生物纤维素面膜的制备及其功能化产品开发

【摘要】由葡糖醋杆菌发酵制成的细菌纤维素(BacterialCellulose,BC),是一种兼具生物可降解性与生物相容性的天然高分子材料。BC具备优异的理化性质,如高持水性、高纤维素纯度以及良好的湿态柔韧性,在食品加工、造纸、伤口辅料等领域已获得商业化应用。近年来,在欧美、台湾等地区已出现以BC为基材的化妆品面膜产品,颇受消费者喜爱。BC来源天然、过程温和、产物绿色的全生态过程使其在化妆品原料领域具有得天独厚的优势。本课题针对目前我国BC发酵技术落后、产品应用领域狭窄、附加值低等现实问题,建立生物纳米纤维素面膜工程化生产体系,从发酵生产、结构调控、原位复合等角度,开发生物纳米纤维素及功能化面膜系列产品,旨在提升我国BC产品差异化程度与拓宽应用领域,为我国BC产业化推进提供依据。本文具体研究内容如下：1、基于实验室现有BC高效发酵制备体系,静态培养得到BC面膜,利用扫描电镜、元素分析、傅立叶红外光谱、广角X射线衍射、舒适度测试、持水率和水蒸气透过率测试等手段将其与商品化无纺布面膜,BC面膜(Genifique,Lancome(?)和MelasleepWhitening,Forbelovedone(?))进行比较,结果表明：实验室自制BC面膜平均直径为48.6±13.4nm,是无纺布面膜纤维直径的1/306,与市场上现有BC面膜相接近；自制BC面膜湿态力学性能(拉伸强度1.13士0.1MPa,弹性模6.03±0.56MPa)分别为无纺布面膜的2倍和4倍,略高于市场上现有BC面膜；90。剥离强度0.88±0.05N/m,为无纺布面膜的5.5倍,与市场上现有BC面膜相仿；持水能力在3000g下为133(g水/g纤维素),是无纺布面膜的665倍；水蒸气透过率为8482g·m-2·24h-1,比无纺布减少了3626g·m-2·24h-1；自制BC面膜含水率不低于40%时,24h内均可复水至饱和状态。2、通过在静态发酵阶段原位添加透明质酸制得的HA-BC面膜,其湿态柔韧性和贴合性与未改性BC面膜无明显差异,但结晶度却由原来的92.97%降低到90.89%,手感更柔软；HA-BC面膜具备类似人体皮肤的“上致密、下疏松”的双层结构,锁水能力更佳；水蒸气透过率为5640g·m-2·24h-1,比未改性BC面膜减少了2842g·m-2·24h-1；为开发生物纳米纤维素功能化面膜系列产品,本文选择仙鹤草、白花木瓜、白芨等提取物,经物理吸附与氢键耦合双重作用固定于纤维素纳米网络结构中,经检测,添加三种提取物后得到的功能化BC面膜对DPPH自由基的清除率分别为91.88%、91.77%和74.15%；对酪氨酸酶的抑制能力分别为-15.04%、14.29%和9.82%；24h保湿率分别为15.12±0.47、13.52±0.53和13.7±0.44。3、由1、2可知,自制BC面膜吸附精华液时,精华液粘度与吸附量成反比,基材含水率为40%时,即配型BC面膜吸附精华液粘度应小于300mpa·s,即配型HA-BC面膜吸附精华液粘度应小于673mpa·S。基于现有发酵生产体系,原位改性技术以及原位复合水平衡体系动力参数,建立生物纳米纤维素功能化面膜工业化生产体系,包括其工艺流程、产品标准及检测方法,为生物纳米纤维素面膜规模化生产提供参考。
【作者】吴旭君；
【导师】王华平；
【作者基本信息】东华大学，材料工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】生物纤维素面膜；透明质酸；植物精华；化妆品；

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