（纺织化学与染整工程专业论文）天然植物抗菌成分提取及其在真丝织物上的应用.pdf

浙江理工大学硕士学位论文 摘要 随着生态环境的日益恶化，人们更加期待环保型功能纺织品的问世。天然植物无毒无 害，资源丰富，对皮肤无过敏性和致癌性，具有较好的可降解性和环境相容性。若将天然 药用植物的提取物处理到纺织品上，可达到抗菌、消臭、吸湿、抗过敏等功效，既符合当 今纺织品生态发展要求，也为纺织品染整加工开辟更广阔的领域。 本课题通过对蚕沙、虎杖、黄芩等1 2 种抗菌植物的筛选，确定黄芩和地锦草为主要 研究对象，并对该两种植物的乙醇回流提取和超声波辅助提取进行工艺参数优化；通过对 各提取液的吸光度及最低抑菌浓度测试，比较不同方法( 乙醇回流提取、超声波辅助提取、 水提取和碱提取) 的提取效果；通过化学显色、紫外光谱、红外光谱对提取物有效成分进 行分析；采用紫外分光光度法测定提取物各有效成分的含量。同时本文还研究提取物在染 色过程中各工艺参数、金属离子对真丝织物抗菌性能的影响，以及抗菌耐久性；探讨染色 后真丝织物的抗紫外线性能，金属离子对染色真丝织物抗紫外线的影响，以及抗紫外线耐 洗性。 研究结果表明： 通过提取工艺参数分析，黄芩的乙醇回流提取优化工艺为：乙醇浓度6 0 ，固料比 1 ：3 0 ，提取温度8 0 ，提取时间1 5h ，提取次数1 次；超声波辅助提取的优化条件为： 乙醇浓度7 0 ，固料比1 ：5 0 ，超声时间3 0m i n ，浸泡时间1 h 。地锦草乙醇回流提取优化 工艺为：乙醇浓度6 0 ，固料比l ：5 0 ，回流时间1 5 h ，温度7 0 ，提取次数1 次；超声 波辅助提取优化工艺为：乙醇浓度5 0 ，浸泡时间3h ，固料比1 ：5 0 ，超声时间4 0m i n 。 通过吸光度及最低抑菌浓度试验可判断，乙醇回流提取效果最佳。黄芩乙醇提取液对 金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的最低抑菌浓度分别为0 2 5m l m l 、0 2 5m l m l ；地锦草乙醇提 取液对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的最低抑菌浓度分别为lm l m l 、1m l m l 。 黄芩提取液和地锦草提取液均受p h 值和温度的影响。黄芩提取液和地锦草提取液在 酸性或弱酸性条件下比较稳定，而在碱性条件下稳定性较差；且两者在8 0 条件下较稳定。 通过化学定性分析可知，黄芩提取物中含有黄酮类化合物：地锦草提取物中含有黄酮 类及鞣质物质。由紫外光谱分析可知，黄芩提取物在2 7 5a m 处有最大吸收峰；地锦草提 取液在2 1 0n l n 处有最大吸收峰。通过分光光度法测定，经乙醇提取后，黄芩总黄酮含量 为1 2 4 2 ；地锦草总黄酮含量为2 3 5 ，总鞣质含量为1 8 2 1 。 真丝织物在黄芩提取液浓度4 0 ，p h 值4 ，温度9 0 。c ，浴比l ：5 0 ，时间6 0m i n 的 条件下染色，可获得优异的抗菌性能，即对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率分别为 浙江理工大学硕士学位论文 1 0 0 、9 1 9 2 。进一步用金属离子处理后，真丝织物对金黄色葡萄球菌的抑菌效果无明显 变化，而对大肠杆菌的抑菌率均稍有下降。黄芩染色织物在3 0 次洗涤后，对金黄色葡萄 球菌仍有极强的抑菌效果，抑菌率保持在9 9 以上：对大肠杆菌的抑菌率随着水洗次数的 增加而下降，即由9 0 5 9 下降到8 4 5 1 。经稀土处理的黄芩染色真丝织物在3 0 次洗涤后， 对金黄色葡萄球菌的抑菌率由1 0 0 下降到9 9 2 0 ；对大肠杆菌的抑菌率由8 9 8 7 下降到 8 7 8 l 。 真丝织物在地锦草提取液浓度6 0 ，p h 值4 ，温度8 0 。c ，浴比1 ：5 0 ，时间6 0m i n 条件下染色，获得了良好的抗菌能力，即对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率分别为 9 9 6 7 、8 9 3 1 。进一步用金属离子处理后，织物对金黄色葡萄球菌的抑菌效果无明显 影响，而对大肠杆菌的抑菌率有所下降。地锦草染色织物对金黄色葡萄球菌的抑菌率随着 水洗次数的增加而下降，经3 0 次水洗后，由1 0 0 下降到6 1 8 0 ；对大肠杆菌的抑菌率也 随着水洗次数的增加而下降，经3 0 次水洗后，由8 9 3 1 下降到6 7 8 6 。而经稀土处理的 地锦草染色真丝织物在3 0 次水洗后，对金黄色葡萄球菌的抑菌率由1 0 0 下降到8 9 4 2 ， 对大肠杆菌的抑菌率由8 7 9 6 下降到7 3 2 5 。 通过正交实验，真丝织物在黄芩提取液浓度3 0 ，温度8 0 ，p h4 ，时间4 0m i n 条 件下染色，u p f 值得到明显改善，从1 9 6 增加到2 6 7 ；再经金属离子处理后，真丝织物的 u p f 值进一步获得提高，其中以硫酸亚铁效果最佳。经水洗3 0 次以后，黄芩染色织物的 u p f 值下降，由2 6 7 下降到1 8 1 ；而经亚铁离子处理后的织物，3 0 次水洗后，u p f 值仍 比直接染色的高，且平均透过率低于5 。 真丝织物在地锦草提取液浓度3 0 ，温度8 0 ，p h4 ，时间4 0m i n 条件下染色，抗 紫外线性能得到明显改善，u p f 值从1 9 6 增加到2 3 1 ；再经金属离子处理后，真丝织物的 u p f 值进一步得到了提高，其中以明矾效果最佳。经水洗3 0 次以后，地锦草染色织物的 u p f 值下降，由2 3 1 下降到2 0 9 ；而经铝离子处理后的织物，3 0 次水洗后，u p f 值仍比 直接染色的高，且平均透过率低于5 。 关键词：黄芩；地锦草；提取：染色；抗菌性；抗紫外线性 浙江理工大学硕士学位论文 t h ee x t r a c t i o no fa n t i b a c t e r i a lc o m p o n e n t so fn a t u r a lp l a n t sa n dt h e i r a p p l i c a t i o no ns i l kf a b r i c a b s t r a c t w i t ht h ed e t e r i o r a t i o no fe c o l o g i c a le n v i r o n m e n t ，p e o p l ee x p e c te n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nt y p e f u n c t i o n a lt e x t i l e se s p e c i a l l y n a t u r a lp l a n t sa r ei n n o c u i t y , a b u n d a n tr e s o u r c e s ，n o n a l l e r g i ca n d n o n c a r c i n o g e n i cf o rs k i n ，a n dh a v ep r e f e r a b l eb i o d e g r a d a b l ep r o p e r t ya n de n v i r o n m e n t a l c o m p a t i b i l i t y t h e r e f o r e ，t e x t i l e sc a ng e ts o m ee f f i c a c y , s u c ha sa n t i b a c t e r i a lp r o p e r t y , o d o r r e m o v i n g ，m o i s t u r ea b s o r p t i o n ，a n t i a l l e r g i c ，a n ds oo n ，i ft h e ya r et r e a t e dw i t ht h ee x t r a c t i o no f m e d i c i n a lp l a n t s ，w h i c hn o to n l ya c c o r d sw i t hp r e s e n t d a yr e q u i r e m e n t so fe c o l o g i c a lt e x t i l e d e v e l o p m e n t ，b u ta l s oo p e n su paw i d e r f i e l df o rt e x t i l ed y e i n ga n df i n i s h i n g t w e l v ep l a n t sw e r ee x t r a c t e da c c o r d i n gt ot h el i t e r a t u r e si nt h i sp a p e r , s u c ha ss i l k w o r ms h i t ， r h i z o m ap o l y g o n ic u s p i d a t i ，s c u t e l l a r i ab a i c a l e n s i sg e o r g i ，e t c s c u t e l l a r i ab a i c a l e n s i sg e o r g i ( s b g ) a n de u p h o r b i ah u m i f u s aw i l l d ( e h w ) w e r er e g a r d e da sr e s e a r c ho b j e c t sa f t e rs e l e c t i o n t h e n ，t h es i n g l ef a c t o ro fe t h a n o le x t r a c t i o na n d u l t r a s o n i ca s s i s t e de x t r a c t i o nf o rs b ga n de h w w e r ea n a l y z e d t h em e t h o d so fe t h a n o le x t r a c t i o n ，u l t r a s o n i ca s s i s t e de x t r a c t i o n ，w a t e re x t r a c t i o n ， a l k a l ie x t r a c t i o nw e r ec o m p a r e db yt e s t i n ga b s o r b a n c ea n dm i n i m u mi n h i b i t o r yc o n c e n t r a t i o n m e a n w h i l e ，t h ee x t r a c to fs b ga n de h w w a si d e n t i f i e da n dc h a r a c t e r i z e db yu s i n gc h e m i c a l s t a i n i n gm e t h o d ，u l t r a v i o l e ts p e c t r u ma n di n f r a r e ds p e c t r m n t h e nt o t a lf l a v o n o i d sc o n t e n to f s b ga n de h w ，a n dt o t a lt a n n i n sc o n t e n to fe h ww e r ea l ld e t e r m i n e db yu s i n g s p e c t r o p h o t o m e t r y o t h e r w i s e ，t h ea n t i m i c r o b i a lp r o p c r t yo fs i l kf a b r i ct r e a t e dw i t he x t r a c tw a s r e s e a r c h e d ，e f f e c to fm e t a li o n so na n t i b a c t e r i a lp r o p e r t yo fs i l kf a b r i ca n da n t i b a c t e r i a ld u r a b i l i t y w e r ea l s oi n v e s t i g a t e d f i n a l l y , a n t i - u vp r o p e r t ya n dw a s h a b i l i t yo fs i l kf a b r i ct r e a t e dw i t h e x t r a c t i o n ，a n dt h ee f f e c to fm e t a li o n so na n t i - u vp r o p e r t yo fs i l kf a b r i cw e r ed e t e r m i n e d t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w ： t h eo p t i m u me t h a n o le x t r a c t i o np r o c e s so fs b gw a s6 0 e t h a n o lc o n c e n t r a t i o n ，8 0 。c t e m p e r a t u r e ，1 ：3 0s o l i dm a t e r i a lr a t i o ，r e f l u x i n g1 5 ha n d1t i m e ；t h eo p t i m u mu l t r a s o n i c a s s i s t e de x t r a c t i o np r o c e s so fs b gw a s7 0 e t h a n o lc o n c e n t r a t i o n ，1 ：5 0s o l i dm a t e r i a lr a t i o ，3 0 m i nu l t r a s o n i ct i m e ，lhi m m e r s i o nt i m e t h eo p t i m u me t h a n o le x t r a c t i o np r o c e s so fe h ww a s 6 0 e t h a n o lc o n c e n t r a t i o n ，7 0 ct e m p e r a t u r e ，1 ：5 0s o l i dm a t e r i a lr a t i o ，r e f l u x i n g1 5 ha n d i i i 浙江理工大学硕士学位论文 l t i m e ；t h eo p t i m u mu l t r a s o n i c a s s i s t e de x t r a c t i o n p r o c e s s o fe h ww a s5 0 e t h a n o l c o n c e n t r a t i o n ，1 ：5 0s o l i dm a t e r i a lr a t i o ，4 0m i nu l t r a s o n i ct i m e ，3 hi m m e r s i o nt i m e a c c o r d i n gt oa b s o r b a n c ea n dm i n i m u mi n h i b i t o r yc o n c e n t r a t i o n ，e t h a n o le x t r a c t i o nw a st h e b e s tm e t h o d t h em i n i m u mi n h i b i t o r yc o n c e n t r a t i o no fs b ge x t r a c t i o nw a s0 2 5m l m l ，0 2 5 m l m la g a i n s ts t a p h y l o c o c c u sa u r e u sa n de s c h e r i c h i ac o l i ；t h em i n i m u mi n h i b i t o r yc o n c e n t r a t i o n o fe h we x t r a c t i o nw a s1m l m l ，1m l m la g a i n s ts t a p h y l o c o c c u sa u r e u sa n de s c h e r i c h i ac o l i t h ee x t r a c t i o no fs b ga n de h ww a si m p a c t e db yp ha n dt e m p e r a t u r e 1 1 1 ee x t r a c t i o no f s b ga n de h ww a ss t a b l ec o r r e s p o n d i n g l yi na c i d i co rw e a ka c i d i cc o n d i t i o n ，a n dw a su n s t a b l e i na l k a l ic o n d i t i o n o t h e r w i s e t h ee x t r a c t i o no fs b ga n de h ww a ss t a b l ei n8 0 t e m p e r a t u r e t h es b ge x t r a c t i o nh a df l a v o n o i d s ，a n dt h ee h we x t r a c t i o nh a df l a v o n o i d sa n dt a n n i n s a c c o r d i n gt oc h e m i c a ls t a i n i n gm e t h o d t h ee x t r a c t i o no fs b ga n de h wh a dm a x i m u m a b s o r p t i o np e a ki n2 7 5 210h i l ls e p a r a t e l y t h et o t a lf l a v o n o i d sc o n t e n to fs b ga n de h ww a s 1 2 4 2 ，2 3 5 ，a n dt h et o t a lt a n n i n sc o n t e n to f e h ww a s1 8 2 1 t h eo u t s t a n d i n ga n t i b a c t e r i a lp r o p e r t yc o u l db eo b t a i n e dw h e ns i l kf a b r i cw a sd y e di n o p t i m i z e dc o n d i t i o n ，w h i c hw a s4 0 s b ge x t r a c tc o n c e n t r a t i o n ，p h4 ，9 0 。c ，6 0m i n u t e s ，a n d t h ei n h i b i t o r yr a t ew a s10 0 ，91 9 2 a g a i n s ts t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ，e s c h e r i c h i ac o l is e p a r a t e l y a f t e rt r e a t i n gw i t hm e t a li o n sf u r t h e r , t h ea n t i b a c t e r i a lp r o p e r t yo ff a b r i cd i dn o tc h a n g e e v i d e n t l ya g a i n s ts t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ，b u td e c l i n e da g a i n s te s c h e r i c h i ac o l i a f t e rw a s h i n g t h i r t yt i m e s ，t h ef a b r i cd y e dw i t hs b g s t i l lh a dg o o da n t i m i c r o b i a le f f e c ta g a i n s ts t a p h y l o c o c c u s a u r e u s ，t h ea n t i b a c t e r i a lr a t ek e p t9 9 a b o v e ；a n dt h ea n t i b a c t e r i a lr a t ed e c r e a s e dt o8 4 51 f r o m9 0 5 9 a g a i n s te s c h e r i c h i ac o l i ，n l ea n t i b a c t e r i a lp r o p e r t yo ff a r i ct r e a t e dw i t hr a r ee a r t h f u r t h e ra l s od e c l i n e d t h ea n t i b a c t e r i a lr a t ef e l lt o9 9 2 0 f r o m10 0 a g a i n s ts t a p h y l o c o c c u s a u r e u s ，a n df e l lt o8 7 8 1 f r o m8 9 8 7 a g a i n s te s c h e r i c h i ac o l i t h ew e l la n t i b a c t e r i a lp r o p e r t yc o u l db eo b t a i n e dw h e ns i l kf a b r i cw a sd y e di no p t i m i z e d c o n d i t i o n ，w h i c hw a s6 0 e h we x t r a c tc o n c e n t r a t i o n , p h4 ，8 0 。c ，6 0m i n u t e s ，a n dt h e i n h i b i t o r yr a t ew a s9 9 6 7 ，8 9 31 a g a i n s ts t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ，e s c h e r i c h i ac o l is e p a r a t e l y a f t e rt r e a t i n gw i t hm e t a li o n sf u r t h e r , t h ea n t i b a c t e r i a lp r o p e r t yo ff a b r i cd i dn o tc h a n g e e v i d e n t l ya g a i n s ts t a p h y l o c o c c u sa t n e u s ，b u td e c l i n e da g a i n s te s c h e r i c h i ac o l i a f t e rw a s h i n g t h i r t yt i m e s ，t h ea n t i b a c t e r i a lr a t eo ff a b r i cd y e dw i t he h w ，d e c r e a s e dt o6 1 8 0 f r o m10 0 a g a i n s ts t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ，a n dd e c r e a s e dt o6 7 8 6 f r o m8 9 31 a g a i n s te s c h e r i c h i ac o l i i v 浙江理工大学硕士学位论文 t h ea n t i b a c t e r i a lp r o p e r t yo ff a b r i ct r e a t e dr a r ee a r t hf u r t h e ra l s od e c l i n e d t h ea n t i b a c t e r i a lr a t e f e l lt o8 9 4 2 f r o m10 0 a g a i n s ts t a p h y l o c o c c u sa u r e u s ，a n df e l lt o7 3 2 5 f r o m8 7 9 6 a g a i n s te s c h e r i c h i a c o l i t h eu p fo fs i l kf a b r i cc o u l db ei m p r o v e da f t e rd y e di no p t i m i z e dc o n d i t i o n ，w h i c hw a s3 0 s b ge x t r a c tc o n c e n t r a t i o n ，p h4 ，8 0 ，4 0m i n u t e s ，t h eu p fi n c r e a s e dt o2 6 7f r o m1 9 6 a n d t h eu p fe n h a n c e da f t e rt r e a t i n gb ym e t a li o n s ，e s p e c i a l l yf e r r o u ss u l f a t e a f t e rt h i r t yt i m e s w a s h i n g ，t h eu p fo fd y e df a b r i cd e c l i n e dt o18 1f r o m2 6 7 a n dt h eu p f o fd y e df a b r i ct r e a t e d w i t hf e r r o u ss u l f a t ef u r t h e rw a sh i g h e rt h a nt h ed i r e c td y e do n ea f t e rt h i r t yt i m e sw a s h i n g ， b e s i d e s ，i t sa v e r a g et r a n s m i t t a n c es t i l lw a sl e s st h a n5 t h ea n t i u vp r o p e r t yo fs i l kf a b r i cc o u l db ei m p r o v e da f t e rd y e di no p t i m i z e dc o n d i t i o n ，w h i c h w a s3 0 e h we x t r a c tc o n c e n t r a t i o n ，p h4 ，8 0 c ，4 0m i n u t e s ，t h eu p fi n c r e a s e dt o 2 3 1f r o m 1 9 6 a n dt h eu p fe n h a n c e da f t e rt r e a t i n gb ym e t a li o n s e s p e c i a l l ya l u m a f t e rt h i r t yt i m e s w a s h i n g ，t h eu p fo fd y e df a b r i cd e c l i n e dt o2 0 9f r o m2 3 1 a n dt h eu p fo fd y e df a b r i ct r e a t e d w i t ha l u mf u r t h e rw a sh i g h e rt h a nt h ed i r e c td y e do n ea f t e rt h i r t yt i m e sw a s h i n g ，o t h e r w i s e ，i t s a v e r a g et r a n s m i t t a n c es t i l lw a sl e s st h a n5 k e y w o r d s ：s c u t e l l a r i ab a i c a l e n s i sg e o r g i ( s b g ) ；e u p h o r b i ah u m i f u s aw i l l d ( e h w ) ；e x t r a c t i o n ； d y e ；a n t i b a c t e r i a lp r o p e r t y ；a n t i u vp r o p e r t y v 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文筘者签名：砌佩佩 日期：谚7 年月彳日 。 | 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密v i，在 不保密由。 学位论文作者签名：南偷佩 日期：研年 月形日 年解密后使用本版权书。 指导溯签名：缸文 日期：m 年月如日 l 浙江理工大学硕士学位论文 第一章前言 1 天然抗菌性植物 1 1 概述 现代科学技术迅速发展，在给人们带来极大方便的同时，也造成了一定的环境污染和 恶化，相应地引发了各种致病性微生物的危害事件，促使人们对疾病控制和预防的重视达 到了前所未有的高度。如今，人们对居住、工作、生活的环境卫生要求也越来越高，对自 身的健康也越来越重视。在这种需求之下，抗菌材料发展如火如荼，各种抗菌制品如抗菌 家电、抗菌涂料、抗菌纤维、抗菌塑料、抗菌陶瓷以及生活保健用品等应运而生，从而促 进了抗菌技术和抗菌材料的快速发展，催生了抗菌制品大市场。 现有的抗菌剂大致可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂以及天然抗菌剂。无机抗菌剂具有 安全性高、长效性好、耐热性优异等优点，一般含有银、锌、铜等金属离子。但是，无机 抗菌剂的制备技术复杂，产品性能和成本控制难度大。其中，最为突出的是抗菌性很强的 银，其化学性质活泼，容易转变为棕色的氧化银或还原成黑色的单质银，即出现变色，而 且使用成本高。有机抗菌剂包括多种传统的抗菌杀菌剂，杀菌力强、效果好、来源丰富， 但存在安全性较差、容易产生微生物耐药性、耐热性较差、易迁移等不足。例如t h d e ( 2 ， 4 ，4 三氯2 羟基二苯醚) ，商品名为s f r - 1 ，本身无毒性，对皮肤也无刺激，但能与含 氯漂白剂生成3 种有毒性的氯化衍生物，并在受热和紫外光作用下生成一种致癌物( 四氯 二氧杂环己烷) ，对人体有害。据称已在全球卫生洗涤用品中广泛使用了2 0 多年的著名的 i g a s a nd p 3 0 0 抗菌剂，也被发现有某些不良副作用而在服装纺织品方面遭到禁用；在服装 面料上被禁用的抗菌防霉剂还有 2 一( 3 ，5 二甲基吡唑基) 卜4 羟基一6 苯基嘧啶等【1 1 。可见， 虽然有大量的抗菌剂广泛应用于市场，但是能够满足纺织品安全性的种类却很少。因此， 天然抗菌剂更加受到人们的重视。 自然界中大多数植物含有一定的抗菌成分。这种天然抗菌成分可以直接从植物中提 取，不需要经过化学处理，而且无毒、无害，对皮肤无过敏性和致癌性，具有较好的可降 解性和环境相容性，对环境污染少，若将其有效成分固着到纤维、衣料、床上用品等纺织 品上，能够起到滋润皮肤、抗菌防臭的作用，有利于人的身心健康。另外，天然植物抗菌 剂属于可再生资源，来源广泛，也不存在资源的枯竭问题。目前天然的抗菌剂主要应用于 食品、医药和美容保健方面，而应用于纺织品的研究较少。因此，将天然抗菌成分与织物 有机结合起来，制备抗菌环保型功能纺织品有着重要的意义。 浙江理工大学硕士学位论文 1 2 抗菌性植物研究现状 国内外学者研究发现，3 0 0 余种中草药具有抗真菌作用。金凤花( c a e s a l p i n i a p u l c h e r r i m a ) 、大飞扬草( e u p h o r b i ah i r t a ) 的乙醇提取液具有广谱抗菌活性，特别是对大 肠杆菌和金黄色葡萄球菌，抑菌圈可达1 9 , - 一2 2m i l l ，且对大肠杆菌的最低抑菌浓度分别为 0 1 9 6 、o 1 8 9m g m l ，对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度分别为0 1 6 6 、0 2 1 6m g m l t 2 1 。洋 葱( o n i o n ) 和大蒜( g a r l i c ) 提取物也具有显著的抗菌性能，且大蒜提取物优于洋葱提取 物 3 “】。c a r p o b r o t u sm u i r i i 和c a r p o b r o t u sq u a d r i f i d u s 为南非的两种药草，研究表明该两种 药草对金黄色葡萄球菌及分支杆菌具有抑制能力，对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度均为 7 5m g m l ，对分支杆菌的最低抑菌浓度均为3 0m g m l t 5 1 。丁香( c l o v e ) 、山葵( h o r s e r a d i s h ) 、 牛至( o r e g a n o ) 、迷失香( r o s e m a r y ) 、百里香( t h y m e ) 等植物对副溶血弧菌具有抗菌 活性【6 7 1 。另外，d e lc 等吲研究表明多酚类物质是迷失香提取物的主要抗菌成分。宫霞等【9 】 发现银杏叶的醇一水提取物对食品中常见微生物，包括革兰氏阴性菌和阳性菌均有强烈的抑 制作用，对金黄色葡萄球菌、变形杆菌、大肠杆菌、产气杆菌、沙门氏菌的最小抑菌率分 别为8 、6 、6 、5 、6 ；在相同时间内，浓度越高，抑菌率越高，同一浓度作用时 间越长抑菌率也越高，具有热稳定性；并认为提取物中多种长链酚类物质如白果酸、白果 酚及接有不同烃基侧链的漆树酸是抗菌的主要物质。余杰等【lo 】对亮叶杨桐提取生物活性物 质黄酮类化合物进行了研究，发现该化合物对金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏杆菌、枯 草杆菌和普通变形杆菌等致病菌均有明显的抑制作用，对人体具有较高的安全性。 同样地，天然抗菌成分的环境相容性和药物保健功能，引起了许多国家染料研究和应 用机构的关注。日本大和纺公司推出的抗菌防臭剂b e r b t r i t 中含有芦荟、艾蒿、苏紫等萃 取物。日本都立卫生研究所的实验结果表明，染色浓度在5 0 ( 按织物重) 以上，石榴染 色具备符合卫生加工协会评定标准的抗菌力和耐久性，且符合j i s 浴用毛巾的染色牢度标准 f l l 】。d e e p t ig 等研究一些天然染料在棉纤维的抗菌性能，选取了几种天然染料：o u e r c u s i n f e c t o r i a 、a c a c i a 、r u m e xm a r i t i m u s 、r u b i ac o r d i f o l i a ，研究表明所测试的这几种染料都有 很好的抗菌性，且o u e r c u si n f e c t o r i a 不仅具有很好的抗菌性，而且抗紫外线性能也很好。 r a j n is 等【1 3 】研究了茜草( r u b i ac o r d i f o l i a ) 及其它三种天然植物的抗菌性，表明与提取液 相比，提取液在织物上的抗菌活性明显下降。h a nsy 等【1 4 】研究了毛织物经姜黄染色后对 革兰氏菌的抑制能力，当姜黄素的吸附量到达0 2 时，织物对大肠杆菌和葡萄球菌的抑制 率高达9 5 以上，而且经一定的洗涤和光照后，仍有较高的抑菌作用。 2 浙江理工大学硕士学位论文 1 3 抗菌性植物主要成分及抗菌机理 1 3 1 主要成分 中草药抗菌抗病毒的物质基础是活性成分，目前已知多为生物碱、葸醌类、酸类、酮 类、醛类、酚类和挥发油等。生物碱是含氮有机化合物，具有显著的生物活性，可以抑制 多种微生物，广泛存在于双子叶植物和部分单子叶植物中，黄连、黄柏是其典型代表。蒽 醌类如大黄酸、大黄素、芦荟大黄素等都具有一定的抗菌活性。酮类物质在中草药中分布 非常广泛，绝大多数与葡萄糖或鼠李糖结合成苷存在，已知的黄酮苷类约有2 3 0 0 余种。 某些黄酮衍生物具有抑菌或杀菌作用，这类药物有黄芩【1 5 】、槐花、葛根、山豆根、桔皮、 柴胡、紫菀、穿心莲、紫花地丁等。挥发油是一类复杂的混合物，具有芳香气味，常温下 即能挥发，具有明显的抗菌、抗病毒作用。这类药物主要有茵陈、薄荷、紫苏、荆芥、丁 香、肉桂、当归、小茴香、肉豆蔻、大叶桉等。其他有效成分如有机含硫化合物、鞣质、 树脂类等同样具有一定的抗菌性能。有机含硫化合物的中草药，以大蒜【1 6 】最具代表性，大 蒜中的大蒜辣素具有很强的抗菌作用，且具有广谱性，其1 1 2 万的浓度就可抑制金黄色葡 萄球菌和大肠杆菌。鞣质，又叫单宁或鞣酸，是一种复杂的酚类化合物，可与菌蛋白结合 而发挥抗菌作用。这类药物有大黄、五倍子、诃子、四季青、侧柏、扁蓄、仙鹤草、老鹤 草、钩藤、槟榔、石榴皮、地榆、儿茶等【17 1 。 1 3 2 抗菌机理 抗菌化合物或杀菌剂作用机理的研究开始于2 0 世纪5 0 年代末。目前，关于植物杀菌机 理还只是部分了解，认识较深入的作用机理主要有以下几个方面：( 1 ) 抗菌剂可破坏具体 的细胞结构和功能，即对菌体细胞壁、细胞膜以及胞内细胞器的影响。金银花可直接作用 于细菌的细胞壁，抑制细胞壁的合成。( 2 ) 抗菌剂能够影响菌体内能的生成。菌体内能的 代谢包括生物氧化和生物合成，一旦能的生成受到干扰，即物质的氧化或生物呼吸受影响， 对菌体来说无疑是个沉重的打击。黄柏等能抑制细菌呼吸和抑制细菌r n a 的合成而起到抗 菌作用。( 3 ) 抗菌剂影响代谢物质的生物合成及其功能，即影响核酸、蛋白质的合成及功 能。黄连素可与d n a 形成复合物，从而影响d n a 的复制，干扰细菌的繁殖；大蒜中的抗菌 化合物大蒜素能与营养物质半胱氨酸的巯基结合，从而使依赖于半胱氨酸的微生物饥饿而 死亡，同时还能与巯基结合，抑制有关酶如琥珀酸脱氢酶的活性【1 8 】。上述抗菌机理绝不是 孤立的作用，三个方面相互间都有影响和联系。如能的生成受阻，最终都会导致生物合成 受干扰，因为菌体内生物合成需要能量的供应；抗菌化合物对菌体细胞器的破坏，又必然 会导致菌体细胞代谢的变化。 浙江理工大学硕士学位论文 有关文献指出酚类物质可通过破坏细胞壁及细胞膜的完整性，导致微生物细胞释放胞 内成分引起膜的电子传递、营养吸收、核苷酸合成及a t p 活性等功能障碍，从而抑制微生 物的生长 1 9 】。殷彩霞2 0 1 指出，酚类化合物及其衍生物，一般呈弱酸性( p h = 6 ) ，能使蛋白 质凝固或变性，故具有杀菌和抑菌作用；黄酮类化合物的化学结构属于酚类衍生物，因此 也能够表现出一定的抗菌功能。 还有，黄为华【2 1 】提出，药物成分中化学键振动的波长刚好等于某种细菌的长度时发生 共振，是抑菌或杀菌的主要原因；指出药物分子结构中的o - - h 键或n - h 键的波长和组合波 长正在许多细菌长度的范围之内。中草药的抗菌成分一般是葸醌类、黄酮类、甾类、生物 碱等化合物，它们能和细菌受体以范德华力、氢键力、疏水键、电荷转移络合物等匹配结 合，然后通过有效成分的分子结构中的化学键振动等长共振而杀菌【2 2 1 。鞣质是多羟基化合 物，分子结构中都含有多元的q - h 键，具有广谱抗菌性【2 3 】。 总体而言，植物抗菌化合物作用机理的研究目前还处于初步阶段，许多方面值得深入 研究。 2 抗菌性植物有效成分提取 目前，关于天然抗菌植物有效成分提取方法研究较多的有：溶剂提取法、超临界c 0 2 萃 取法、超声波辅助提取法、微波辅助提取法以及酶提取法。 2 1 溶剂提取法 溶剂提取法是根据中草药各种成分在溶剂中的溶解性质，选用对活性成分溶解度大， 对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，而将有效成分从药材组织内溶解出来的方法。当溶剂 加到中草药原料( 需适当粉碎) 中时，溶剂由于扩散、渗透作用逐渐通过细胞壁透入到细 胞内，溶解了可溶性物质，而造成细胞内外的浓度差，于是细胞内的浓溶液不断向外扩散， 溶剂又不断进入药材组织细胞中，如此多次往返，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡时， 将此饱和溶液滤出，继续多次加入新溶剂，就可以把所需要的成分近于完全溶出或大部溶 出。这是目前国内外使用最广泛的方法，且易实现工业化生产。 中草药成分在溶剂中的溶解度与溶剂有着直接关系。由于某些天然抗菌植物的活性成 分易溶于水，所以可以采取热水提取法。但由于水的极性大，易把蛋白质、糖类等溶于水 的成分浸提出来，从而使提取液在存放时易腐败变质，为后续的分离带来困难，但是因消 耗溶剂的成本比其他方法低，设备简单，仍为一种