（发酵工程专业论文）具有抗菌功能的抗菌纸研究.pdf

， ，： 矗 贵州人学硕f 学位论文其有抗苗功能的抗菌纸的研究 摘要 本论文研究了几种具有抗菌功能的抗苗纸的制备方法，选用壳聚糖、乳酸链球曲素和 表面接枝高分子抗菌剂的纳米s i o x 作为抗菌剂，分别以浆内添加、表面施胶、喷洒等工艺 添加到纸上，制成抗菌纸，并对其技术性能和抗菌性能进行检测。 壳聚糖抗菌纸经技术性能检测表明添加壳聚糖使撕裂度、耐破度和耐折度和返黄值均 有所增加，厚度、定量，抗张指数变化不人，白度下降；n i s i n 抗卤纸经技术性能检测表 明涤加乳酸链球曲泰使耐破指数和横向耐折度有所增加，厚度，定簧，撕裂度、抗张指数、 纵向耐折度、向度和返黄值苜均无明显变化。表面接枝高分子抗曲荆的纳米s i o 。抗卤纸经 技术性能检测表明添加表面接枝高分子抗曲剂的纳米s i q 后，纸的厚度、定鼍，耐折度和 撕裂指数有所增加，耐破指数、抗张指数、白度和返黄值都有所下降，撕裂指数略有增加。 壳聚糖抗菌纸经抗菌检测表明对细菌具有良好的抗曲能力，但对真菌的抗曲效果不明 显；表面施胶n i s i n 抗菌纸经抗菌检测其对革兰氏阳性菌有明显的抗菌效果，喷洒n i s i n 抗菌纸对革兰氏阳性菌具有1 常好的抗菌效果；喷洒工艺优于表面施胶工艺；用浆内添加 的方式生产的表面接枝高分子抗卤剂的纳米s i o ，抗卤纸，添加了助留削后抗曲效果有所 增加；把表面接枝高分子抗菌剂的纳米s i o ，以表面喷洒的方式制备的抗函纸对细卤和真菌 都有很好的抗函效果。 犬键词：壳聚糖乳酸链球曲素，纳米s i o 。纸张技术性能，抗曲性能 毋 ， p ” ， # 贵州太学够 卜学位论文贝有抗菌功能的抗菌纸的研究 a b s t r a c t i n t h i sp a p e r , s e v e r a lk i n d so fp r e p a r a t i o nm e t h o d so fa n t i b a c t e r i a lp a p e rw i t h a n t i b a c t e r i a lf u n c t i o nw e r es t u d i e d t h ea n t i b a c t e r i a lp a p e rw e r ep r e p a r e dw i t h c h i t o s a n , n i s i na n dl l a n o - s i o xg r a f t e dw i t ho r g a n i ca n t i b a c t e r i a lg r o u p s ，w h i c hu s e d t h em e t h o d so fa d d i t i o ni n p u l p ，s u r f a c es i z i n g ，s u r f a c ei n s u f f l a t i o n t h e nt h e t e c h n i c a lf e a t u r ea n dt h ea n t i b a c t e r i a lf e a t u r eo f p a p e rw e r ee v a l u a t e d t h eb e a r i n gs t r e n g t hi n d e x ，t h et e a r i n gs t r e n g t hi n d e xa n df o l d i n ge n d u r a n c e i n d e xo fc h i t o s a na n t i b a c t e r i a lp a p e ri n c r e a s e dal i r l e ，t h et h i c k n e s s ，b a s i cw e i g h t a n dt e n s i l es t r e n g t hi n d e xo fc h i t o s a na n t i b a c t e r i a lp a p e rw e r en o tc h a n g ea n ym o r e ， t h ew h i t e n e s sa n dar e v e r s i o no fc o l o ro fc h i t o s a na n t i b a c t e r i a lp a p e rb e c o m eb a d t h a nc o n t r o l ；t e a r i n g s t r e n g t h i n d e xa n d f o l d i n g e n d u r a n c ei n d e xo fn i s i n a n t i b a c t e r i a lp a p e ri n c r e a s e dal i u l e ，t h et h i c k n e s s ，b a s i cw e i g h t ，t h et e a r i n gs t r e n g t h i n d e x ，t e n s i l es t r e n g t h ，t h ew h i t e n e s sa n dar e v e r s i o no fc o l o ro fn i s i na n t i b a c t e r i a l p a p e rw e r en o tc h a n g ea n ym o r e ；t h et h i c k n e s s ，b a s i cw e i g h t ，f o l d i n ge n d u r a n c e i n d e xa n dt h et e a r i n gs t r e n g t hi n d e xo fl l a n o - s i o xg r a f t e dw i t ho r g a n i cf u n c t i o n a l g r o u p sa n t i b a c t e r i a lp a p e ri n c r e a s e dal i t t l e ，t h et e a r i n gs t r e n g t hi n d e x ，t e n s i l e s t r e n g t hi n d e x ，t h ew h i t e n e s sa n dar e v e r s i o no fc o l o ro fl l a n o - s i o xg r a f t e dw i t h o r g a n i ca n t i b a c t e r i a lg r o u p sa n t i b a c t e r i a lp a p e rd e c r e a s e dal i t t l e t h eb a c t e r i c i d a lc a p a b i l i t i e so ft h e s ep a p e rw e r ee v a l u a t e d ，t h ea n t i m i c r o b i a l t e s t si n d i c a t et h a tt h eb a c t e r i c i d a lc a p a c i t i e so fc h i t o s a na n t i b a c t e r i a lp a p e rt ot y p i c a l m i c r o o r g a n i s ms u c ha sg r a mp o s i t i v ea n dg r a mn e g a t i v eb a c t e r i aa r eo b v i o u s ， y e a s ta n df u n g ia r en o td i s t i n c t ；t h eb a c t e r i c i d a lc a p a c i t i e so fn i s i na n t i b a c t e r i a l p a p e rp r e p a r e dw i t hs u r f a c es i z i n gt og r a mp o s i t i v eb a c t e r i aa r eo b v i o u s ，t h e b a c t e r i c i d a lc a p a c i t i e so fn i s i na n t i b a c t e r i a lp a p e rp r e p a r e dw i t hs u r f a c ei n s u f f l a t i o n g r a mp o s i t i v eb a c t e r i aa l em o r eo b v i o u s ；t h em e t h o do fs u r f a c es i z i n gs u p e r i o rt o t h a to fs u r f a c ei n s u f f l a t i o n ；t h eb a c t e r i c i d a lc a p a c i t i e so fn a n o s i o xg r a f t e dw i t h o r g a n i cf u n c t i o n a lg r o u p sa n t i b a c t e r i a lp a p e rp r e p a r e dw i t ha d d i t i o ni np u l pa n dt h e a d d i t i v er e t a i n a g e n tg r a mp o s i t i v eb a c t e r i aa r ei n c r e a s e d ；t h eb a c t e r i c i d a l 一籼 - h _ _ 5 f!， 一 如 一 t c a p a c i t i e so fn a n o s i o xg r a f t e dw i t ho r g a n i ef u n c t i o n a l g r o u p sa n t i b a c t e r i a lp 印既 p r c p a r e dw i t hs u r f a c ei n s u f f l a t i o nt ot y p i c a lm i c r o o r g a n i s ms u c h a sg r a mp 0 8 i t i v 。 a n dg r a mn e g a t i v eb a c t e r i a ，y e a s ta n df u n g ia r eo b v i o u s k e y w o r d s ：c h i t o s a n ，n i s i n , l l a n o - s i o x ，t h et e c h n i c a lf e a t u r eo f p a p e r , t h ea n t i b a c t e r i a lf e a t u r e 。 ， 钿 。 贵州大学碘1 学位论文 只有抗菌功能的抗菌纸的研究 1 1 导言 第一章绪论 近年来。随着社会的发展和人民生活水平的提高，为了自身健康的需要。人f f j 对l ：作 象i 生活环境的卫生目箍重视，从而促进了贝有抗曲功能材料的研究与开发，各种抗曲制品 麻返而生，如抗曲塑料、抗曲陶瓷、抗曲涂料、抗菌织物等，但笑丁抗曲纸的报道却不多 见。纸，涉及备行各业，千家万户，抗曲纸具有广泛的用途。可用丁革制品、食品、医药 以及水果等物品的包装，以及制造流通领域的证券、票据的原纸。然而，在纸的制造。储 藏或使用中会沾染上细菌。可能引起疚病传播，而使得它在某些范围内的使_ h j 受局限或影 响，如食品包装用纸，它不仅要求本身无菌也要有杀灭细菌的能力；又如妇女用纸和小孩 的尿不湿用纸，国家标准是细曲菌落总数不大于2 0 0 c f u g 其中大肠杆菌和其他致病性化 脓菌不得检出。目前纸张本身具有抗菌功能、对纸张表面的微生物具有抑制作_ i j 的新型抗 曲纸张已经开发出来进入市场。 抗曲纸是把极少节的抗曲荆以喷洒、施胶、涂布，浸渍、改性纤维等方法添加至将通 纸中，制成的具有抗曲功能的纸。抗曲纸能够有效防i p 人与人，人与物、物与物之间的细 菌交义感染，同时还贝有卫生自沾功能，其抗函k 效性可与纸制品使川寿命同步，开辟了 纸制品应j e f j 的新领域。抗卤纸制品在国外已延伸到与人们生活息息相关的各个方面。如卫 生纸、卫生巾，办公用纸、包装盒、果树生长袋等。而在国内除医药方面的用纸外，其它 领域几乎没有抗菌产品。据世界卫生组织统计，全世界每年死于细菌感染的人数超过1 7 0 0 万人，抗曲产品的发展。可有效的切断病菌的传播途径，保护人体的健康。因此，抗菌纸 的开发和研制越来越受到人们的普遍关注。 1 2 抗菌剂及其在抗菌纸中使用 微生物是种类繁多人类肉眼无法石见的。1 r 常小的一类生物。通常，抗曲韵对象是 指那些对人类健康有害以及给人类生活带米不便的微生物等 “抗菌”的含义非常广泛，包括灭菌、杀菌、消毒和防卤等多种含义。抗曲的方法可 分为物理法、化学法和生物法等3 类“1 物理法是通过改变温度、压力，水分含颦( 干燥) 贵州大学硕士学位论文 具有抗菌功能的抗菌纸的研究 以及使用滤函器过滤、电磁波、电子射线等物理手段杀曲。化学法则是通过调节ph 值、 利用化学约荆笤手段灭菌。生物法包括控制营养源，改变材料抗微生物性能及虑用抗微生 物的生物活性物质如乳酸链球卤素等。使j j 抗曲防腐荆是迄今最广泛采用的方法，它具有 适_ h j i 面r 、效率高、有效期妖等特点。故抗曲功能纸主要是采用添加抗菌剂来赋予纸张抗 i 蛰性能。抗曲荆的麻州在国外始下上1 廿纪八十年代，尤其近几年抗曲荆产品的开发风靡欧 美国家及日本。 抗曲纸中的核心成分是抗曲剂。极少数的抗菌剂添加至许通纸中，可制成抗曲功能纸。 再经加上成制品。抗菌功能纸可以使表面的抗菌成分及时通过接触杀菌或抑制在纸表面的 细菌的繁殖，进而达到长期卫生、安全的目的。抗菌剂大体上可分为无机系、有机系和天 然系抗菌剂三大类。 1 2 1 无机系抗菌剂 无机系抗曲荆是指将银、铜、锌等本身具有抗菌能力的金属或金属离子，通过物理吸 附或离子交换等方法负载丁沸石、硅胶等多孔材料表面的制剂。无机抗曲剂作用微生物的 方式是与曲体的蛋白质相互作刚。使微生物体内的酶变性失活，阻碍其合成的进行和能馘 来源，进而使代谢受阻，抑制微生物的生长繁殖。 由于无机抗菌剂是通过载体的缓释来完成抗菌目的，而且载体及金属都具有很低的毒 性，所以无机抗曲剂具有耐久性及安全性好的突出特点。不足之处是价格较高和抗菌的迟 效性。 1 2 2 有机系抗菌剂 在抑制有害细曲、霉菌的生产与繁殖，从而达剑杀灭细卤等的抗曲方法中，多种多样 的有机抗i 鹭剂的研制和开发l 据了士要地位。有机系抗菌荆包拓多种传统抗曲杀曲剂，如 季胺盐类、双胍类、醇类，酚类、有机金属类、吡啶类，咪唑类、噻吩类等其抗曲机理 是通过化学反应，破坏细胞膜，使蛋白质变性，代谢受阻。从而起剑杀菌、防腐及防霉等 作用。有机系抗菌剂具有速效，防霉效果优良，来源丰富等特点，但它同时又具有毒性大， 会产生生物耐药性，耐热性差、易迁移等缺点。 贵州人学顾i 学位论文 其有抗苗功能的抗菌纸的研究 1 2 3 天然系抗菌剂 天然抗菌剂是从动植物中提炼精制而成。主要有壳聚糖、溶菌酶、乳酸链球曲素等。 壳聚糖分子内含有活性墓团，可对多种菌类表现出抗菌性。溶菌酶和乳酸链球曲素土要作 用于革兰氏阳性细菌，作用靶部位是细胞壁中的肽聚糖，因而对革兰氏阴性细菌作用不大， 但如果先用e d t a 处理阴性细菌的细胞壁，也能起到抑制作用。 天然抗菌荆的突出优点是毒性小，但它也受到使用寿命短，耐热性较差，应_ j 范围较 窄以及价格方面的限制，故如果将天然防腐荆与其他杀i 掏剂复配使用以减少化学防腐削的 _ j 量。从而使安全性提高，抗曲性能增强。 1 3 国内外抗菌纸的研究和应用 抗曲纸的研究是近几年来抗菌材料虑用的一个新领域，由于它与人们的r 作、生活休 戚相关，有很大的实用价值，引起了人们的普遍关注，故发展十分迅速。 赋予纸和纸制品抗茧功能的方法很多在纸料中加入有机型抗菌剂可以在一定稃度上 赋予制备的纸或纸制品一定的抗曲性能。方力平“1 将抗曲剂按纸张的不同需要，配置成一 定p p m 吨千纸浓度的抗菌剂溶液，然后加入到造纸f 艺过稃中的至少一个j ：序的浆液或成 掣纸中，制成内含有3 0 0 2 0 0 0 p p m 吨干纸抗卤剂的抗卤纸，具有一定的抗曲效果。维，4 雅 姆斯在纸料中加入了 纤维域0 5 - - 1 的有机抗凶剂，制备的鸡蛋包装箱纸具有良灯的抗 曲防霉性能”但在纸料中直接添加的抗曲剂可能会随造纸废水流失。产生人封有毒i ：业 废水污染环境，也会造成抗曲荆的人鼙浪费， 已经很少采用这种方法制备抗函纸。 纸在水中容易润胀，微生物很容易侵入 从而增加抗卤纸和纸制品的生产成本，目前 所以可以采用抑制纤维润胀的方法来提高纸 张的抗微生物能力。例如一种具有抗菌作用的纸，经制浆，成网。烘干制成，其特征在于 它含有不少于3 的改性腈纶复合纤维“1 。使用该技术生产的具有抗曲作_ h j 持久，应用范 围r 。适j l j 丁进一步深加l ：。且对人体无毒、无刺激、无副作_ 1 1 j 等优点罗哥文采_ i j 了纤 维素醚化、烷基化或接枝丙烯腈等方法改性纸张，得剑的纸张的抗微生物性能明显改善”1 赋予纸张抗菌性最住的方法是在施胶压榨r = 序上进行表面处理。用于纸张的抗菌剂品 种较多，如水杨酸山梨酸，苯甲酸衍生物等。这些抗曲刺一般h 于长期保存罐头制品、 面包制晶、肉类制品和其他食品的食鼎包装纸，以甲基纤维素为胶黏荆支撑浓度为2 0 5 的 - 3 一 。 贵州犬学珂l 学位论文 具有抗菌功能的抗菌纸的研究 悬浮液涂饰在纸面上 在纸张施胶过程中加入三聚氰胺能使纸张具有一定的防霉性，但 防霉性较弱。纸张中常用的防霉剂为水杨酸替苯胺和8 一羟基喹啉铜。当三聚氰胺和这两个 防霉剂中的一种共同使h j 时具有协同效麻，其防霉效果比任何一种单独使_ f 都好。在希望 具有防霉功能的纸张中使用羧甲基纤维素钠盐会降低纸张的防霉性能。纸料配比中含有有 机砷化合物，有机汞化合物和五氯苯酚制备的纸张具有良好的防霉和防腐性能。但这些 抗曲防腐荆毒性较丈，仅使用丁需要抗曲防霉性能的r 业_ f j 纸，决不能h j 丁食品包装”1 。 国内有关抗曲纸的应用有许多报道。北京安美尔集团与中国纺织大学采用纳米技术共 同研制成功抗菌1 】生巾、卫生护垫、卫生化妆巾等。它利用先进的纳米技术。将超微颗粒 与合成纤维原料共混在一起制成具有强大的抗菌功能。经中华预防医学会认证，该产品 与同类产品相比较分散性更好，抗菌能力更强、安全性可靠，吸水性强，透气性好“1 。 成都交大晶宇科技有限公司的科研人员将一种名为“氧化锌晶须复合抗菌剂”的抗曲 材料加入到人民币中。可有效杀灭细菌或抑制细菌生长，使人民币“无菌”。在不影响人民 币原有的湿强度、韧性和外观的前提f 。采用物理方法，将抗卤材料加入剑人k 币中，运 h j 多重杀曲原理对人比币上的人肠抖菌、金黄色葡萄球曲等有害细菌进行灭杀，杀灭和 抑制细曲可达9 9 以上。 何金星等”1 发明了一种有抗曲功能的扑克。其制作1 二艺是在压光过科使用的油墨中加 入油墨重颦百分比为0 0i 一2 的银系抗菌剂或生物抗菌剂壳聚糖。此种扑克的抗 曲性可保持两年，对人肠杆卤、枯草杆菌、金黄色葡萄球卤、甲肝病毒、真曲芎只有较好 的抗曲、抑菌功能。使用这种具有抗菡功能的扑克，能够大大增加使用的安全性，有效防 止疾病的发生。 宋建勇等”用洗必泰和成膜剂整理的一次性抗菌纸内裤，经q u i n n 抗菌检测有良好与 持久的抗藩作用，抗曲纸内裤使用卜3 天后抗曲率分别为9 9 5 和9 2 3 。 刘秉钺等人”。采h jc u s o , 、n a 。s 。仉、和n a 。s 对聚丙烯腈( 俗称：腈纶) 进行改性处理， 以制备铜系抗曲荆，然后将抗曲荆配入植物纤维抄纸。铜系抗曲纸的抑曲效果具有广谱性， 对人肠杆菌、米曲霉曲及天然杂曲均有良好的抑曲效果抗卤剂的加入鼍为2 时，其7 2 h 抗菌率即仍超过9 0 ，随着抗菌剂加入量的提高，成纸的自度f 降，裂断长减少。而撕裂 指数和耐破指数明显升高。 本实验室抗菌纸研究组“在纸浆中分别加入壳聚塘、n i s i n 和修饰过的具有抗菌功能 的纳米s i o l 中的一种或几种。进行抄纸。结果表明抗菌纸的抗菌效率与所加入的壳聚塘浓 度成正比，而实验中加入单种抗曲荆的纸的抗菌效率明显不如加入两种抗菌剂的纸。尤其 - 4 - 贵州大学硕i 。学位论文 只有抗菌功能的抗菌纸的研究 是单独加入具有抗菌功能的纳米粉的实验组，尽管随着具有抗菌功能的纳米粉体浓度的增 加，抗菌效果有所上升，但效果并不明显。在纸浆中加入壳聚糖平n i s i n 后，抗菌效果明 显升高。 青岛天富莱集团股份有限公司与中科院技术交流中心绿波抗曲剂厂联合研制抗曲育果 袋纸，在纸浆中加入1 的中科院技术交流中心绿波抗菌剂厂以稀土为原料研制的新型抗菌 剂，加工成的果袋，有资料表明，其可具有永久的抗菌作用，能明显地改进普通果袋无法达 到的诸多功能，如防止残破和烂果，降低农药残留量，提高水果的产量和品质等，并计划由 原来单一的苹果套袋纸逐步扩展到桃、梨、葡萄等水果。 在国外。抗曲纸的研究也取得了很大的成果，抗曲纸制品已延伸了与人们生活息息相天 的各个方面。 美国专利公开了一种抗曲纸，它是在牛皮纸的浆料中加入一种抗曲刑，可以降低牛皮纸 中粘合荆的川鼋，使得牛皮纸有很强的抗水性和抗潮性，节约了生产的成本同时提高了牛 皮纸的适印性“” 俄罗斯实用生物技术研究院最近开发出一种可吸水杀菌并能多次使用的食品包裟袋。该 包装材料的聚合物中添加了脱水的酸化物、多种矿物盐和酶等物质。富含这些物质的包装袋 内表面可吸收多余水分，杀灭细菌从而改善包装袋的内环境，以使奶酪等容易变质的食品 能够保存更长时间。同时，添加物中的酶还可以调节改变食物的气味“。 日本的一家公司制造山一种可川丁食晶包装的防腐纸，它的制作方法是，先将原纸浸入 含有2 0 琥珀酸3 3 的琥珀酸纳和o 0 7 山梨酸的乙醇溶液中，然后对其进行干燥即成。州 这种纸包装带卤汁的食品，可以在3 8 c 高温f 存放3 周不变质“。 1 4 立题背景及研究内容 1 4 1 立题背景 随着人们对环境微生物的研究和认识水平的不断提高，在利用微生物有益性的同时， 也十分警惕其作为病原曲的危害性2 0 0 3 年全球范围蔓延的“s a r s ”病毒造成全球累积 死亡人数为8 1 3 人，其中中国死亡3 4 9 人。今年在我国发生了一种由c ，d ，e 及l 群链 球曲引起的人备共患的猪链球菌病，仅在四川省境内就导致了3 8 人死亡据国际卫生组织 统计，白2 0 0 3 年1 2 月以来，截至2 0 0 5 年1 1 月1 4 日，全球感染禽流感病毒1 2 6 人共有 一5 一 ， p 。簟 贵州大学硕士学位论文只有抗菌功能的抗菌纸的研究 “人死丁| 禽流感。世界卫生组织预言，禽流感引发的全球性人流感可在全球范围内造成2 0 0 万到7 4 0 万人丧生。如果一场全球性流行病发作。它将具有极大的破坏性，因此我们有责 任做好充分准备。新型抗菌材料的研究和开发倍受关注，国内外多个大学和研究所都相继 建立抗菌材料相关的课题，各种抗菌制品应运而生，如抗菌塑料、抗曲陶瓷，抗菌涂料、 抗菌织物等，但笑_ 抗i 觏眠的报道却还很少，纸与我们的生活密切相犬，具有广泛的朋途， 可用于革制品，食品、医药以及水果等物品的包装，以及制造流通领域的证券，票据的原 纸。但纸在制造，储藏或使州的过样中可能会沾染上细曲，引起疚病传播，而使得它在某 些范围内的使_ 【f l 受局限或影响 1 4 2 研究内容 本论文研究了几种具有抗菌功能的抗菌纸的制备方法，主要采用了壳聚糖、乳酸链球 菌素和表面接枝高分子抗菌剂的纳米s i q 作为抗菌剂，分别以浆内添加、表面施胶，喷洒 等工艺添加到纸上，制成抗曲纸其中由于壳聚糖可以作为表面施胶剂，所以我们采_ h i 表 面叔面施胶的方式来制备壳聚糖抗菌纸；n i s i n 抗曲纸的制备是采用表面双面施胶和喷洒两 种【：艺升对两种i 。艺进行的比较确定晟优制备- i = 艺；表面接枝高分子抗曲剂的纳米s i q 抗函纸是以喷洒的i 。艺制备而成，f 与文献中以浆内涤加的方式制备的抗曲纸进行了比较。 对以上各种抗凶纸进行技术性能和抗曲性能的检测，从这两方面确定抗曲剂及其助荆 的最住使用浓度和不同抗曲纸制备的最佳艺。 贵州大学硕士学位论文其有抗菌功能的抗菌纸的研究 第二章壳聚糖在抗菌纸中的应用 2 1 引言 壳聚糖是由甲壳索通过脱乙酰墓反应而制得的。甲壳素有a 、b 、y 三种多晶型物， 其中a 型最丰富。是一种链状聚合物，是许多低等动物，特别是节肢动物，如是虾、蟹和 昆虫等外壳的重要成分。同时它也存在于低等植物，如菌。藻类的细胞中，分布十分广泛， 是地球上最丰富的有机物之一，仅次于纤维素。甲壳素为白色晶体，但它不溶于水，大大 限制了它的利埘价值，通常将其通过脱乙酰基反应而制成可溶丁酸性水溶液的壳聚糖，组 成壳聚糖的基本单伊是d 一葡胺糖。甲壳素和壳聚糖的结构与纤维素相似，它1 f j 的结构式 如f ： 蚴聪 ：聪；哇 节壳素 甓寨蒋 科黩素 图i i 甲壳素、壳聚糖和纤维素分子结构图 近些年来随着壳聚糖研究的进展，其抗i 誊性能引起了广泛的芙注壳聚糖具有广谱抗 菌性，而且对人体无毒无副作用。壳聚糖质颦分数为0 4 的水溶液，对人肠杆曲、 l 譬通变 形杆曲、枯草杆菌和金黄色葡萄球菌有较强的抑制作用。陈春涛等“”采用圆滤纸片法和平 板涂布法测定了壳聚塘一醋酸溶液对细曲和酵母曲的抑曲圈直行和最低抑曲浓度。结果表 明：壳聚糖对细菌的抑制力很强，对酵母曲的抑制力较强。 施胶是造纸过稃的重要工艺，是通过一定l ：艺方法使纸表面形成一种低能的憎液性膜 从而使纸和纸板获得抗拒流体的性质。壳聚糖用丁施胶剂，较松香施胶荆具有较高的干， 湿强度，耐破度和撕裂度，有较好的- f 5 写和印刷性能。并可在碱性介质中施胶“”。壳聚糖 的相对分子量与纤维素相近，化学结构与纤维素相似且是直链型。在水溶液中显示正的 电位，具有一定的阳离子性和良好的成膜性，且所成的膜具有强度较丈，较好的渗透性和 较稳定的抗水性的特点适合用丁= 纸张的表面施胶荆。一般认为是由于壳聚糖既可以与纤 维素中的羧基形成较强的氢键结合，还可以与酶基作用生- c h = n ，即曲佛碱结构，冈而提 一7 一 贵卅1 人学琐l 学位论义具有抗菌功能的抗菌纸的研究 高了纸张的强度。 本章以壳聚糖作为抗菌荆，用表面双面施胶的方式来生产抗曲纸，并考察了不同浓度 壳聚糖对抗菌纸的技术性能和抗菌性能的影响，确定壳聚糖的最佳浓度。 2 2 材料与设备 2 2 1 主要试剂、原料及来源 成纸乐山夹江纸厂 壳聚糖食品级浙江玉环县澳兴甲壳素有限公司 其它一些常朋的试荆均为市售分析纯试剂。 2 2 2 仪器与设备 本实验所用的仪器、设备的型号及生产厂家见表2 一l 。 表2 一l 实验所用仪器设备及制造单位 一 贵州大学坝仁学位论文具有抗菌功能的抗菌纸的研究 2 3 实验方法 2 3 1 壳聚糖抗菌纸的制备方法 取一定单的壳聚糖溶丁1 5 醋酸溶液中，分别制成浓度为1 、1 2 5 、1 5 、1 7 5 、 2 的壳聚塘一醋酸溶液，滴入自制简易施胶辊间，使胶料具有一定的液位高度。纸页年直向 下引纸，进入两辊之间，使纸页表面和胶料接触充分，进行表面双面施胶，自然干燥，即 得抗苗纸施胶过程见图2 1 。 图2 1 简易施胶过程 墨型盔兰堡主兰堡堡塞 星塑苎堕些丝塑垫塑堑竺坚塞 2 3 2 壳聚糖表面施胶纸技术性能的检测方法n 7 1 2 3 2 1 纸页定量的测定 切取l o o xl o o m m 的试样5 张为一组，一并称量计算面积。 定量按以下公式计算； w = g f 式中卜试样的定鬣，g m 2 ； g 一试样总重龌g ； 卜- 式样总面积，m 2 ； 2 3 2 2 纸页厚度的测定 ， 将用下定攀测定的5 张纸页一并放在y q - z 一1 0 型纸张厚度测定仪上，在纸样的任意五 个不同位置测量其厚度。取其算数平均值，并除以5 ，即得的厚度即为纸的平均厚度 2 3 2 3 纸页抗张强度的测定 切取宽1 5 m m 、k 约2 5 0m i l l 纵、横方向的试样备8 条。调话抗张强度测定仪夹距为1 0 r a m ， 横向中速为1 5 0 m m i n ，纵向车速为2 2 5 m m m i n 。分别把纸条夹在上f 夹头之问开动仪器 进行测鼙。 抗张指数按以f 公式计算： ：盟 w 一抗m 肌，g ( 等 g p 一绝对抗张强度。n m ( k g 1 5 m m ) ； 一定鼋，g 2 。 一1 0 贵州大学硕十学位论文 具有抗茁功能的抗菌纸的研究 2 3 2 4 纸页撕裂度的测定 按纵、横向切取6 3 x 7 6 m m 的试样备5 组，每组8 张。转动纸张撕裂度测定仪的扇形摆 至起撕位置，将8 张试样夹在试样夹内，抬起切刀杆，将试样下端切开2 0 m m ，使撕裂长度 为4 3 m m 。拔动指针至唾直位置，紧靠指针限制器。按f 制动器，使摆启动，进行撕裂度溯 定。肖捏转至起始位时，手轻轻抓住摆，使其停j t ，读数。测定时以一半试样的正面， 一p 试样的反面朝向捏的远动方向。 结果计算： ( i ) 撕裂度 t = s p n 式中t - - - - - 平均撕裂度，埘n ( g ) ； s 平均刻度凑数； p 一摆的系数，就单撕裂度仪而言，一般为1 6 ； n 一次测定的试样张数( 8 张) ； ( 2 ) 撕裂指数 由平均撕裂度除以定管而求得其值按f 式计算： x = t l w 式中 x 撕裂指数，m n m z g t - 平均撕裂度，m n ； w - 一定量，g d 按纵、横向各测8 条试样分别以纵、横向所有测定值的算术平均值 2 3 2 5 纸页耐破度的测定 切取7 0 x 7 0 m m 的试样1 0 张把一张试样置丁压环问启动电机按f 自动测定按纽， 记录绝对耐破度值。 耐破指数由f 式计算： x = p w； 式中) 卜耐破指数，k p a m 2 g ： 卜绝对耐破度，k p a ； ， 贵州大学硕十学位论文 具有抗菌功能的抗菌纸的研究 一定鼍g 一 以所有测定值的算术平均值表示结果。 2 3 2 6 纸页耐折度的测定 按纵、横向切取宽1 5 4 - o 1 m m ，长1 5 0 m m 的试样各8 按条；根据试样确定弹簧的张力 纵向选取9 8 n ，横向选_ h j7 3 5 n ：将试样母直的置于夹头间，松开弹簧同定螺丝，启动仪 器，进行折叠。至试样断裂，上夹头恢复原位同时计数器停止，读取指示值，即为试样 的耐折度。纵、横向各测8 个试样，分别以纵横向所有测定值的算术平均值表示结果，计 算结果取至整数 2 3 2 7 纸页白度的测定 切取5 0 x 7 0 r a m 的纸样，重叠l o 张( 已不透光) 调试好仪器将纸样夹持在测试孔上， 对齐试样按测试键，读数并记录，分别测试正反面自度，取算术平均值表示结果。 2 3 2 8 纸页返黄值的测定 将已测定白度的纸样放入1 0 5 1 2 的干燥箱中，连续烘3 小时，进行老化，然后取出冷 却，再测白度。根据老化前后自度的变化，按下式计算返黄值，由返黄值的大小可评定纸 页向度的稳定性，取算术平均值表示结果。 p c 值= ( ( 1 - r 。) 2 2r 。) 老化后一( ( 1 - r 。) 2 2r - j 名化前) x 1 0 0 式中p c 值返萸值； r 。纸页的向度 一1 2 一 贵州人学顾l 学位论文 具肯抗菌功能的抗菌纸的研究 2 3 3 壳聚糖表面施胶纸抗菌性能的检测方法 2 。3 3 1 壳聚糖表面施胶纸抗细菌性能检测 ( 1 ) 菌浓度吸光度标准曲线的绘制 细菌的菌浓度与o d 值之间存在线性关系，标准曲线的绘制采用平板菌落计数方法而得。 具体操作如下： 稀释：将曲悬液稀释到1 0 一，1 0 - ，l o ，l o 一、1 0 一、l o 一，l o _ ； 测o d 值：在5 6 0 n mf 测以上不同稀释度曲息液的o d 值； 计数：分别取0 i m l 稀释好的曲悬液涂布在事先倒好的琼脂平板上，培养4 8 h r 后，计算 同一稀释度= 个平板上的菌落平均数，并按f 列公式进行计算： 每毫升中曲落形成单位( c f u ) = 同一稀释度三次重复的平均苗落数x 稀释倍数1 0 ； 作标准曲线：以o d 值为横坐标，c f u 为纵坐标，得到如图2 2 所示标准曲线。 6 x l o - 5 x l o o 4 x 1 0 9 3 x 1 0 2 x l o o 1 x l o 0 ， 0 20 3 0 4 0 5 a b s o r b e n c y 豳2 2 吸光度曲浓度标准曲线 ( 2 ) 细菌菌悬液的制备n 盯 细曲菌息液制备的稃序如下： - 1 3 - 一一量，苗一mcl。m芑coil骂c8coo 贵州大学l 晚p 学位论文 具有抗菌功能的抗菌纸的研究 取冻干菌种管，在无菌操作下打开，以毛细吸管加入适当的营养肉汤，轻柔吹吸数次， 使菌种融化分散取含5 o r a l 至1 0 o r a l 营养肉汤培养基试管滴入少订曲种悬液。置于 3 7 c 培养1 8 h 2 4 h 。用接种环取第一代培养的菌悬液，划线接种丁二营养琼脂培养基平板上。 丁3 7 c 培养1 8 h 2 4 h 。挑取上述第二代培养物中典璎的菌落接种于营养琼脂斜面，于 3 7 培养1 8 h 2 4 h ，即为第二代培养物。 取曲种第二代至第十四代的营养琼脂培养墓斜面新鲜培养物( 1 8 h 2 4 h ) ，用5 o r a l 吸管 吸取3 o m i t 5 o m l 稀释液加入斜面试管内，反复吹洗，洗下菌苔。随后，用5 o r a l 吸管将 洗液移至男一无菌试管中，用电动混合器混合( 振荡) 2 0 s 。或在手掌上振敲荡8 0 次，以 使细曲悬浮均匀。 初步制成的i 窘悬液，先测定其吸光度，根据图2 2 的曲浓度| 殁光度标准曲线，粗测 其含菌浓度。然后稀释至所需的浓度。 ( 3 ) 壳聚糖抗菌纸抗细菌性能检测 f 根据消毒技术规范( 2 0 0 2 年) 2 i 8 9 “垒冈试验”，贝体实验操作如f ： 倾注琼脂；养基平板。 将菌悬液稀释成1 0 5 c f u m l - 1 0 6 c f u m l 作为试验用菌悬液。 将测试的抗菌产品剪切成5 0 m m * 5 0 m m 大小样片，用7 5 乙醇消毒后，逐片平放于无菌 平皿内，取0 i m l 试验用函悬液滴染了：样片中央，涂匀，使菌液与样片边沿留有5 m m 的距 离。置3 7 c 温箱内干燥3 0 m i n 一6 0 m i n ，作为染菌的抗菌样片备用。 将染苗的抗菌样片有菌面朝上平贴于无曲琼脂平板表面。 用f 围体琼脂3 o m l 一5 o m l ， 均匀覆盖f 染菌样片表面，置3 7 c 温箱培养1 8 h 一2 4 h 。 观察结果。 另将试验朋曲恳液f r 适当稀秆使其浓度为l * 1 0 3 c f u m l 一2 * 1 0 3 c f u m 1 取其0 1 m l 滴染丁不含抗曲刑的同质样片上，涂匀，与试验组样片做同样处理后，放一平扳内，川半 固体琼脂覆盖培养，作为吼1 性对照。 试验同时，试验菌悬液作活曲计数，井观察不含抗萄荆的对照样片受试曲的培养计数。 按下列公式计算抗曲率。 抗曲率= ( 对照样本平均菌落数一试验样本平均i 鞫落数) 对照样本平均曲落数 x 1 0 0 一1 4 一 甓州人学顾i 学位论文只有抗苗功能的抗菌纸的研究 2 3 3 2 聚糖表面施胶纸抗酵母性熊检测 ( 1 ) 酵母菌悬液的制备墙l 取冻干菌种管，在无曲操作f 打开，将保藏酵母菌接种在豆芽汁葡萄糖琼脂培养基斜 面试管中，2 8 c 3 0 c 条件下培养3 5 天。用接种环取第一代培养的卤悬液。划线接种了： 豆芽汁葡萄糖培养基平板上，于2 8 c 培养3 5 天。挑取上述第二代培养物中典型的茵落， 接种于豆芽汁葡萄糖培养基斜面，于2 8 c 培养3 5 天，即为第三代培养物。 取卤种第二代至第十四代的豆芽汁葡萄糖培养基斜面新鲜堵养物，用5 o m l 吸管吸取 3 o m l 5 o m l 稀释液加入斜面试管内，反复吹洗，洗卜曲苔。随j 亓，用5 o m l 吸管将洗液 移至另一无曲试管中。用电动混合器混合( 振荡) 2 0 s ，或在手掌上振敲荡8 0 次，以使酵 母悬浮均匀。 初步制成的i 备恩液，先用酵母菌浓度比浊测定法粗测其含菌浓度，然后稀释至所需的 浓度。 ( 2 ) 壳聚糖抗菌纸抗酵母菌性能检测 根据消毒技术规范( 2 0 0 2 年) 2 1 8 9 “奎冈试验“稍做修改，具体实验操作 如f ： 倾注麦氏琼脂培养墓平扳。 将曲息液稀秆成1 0 5 c f u m - 1 0 弋f u m 作为试验用函息液。 将测试的抗卤产品剪切成5 0 m m * 5 0 m m 人小样片，_ f l j7 5 乙醇消毒后，逐片平放丁无曲 平皿内，取0 1 m l 试验h | 曲悬液滴染于样片中央。涂匀，使曲液与样片边沿留有5 m 的距 离置2 8 c 温箱内干燥3 0 m i n 一6 0 m i n ，作为染函的抗曲样片备用。 将染曲的抗菌样片有曲面朝上平贴于无菌琼脂平板表面。 用半固体麦氏琼脂培养基3 o m l 一5 ( h a l ，均匀覆盖于染曲样片表面，置2 8 c 温箱培 养3 5 天。观察结果。 男将取0 1 m l 试验用菌悬液滴染了不含抗曲剂的同质样片上，涂匀，与试验组样片做 同样处理后，放一平板内，用巾崩体麦氏琼脂覆盖培养，作为件l 性对照 试验同时试验曲息液作活菌计数升观察不含抗曲剂的对照样片受试菌的培养计数。 一1 5 一 贵州大学顾 学位论文具有抗菌功能的抗菌纸的研究 按下列公式计算抗菌率。 抗菌率= ( 对照样本平均菌落数一试验样本平均菌落数) 对照样本平均菌落数 x 1 0 0 2 3 3 3 壳聚糖表面施胶纸抗霉菌性能检测 ( 1 )霉菌孢子悬液的制备“。 将保藏曲接种住马铃薯一葡萄糖琼脂培养基( p d a ) 斜面试管中，2 8 3 0 条件卜 培养7 d 1 4 d ，使其生成人蟥孢子。未制备孢子悬液时。不得拔去棉塞。每打开一支只供 制备一次悬液，每次制备孢子息液必须使用新培养的霉菌孢子。 在培养7 d 1 4 d 的p d a 斜面培养基中加入少量无菌蒸馏水，用灭菌接种针轻轻刮取表 面的新鲜霉菌孢子，将孢子悬液置于2 5 0 m l 锥形瓶内，然后注入洗脱液4 0 r a l 。往锥形瓶中 加入直径5 m m 的玻璃珠1 0 1 5 粒与孢子混合，密封后置水浴振荡器中不断振荡使成团的 孢子散开。然后用单层纱布棉过滤以除去苗丝。将其装入灭曲离心管中。用离心机分离沉 淀孢子t 去上层清夜。再加入洗脱液4 0 r a l 重复离心操作3 次。用稀释液稀释孢子悬液， 用血球计数板计数制成浓度为( 1 0 x1 0 6 + 2 x1 0 5 ) s p o r e s m l 的霉曲孢子悬液。最后将 盛有霉菌孢子息液的锥形瓶放置在8 0 c 水浴锅内l o 分钟或放住6 0 水浴锅内3 0 分钟，以 除去细菌营养体。霉曲孢子悬液最好在当天使用，若不在当犬使h j 应在3 c 7 保存，4 天内使j i 有效。 ( 2 ) 表面接枝高分子抗菌剂的纳米s i o x 粉体的抗霉菌检测 参照q b t2 5 9 卜_ 2 0 0 3 “抗菌塑料抗曲性能实验方法利抗菌效果”中：抗i 施塑 料抗霉曲性能实验方法对抗曲塑料进干_ 抗霉曲检测稍做修改。具体实验操作如卜j ： 在无菌平皿中注入营养盐琼脂士齐养基，厚度3 m m , - 6 m m ，凝【古i 后待用 将测试的抗曲产晶剪切成5 0 r a m x 5 0 r a m 大小样片，逐片平放丁无曲平皿内，取o i m l 试验川曲悬液滴染丁样片中央，涂匀，使曲液与样片边沿留有5 r a m 的距离。管2 8 c 温箱 内干燥3 0 m i n - 6 0 m i n ，作为染菌的抗曲样片备用。 将染曲的抗菌样片有曲面朝上平贴于无曲琼脂平板表面。 放置在温度2 8 ( 2 ，相对湿度大于9 0 的霉菌培养箱培养7 1 4 天，若样品长霉面积不 - 1 6 - 贵州大学硕士学位论文具有抗菌功能的抗菌纸的研究 小于1 0 ，可提前结束实验。 取出样品需立即进行观察空向对照样品a 长霉面积应不小于1 0 ，否则不能作为该 试验的空白对照样品。 样品欧霉留级： 0 级不长，即显微镜( 放大5 0 倍) 下观察未见生长； l 级痕迹生长，即肉眼可见生长，但生长覆盖面积小于1 0 ； 2 级生长覆盖面积不小于1 0 。 2 4 结果与讨论 2 4 1 壳聚糖的浓度对抗菌纸