热环境下海员抗真菌服装用面料及其性能分析yd16814

汤佳鹏1，葛彦2，柳依婷1，周璇2   1、南通大学航海医学研究所，江苏南通226001；2、南通大学纺织服装学院，江苏南通226019

收稿日期：2013-03-21

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(NSI209)

作者简介：汤佳鹏(1981-)，男，江苏南通人，博士，助理研究员，主要从事天然功能性材料和医用纺织品的研究。

原载：上海纺织科技2013/ 11；16-18

 

【摘要】针对热环境下海员工作环境特点，以中草药青蒿、鱼腥草提取物为主要的抗菌成分，运用抗菌整理工艺制备抗真菌服装面料。以抑菌率为衡量指标，探讨了抗菌成分、整理工艺对其面密度、抗真菌性能和耐洗性能的影响，有助于抗真菌服装面料的研发和改善海上作业人员工作、生活的安全性和舒适性。

【关键词】服装；抗菌整理；耐洗性；中草药

【中图分类号】TSI95.58 文献标识码：B 文章编号：1001-2044(2013)11-0016-03

 

海员的作业环境相对固定、封闭，在航行时不同程度地存在着高温、强噪音、船体颠簸、舱室密闭且通风差等环境状况。尤其是太阳辐射、气温、周围物体表面温度、相对湿度与气流速度等热环境因素很大程度影响船员的身体健康[1]。最新资料显示，近5年来航行船舶上呼吸道、消化道以及其他传染性疾病呈现快速增大趋势，各种真菌皮肤病，如头癣、体癣、手足癣等疾病的发病率很高[2]。因此，皮肤病作为热环境中的主要高发疾病，对海员以及在潜水舱中作业的潜航员构成了严重的威胁。虽然皮肤病不是引起伤残或意外死亡的主要原因，但是由于舱室内空气流通不畅，人员相对集中，易于疲劳等因素导致在舱室内的工作人员对微生物污染源易感。而且病原体会大量增殖，且通过各种途径传播，危害更大，直接导致这类人群生活质量下降。

我国传统的中草药在抑制真菌方面的效果显著[3，4]，是优良的天然抗真菌剂[5]。将中草药的抗菌作用与海员服装面料的抗菌需求相结合制备抗真菌面料，有利于防止服装被微生物污损，防止疾病的传播，保证了热环境下海员和潜航员的安全舒适，降低了公共环境的交叉感染，为安全和高效的作业效率提供有

力的保障。

1  抗真菌服装面料的制备

1.1  材料与设备

(1)实验材料：纯棉机织物，面密度215.3 g／m2，市售；中草药：青蒿、鱼腥草，购于南通市康博大药房。

(2)主要试剂：马铃薯，自购；95％ 乙醇、维生素B1、七水硫酸镁、十二水磷酸氢二钠、二水磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、葡萄糖、琼脂粉、壳聚糖(脱乙酰度>90％)、柠檬酸、次亚磷酸钠、有机硅柔软剂，均为生化试剂，上海市国药集团化学试剂有限公司提供。

(3)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制；BSA2202S型高精度电子天平，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司制；HYG-A型全温摇瓶柜，太仓市实验设备厂制；HJ-1型磁力搅拌器，江苏金坛市振兴荣华仪器制造有限公司制；PHS一3E型酸度显示计，上海精科雷磁仪器厂制；SW-CJ-1BU型超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司制；GNP-9080型隔水式恒温培养箱，上海三发科学仪器有限公司制；FW100型高速万能粉碎机，天津市泰斯特仪器有限公司制；CL-100型双层铁皮电炉，上海日用电炉厂制；实验小轧车。

1.2  抗真菌整理液的制备

将中草药青蒿置于阴凉处自然晒干，取350 g粉碎后加1 000 mL的95％乙醇溶液，室温浸泡24 h，煮沸1.5 h，过滤。药渣再加95％ 乙醇溶液500 mL继续煮沸30 min，过滤并加乙醇溶液重复煮1次，合并3次煎液，6层纱布过滤后浓缩至2.5g/mL，即为青蒿醇提液。将得到的青蒿醇提液用蒸馏水以1:20的比例稀释成青蒿抗真菌整理液A1，在此基础上制备抗真菌整理液A2(青蒿抗真菌整理液、壳聚糖1.5％ 、柠檬酸4％、次亚磷酸钠1.5％、有机硅柔软剂1％)。按上述相同方法制备鱼腥草抗真菌整理液A3、抗真菌整理液A4(鱼腥草抗真菌整理液、壳聚糖1.5％、柠檬酸4％、次亚磷酸钠1.5％、有机硅柔软剂1％)。

1.3  抗真菌整理工艺

将纯棉机织物分别在抗真菌整理液A1、A2、A3、A4中二浸二轧，轧液率80％左右，浴比1：20。浸轧后的织物在80℃下预烘5 min，140％高温下烘焙3 min，再经40％ 的蒸馏水充分水洗，室温下晾干，分别制得抗真菌服装面料B1、B2、B3、B4。未整理的面料为B0。

2  面料的面密度

2.1  实验方法

将未整理的原面料B0和整理后的抗真菌面料B1、B2、B3、B4分别剪成3 cm× 3 cm的正方形，以每4片称量，计算面密度。整理前后的面料均在80℃下烘至恒定质量，精确称取，实验取3次平均值。

按照公式：质量增加率=(整理后面料质量-未整理面料质量)／未整理面料质量X 100％ 。

2.2  面密度分析

整理前后面料的平均面密度的变化结果见表1。

表1 整理前后面料的面密度

样品

面密度／g/m

质量增加率／％

B0

215.3

-

B1

227.1

5.48

B2

234.2

8.78

B3

225.3

4.64

B4

229.8

6.73

由表1看出，经抗菌整理后，面料的面密度都有所增大。抗菌整理液不同，其质量增加率有所差别，其中青蒿和鱼腥草醇提液交联整理比无交联剂整理的面料质量增加更多。这是因为在面料整理过程中，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抗菌整理液成分，引起整理织物的质量增加，而交联剂壳聚糖因为其分子中的羟基和氨基能结合更多抗菌物质，从而质量增加更加明显。

3  面料的抗真菌性能

3.1  菌种与测试方法

按照抗菌测试标准AATCC100，采用菌落计数方法对未整理面料和制备的抗真菌服装面料进行抗菌性能测试，通过抑菌率来反映抗菌效果。

抑菌率／％ =(Na-Nb)／Na X 100％ (1)

式中：

Na —— 未处理面料平均菌落数，cfu；

Nb —— 处理后面料平均菌落数，cfu

菌种采用引起常见的皮肤浅部真菌病的致病菌——红色毛癣菌(Trichophyton rubrum) [6]，由南通大学航海医学研究所微生物实验室提供。

3.2  抗菌性能结果与分析

运用平板涂布菌落计数方法测试制备的4种抗真菌服装面料和未整理的服装面料的抗真菌性能，结果见表2。处理前后菌落在培养皿中的典型照片见图1。

表2 抗真菌面料的抗茵性能

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注：“一”表示活菌数不可计数或大于500。

 

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(a)未处理

(b)处理后

图1 处理前后培养皿中的菌落数

从图1看出，与未处理面料平均菌落数相比，处理后面料平均菌落数明显减少。如表2所示，未抗菌整理的服装面料B0无抗真菌陆能，制备的4种抗真菌服装面料对红色毛癣菌均具有良好的抑制作用，抑菌率达到92％以上。4种面料抑菌率由低到高的顺序是B2>B4>B1>B3。通过实验数据的对比可发现，中草药青蒿的抗真菌效果略高于鱼腥草。青蒿和鱼腥草中存在的生物活性物质对真菌有较强的抑制作用，青蒿中主要的抗真菌成分为青蒿素(C15H22O5 )，鱼腥草主要抗菌有效成分为鱼腥草素(C15H22O2 )、月桂醛(C12H24O)，这些物质渗入到棉纤维中并与之结合，将中草药抗真菌成分更加牢固地附着在棉织物中，发挥了良好的抑菌效果。壳聚糖本身既具有良好的抗菌作用，又是优良的交联剂。而抑菌物质之间存在4种相互作用：协同作用、叠加作用、拮抗作用和无关作用。青蒿抗菌成分和壳聚糖的组合、鱼腥草抗菌成分和壳聚糖的组合对红色毛癣菌都起到叠加或者协同作用，对面料抗菌性能起到了促进和加强的作用，抗真菌效果更加明显。

4   面料的耐洗性能

4.1  实验方法

按照JISL0217-103<日本洗涤标准》，采用2 g／L中性洗涤剂，浴比1:30，水温40℃，1次洗涤过程为洗涤5 min，清水漂洗2 min，晾干将制备的抗真菌服装面料B1、B2、B3、B4分别洗涤10、20和3O次，自然晾干，分别测试其洗涤后的抑菌率。

4.2  耐洗性能分析

抗真菌面料的耐洗性见图2。

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图2 抗真菌面料的耐洗性

由图2看出，随着洗涤次数的增加，抗真菌面料B1、B2、B3、B4抑制真菌的作用逐渐降低，但仍保持良好的抑菌效果，最终的抑菌率由高到低顺序为：B2>B4>B1>B3。这主要是因为面料中抗真菌主要成分为青蒿素、鱼腥草素和月桂醛，其分子较小，棉纤维在高温烘干过程中膨化，抗菌物质以乙醇为介质进入纤维内部，在高温作用下溶剂挥发，与纤维素分子以氢键和分子间引力结合，抗菌物质与织物结合的牢度加强，所以，织物的耐洗涤性能好。而且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有助于结合更多的抗菌物质，增强青蒿和鱼腥草抗菌成分与棉织物的结合力，提高其对红色毛癣菌抑制的耐

洗性，因此，经过洗涤30次后，中草药青蒿和鱼腥草醇提液交联整理的面料的抑菌率明显高于单纯青蒿和鱼腥草醇提液整理的面料，更加适合在热环境下满足抗真菌服装面料的耐用性和抑菌持久性的需求。

5  结语

(1)抗菌整理使得面料的面密度略有增加，尤其是交联整理后的变化更加明显。主要是棉纤维的分子结构和交联剂壳聚糖分子中的羟基以及氨基能很好地渗透和吸附抗菌剂，使抗菌物质与面料结合紧密。

(2)中草药青蒿、鱼腥草的醇提液整理制备的抗真菌服装面料具有良好的抗真菌性能，抑菌率达到92％以上，经过重复洗涤后仍然保持一定的抑菌效果。

(3)中草药青蒿、鱼腥草的醇提液交联整理制备的抗真菌服装面料抗真菌性能接近100％，交联剂壳聚糖和中草药抗菌成分的叠加协同作用明显，经过洗涤后其抑菌率仍保持在90％以上，抗菌效果持久。

(4)壳聚糖交联整理工艺增强了服装面料的抗真菌效果和耐用性能，制备的抗真菌服装面料更适合热环境下海员的生活、作业环境，有助于减少和辅助治疗真菌引起的皮肤疾病，提高着装的舒适性和卫生性。

参考文献：

[1] 刘卫东.高温环境对煤矿井下作业人员影响的调查研究[J].中国安全生产科学技术，2007，3(3)：43-45.

[2] 徐凯.国际海员疾病发生与治疗的社会因素浅析[J].医学与社会，2000，13(1)：13-15.

[3] 王理达，胡迎庆，屠鹏飞，等.13种生药提取物及化学成分的抗真菌活性筛选[J].中草药，2001，32(3)：241-244.

[4] 李虹，黄欣，施伟民.中草药抗真菌研究新进展[J1.中国真菌学杂志，2009，4(1)：62-64.

[5] 方涛，赵建平，储呈平.中草药在纺织品中的抗菌整理应用[J].印染助剂，2007，24(5)：6-8.

[6] 于晓虹，杨国玲，金礼吉，安利佳.红色毛癣菌表型稳定性研究[J].中国麻风皮肤病杂志.2006(9)：743