丁香提取物在棉针织物上的抗菌整理yd16308
葛彦1，汤佳鹏2，徐山青1，柳依婷2，陈忱1 1、南通大学纺织服装学院，江苏南通226019；2.南通大学航海医学研究所，江苏南通226001
收稿日期：2012-10-25
基金项目：江苏省高校自然科学研究面上项目(11KJD540001)；南通苏州大学纺织研究院开放课题项目(NS1209)
第一作者：葛彦(1981-)，女，博士研究生，讲师.E-mail：ntdxgeyan@126.com
通信作者：徐山青(1960-)，男，教授.E-mail：XU.sq@ntu.edu.cn
原载：天津工业大学学报2013/6；48-51
【摘要】利用中药丁香提取物作为主要的抗茵成分，分别对棉针织物进行丁香水提液整理和水提液-壳聚糖交联整理，探讨了整理前后织物的抗茵性能和服用性能.结果表明：整理前的织物没有抑茵性能；两种方法整理后的棉织物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有良好的抑制作用，分别达到97.2％和74.6％以上，多次洗涤后织物对金黄色葡萄球菌的抑茵率仍保持在93％以上，抑菌效果和耐洗性显著；同时，整理后的织物平均面密度略有增加，断裂强力在经向增强，纬向减弱，断裂伸长率均略有下降.整理工艺影响了织物的服用性能。
【关键词】丁香；提取；抗茵整理；针织物；棉纤维
【中图分类号】TSl95.58 文献标志码：A 文章编号：1671-024X(2013)03-0048-04
近年来，人们越来越关注纺织品抗菌功能的研究。抗菌织物的开发途径主要有2种[1]一是开发抗菌纤维；二是利用抗菌剂对织物进行后整理。无论是利用哪种方法制备抗菌纺织品，都要符合3个条件[2-3]：人体安全性、生态环境相容性和一定的耐洗性.目前，纳米银[4]、季铵盐[5] 和壳聚糖[6]作为无机、有机和天然抗菌剂的代表已被广泛研究，但它们的使用仍然存在许多问题.前2种抗菌剂虽然抗菌效果明显，但是废弃的抗菌织物由于不能被微生物降解将给环境带来二次污染；壳聚糖则在偏碱性环境下抗菌作用显著下降，因而限制了它的可利用性[7]。我国的中草药来源广泛，量大，种类多，作用靶点多样，抗菌谱广，不易产生耐药性，可生物降解，是理想抗菌剂的来源[8-10]。大量药理研究表明：丁香水煎剂及粉末、丁香油具有良好的抗细菌和抗真菌的作用[11].本文以蒸馏水为溶剂提取丁香的药效成分，通过抗菌整理工艺制备抗菌棉针织物，并测试该织物的抑菌性能等，以期为抗菌纺织品的研究开发提供一定的技术基础。
1 实验部分
1.1 材料与仪器
实验材料：中草药丁香，购于南通市苏博大药房；纯棉针织布，市售，单位克重约218 g／m2。
主要试剂：蒸馏水、蛋白胨、牛肉膏、氯化钠、琼脂、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、壳聚糖、柠檬酸、次亚磷酸钠，均为生化试剂，上海市国药集团化学试剂有限公司生产；有机硅柔软剂，东莞市众诚纺织助剂有限公司生产。
菌种：金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，由南通大学航海医学研究所微生物实验室提供。
主要仪器：SYQ-DXS-280A型手提式高压灭菌器，上海申安医疗器械厂生产；HYG-A型全温摇瓶柜，太仓市实验设备厂生产；PHS-3E型酸度显示计，上海精科雷磁仪器厂生产；SW-CJ-1BU型超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司生产；GNP-9080型隔水式恒温培养箱，上海三发科学仪器有限公司生产；FW100型高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司生产；YG065型电子织物强力机，莱州市电子仪器有限公司生产；实验小轧车，南通宏大实验仪器有限公司生产。
1.2 丁香有效成分提取
将丁香置于阴凉处自然晾干，取300 g粉碎后加1 000 mL的蒸馏水，室温浸泡24 h，煮沸1.5 h，过滤。药渣再加蒸馏水500 mL继续煮沸30 min，过滤并加500 mL蒸馏水重复煮1次，合并3次滤液，6层纱布过滤后浓缩至2 g／mL的丁香水提液。
1.3 抗菌整理工艺
棉织物分别在含有抗菌剂a1(丁香水提液)和抗菌剂a2（丁香水提液、壳聚糖1.5％、柠檬酸4％、次亚磷酸钠1.5％、有机硅柔软剂1％)中，二浸二轧，浴比1:20，轧液率85％左右.有机硅柔软剂有助于提高纤维的强度，减轻整理工艺对织物的磨损.浸轧后的棉织物在80℃下预烘5 min，高温140℃烘焙3 min，再经40℃的蒸馏水充分水洗，室温晾干，分别得到经丁香水提液整理和丁香水提液-壳聚糖交联整理的抗菌织物。
1.4 测试方法
1.4.1 抑菌性能
按AATCC100-2004《纺织品材料上耐细菌整理：评定》标准，采用菌落计数法进行抗菌效果评价。
抑菌率计算公式为：
抑菌率=(Na-Nb)／Na×100％
式中： Na为未处理织物平均菌落数(cfu)； Nb为处理后织物平均菌落数(cfu)。
1.4.2 耐洗性能
按照FZ／T73023-2006{抗菌针织品》的洗涤标准，将整理后的织物放在2 g／L(浴比1:30)的中性洗涤剂中，水温(40±3)℃，洗涤5 min，取出，清水清洗2 min，晾干，此为1次洗涤过程；将织物分别洗涤10次、20次和30次，自然晾干，测试织物的抑菌性能。
1.4.3 平均面密度测试
将整理和未整理的织物分别剪成2cmx2 cm的正方形，以每4片称重，计算平均面密度.整理前的棉织物先在80℃下烘至恒重，称取其质量，整理后将其置于80℃下烘至恒重，再称取其质量，求3次试验平均值。
棉织物的增重率计算公式为：
增重率=(B-A )／A X 100％
式中：A为空白对照处理的棉织物平方米克重(g/m2)；B为经过整理后的棉织物平方米克重(g/ m2)。
1.4.4 拉伸断裂强力、断裂伸长率测试
采用拆边纱条样法从试样宽度两侧拆去数量大致相等的纱线制取条形试样，试样尺寸为长×宽=30cmx5 cm，置于相对湿度65％、室温下平衡12 h以上。在电子织物强力机上按照GB3923-97《织物断裂强力和断裂伸长的测定》测试，采用经纬向取3次平均值。
2 结果与分析
2.1 抗茵织物抑菌效果
抑菌率是衡量织物抗菌性能的重要指标，抗菌整理前后织物的抑菌效果如表1所示.
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表1 织物抗菌整理前后的抗菌活性 |
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注：“-”表示不可计数或大于500。 |
由表1可见，通过平板涂布菌落计数的方法测试结果表明：整理前的棉织物没有抗菌性能；整理后的棉织物对金黄色葡萄球菌有显著的抑菌效果，对大肠杆菌也有一定的抑制作用.一般认为，植物源提取物对革兰氏阳性菌的抑制作用要明显优于革兰氏阴性菌.经丁香水提液一壳聚糖交联整理的棉织物对金黄色葡萄球菌的抑制效果优于经丁香水提液整理的棉
织物，交联剂促进了织物抑制金黄色葡萄球菌的性能，但抑制大肠杆菌的效果却有所降低.这是因为丁香的抑菌成分主要是丁香酚，其化学式为C10H1202壳聚糖也具有抑菌作用。研究发现，抑菌物质之间的相互作用分为4种：协同作用、叠加作用、拮抗作用和无
关作用[12]。丁香抗菌成分与壳聚糖组合对大肠杆菌的抑制是拮抗作用；而对金黄色葡萄球菌起到叠加或协同作用，抑制效果更加明显，针对性更强.这一点说明丁香对细菌的抑制作用具有多靶点特性，这也是其具有广谱抗菌作用的体现。
2.2 耐洗性能
抗菌整理后的棉织物分别洗涤不同次数，其抑菌率变化结果如表2所示.
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表2 不同洗涤次数对织物抑菌率的影响 |
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由表2可以看出，棉织物经过丁香提取物抗菌整理后，随着洗涤次数的增加，其抑菌率均呈下降趋势。经丁香水提液整理的棉织物洗涤30次后，对金黄色葡萄球菌的抑菌率达到93.8％；而经丁香水提液-壳聚糖交联整理的棉织物洗涤30次后对金黄色葡萄球菌的抑制作用仍然显著，抑菌率高达99.3％.这一结果说明壳聚糖交联整理有助于增强丁香部分抗菌成分与棉织物的结合力，从而提高其对金黄色葡萄球菌抑制的耐洗性。
经丁香水提液整理的棉织物洗涤20次后对大肠杆菌的抑制效果消失.经丁香水提液-壳聚糖交联整理的棉织物洗涤10次后对大肠杆菌就无抑制作用。这说明洗涤使得丁香中抑制大肠杆菌的有效成分流失严重，最终导致抑菌效果完全消失。其原因可能是因为壳聚糖的交联使丁香提取物中针对大肠杆菌的抗菌成分有很强的弱化作用，直接导致壳聚糖交联整理的棉织物10次水洗后，就失去对大肠杆菌的抑制
作用。由于壳聚糖作为交联整理剂，其分子中所带的羟基以及脱乙酰形成的氨基具有一定的反应活性，而且这2种活性基团与织物纤维上的羟基的结合的同时，与丁香水提物中抑制大肠杆菌的组分的活性基团也相结合，导致抵制大肠杆菌的能力下降，从而织物对大肠杆菌的抑菌效果明显降低。
2.3 抗菌整理对棉织物平均面密度的影响
棉织物抗菌整理前后平均面密度的变化如表3所示.
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表3 抗菌整理对织物平均面密度的影响 |
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由表3可以看出，空白对照处理织物的平均面密度有所增加，是织物经水浴处理后本身收缩引起的增重.2种抗菌整理方式对棉织物的平均面密度也有一定影响，其中经丁香水提液一壳聚糖交联整理的棉织物增重较大，达到7.27％；经丁香水提液整理棉织物增重率是3.64％.这可能是因为在织物整理过程中，抗菌物质由于棉纤维的特殊分子结构，可以渗透并吸附一部分的整理液成分，从而引起整理织物的增重，而交联剂除了自身与棉纤维进行交联吸附以外，也更好地促进了抗菌物质的渗入和吸附。
2.4 整理对织物断裂强力和断裂伸长率的影响
棉织物抗菌整理对织物断裂强力和断裂伸长率的影响结果如表4所示.
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表4 抗菌整理对织物断裂强力和断裂伸长率的影响 |
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由表4看出，抗菌整理之后的棉织物其断裂强力在经向上明显增强，而纬向上明显降低，断裂伸长率在经向和纬向上都有所下降.这说明织物经整理后有明显的形变，织物径向收缩而纬向上却发生延展。
另外，断裂伸长率的下降反映出棉织物纤维分子的结晶度和分子排列的取向度均发生了变化。整个棉织物变脆，损失了部分韧性，这说明壳聚糖和丁香提取物有效成分参与了棉纤维分子问的交联。
3 结论
本文针对丁香提取液用于棉织物的抗菌整理做了初步的探讨和研究，通过实验分析了丁香水提液及壳聚糖交联整理棉织物的工艺条件，并对整理后织物的抗菌陛能、服用性能进行了测试.实验数据对比发现：
(1)经丁香药效成分整理的棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有良好的抑制效果，但随着洗涤次数的增加，对大肠杆菌的抑制效果会减低直至消失，对金黄色葡萄球菌的抑制效果仍然很显著，具有较好的耐洗涤性能。
(2)经丁香水提液一壳聚糖交联整理的棉织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较好的抑菌作用.经过洗涤之后，该抗菌织物对大肠杆菌的抑制作用下降很快，洗涤10次后消失；对金黄色葡萄球菌仍然保持显著的抑制效果，交联剂起到了促进作用。
(3)丁香抗菌成分和壳聚糖组合对金黄色葡萄球菌的抑制是协调作用，对大肠杆菌的抑制是拮抗作用，因而，交联整理后的织物对金黄色葡萄球菌的抑制作用优于未交联整理的织物，而抑制大肠杆菌的效果不及未交联整理的织物。
(4)抗菌整理后的棉织物的平均面密度都略有增加，而且丁香水提液一壳聚糖交联整理的抑菌成分比水提液整理更能较好地吸附、渗透到棉纤维的内部而较大程度地接枝到棉纤维上去，致使织物增重更加明显。
(5)抗菌整理对棉织物的力学性能产生了影响，整理后的棉织物经向的断裂强力增强，而纬向的断裂强力减弱；断裂伸长率在经纬向上均减少。
总之，随着人们对绿色、环保的功能性纺织品需求的不断增加，结合天然纤维和中草药的特点，将中草药丁香的药效成分应用于纺织品设计与开发中，有利于促进“加工绿色、生产清洁”的生态纺织品的进一步发展。
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