（纺织工程专业论文）壳聚糖抗菌整理精纺呢绒的研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 摘要 羊毛织物以其独特的服用性能深受人们喜爱，但由于是蛋白质纤维，也容易滋生细 菌。本研究采用环保型化学物质一一柠檬酸和壳聚糖，按轧一烘一焙工艺整理精纺呢绒， 使其获得良好的抗菌性能。 首先，探讨了国内外的抗菌检测方法，提出国内两种抗菌检测标准存在的问题。在 大量的抗菌检测试验基础上，分析了改良的a u c 1 0 0 法、改良的奎因法在精纺呢绒 的抗菌检测过程中存在的问题，最后选定改良的振荡烧瓶法作为精纺呢绒的抗菌检测方 法。 运用改良的振荡烧瓶法对经壳聚糖整理后的精纺呢绒进行抗菌检测，分析了壳聚糖 的浓度、分子量、脱乙酰度对抗菌效果的影响。在本课题研究的范围内，壳聚糖的抑菌 率随着壳聚糖浓度的增加而增加；随着壳聚糖分子量的降低而升高；脱乙酰度越高，壳 聚糖的抗菌效果越好。当壳聚糖分子量为4 9 6 万，浓度为o 2 5 时，整理后的精纺呢绒 对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率可达9 5 以上，2 0 次洗涤后的抑菌率也均在6 5 以上，具有良好的耐洗涤性能。 - 二 通过单因素试验分析了柠檬酸浓度、壳聚搪浓度、催化剂浓度、焙烘温度和时间等一 因素对整理效果的影响。采用正交试验对整理工艺进行优化，得出壳聚糖抗菌整理精纺一 昵绒的最佳工艺。整理液配方：柠檬酸浓度为o 8 ，壳聚糖浓度o 2 5 ，催化剂浓度。 为1 ，柔软剂a 1 0 n 浓度为1 8 ，m 口浓度为o 7 ( 以上各浓度均针对工作液而言) 。：二 整理工艺：预烘8 0 5m i n ，焙烘1 2 0 1 2 0 s 。整理后的精纺呢绒的折皱回复角有 所提高，断裂强力和悬垂性稍有下降，降低了织物的表面粗糙度，改善了手感，整理后； 精纺呢绒仍保持优良的吸湿透气性。 、 本课题运用扫描电镜对经壳聚糖整理前后的布进行了观察，发现整理后纤维的表面 微观形态发生了改变，壳聚糖整理剂填补了羊毛鳞片层的空隙。傅立叶红外光谱的测试。 表明，壳聚糖抗菌整理剂在对精纺呢绒抗菌整理的过程中，壳聚糖、羊毛分别与柠檬酸 发生了酯化反应。通过柠檬酸的作用，壳聚糖被固着在羊毛织物上，达到了抗菌耐洗涤 的目的。 关键词：壳聚糖，柠檬酸，精纺昵绒，抗菌整理 a b s t f a c t a b s t r a c t w 如lf 曲r i c sa r ef o u n d e df o ri t se x c e l l e n tw e a r i n 2p m p e n i e s ，m e a n w h i l ei ta i s oh a s t h ed i s a d v a n t a g eo fp o o rr e s i s t a l l c et ob a c t e r i a l i i lt i i i sp 印e r ，w eu s ef r i e n d l y e n v i m m e n t a ls u b s t a n c e c h i t o s a na n dc i t r i ca c i dt oi l n p a nt h ep r o p e n i e so f a n t i - b a c t e r i a lt o w o o lf a b r i ct t i r o u 霉血p a d d r v c u r et r e a t m e n t t h r o u g hd i s c u s s i n gd o m e s t i ca n df b r e i g n 柚t i b a c t e f i a lt e s t i n gm e t i l o d s ，p m b l e m s o ft h ed o m e s t i ca n t i b a c t e r i a lt e s t i n gm e t h o d sw e r ep u tf o 唧a r d 0 nt l l eb a s i so fl o t so f a n t i b a c t e r i a lt e s t i n g ，t h ep r o b l e m so fi n p m v e da 加c 1 0 0 卸dq u i 皿m e t h o d sw e r c a i l a l y z e d ，卸dt h es h a k en a s ks t a n d a r dw a sd e t e n n i n e df b fw o o lf a b r i ct e s t i n 2 a f t e ft e s t i i l gt h ef i n i s h e dw o r s t e df a b r i c ，e f e c t so fm o l e c u l a rw e j g l l t ，d e 孕e eo f d e a c e t y l a t i o na n dc o n c e n t r a t i o no fc h i t o s a no na n t i b a c t e r i a lp m p e n j e sw e r ea n a l v z e d i nt h i ss t u dy r e s u l t ss h o w st h a tt h ea n l i b a c t e r i a lp m p e f t j e sa r ei m p r o v e da si n c r e a s e o fc o n c e n t r a t i o na n dd e i ，e eo fd e a c e t y l a t i o n ，a n dt h ea n t i b a c t e r i a lp m p e n i e sa r e i m p r o v e da st h ed e c r e a s eo fm o l e c u l a rw e i 2 l l t t h ea n t i b a c t e r i a l珀t eo f s 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 ib o t he x c e e d s9 5 ，w h e nw o r s t e df a b r i c w a sf i l l i s h e db yc h i t o s a nw i t hm o l e c u l a fw e i g h to f4 9 6 0 0 0u n d e rc o n c e n t r a t i o no f o 2 5 t h ea j l t i b a c t e t i “r a t ea l s oe x c c e d s6 5 ，w h e na f t e r2 0t i m e sw a s h i n 岛s ot h e w o r s t e df a b r i ch a sg o o dw a s h i n ge n d u r a n c e a n a l y z i n gt h ef a d o r si nt h et r e a t m e n tp r o c e s s ：c i t r i ca c i dc o n c e n t r a t i o n ，c h i t o s a n c o n c e n t r a t i o n ，c a t a l y s tc o n c e n t r a t i o n ，c u r i n gt e m p e r a t u r ca n dt i m e c o n s i d e r i n gt h e f i n i s h i i l gw a y sa n de f f e c t ，t h eo p t i m i z e dt r e a t m e n tc o n d i t i o n ：c i t r i ca c j dc o n c e n t r a t i o n i so 8 ，c h i t o s a nc o n c e n t r a t i o ni s0 2 5 。c a t a l v s tc o n c c n t m t i o ni s1 ，s o f t e n e ra c n c o n c e n t r a t i o ni s1 8 ，m i 三jc o n c e n t r a t i o ni so 7 1 e a t m e n tt e c h n j c s ：p r o c i i r i n g t e m p e r a t i i r ea n dt i m ei s8 0 5 m i n ，c i l f i n gt e m p e r a t u r c 卸dt i m ei s1 2 0 1 2 0 s t 1 l e c r e a s e r e s i s t a n c e 卸dh a n d l eo ft r e a t e df a b r i ci si m p m v e d ，b u tt h eb r e a l 【i n gs t r e n g t h a i l dd r a p i n gp r o p e n i e sd e c i e a s e ds l i g h t l y t 1 l es u t f a c er o u g h n e s so ff i n i s h e dw o i s t e d f a b r i ci sd e c r e 勰e da n dm o i s t l l r ea b s o r b e n tp m p e n v 柚da i rp e 册e a b i l i t ya r ea l s o r e m a i n e d s e mw a se m p l o v e dt oo b s e et i l es u r f a c e so fw o o lf a b r i cb e f o r ea n da f i e r c h i t o s a nf i n i s l l l n e n t 1 tw a sf o u n dt l l a ts u - a c em o r p h o l o g yo fw o o lf 曲r i cw a s c h a n 鼯da f t e rc h i t o s a nf i n i s l l i n e n t s q u a m ao fw o o lf i b e r sw a sf i l l e dw i t h c h i t o s a n f i i l i s h i ga g c n t n i c o l e tn e x u s 盯瓜s p e c 仃ac l i e ss h o w e dt h a tc r o s s l i n k i n ge s t e r l i n k a 2 e sw e r ef o 瑚e di nw o o lf a b r i c 卸dc h i t o s a na n 聆n t c h i t o s a nw a sc o m b j n e d w i t hw o o l 肋e r st h m u 曲c h e m i c a lb o n du n d e r t h eb r j d 舻o fc i t r i ca c i d i nw h i c h i m p a nd u r a b l ea n t i b a c t e r i a l k e y w o r d s ：c h i t o s a n ，c j t r i ca c i d ，w o r s t e df a b r i c ，a n t i - b a c t e r i a lf j n i s h i n g i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取褥的研究成鬃。尽我所知，除了文中特溺加以标注帮致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证粥而使用过的材料。 与我一同芝作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了瞬 确的说明并表示谢意。 签名： 害瞬 日期：卯醇年争月g 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江誉大学有关保留、使用学位论文的趣 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据瘴进行检索，可以采用影印、缩印或扫箍等复翎手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 p 签名：彦垭 第一章前言 1 1 抗菌织物的研究概况 第一章前言 织物的抗菌卫生整理技术是现代医学、精细化工与染整新技术相结合的边缘技术。 其关键问题是从化工方面如何进行抗菌剂的分子结构设计和合成；从医学方面要研究抗 菌防臭剂的抗菌效果和安全性等：从染整方面要解决抗菌防臭剂和纤维的结合以及各项 牢度、强力、白度和透气性等。 在传递致病菌的过程中，纺织品总是一个重要媒介。如果纺织品具有杀灭致病菌的 功能，不仅减少了一个主要的传播途径，还可以阻止微生物繁殖和分解织物上污物产生 的臭味。随着人们物质生活的改善和对日用消费品及环境要求的提高，具有抗菌保健功 能的纺织用品越来越受到人们的青睐。 1 1 1 抗菌剂 抗菌织物加工方法一般可分为以下两种“1 ： ( 1 ) 纺丝改性法：先制得抗菌纤维，然后再制成各类抗菌织物； ( 2 ) 后整理法：将织物用抗菌剂进行后处理加工以获得抗菌性能。 采用第二种方法时，抗菌整理剂应满足以下要求”1 ： ( 1 ) 对于污染纺织品的各种有害细菌、真菌具有优良的杀灭或抑制能力，且对细菌 不产生抗药性： ( 2 ) 与纤维的结合力强，耐漂洗，具有长效抗菌性； ( 3 ) 对人体不产生生理障碍，不污染环境，安全性良好： ( 4 ) 易于应用，不影响织物的质量和风格。 广义的抗菌概念是指抗各种微生物的功能，包括细菌、霉菌、真菌及病毒等多种微 生物，准确的况是抗微生物；狭义的抗菌概念仅指具有抑制细菌的能力。抗菌剂是指一 些微生物高度敏感，少量添加即可赋予良好抗菌性能，能够抑制微生物生长、繁殖或毒 杀微生物的化学物质。抗菌剂对有害人体健康的细菌的杀灭，有别于人们生活中的消毒 含义，在实际应用中侧重于在长期的使用过程中抑制它们的生长和繁殖，以达到保护环 境卫生的目的。评价和选择抗菌剂应充分考虑以下因素：抗菌谱、持久性、加工适应性、 耐候性、稳定性、反应惰性、安全性和经济因素等诸多方面。 目前市场上有产品出现的抗茵剂可分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂三大 类。 1 1 1 1 无机抗菌剂 无机抗菌剂的种类繁多，性能各异，分类方法也不同。主要有抗菌性沸石、磷灰石、 一一 江南大学硕士学位论文 磷酸钙等无机离子交换体之类的多孑l 性物质，以及汞、银、铜、铅等金属及其离子化合 物和络合物“，。 抗菌性沸石是应用最广的无机抗菌剂，其种类繁多，但均是碱金属或碱土金属的水 合硅铝酸盐，是一种由氧桥连接的硅、铝、氧四面体在三度空间呈骨架状无限排列的矿 物。除了抗菌性沸石以外，金属离子化合物是另一类曾得到广泛应用的无机抗菌剂。早 在2 0 世纪6 0 年代就有用金属化合物作为抗菌剂，通过一定的途径，如浸渍、吸附等方法， 对织物进行处理，使织物表面附上一层抗菌性金属离子。 银系无机抗菌剂应用也比较广泛，用无机载体固定银离子或其化合物制得的银系无 机抗荫剂具有优异的广谱抗菌能力和其它金属离子不可比拟的安全性，已经被广泛应用 于抗菌纤维、抗菌塑料和抗菌陶瓷的生产中n 1 。 1 1 1 2 有机抗菌剂 有机系抗菌剂的开发应用较早，生产工艺也相对成熟。一般根据其化学分子结构可 分成2 0 余大类，主要包括季铵盐类，双胍类、醇类、酚类、醛类、有机酸类、酯类、醚 类、过氧化物类、卤素类等“7 。有机抗菌剂是通过化学反应，与细菌和霉菌的细胞膜表 面阴离子相结合或与硫基反应，破坏蛋白质和细胞膜的合成系统，使蛋白质变性、代谢 受阻，从葡起到杀菌、防腐及防霉等作用。有机抗菌剂的优点是：杀菌力强，灭菌速度 快，抗菌范围广。 1 1 1 3 天然抗菌剂 天然抗菌剂是人类最早使用的抗菌剂，我们的祖辈们早就从实践中得知香辣料、蓖 麻油、桧醇等都对食物具有防腐保鲜功能。这种抗菌剂是利用各种天然物质特有的抗菌 性能制造和使用的抗菌剂，主要是从动植物中提炼精带而成的，例如山奇、孟宗竹、薄 荷、柠檬叶等的提取物，蟹和虾中提炼的壳聚糖、鱼精蛋白、桂皮泊和罗汉柏油等。由 于天然抗菌剂完全是从天然动植物中提取或直接使用的，在生产和使用过程中，对人畜 或环境不产生污染危害。 天然抗菌剂在纺织品抗菌加工中的使用越来越多。已经被采用的纺织品抗菌剂有芦 荟、丁香予、甘草等中草药萃取物等”。天然高分子壳聚糖以其优异的抗菌性能成为近 几年抗菌纺织品开发和研究的重点。壳聚糖类抗菌剂经验证对人体无任何危害，没有原 发致病性，具有耐候性优良、毒性低、使用安全等优点。目前已有壳聚糖改性棉纤维、 聚氨酯、尼龙和粘胶纤维等研究出现。 1 1 2 国内外研究现状 抗菌材料最早应用于纺织业是在2 0 世纪4 0 年代，即二战期间，德军采用季铵盐浸 渍方法处理各种军服和战地医院的医用纺织品，引起人们对抗菌纺织品的极大兴趣。2 0 世纪5 0 6 0 年代美国开发的纺织品卫生整理方法，实现了工业化生产。如1 9 4 5 年美国 第一章前言 纽约m i c h a e ll a r s e n 公司开发的商标为“s a n i t i z e d ”的抗菌卫生织物。至1 9 5 7 年美国已 有5 0 0 多家工厂生产各种类型抗菌织物，产品销售遍及欧洲和非洲等地区，产品商标有 “s a l l i g a r d ”、 “d u m 缸s h ”、“a c t i 疗e sh j ，等。 在织物抗菌后整理方面，美国d 0 wc o r n i n g ( 道康宁) 公司生产的d c 5 7 0 0 抗 微生物整理剂取得了很大的成就，它是一种安全性好，抗菌谱广，可用于生产非溶出型 抗菌防臭纺织品的抗微生物剂，用途十分广泛，在棉、聚酯、聚丙烯腈等纤维和无纺布， 合成皮革等材料上均有应用。 日本纺织界在上世纪7 0 年代后开发了很多抗菌产品，近几年内在世界抗菌卫生纺 织品方面占据了极重要的地位。日本化学纤维协会山崎义一曾撰写文章介绍了抗菌防臭 纺织品在日本开发的情况，如表1 1 所示。 表卜1 日本抗菌织物的开发生产现状 加工方法公司名称 抗菌剂举例 处理纤维举例 抗菌后整理可乐丽银沸石棉纤维 旭化成有机硅季铵盐棉纤维。涤棉混纺 甲壳素 帝人 有机硅季铵盐棉纤维，涤棉混纺 东丽双胍类棉纤维 东洋纺有机硅季铵盐棉纤维，涤棉混纺 尤尼契克有机硅季铵盐 棉纤维 三菱人造丝苯基酰胺化合物人造丝 大和纺有机卤化物棉纤维，涤棉混纺 日东纺乙二醇酯类棉纤维，涤棉混纺 东邦人造丝 有机硅季铵盐 棉纤维涤棉混纺 敷岛纺脂肪族亚胺类棉，涤纶，涤棉混纺 富士纺有机硅季铵盐棉纤维 纺丝改性 可乐丽有机硅季铵盐 涤纶 东丽 无机化合物 尼龙 尤尼契克抗菌性沸石涤纶 东邦人造丝改性有机硅季铵盐粘胶纤维，腈纶 富士纺壳聚糖粘胶纤维 我国的抗菌卫生整理尚属早期开发和生产阶段，但近年来国内较多企业重视了抗菌 防臭整理剂及抗菌纺织品的开发，在国内市场也推出了服装内衣、床上用品及鞋、袜等 的抗菌、防臭功能纺织品。如由天津工业大学与纺织、针织企业联合研制的防菌、远红 外纺织品获得社会的好评和丰厚的经济效益。东华大学开发的a b 抗菌系列产品等，深 受消费者喜爱，目前这类商品的销售正处在走俏中。随着人民生活水平的不断提高，人 们对纺织品提出了舒适、方便、卫生的要求，纺织品的抗菌卫生整理己列入纺织品的特 江南大学硕士学位论文 种整理的新课题。我国自行研制的抗菌剂及整理织物见表1 - 2 。 表卜2我国抗菌织物生产现状 生产单位生产方法应用举例 山东海洋大学用o - 澳代肉桂醛处理 胶鞋 沙市袜厂 用咪唑抗菌剂后处理 袜子 东华火学腈纶硫化铜处理抗菌布 a b 布 山东纺织：i 。学院用s f p 1 羧基氯代二苯醚整理剂处理 床单 潍坊床单厂 j = f ；fs f p 1 羧基氯代二苯醚整理剂拼j _ ；f2 d 树脂床单 ：1 匕京印染厂抗癣药m e 8 6 0 5衬裤 上世纪8 0 年代初北京洁尔爽高科技有限公司 1 5 ，试验有效。若低于此 值，试验无效，需重做试验。 3 3 3 2 选择理由 改良的振荡烧瓶法可以测试吸水性较差的织物，而且操作起来也比较容易，适合精 纺呢绒的抑菌性能测试。把织物直接加到菌液当中，克服了羊毛织物润湿性差的缺点， 也不存在菌液不能完全沈脱的问题。改良的振荡烧瓶法规定加入菌液的烧瓶要在培养箱 中振荡1 2 h 或2 4 h ，以模仿人体穿着情况。从时间上来讲，2 4 h 有点长，不太符合人体 的穿着情况，因此选用1 2 h 。经过大量的抗茵检测，发现改良的振荡烧瓶法能比较准确 地考察出整理后的精纺呢绒的抗菌情况。 3 4 抗菌织物测试过程中需注意的一些问题 为了确保检测结果的准确，在抗菌检测过程中应该注意以下问题。 3 4 1 标准空白对照样 标准空白对照样问题是影响测试结果的关键问题。人们习惯于把未做抗菌整理的织 物作为空白对照样，但即使是未作抗菌处理，织物上也可能有一些残留化学物质( 如柔 软剂、酸、碱性物等) ，在未洗涤前往往具有一定的抗菌作用，如以此做为空白对照， 第三章抗菌检测方法的选择 结果就很不准确。”。因而，对空白对照样，都应事先进行充分的水洗，除去干扰物烘 干后方可使用。 最好的解决办法是在测试方法标准中确定某种织物作为标准空白对照样，例如日本 的j i s l1 9 0 2 8 ：1 9 9 8 法就对此作了规定，采用日本j i s l0 8 0 3 标准中规定的“用于快速 染色试验标准接近织物”作为标准空白对照样( 其前处理工艺有很具体的规定) 。 3 4 2 洗涤方法和洗涤剂 不同的洗涤剂和洗涤方法对实验结果也有影响，只有确定洗涤参数和洗涤剂种类， 试验结果才有可比性。即使采用的是同一种洗涤剂，不同的方法( 如机洗、手洗) 或设 定不同的洗涤参数( 如不同的洗涤时间、不同的漂洗时间等) 对试验结果存在影响”。 另外，采用何种洗涤剂对结果的影响也很大，因而对洗涤程序及洗涤剂要进行标准 化，不然试验数据缺乏可比性。 3 4 3 用0 8 5 冰冷生理盐水代替中和剂 用o 8 5 冰冷生理盐水代替a a t c c l 0 0 法中的中和剂是日本学者的发明，为解决 a a t c c l 0 0 法稀释操作相对误差大的问题找到了一条有效途径。 用0 4 冰冷生理盐水稀释接种菌，特别是用它来沈脱培养后试样中的活菌，是 克服操作相对误差的好办法“”。这不仅省去了麻烦的中和程序，还可测出试样的杀菌( 活 性) 值及抑菌( 活性) 值。并且，若试样较多，更能显示出冰冷盐水的优越性，可避免在 费时的稀释操作期间，由于细菌的快速繁殖而带来的待稀释试样容器中的菌液浓度不断 增加，致使不同熟练程度的试验者试验结果误差大的问题。 3 4 4 培养时间 不同的检测方法规定的细菌在织物上的培养时间是不一样的，就是同一种方法不同 的人来做抗菌检测也会采用不同的培养时间，培养时间的不同对抑菌率的影响很大。一 次性使用卫生用品卫生标准g b1 5 9 7 9 一1 9 9 5 规定的培养时间为l 小时，它针对的是医疗 上抗菌效果比较明显的医用产品，但是如果普通的服用织物也采用1 小时来检测的话， 就可能得到较低的抑菌率。一般服用织物的杀菌效果没有那么强，而且在人体上的穿着 时间也比较长。因此，在做抗菌检测的过程中，应该严格模仿待测织物的实际用途，这 样才能更好的体现抗菌织物的抗菌效果。通过大量的抗菌试验，我认为培养时间6 1 2 h 为宜。 、 江南大学硕二l 学位论文 第四章壳聚糖抗菌性能研究 羊毛作为纯天然蛋白质纤维，具有光泽柔和、弹性、耐磨性以及吸湿性、保暖性等 优良性能，受到消费者的喜爱，但由于羊毛是蛋白质纤维，极易滋生细菌。随着人们对 纺织品抗菌保健功能要求的不断提高，也为了进一步提高羊毛产品的服用性能和档次， 对羊毛织物进行抗菌整理是十分必要的。壳聚糖是一种新型的绿色环保型抗菌整理剂， 其资源丰富、无毒、无污染，并具有良好的生物相容性、生物可降解性和广谱抗菌性“ 4 ”，已经应用于棉织物的抗菌整理中。本章对壳聚糖整理后的精纺呢绒的抗菌性能进行 检测，并进一步研究壳聚糖的浓度、脱乙酰度和分子量对抗菌性能的影响，以及壳聚糖 的抗菌机理。 4 1 抗菌检测方法 4 1 1 所用织物 经壳聚糖整理的精纺呢绒与未整理的精纺昵绒、棉、麻( 罗布麻) 、丝。 4 1 2 抗菌整理工艺 整理剂配方：柠檬酸浓度为o 8 ，壳聚糖浓度为0 2 5 ，催化剂( 次亚磷酸钠) 浓度为1 ，柔软剂a c n 浓度为1 8 ，柔软剂m e j 浓度为0 7 。( 以上浓度均针对 工作液而言) 工艺条件：浴比1 ：2 0 ，8 0 预烘5m i n ，1 2 0 焙烘1 2 0 s 。 4 1 3 试验方法及步骤 4 1 3 1 培养基及溶液的配制 肉汤培养基：蛋白胨l o g ，牛肉浸膏5 9 ，氯化钠5 9 ，蒸馏水l l 。加热使配料溶解， 用o 1m o l ln a o h 调p h 值至6 8 分装烧瓶，在1 0 3 k p a 的灭菌锅灭菌1 5 m i n 。 营养琼脂培养基：蛋白胨1 0 9 ，牛肉浸膏5 9 ，氯化钠，琼脂粉1 5 9 ，蒸馏水1 l 。将 除琼脂粉以外的各成分溶解于蒸馏水中，用0 1m o l ln a 0 h 调p h 值至7 4 ，加入琼脂， 加热煮沸，使琼脂溶化，分装烧瓶，在1 0 3 k p a 的灭菌锅灭菌1 5 m i n 。 磷酸盐缓冲液：将7 2 m l 的0 2 m o i ln a 2 h p 0 4 的溶液和2 8 m l 的o 2m o l 几n a h 2 p 0 4 溶 液混合，加入5 9n a c l ，溶于l l 蒸馏水中，用o 1m o l ，ln a o h 调p h 值至7 0 ，分装烧瓶， 在1 0 3 k p a 的灭菌锅灭菌1 5 m i n 。 4 1 3 2 菌种的活化 将试验用指示菌( 金黄色葡萄球菌、大肠杆菌) 用接种针接入适宜的新鲜琼脂斜面培 养基上，置恒温恒湿培养箱中培养3 4 代进行活化处理引。 笙婴童 查墨塑垫堕生墼堕壅 4 1 3 3 菌液的制备 将活化的指示菌置于超净台上，在无菌操作下，用5 m l 的磷酸盐缓冲液注入到有指 示菌的试管内，充分振荡，将指示菌洗下，制成菌悬液。 4 1 3 4 操作步骤 采用改良的振荡烧瓶法，具体操作步骤如第三章所示。 4 1 4 耐洗涤试验 沈涤条件是在室温下，将整理后的样布用正章羊毛洗涤剂( 浓度为2g l ) 浸泡5 m i n ， 揉洗、漂洗各2 m i n ，晾干，作为一次洗涤过程。 4 2 壳聚糖对抗菌效果的影响和分析 4 2 1 浓度 选取的壳聚糖分子量为4 9 6 万，脱乙酰度为9 0 左右，配成抗菌整理剂，使壳聚 糖在工作液中的浓度分别为l4 ：0 0 2 5 、2 “：o 0 5 、3 4 ：o 1 、4 4 ：o 2 ，对精 纺呢绒进行抗菌整理，并进行抗菌检测，考察壳聚糖的浓度对其抗菌性能的影响。 1 0 0 桨8 0 尊6 0 垫4 0 幕2 0 o o 0 2 5 0 0 5o 7 5o 1o 2 浓度 + 金黄色葡萄球菌一大肠杆菌i 图4 1壳聚糖浓度对抗菌效果的影响 由图4 一l 所示，随着壳聚糖浓度的增加，壳聚糖对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑 菌率也逐渐增加。壳聚糖的浓度从o 0 2 5 上升到o 0 5 时，抑菌率增长的最快，当浓 度达到01 时，抑菌率接近9 5 。因此，壳聚糖作为织物的抗菌剂，加入很少用量， 就可取得优异的抗菌效果。壳聚糖在酸性条件下，一n h 2 易与h + 结合形成一n h 3 + 正电离 子。细菌是由细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核构成的，细胞壁和细胞膜由磷酯双分子 层组成，带负电荷。随着壳聚糖浓度的增大，溶液中一n h 3 + 正电荷增多，对于细菌( 带 负电荷) 的静电引力增强，更多的细菌被絮凝，聚沉，其生长受到抑制。 江南大学硕_ ：学位论文 4 2 2 分子量 选择四种脱乙酰度相似( 9 0 左右) ，分子量差异较大的壳聚糖对精纺呢绒进行抗 菌整理，并进行抗菌检测，考察壳聚糖的分子量对其抗菌性能的影响。分子量分别为 l4 ：5 4 万、2 4 ：1 2 3 万、3 4 ：4 9 6 万、4 4 ：1 0 3 ，万。 l o o 9 0 措8 0 晕7 0 6 0 5 41 2 34 961 0 3 分子量万 l + 金黄色葡萄球菌+ 大肠杆菌l 图4 2 壳聚糖分子量对抗菌效果的影响 由图4 2 所示，经不同分子量的壳聚糖整理的精纺呢绒有不同的抑菌率，基本是随 着壳聚糖分子量的升高而降低。从图中我们可以看出，当分子量为5 4 万时，对金黄色 葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率可达9 5 左右；分子量为1 0 3 万时，对金黄色葡萄球菌 和大肠杆菌的抑菌率下降到8 0 左右。 由此可见，分子量的大小对抑菌率有很大的影响。我们推测，之所以存在不同的抑 菌率有可能是因为高分子量的壳聚糖和低分子量的壳聚糖存在着不同的抗菌机理。从图 中我们可以看出，相同分子量的壳聚糖对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率也不同， 说明壳聚糖的抗菌性能还和菌种有关系。 4 2 3 脱乙酰度 在本试验中采用了四种分子量相似( 约为4 9 6 万) ，但脱乙酰度不同的壳聚糖，分 别为1 4 ：8 1 6 3 、2 4 ：8 6 0 5 、3 0 ：9 0 3 6 、4 4 ：9 5 3 5 。将这四种不同脱乙酰度的 壳聚糖配成抗菌整理剂对精纺呢绒进行整理，并进行抗菌试验，考察脱乙酰度对壳聚糖 抗菌效果的影响，抑菌率测试结果如图4 3 。 从图4 3 中我们可以看出，分子量相似脱乙酰度不同的壳聚糖整理的精纺呢绒的抑 菌率是不同的，脱乙酰度越高，壳聚糖的抗菌效果越好。当脱乙酰度为8 1 6 3 时，对 金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率为7 0 左右：随着脱乙酰度的提高，壳聚糖的抑 菌率也逐渐提高，当脱乙酰度为9 5 3 5 时，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率接 j 丘1 0 0 。 第四章 壳聚耱抗菌性能研究 冰1 ： 薄8 0 鎏器 5 0 8 l6 38 6 0 5 9 0 3 69 5 3 5 脱乙酰度 巨至垂夏堕互三圃 圈4 3 壳聚糖脱乙酰度对抗菌效果的影响 壳聚糖脱乙酰化的过程，就是分子链上的一n h c o c h 3 逐渐被n h 2 取代的过程，在 酸性条件下，一n h 2 易与h + 结合形成一n h 3 + 正电离子。细菌是由细胞壁、细胞膜、细胞 质和细胞核构成的，细胞壁和细胞膜由磷酯双分子层组成，带负电荷。随着壳聚糖脱乙 酰度的增大，其分子链上的一n h 3 + 正电荷也增多，对于细菌( 带负电荷) 的静电引力增 强，更多的细菌被絮凝，聚沉，其生长繁殖也随之减弱，即表现为壳聚糖的抗菌性随着 其脱乙酰度的增大而增强【4 4 1 ，如图4 4 为壳聚糖的杀菌模型。 ll n + rn r l o 卑i 、卜苎一。一亡一c h t b o 上宁一o h ： o c = 0 |9 z = = 翌疆霹z = z 二f o o = 早| 丫苎一。一 一c h z 一乏一。 上r 2 = = 垄煎耍1 2 = 二 图4 4 壳聚糖的杀菌模型 x ： 謦 嚣 i 江南火学硕士学位论文 4 3 壳聚糖整理精纺昵绒的抗菌性能分析 与合成纤维相比，天然纤维更容易滋生细菌。比如纤维素纤维本身虽不能作为直接 的营养来源，但在合适的条件下，真菌分泌出的酶液将纤维素转变为葡萄糖，从而成为 微生物的营养物质。羊毛属于蛋白质纤维，可以作为细菌直接地营养来源，因此更易滋 生细菌。本节考察了整理后的精纺呢绒的抗菌性能。 4 3 1 抗茵性能测试结果分析 4 3 1 1 抑菌率与培养时间的关系 随着振荡时间的延长，未整理精纺呢绒和整理后的精纺呢绒的菌落数的变化情况。 表4 1菌落数随培养时间的变化情况 n 种 金黄色葡萄球菌 大肠杆菌 ￥ 珂彩 未整理的整理后的未整理的整理后的 廊 精纺呢绒精纺呢绒精纺呢绒精纺呢绒 01 3 2 x 1 0 1 2 9 1 0 l4 9 x 1 0 1 5 4 1 0 1l2 8 1 0 56 1 2 1 0 41 4 3 1 0 73 2 1 0 4 22 4 5 1 0 2 9 3 1 0 42 8 2 1 0 3 9 2 1 0 4 4 66 7 1 0 578 6 1 0 36 8 4 1 0 9 3 4 1 0 82 3 4 x 10 63 5 5 1 0 。25 7 1 矿52 l 1 0 2 1 246 2 1 0 6 1 9 4 1 0 24 8 7 1 0 02 6 2 1 0 二 t 2 h 菌数减少率 9 9 9 99 9 9 9 两种菌溶液中的活菌数变化情况如表4 1 所示。放入未整理的精纺呢绒的烧瓶里的 菌液在最初的一个小时内，活菌数有所减少，这可能是因为细菌从培养试管移入振荡瓶 后，需要对新环境有段时间的适应，烧瓶内的营养物质不如试管内的营养物质充足， 新陈代谢不是很活跃。在随后的几个小时内，细菌适应了环境并且以精纺呢绒为营养， 逐渐繁殖，数量增多。放入整理后的精纺呢绒的烧瓶里的菌液在最初的两个小时内细菌 减少的较快，在随后的几个小时内，活细菌的数量较少且变化不大，说明细菌的生长己 被抑制。 从表4 一l 、4 2 中可以看出，织物放入菌液4 小时后的很长一段时间早，菌数比较 稳定，此时计算各小时的菌数减少率，结果相差不大。在一天的实际穿着中，皮肤表面 病菌与织物的接触并不象振荡接触那样剧烈，穿着时间也基本在1 2 个小时之内，所以 通过计算试样在菌液中振荡培养1 2 小时后的菌数减少率，己经可以确切的反映织物的 抗菌效果。 第四章壳聚糖抗菌性能研究 表4 2抑菌率随培养时间的变化情况 菌种 金黄色葡萄球菌大肠杆菌 嗍 0 o0 l 5 2 1 94 8 8 r 28 8 0 48 6 1 1 49 8 8 29 8 6 3 89 9 9 89 9 9 7 1 2 9 9 9 9 9 99 9 4 3 1 2 与其它未整理的天然纤维进行