一种纤维素微球载体的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维素微球载体的制备方法及应用，应用锌盐溶解微晶纤维素形成纤维素凝胶，并通过钙化纤维素凝胶形成多孔纤维素微球载体。其既可以包埋吸附营养物质，作为食品添加剂，生产功能性食品；又可以将包埋农肥，用作缓释肥的载体。并具有良好的生物相容性和生物可降解性，在食品加工和农肥等领域具有明显应用价值。

Preparation and application of a cellulose microsphere carrier

The invention discloses a preparation method and application of cellulose microsphere carrier, and uses cellulose salt to dissolve microcrystalline cellulose to form cellulose gel, and forms porous cellulose microsphere carrier through calcified cellulose gel. It can not only embedding and adsorbing nutrients as food additives to produce functional food, but also embedding agricultural fertilizer as carrier of slow-release fertilizer. It has good biocompatibility and biodegradability, and has obvious application value in the fields of food processing and agricultural fertilizer.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素微球载体的制备方法及应用
本专利技术属于复合材料与生物技术交叉领域，具体涉及一种纤维素微球载体的制备方法及应用。
技术介绍
纤维素是非常充足的可再生、可生物降解的、廉价的生物大分子材料。但是，因为其溶解性问题，纤维素一直得不到大规模的应用。为了提高纤维素的溶解度，目前常用的方法就是使用有机溶剂溶解纤维素，或利用强酸强碱对纤维素进行前处理，将大分子纤维素降解成小分子糖，再加以利用。然而，这些方法中，添加的有机试剂对环境和人体有毒副作用；此外，高温水解处理既高能耗，又高腐蚀，且处理成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纤维素微球载体的制备方法及应用，应用高盐溶解微晶纤维素，并通过钙化纤维素凝胶，形成多孔球状载体。其既可以包埋吸附营养物质，作为食品添加剂，生产功能性食品；又可以将包埋农肥，用作缓释肥的载体。本专利技术采取的技术方案为：一种纤维素微球载体的制备方法，包括以下步骤：A、制备纤维素凝胶；B、将纤维素凝胶逐滴加入到氯化钙溶液中，振荡反应1～2h，过滤，得到凝胶珠；C、以无水乙醇清洗凝胶珠；D、以蒸馏水清洗凝胶珠；E、室温晾干，即可得到所述纤维素微球载体。步骤A中，所述纤维素凝胶的制备方法为：将氯化锌溶液倒入微晶纤维素溶液中加热搅拌直至形成均匀澄清的凝胶。如果将微晶纤维素直接加入到氯化锌溶液中或者在加入之后再补加蒸馏水，均会导致微晶纤维素不能完全溶解于氯化锌中。进一步地，所述氯化锌溶液的浓度为2～3g/mL；所述微晶纤维素溶液的浓度为0.5～1.0g/mL；所述氯化锌溶液与微晶纤维素溶液的体积之比为(5～10)：(1～2)。进一步地，所述加热温度为65℃，搅拌时长30min。步骤B中，所述滴加的速度为1滴/秒。步骤B中，所述氯化钙溶液的浓度为18～80g/mL，优选为70g/mL，在此浓度之下对纤维素凝胶进行钙化之后得到的微球载体的硬度较高，且富有弹性，不易破碎。步骤B中，所述纤维素凝胶与氯化钙溶液的体积之比为(1～2)：(4～10)。步骤C和步骤D中，清洗的次数均为两次，每次清洗30min。凝胶珠需先经无水乙醇清洗再经蒸馏水清洗，这样得到的纤维素微球载体的硬度增加且富有一定的弹性，不易破碎；而如果先以蒸馏水清洗，再以无水乙醇清洗的话，得到的纤维素微球载体的硬度较低且表面较脆，容易破碎。本专利技术还提供了根据所述的制备方法制备得到的纤维素微球载体，所述纤维素微球载体为纳米级多孔网状结构，并在纳米级多孔网状结构中均匀分布有微米级骨架结构。本专利技术还提供了所述的纤维素微球载体作为食品添加剂、营养物质负载载体、缓释肥料载体的应用。本专利技术以安全无毒和高生物相容性的微晶纤维素为基质材料，通过盐溶法制备纤维素凝胶，再通过钙化制备纤维素微球。制成的微球不仅具有优良的吸水保湿性能，还可以作为包埋吸附载体，并具有良好的生物相容性和生物可降解性，在食品加工和农肥等领域具有明显应用价值。本方法反应温和、能耗小、污染少，是一种高效便捷的生产方式。本专利技术制备的微球，因具有成本低，设备要求不高，且绿色无污染，具有巨大的发展潜力。因此，本专利技术具有重要的社会意义和应用推广价值。附图说明图1为经不同浓度的氯化钙溶液钙化处理的微球的拉曼光谱；图2为经不同浓度的氯化钙溶液钙化处理的微球的XRD图谱(a)；微晶纤维素、微晶纤维素凝胶、氯化锌、氯化钙的XRD图谱(b)；图3为经不同浓度的氯化钙溶液钙化处理的微球的SEM图，a-0、b-35％、c-58％、d-70％、e-80％；图4为经不同处理后纤维素凝胶及其微球的红外图谱(a)；微晶纤维素、氯化锌、氯化钙的红外图谱(b)；图5为经不同浓度的氯化钙溶液钙化处理的微球的缓释性；图6为不同BSA浓度对微球吸附性的影响。具体实施方式下面结合实施例及说明书附图对本专利技术进行详细说明。本专利技术中所用的实验材料，如无特殊说明，均为市售；本专利技术所涉及到的“溶液”，如无特殊说明，均为各物质的水溶液。实施例1一种纤维素微球载体的制备方法，包括以下步骤：A、将10mL3g/mL氯化锌溶液倒入2mL1g/mL微晶纤维素溶液中65℃加热搅拌30min形成均匀澄清的纤维素凝胶；所述氯化锌溶液的制备方法为将氯化锌加入到蒸馏水中65℃加热搅拌溶解30min，直至溶液澄清；B、将纤维素凝胶逐滴加入到24mL、70g/mL氯化钙溶液中，振荡反应2h，过滤，得到凝胶珠；C、以无水乙醇清洗凝胶珠2次，每次30min；D、以蒸馏水清洗凝胶珠2次，每次30min；E、室温晾干，即可得到所述纤维素微球载体。实施例2一种纤维素微球载体的制备方法，包括以下步骤：A、将5mL2g/mL氯化锌溶液倒入1mL0.5g/mL微晶纤维素溶液中65℃加热搅拌30min形成均匀澄清的纤维素凝胶；所述氯化锌溶液的制备方法为将氯化锌加入到蒸馏水中65℃加热搅拌溶解30min，直至溶液澄清；B、将纤维素凝胶逐滴加入到12mL、58g/mL氯化钙溶液中，振荡反应1h，过滤，得到凝胶珠；C、以无水乙醇清洗凝胶珠2次，每次30min；D、以蒸馏水清洗凝胶珠2次，每次30min；E、室温晾干，即可得到所述纤维素微球载体。实施例3一种纤维素微球载体的制备方法，包括以下步骤：A、将8mL2.5g/mL氯化锌溶液倒入1.5mL0.8g/mL微晶纤维素溶液中65℃加热搅拌30min形成均匀澄清的纤维素凝胶；所述氯化锌溶液的制备方法为将氯化锌加入到蒸馏水中65℃加热搅拌溶解30min，直至溶液澄清；B、将纤维素凝胶逐滴加入到19mL、35g/mL氯化钙溶液中，振荡反应1～2h，过滤，得到凝胶珠；C、以无水乙醇清洗凝胶珠2次，每次30min；D、以蒸馏水清洗凝胶珠2次，每次30min；E、室温晾干，即可得到所述纤维素微球载体。实施例4其他同实施例1，只是将步骤B中的氯化钙溶液的浓度分别替换为0mg/L、18mg/L、35mg/L、58mg/L、80mg/L，得到的纤维素微球载体的颜色和硬度如表1所示。表1氯化钙浓度对微球表观特性的影响注：“+”表示有一定硬度，但稍用力微球仍会破裂；“++”表示硬度增强，并有一定弹性，稍用力微球不会破裂；“+++”表示硬度强，弹性好，用力微球不会破裂并对得到的各组纤维素微球载体进行Raman光谱检测，其Raman图谱变化如图1所示。微晶纤维素在1462cm-1和1481cm-1处有两个峰，但当微晶纤维素溶于氯化锌溶液后，这两个峰消失了，表明溶解氯化锌后，再结晶的微晶纤维素的晶体类型可能发生变化。经不同浓度钙化后的微球，其Raman图谱总体趋势相同。已知913cm-1附近的峰越宽，其结晶度越高，由表2所示，经钙化后的微球在900cm-1FWHM处的半峰宽大于钙化前的，表明钙化后的微球的结晶度高于未钙化的，尤其是经浓度为58-70％钙离子处理后的微球，结晶度最高。另一方面，1600-150cm-1是纤维素的结晶范围，这个区域的主要的峰位于图1a中左侧的方框内，分别对该区域的峰进行积分，并将其积分面积之和定义为结晶面积(Ac)。图1a中右侧方框内的谱图变化较大，将其放大为图1b，由此可见，钙化后的微球在554cm-1和481cm-1有一个偏峰，而没有钙化的微球在这两处没有。因此，554cm-1和481cm-1可能是钙的特征峰位。钙离子浓度为7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维素微球载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、制备纤维素凝胶；B、将纤维素凝胶逐滴加入到氯化钙溶液中，振荡反应1～2h，过滤，得到凝胶珠；C、以无水乙醇清洗凝胶珠；D、以蒸馏水清洗凝胶珠；E、室温晾干，即可得到所述纤维素微球载体。

【技术特征摘要】
1.一种纤维素微球载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、制备纤维素凝胶；B、将纤维素凝胶逐滴加入到氯化钙溶液中，振荡反应1～2h，过滤，得到凝胶珠；C、以无水乙醇清洗凝胶珠；D、以蒸馏水清洗凝胶珠；E、室温晾干，即可得到所述纤维素微球载体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述纤维素凝胶的制备方法为：将氯化锌溶液倒入微晶纤维素溶液中加热搅拌直至形成均匀澄清的凝胶。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氯化锌溶液的浓度为2～3g/mL；所述微晶纤维素溶液的浓度为0.5～1g/mL；所述氯化锌溶液与微晶纤维素溶液的体积之比为(5～10)：(1～2)。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述加热温度为65℃，搅拌时长30min。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：聂光军，岳文瑾，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34