甲殼素天然抗菌劑-棉抗菌劑-布抗菌劑-面料用抗菌劑-針織品抗菌劑-針織布抗菌劑-襪子抗菌劑-內(nèi)衣抗菌劑

1、殼聚糖與纖維素的結(jié)合及其抗菌性能的研究殼聚糖與纖維素的結(jié)合及其抗菌性能的研究東華大學(xué)(200051)許瑩浙江工程學(xué)院(310033)陳建勇原載:200378p7174摘要針對(duì)殼聚糖在天然纖維織物抗菌后整理中的應(yīng)用，研究了殼聚糖分子量和脫乙酰度對(duì)抗菌性能的影響，并采用XPS和傅里葉紅外變換光譜技術(shù)對(duì)殼聚糖在織物上的吸附狀態(tài)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞抗微生物整理殼聚糖棉織物殼聚糖(Chitosan)由甲殼素(Chitin)脫乙酰基制得。由于其資源豐

2、富、無(wú)毒、無(wú)污染，并具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究進(jìn)展很快[1]。早在1979年，Allan等[2]就提出殼聚糖具有廣譜抗菌性，此后有許多學(xué)者對(duì)殼聚糖的抗菌性能進(jìn)行了研究[3]。本文針對(duì)殼聚糖在天然纖維織物抗菌后整理中的應(yīng)用，研究了殼聚糖分子量和脫乙酰度對(duì)抗菌活性的影響，并采用XPS和傅里葉紅外變換光譜技術(shù)對(duì)殼聚糖在織物上的吸附狀態(tài)進(jìn)行了分析。1實(shí)驗(yàn)11主要實(shí)驗(yàn)材料純棉漂白布(杭州印染廠)、殼聚糖(自制，淡黃色顆粒

3、)、醋酸(分析純)。12實(shí)驗(yàn)方法121棉織物的殼聚糖整理按所需加工織物的重量，以1:40的浴比計(jì)算殼聚糖的用量。精確稱(chēng)取一定量的殼聚糖，并溶解在1%的醋酸溶液中，制成0.25%的殼聚糖溶液，在生化培養(yǎng)箱中保持溶解溫度2025℃，成熟一天后，即為抗菌整理劑。用預(yù)先配制好的相同濃度，不同分子量和不同脫乙酰度的殼聚糖溶液整理織物，整理工藝為:浸泡30min后二浸二軋(軋余率100%)→預(yù)烘(10O℃5min)→焙烘(140℃3min)→清水沖

4、洗→80℃烘干。122殼聚糖與棉織物交聯(lián)情況的測(cè)試分析在殼聚糖整理棉織物的過(guò)程中，殼聚糖和棉織物交聯(lián)與否及其交聯(lián)程度，直接影響其抗菌性能。本文用掃描電鏡、光電子能譜(XPS)和傅里葉變換紅外光譜(FTIR)對(duì)殼聚糖與棉織物的物理吸附和化學(xué)交聯(lián)情況進(jìn)行測(cè)試和分析。123整理后殼聚糖抗菌性能測(cè)試本實(shí)驗(yàn)選用自然界和人體皮膚粘膜中常見(jiàn)的三種菌。其中金黃色葡萄球菌是無(wú)芽抱細(xì)菌中抵抗力最強(qiáng)的致病菌，是引起新生兒皮膚感染和臍部感染的主要致病菌，是革蘭

5、氏陽(yáng)性菌的代表。大腸桿菌是革蘭氏陰性菌的典型代表。白色念珠菌則是人體皮膚粘膜中常見(jiàn)的條件致病性真菌，容易引起新生兒鵝口瘡。其對(duì)藥物有敏感性，具有真菌的特性而又不同于細(xì)菌，菌落酷似細(xì)菌而又不同于霉菌，易計(jì)算觀察，可以作為真菌的典型代表。以上三種菌，作為代表菌種基本上反映出整理織物的抗菌性[4]。實(shí)施方法及步驟見(jiàn)參考文獻(xiàn)[5、6]。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論21殼聚糖在棉織物上的涂覆用日立5570電子掃描顯微鏡觀察殼聚糖整理前后棉織物的縱向表面形態(tài)。

6、殼聚糖在棉纖維上的表面吸附情況由掃描電鏡照片清楚可見(jiàn)。圖1為棉織物經(jīng)殼聚糖整理前后縱向表面的掃描電鏡照片。CH3變形吸收峰在差譜c上，這一吸收峰的位置發(fā)生藍(lán)移:殼聚糖在1379.48cm11處為CH彎曲和CH3對(duì)稱(chēng)變形振動(dòng)吸收峰。在指紋區(qū)中897.16cm11處為CO伸縮振動(dòng)的強(qiáng)吸收峰，在差譜c上，這兩個(gè)吸收峰的位置發(fā)生紅移，特征吸收略有減弱。這可能是因?yàn)槊夼c殼聚糖發(fā)生化學(xué)交聯(lián)使吸附在棉織物上的殼聚糖中各原子周?chē)幕瘜W(xué)環(huán)境發(fā)生變化所致。

7、從XPS與紅外光譜測(cè)試的結(jié)果分析:由于殼聚糖與纖維素都含有大量的羥基，殼聚糖中C2上的氨基又很活潑，所以在本試驗(yàn)的整理工藝過(guò)程中，殼聚糖與纖維素可能會(huì)形成氫鍵，并發(fā)生一定程度的化學(xué)交聯(lián)，使氮元素固定在織物上。棉織物與殼聚糖可能發(fā)生了化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，從紅外譜圖的分析可以進(jìn)一步說(shuō)明，棉織物與殼聚糖確實(shí)發(fā)生了化學(xué)交聯(lián)。圖3差譜bad、殼聚糖的紅外譜圖圖4d、殼聚糖的紅外譜圖24脫乙酰度對(duì)殼聚糖抗菌性能的影響在本試驗(yàn)中我們制備了三種分子量相似但脫

8、乙酰度不同的殼聚糖，分別為1#96.65%、2#89.68%、3#85.64%。我們把用1#，3#殼聚糖整理過(guò)的織物作為一組，進(jìn)行抗菌測(cè)試，以考察在分子量相同脫乙酰度不同的條件下，殼聚糖抗菌效果的差異。圖51#～3#整理棉織物的抗菌效果由圖5所示，不同脫乙酰度的殼聚糖整理過(guò)的棉織物具有不同的抗菌效果，其變化趨勢(shì)是:隨脫乙酰度的增加，殼聚糖的抗菌性能也顯著增加。其中1#殼聚糖的脫乙酰度最高(96.65%)，抗菌效果也最強(qiáng)，對(duì)金黃色葡萄球菌

9、的抗菌率達(dá)83%，對(duì)大腸桿菌和白色念珠菌的抗菌率也在70%以上，具有明顯的抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的作用。這說(shuō)明在殼聚糖濃度相同的情況下，高脫乙酰度的殼聚糖結(jié)合在織物上的有效氨基數(shù)量增加，其抗菌效果也增強(qiáng)。從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，游離氨基的存在，即脫乙酰度的高低對(duì)殼聚糖的抗菌效果有重要影響。殼聚糖的脫乙酰化過(guò)程，是其分子鏈上NHCOCH3逐漸被NH2取代的過(guò)程。在酸性條件下，NH2易與H結(jié)合形成NH3正電離子，隨著殼聚糖脫乙?；鹊脑龃?，其分子鏈上的正

10、電荷NH3也增多，對(duì)于細(xì)菌(帶有負(fù)電荷)的靜電引力增強(qiáng)，更多的細(xì)菌被絮凝、聚沉，其生長(zhǎng)繁殖也隨之減弱，即表現(xiàn)為殼聚糖的抗菌性隨其脫乙酰度的增大而增強(qiáng)。25分子量對(duì)殼聚糖抗菌性能的影響選擇了分子量相差較大的幾種殼聚糖，分別為4#18.1萬(wàn)、5#6萬(wàn)、6#1700作為一組，進(jìn)行抗菌實(shí)驗(yàn)，考察殼聚糖的分子量對(duì)其抗菌性能的影響。由圖6可見(jiàn)，經(jīng)不同分子量殼聚糖整理過(guò)的棉織物，也具有不同的抗菌效果，基本是隨分子量的降低而增加，其中6#甲殼低聚糖(分