Bakterielle Cellulosekugeln, die feste Materialien verkapseln

Summary

Dieses Protokoll stellt eine einfache, kostengünstige Methode zur Bildung von bakteriellen Cellulosekugeln (BC) dar. Dieses Biomaterial kann als Verkapselungsmedium für feste Materialien, einschließlich Pflanzenkohle, Polymerkugeln und Minenabfälle, fungieren.

Abstract

Bakterielle Cellulosekugeln (BC) wurden seit der Popularisierung von BC als neuartiges Material zunehmend erforscht. Dieses Protokoll stellt eine erschwingliche und einfache Methode für die BC-Kugelproduktion dar. Neben der Herstellung dieser Kugeln wurde auch ein Verkapselungsverfahren für feste Partikel identifiziert. Zur Herstellung von BC-Kugeln werden Wasser, schwarzer Tee, Zucker, Essig und Bakterienkultur in einem verfackelten Kolben kombiniert und der Inhalt gerührt. Nach der Bestimmung der richtigen Kulturbedingungen für die BC-Kugelbildung wurde ihre Fähigkeit, feste Partikel zu verkapseln, mit Pflanzenkohle, Polymerperlen und Minenabfällen getestet. Die Sphären wurden mit der ImageJ-Software und der thermischen gravimetrischen Analyse (TGA) charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass Kugeln mit 7,5 mm Durchmesser in 7 Tagen hergestellt werden können. Die Zugabe verschiedener Partikel erhöht den durchschnittlichen Größenbereich der BC-Kapseln. Die Kugeln verkapselten 10 - 20% ihrer Trockenmasse. Diese Methode zeigt eine kostengünstige Kugelherstellung und Verkapselung, die mit leicht erhältlichen Materialien möglich ist. BC-Kugeln können in Zukunft als Hilfsmittel zur Entfernung von Verunreinigungen, als Düngemittelbeschichtung mit kontrollierter Freisetzung oder als Bodenverbesserung verwendet werden.

Introduction

Bakterielle Cellulose (BC) ist aufgrund ihrer mechanischen Festigkeit, hohen Reinheit und Kristallinität, Wasserrückhaltefähigkeit und komplizierten^{Faserstruktur 1}, 2^,3,⁴für ihre potenzielle Verwendung in der Industrie bekannt. Diese Eigenschaften machen BC zu einem günstigen Biomaterial für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich biomedizinischer, lebensmittelverarbeitender und Umweltsanierungsanwendungen¹. Die Bildung eines BC-Films kann mit Einzelorganismuskulturen oder Mischkulturen erfolgen, wie sie für Kom....

Protocol

1. Erstellung und Pflege einer bakteriellen Cellulose-Starterkultur

1. Erhalten Sie eine Starterkultur von bakterieller Cellulose, ca. 50 g, in Form eines SCOBY. Es kann kommerziell erworben werden (z. B. von Cultures for Health). Legen Sie den SCOBY in ein 1 L Becherglas, bedeckt mit einem Papiertuch.
2. Kochen Sie 700 ml entionisiertes Wasser, geben Sie es in ein separates Gefäß von dem, das das SCOBY enthält, und fügen Sie 85 g Saccharose hinzu.
3. Sobald sich die Saccharose aufgelöst hat, fügen Sie 2 Beutel schwarzen Tee (4,87 g) hinzu. Den Tee 1 h ziehen lassen, dann die Teebeutel vorsichtig mit einem Rührstab entfernen.
4. Fügen Sie 2....

Results

BC-Kugeln haben die schnellste Wachstumsrate während der ersten 48 Stunden der Kultur (Abbildung 2). Abbildung 2 zeigt auch, wie die Kugeln dazu neigen, eine maximale durchschnittliche Größe zu erreichen und dann konstant zu bleiben. In diesem Experiment erreichten die Kugeln einen durchschnittlichen Durchmesser von 7,5 ± 0,2 mm. Obwohl sich die BC-Kugeln innerhalb der 10-tägigen Wachstumsperiode nie vollständig verschlechtern, begannen sie, Ranken zu bilden, di.......

Discussion

Dieses Protokoll beschreibt BC-Kugelproduktions- und Verkapselungsmethoden, die einfach durchzuführen und kostengünstig sind. Durch verschiedene Anpassungen des ursprünglichen Protokolls wurde ein adäquater Prozess identifiziert. Kritische Schritte müssen befolgt werden, um lebensfähige Sphären zu gewährleisten. Alle Inhaltsstoffe, die an der BC-Bildung beteiligt sind, spielen eine Schlüsselrolle für die Gesundheit und Haltbarkeit der Kugeln. Die Saccharose ernährt Organismen, der Tee liefert Stickstoff und der Essig sen.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
100 mL Messzylinder
1000 mL Becherglas
25 mL Messzylinder
250 mL Erlenmeyer Prallkolben	Chemglass	CLS-2040-02
500 mL Becherglas
Balance
Pflanzenkohle			Ponderosa-Kiefer unter Argongas wärmebehandelt, erhitzt auf 15 μg; C pro Minute auf 800 ° C
Schwarztee
Deionisiertes Wasser
Destillierter weißer Essig
Gummiband
Mikrobielle Starterkultur	Kulturen für die Gesundheit
Bergbauabfälle			Gesammelt in Butte, MT: 46.001978,-112.582465. Minenabfälle enthalten Erde und Metalle, die aus dem früheren Kupferbergbau stammen. Mn, Si, Ca, Al und Fe waren die fünf am häufigsten vorkommenden Elemente, die im Minenabfall durch Röntgenbeugung gemessen wurden.
Mörser und Stößel
Orbital Shaker			Gebrauchte verschiedene Marken
Papiertuch
Polystyrol Mikroperlen	Polybead	17138	3 Mikron Durchmesser
Rührstab
Saccharose
Teekessel
TGA	TA Instruments	TA Q500	400 ° C/min bis 800 ° C, 100 mL/min
N2-Thermometer
RFA-Analysator	ThermoFisher Scientific	10131166