抗菌纖維的抑菌性研究

抗菌纖維的抑菌性研究

通過(guò)整理抗菌纖維和織物，提高抗菌紡織品是生產(chǎn)抗菌紡織品的兩種方法。相比而言,利用抗菌纖維開(kāi)發(fā)抗菌紡織品可賦予產(chǎn)品較好的舒適性和功能耐久性,是一種比較有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)手段。制取抗菌纖維的方法很多,抗菌效果也會(huì)因其抗菌成分、抗菌機(jī)理的不同而不同。要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的抗菌功能,作為功能組分的抗菌纖維在制品中的含量根據(jù)其抗菌性能的不同而有所不同,即抗菌效果“好”的纖維,可以少用些,而抗菌效果“較差”的纖維,在加工抗菌織物時(shí),就要多用些,才能滿足抗菌紡織品的標(biāo)準(zhǔn)要求。如果制品抗菌性沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的抗菌效果,即使加工時(shí)使用了抗菌纖維,也不能稱之為抗菌紡織品。本文對(duì)市場(chǎng)上4種抗菌纖維——鍍銀纖維、抗菌滌綸纖維、盈甲殼100純甲殼素纖維及黑竹炭纖維的抗菌性進(jìn)行試驗(yàn)研究,定性和定量地測(cè)試各纖維的抗菌性能,摸索抗菌纖維用量與抑菌率之間的關(guān)系,確定各抗菌纖維在加工滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的抗菌性產(chǎn)品時(shí)所需的最低用量,為企業(yè)研發(fā)抗菌紡織品提供依據(jù)。1纖維類型及用量抗菌滌綸纖維、鍍銀纖維、黑竹炭纖維、盈甲殼100純甲殼素纖維,均屬于棉型纖維。22.1實(shí)驗(yàn)儀器和藥品UV-2102型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),PW-30型精密培養(yǎng)箱,HYG型搖床,超凈工作臺(tái),XYQG02型電熱式蒸汽消毒器,冰箱,平板,移液槍,試管、燒瓶等試驗(yàn)室常用器具。2.2緩沖液wsf營(yíng)養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基、營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、0.03mol/LPBS(磷酸鹽)緩沖液。試驗(yàn)所用試劑均為分析純或適用于微生物試驗(yàn)用的試劑,試驗(yàn)用水為去離子水。2.3cc598與大腸桿菌的生物鑒定選用抗菌試驗(yàn)普遍采用的金黃色葡萄球菌(AATCC6538革蘭氏陽(yáng)性)和大腸桿菌(AATCC11229革蘭氏陰性),均由河北科技大學(xué)生物工程與科學(xué)學(xué)院生物定向進(jìn)化研究室提供。2.4抗菌性能的評(píng)價(jià)試驗(yàn)分別按照《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第1部分:瓊脂平皿擴(kuò)散法》(GB/T20944.1—2007)和《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第3部分:振蕩法》(GB/T20944.3—2008)中規(guī)定對(duì)4種抗菌纖維的抗菌效果做定性和定量檢測(cè)。定量檢測(cè)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意,在振蕩后菌液的菌落數(shù)測(cè)定時(shí),應(yīng)選擇菌落數(shù)在30CFU～300CFU之間的平板數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),否則試驗(yàn)結(jié)果偏差較大。且兩個(gè)平行平板的菌落數(shù)相差應(yīng)在15%以內(nèi),否則此數(shù)據(jù)無(wú)效,應(yīng)重作試驗(yàn)。2.52.5.1脂肪醇平方法抗菌性測(cè)定將4種抗菌纖維各取一束(25根～30根)。試樣不要進(jìn)行滅菌。2.5.2纖維原料的配比為研究抗菌纖維在生產(chǎn)中與其他纖維混紡,且混紡纖維既沒(méi)有抗菌性能也不會(huì)促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng),抗菌纖維不同用量時(shí)織物的抗菌性能。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第3部分:振蕩法》(GB/T20944.3—2008),試驗(yàn)所取的試樣應(yīng)為0.75g,在本試驗(yàn)研究中各種抗菌纖維分別稱取國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定重量(0.75g)的1.56%、3.13%、4.69%和6.25%,即分別稱取0.012g、0.023g、0.035g、0.047g,每種纖維的每種百分比稱取三份做平行樣。將每份試樣用小紙包包好。將裝有試樣的小紙包放入高壓滅菌鍋,于121℃,103Kpa條件下滅菌15min備用。33.14對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)及抗菌性能的影響在瓊脂平皿擴(kuò)散法試驗(yàn)中,在對(duì)大腸桿菌的抑菌效果試驗(yàn)中除鍍銀纖維具有2mm左右的抑菌圈外,其他3種纖維均無(wú)抑菌圈出現(xiàn),底部不僅有細(xì)菌繁殖,而且周邊長(zhǎng)出霉菌,但纖維表面并無(wú)細(xì)菌生長(zhǎng)。如圖1所示,從左至右依次為鍍銀纖維、抗菌滌綸纖維、盈甲殼100純甲殼素纖維、黑竹炭纖維對(duì)大腸桿菌抑菌效果圖及纖維底部細(xì)菌繁殖情況。而對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌效果試驗(yàn)中4種纖維均無(wú)抑菌圈出現(xiàn),纖維上也無(wú)細(xì)菌生長(zhǎng),但是僅鍍銀纖維的底部無(wú)細(xì)菌繁殖。如圖2所示,從左至右依次為盈甲殼100純甲殼素纖維、鍍銀纖維、黑竹炭纖維、抗菌滌綸纖維對(duì)金黃色葡萄球菌抗菌效果圖及纖維底部細(xì)菌繁殖情況。以上現(xiàn)象主要是由于4種纖維的抗菌機(jī)理各不相同而形成的。鍍銀纖維的銀層均勻沉積在基材纖維表面,由位于纖維表面的氧化銀溶出的銀離子實(shí)現(xiàn)殺菌作用;黑竹炭纖維中的炭粉具有較強(qiáng)的吸附分解能力,能將細(xì)菌及供細(xì)菌生存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解而起到抗菌作用;盈甲殼100純甲殼素纖維的甲殼素大分子帶正電荷,與帶負(fù)電荷的細(xì)菌類微生物相互接觸時(shí),細(xì)菌表面的電荷被中和,從而使細(xì)菌的活動(dòng)受到抑制,達(dá)到抗菌目的;抗菌滌綸纖維是在紡絲的過(guò)程中添加抗菌劑而獲得抗菌功能。由此試驗(yàn)可知,鍍銀纖維具有抗菌溶出性,而其他3種素纖維的抗菌作用均屬于非溶出性。3.24抗菌性能的線性回歸分析試驗(yàn)時(shí),4種纖維采用不同用量分別為標(biāo)準(zhǔn)重量的1.56%、3.13%、4.69%和6.25%時(shí)對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率的影響變化趨勢(shì)如圖3,圖4所示。從圖3和圖4可以看出,4種抗菌纖維均有抗菌性能,但抗菌效果不同。相同用量時(shí),4種抗菌纖維中鍍銀纖維的抗菌效果最好,纖維用量為標(biāo)準(zhǔn)重量的4.69%時(shí)對(duì)兩種細(xì)菌均有較好的抗菌效果,而相同用量時(shí)其他3種纖維的抑菌率明顯低于鍍銀纖維。這主要是由于鍍銀纖維具有較強(qiáng)的滅菌活性。同一種抗菌纖維相同用量時(shí),對(duì)大腸桿菌的抑菌率均大于對(duì)金黃色葡萄球菌,其主要原因是金黃色葡萄球菌是無(wú)芽孢細(xì)菌中抵抗力最強(qiáng)的致病菌。4種抗菌纖維對(duì)兩種細(xì)菌的抑菌率隨著纖維用量的增加而呈增大趨勢(shì),呈良好的線性關(guān)系。由圖3和圖4中不同抗菌纖維用量與其對(duì)應(yīng)的抑菌率采用線性回歸的方法進(jìn)行計(jì)算,各抗菌纖維的百分含量(由表1可知,在置信水平為95%時(shí),各個(gè)回歸方程的相關(guān)系數(shù)均在0.96以上,可見(jiàn)有很高的線性相關(guān)性。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第3部分:振蕩法》(GB/T20944.3—2008)中對(duì)抗菌效果的評(píng)價(jià)規(guī)定,“對(duì)金黃色葡萄球菌及大腸桿菌的抑菌率≥70%,樣品具有抗菌效果”。根據(jù)擬合的線性回歸方程計(jì)算出抗菌纖維的百分含量(4抗菌性能分析(1)定性測(cè)試結(jié)果表明,4種纖維中,鍍銀纖維具有良好的抗菌溶出性,其余為非溶出性抗菌纖維。(2)4種纖維都有抗菌性,但抗菌性效果不同,鍍銀纖維的抗菌性明顯優(yōu)于其他3種纖維;4種抗菌纖維對(duì)大腸桿菌的抑菌性能均好于金黃色葡萄球菌。(3)抗菌纖維的抑菌率隨著抗菌纖維的用量增加而增大,且具有良好的線性相關(guān)性。(4)利用這4種抗菌纖維開(kāi)發(fā)抗菌織物,當(dāng)鍍銀纖維用量為4.47%、黑竹炭纖維用量為24.17%、盈甲殼100純甲殼素纖維用量為8.66%、抗菌滌綸纖維用量為10.32%時(shí),織物具有較好的抗菌性能。(5)在滿足織物抗菌性能的前提下,鍍銀纖維的用量明顯低于其他3種纖維。(6)需要指出的是,以上抗菌纖維臨界用量的測(cè)算沒(méi)有考慮與之混紡的纖維可能