維素的產(chǎn)量是8.49 g/L,是優(yōu)化前的2.53倍。(3)制備兩種細(xì)菌纖維素-絲膠蛋白/透明質(zhì)酸復(fù)合膜,一種是原位修飾細(xì)菌纖維素-絲膠蛋白/透明質(zhì)酸復(fù)合膜,一種是后修飾細(xì)菌纖維素-絲膠蛋白/透明質(zhì)酸復(fù)合膜。采用紅外光譜、掃描電鏡、X射線衍射、原子力顯微鏡、X射線光電子能譜分析對兩種復(fù)合膜進(jìn)行表征,結(jié)果表明絲膠蛋白和透明質(zhì)酸成功地修飾到細(xì)菌纖維素上,并且后修飾細(xì)菌纖維素-絲膠蛋白/透明質(zhì)酸復(fù)合膜的表面粗糙度更低。采用差示熱量掃描和熱重分析對兩種復(fù)合面膜進(jìn)行熱穩(wěn)定分析,結(jié)果表明添加絲膠蛋白和透明質(zhì)酸能夠提高保水性和熱穩(wěn)定性及生物降解性。采用MTT法檢測兩種復(fù)合膜的浸提液對小鼠L929細(xì)胞的存活率進(jìn)而評價兩種復(fù)合膜的細(xì)胞毒性,實驗結(jié)果表明用后修飾細(xì)菌纖維素-絲膠蛋白/透明質(zhì)酸復(fù)合膜的提取液培養(yǎng)的細(xì)胞的存活率更高,并在一定程度上能夠促進(jìn)細(xì)胞的增殖。對兩種復(fù)合膜的拉伸性能、持水性能、水蒸氣透過率和氧氣透過率進(jìn)行測試,結(jié)果表明后修飾細(xì)菌纖維素-絲膠蛋白/透明質(zhì)酸復(fù)合膜在各方面的性能都高于原始細(xì)菌纖維素。(4)對市售的無紡布面膜、蠶絲面膜、生物纖維面膜、自制的BC面膜和BC-SS/HA復(fù)合面膜在形貌特征、力學(xué)性能、耐干性、保濕性、透濕性、細(xì)胞毒性等方面進(jìn)行分析比較,自制的BC面膜和BC-SS/HA復(fù)合面膜較市售的無紡布面膜、蠶絲面膜和生物纖維面膜具有更優(yōu)異的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),能夠與皮膚完美地貼合在一起,使每一種營養(yǎng)成分能夠滲透肌膚深處,達(dá)到更好地護膚目的。與市售的無紡布面膜、蠶絲面膜和生物纖維面膜相比,自制的BC面膜和BC-SS/HA復(fù)合面膜具有良好的拉伸強度,在一定的拉扯下不易變形,具有良好的持水性能和保濕性能,鎖水能力較強,對細(xì)胞沒有毒性且在一定程度上促進(jìn)細(xì)胞增殖,且形態(tài)一直保持不變。表明BC面膜及BC-SS/HA復(fù)合面膜可以應(yīng)用于化妝品的面膜領(lǐng)域。
【圖文】：

不摻雜其他多糖，化學(xué)純度高[14]（3）結(jié)晶度較高，可達(dá) 95%，使其拉伸強度、彈性模量、硬度、密度隨之增加[15]（4）具有較強的持水保濕能力，含水量高達(dá) 96%，親膚性強[16]（5）具有較高的生物相容性和良好的生物可降解性[17]。這些特性使得 BC 在食品、生物醫(yī)藥、造紙、化妝品等諸多領(lǐng)域獲得較高的關(guān)注，受到國內(nèi)外學(xué)者青睞。

不摻雜其他多糖，化學(xué)純度高[14]（3）結(jié)晶度較高，可達(dá) 95%，，使其拉伸強度、彈性模量、硬度、密度隨之增加[15]（4）具有較強的持水保濕能力，含水量高達(dá) 96%，親膚性強[16]（5）具有較高的生物相容性和良好的生物可降解性[17]。這些特性使得 BC 在食品生物醫(yī)藥、造紙、化妝品等諸多領(lǐng)域獲得較高的關(guān)注，受到國內(nèi)外學(xué)者青睞。圖 1-1 BC 分子結(jié)構(gòu)Figure 1-1 Molecular structure of BC
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ658.29;TQ352.79

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本文編號：2701766