Bacteriële cellulosebollen die vaste materialen inkapselen

Samenvatting

Dit protocol presenteert een eenvoudige, goedkope methode om bacteriële cellulose (BC) bollen te vormen. Dit biomateriaal kan functioneren als een inkapselingsmedium voor vaste materialen, waaronder biochar, polymeerbollen en mijnafval.

Samenvatting

Bacteriële cellulose (BC) bollen worden steeds meer onderzocht sinds de popularisering van BC als nieuw materiaal. Dit protocol presenteert een betaalbare en eenvoudige methode voor bc sphere productie. Naast het produceren van deze bollen is ook een inkapselingsmethode voor vaste deeltjes geïdentificeerd. Om BC-bollen te produceren, worden water, zwarte thee, suiker, azijn en bacteriecultuur gecombineerd in een verbijsterde kolf en wordt de inhoud geagiteerd. Na het bepalen van de juiste kweekomstandigheden voor BC-bolvorming, werd hun vermogen om vaste deeltjes in te kapselen getest met behulp van biochar, polymeerparels en mijnafval. Bollen werden gekenmerkt met behulp van ImageJ-software en thermische gravimetrische analyse (TGA). De resultaten geven aan dat bollen met een diameter van 7,5 mm in 7 dagen kunnen worden gemaakt. Het toevoegen van verschillende deeltjes verhoogt het gemiddelde groottebereik van de BC-capsules. De bollen inkapselde 10 - 20% van hun droge massa. Deze methode toont goedkope sfeerproductie en inkapseling die mogelijk is met gemakkelijk verkrijgbare materialen. BC-bollen kunnen in de toekomst worden gebruikt als hulpmiddel voor het verwijderen van verontreinigingen, het aanbrengen van kunstmest met gereguleerde afgifte of het wijzigen van de bodem.

Inleiding

Bacteriële cellulose (BC) is genoteerd voor zijn potentiële industriegebruik toe te schrijven aan zijn mechanische sterkte, hoge zuiverheid en kristallinity, waterretentiecapaciteiten, en ingewikkelde vezelstructuur^1,2,3,4. Deze kenmerken maken BC een gunstig biomateriaal voor een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder biomedische, voedselverwerking en milieusaneringstoepassingen¹. De vorming van een BC-film kan worden gedaan met culturen van één organisme of gemengde culturen zoals die worden gebruikt voor kombu....

Protocol

1. Creatie en onderhoud van bacteriële cellulosestartcultuur

1. Verkrijg een startkweek van bacteriële cellulose, ongeveer 50 g, in de vorm van een SCOBY. Het kan commercieel worden gekocht (bijv. bij Cultures for Health). Plaats de SCOBY in een bekerglas van 1 L, bedekt met een papieren handdoek.
2. Kook 700 ml gedeioneerd water, breng het over naar een apart vat van het vat met de SCOBY en voeg 85 g sacharose toe.
3. Zodra de sacharose is opgelost, voeg je 2 zakjes zwarte thee (4,87 g) toe. Laat de thee 1 uur trekken en verwijder de theezakjes voorzichtig met een roerstaafje.
4. Voeg 200 ml gedestilleerde witte azijn toe aan de thee. Laat....

Resultaten

BC-bollen hebben de snelste groeisnelheid tijdens de eerste 48 uur van de cultuur (figuur 2). Figuur 2 laat ook zien hoe de bollen de neiging hebben om een maximale gemiddelde grootte te bereiken en vervolgens constant te blijven. In dit experiment bereikten de bollen een gemiddelde diameter van 7,5 ± 0,2 mm. Hoewel de BC-sferen nooit volledig verslechteren binnen de groeiperiode van 10 dagen, begonnen ze wel ranken te vormen die zich rond de achtste dag uitstre.......

Discussie

Dit protocol schetst BC sphere productie- en inkapselingsmethoden die eenvoudig uit te voeren en kosteneffectief zijn. Door verschillende aanpassingen aan het oorspronkelijke protocol is een adequaat proces geïdentificeerd. Er moeten kritische stappen worden genomen om levensvatbare gebieden te waarborgen. Alle ingrediënten die betrokken zijn bij BC-vorming spelen een sleutelrol in de gezondheid en duurzaamheid van de bollen. De sacharose voedt organismen, de thee levert stikstof en de azijn verlaagt de pH tot optimale o.......

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
100 mL graduaalcilinder
1000 mL beker
25 mL graduaalcilinder
250 mL Erlenmeyer verblinde kolf	Chemglass	CLS-2040-02
500 mL beker
Balans
Biochar			Ponderosa dennenhout verhit onder argongas, verhit met 15 °C per minuut tot 800 °C
Zwarte thee
De-ioniseren water
Gedestilleerde witte azijn
Elastieke band
Microbiële startercultuur	Cultures for Health
Mijnafval			Verzameld vanuit Butte, MT: 46.001978,-112.582465. Mijnafval bevat grond en metalen afkomstig van vroegere kopermijnen. Mn, Si, Ca, Al en Fe waren de vijf meest voorkomende elementen die gemeten zijn in het mijnafval door middel van röntgendiffractie.
Mortel en stamper
Orbitale shaker			Gebruikt verschillende merken
Papierdoek
Polystyreen microbeads	Polybead	17138	3 micron diameter
Roerstaaf
Sucrose
Theeketel
TGA	TA Instruments	TA Q500	400 °C/min tot 800 °C, 100 mL/min N2
Thermometer
XRF-analyser	ThermoFisher Scientific	10131166