朱祎俊

(三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院 輕紡工業(yè)系，福建 三明 365000)

金黃色葡萄球菌和大腸桿菌是本課題所研究混紡織物的主要抑制對象.甲殼素分子中的氨基與細(xì)菌的胞壁結(jié)合，從而抑制了細(xì)菌的生長，其對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的最小抑菌濃度(MIC)為0.025%～0.05%.研究表明，甲殼素纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都有很強(qiáng)的抑制功能，抑菌率可達(dá)到99%[1].甲殼素與棉混紡可制作除臭的抗菌巾、保健內(nèi)衣和運(yùn)動服裝等，其制品質(zhì)地柔軟、穿著舒適、透氣吸濕性強(qiáng)，特別適用于婦女、兒童、老人及過敏體質(zhì)人群[2].

在相關(guān)文獻(xiàn)中,有的稱甲殼素纖維對金黃色葡萄球菌的抑菌率大于大腸桿菌[3],而有的則認(rèn)為同一種抗菌纖維用量相同時(shí),對大腸桿菌的抑菌率均大于對金黃色葡萄球菌,其主要原因是金黃色葡萄球菌是無芽孢細(xì)菌中抵抗力最強(qiáng)的致病菌[4].本課題用瓊脂平皿擴(kuò)散法定性測試,再用吸收法定量測試，以期找出合適的混紡比使混紡織物既具有優(yōu)良的抗菌性能又降低成本.

1 試樣制備

1.1 織物的織造

采用GA392型全電子式單紗漿紗機(jī)，漿料采用PVA、淀粉和丙烯酸混合漿料，3種漿料的比例為5∶3∶2，含固率為6%，調(diào)漿用S21-2恒溫磁力攪拌器，溫度為100 ℃ .

用TNY102A-20櫻牌全自動劍桿小樣織機(jī)織制織物，織物設(shè)計(jì)規(guī)格是幅寬30 cm、經(jīng)緯紗線密度19.5 tex、經(jīng)密295根/10 cm、緯密260根/10 cm,經(jīng)緯紗都用甲殼素/棉混紡紗，平紋組織，英制筘號為74#，5塊織物分別用混紡比為10/90,20/80,30/70,40/60和50/50的甲殼素/棉混紡紗.為了簡單易記，5塊織物分別用1#,2#,3#,4#和5#標(biāo)記，其中1#織物代表經(jīng)緯紗用甲殼素/棉(10/90)混紡紗，依次類推.

1.2 織物測試抗菌性的前處理

5塊織物在測試抗菌性前都經(jīng)過退漿處理，把試樣放進(jìn)6%的NaOH溶液中煮沸2 h,之后漂洗烘干.

2 瓊脂平皿擴(kuò)散法測試

2.1 測試方法

實(shí)驗(yàn)參照GB/T 20944.1—2007《紡織品抗菌性能的評價(jià)第1部分：瓊脂平皿擴(kuò)散法》[5]，用暈圈實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行抗菌性的定性檢測.

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與評價(jià)

圖1 1#抑菌圈

圖2 2#抑菌圈

圖3 3#抑菌圈

圖4 4#抑菌圈

圖5 5#抑菌圈

圖6 對比樣抑菌圈

從圖1～圖6中可以看出，5#織物抑制金色葡萄球菌的效果最好，細(xì)菌在試樣的覆蓋下幾乎沒有生長，而1#織物的抑菌效果最差，近一半的位置都生長了金色葡萄球菌，對比的純棉織物試樣則長滿了細(xì)菌.

3 吸收法測試

吸收法適用于溶出型或吸水性較好且洗滌次數(shù)較少的非溶出型，即在消費(fèi)過程中產(chǎn)生汗液等水分的抗菌加工紡織品.甲殼素屬于非溶出型抗菌，吸水性較好,所以吸收法可以用來測甲殼素的抗菌性.

3.1 織物抗菌性能測試方法的改進(jìn)

3.1.1 表面活性劑

實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，將菌液接種試樣上時(shí)，菌液會在織物上呈液滴狀，不易快速浸透織物試樣，等待滲透的時(shí)間較長，易造成誤差，所以需要找到一種合適的表面活性劑，在不影響細(xì)菌正常生長的情況下使菌液充分地浸透到織物中，減少實(shí)驗(yàn)誤差.通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，Triton X-100是一種非離子型表面活性劑，含有100%的活性成分，通常在生物化工領(lǐng)域被用來作為溶解脂類使用.Triton X-100沒有抗菌性能，是一種較溫和的非變性劑.反復(fù)實(shí)驗(yàn)可以得到，菌液加入50 μL的Triton X-100后，可以使菌液較迅速滲透到織物中，縮短了由于滲透時(shí)間長可能造成的實(shí)驗(yàn)誤差,所以最終選定Triton X-100作為表面活性劑.

3.1.2 接種菌液量

參照GB/T 20944.2—2007《紡織品抗菌性能的評價(jià)第2部分：吸收法》在試樣上接種200 μL菌液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)18～24 h后洗脫液稀釋涂板后的菌落數(shù)均為0，即不僅待測樣上沒有菌落，對照樣上也未長有，實(shí)驗(yàn)失敗.分析原因發(fā)現(xiàn)，將200 μL菌液接種到試樣上，在(37±2) ℃條件下培養(yǎng)18～24 h 后，由于菌液太少，使液體在培養(yǎng)的過程中蒸發(fā)，細(xì)菌賴以生存的環(huán)境喪失，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，從而造成實(shí)驗(yàn)的失敗.對于本實(shí)驗(yàn)，需要尋求合適的菌液量使織物在保證(37±2) ℃的條件下培養(yǎng)18～24 h后，菌液不會蒸發(fā)完全，細(xì)菌賴以生存的液體環(huán)境不被破壞，還應(yīng)保證不要有過多的菌液沾在瓶壁上而影響實(shí)驗(yàn)的精確性.

按照國標(biāo)要求的菌液量，同時(shí)減少實(shí)驗(yàn)后期稀釋和涂板的任務(wù)量，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，可以使接種菌液還為200 μL，另外再在試樣上滴加1 200 μL的液體培養(yǎng)基，從而可以使試樣在液體飽和狀態(tài)下并不會有多余的液體流出沾于瓶壁，改進(jìn)后可滿足抗菌實(shí)驗(yàn)條件.

3.1.3 涂板培養(yǎng)時(shí)間

按照GB/T 20944.2—2007《紡織品抗菌性能的評價(jià)第2部分：吸收法》規(guī)定對于菌落數(shù)的測定，在稀釋涂板后，將平皿倒置，放置于(37±2) ℃條件下培養(yǎng)18～24 h.事實(shí)上，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)不同的菌種需要培養(yǎng)的時(shí)間不同.大腸桿菌不到20 min便會分裂繁殖一代，在(37±2) ℃條件下培養(yǎng)超過18 h后，平皿上的菌落會生長得過于龐大，導(dǎo)致一些菌落擴(kuò)展連接在一起，不利于分清楚各個(gè)菌落，易出現(xiàn)誤差，所以需要找到適合不同菌種的培養(yǎng)時(shí)間.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在(37±2) ℃的條件下，大腸桿菌的最佳培養(yǎng)時(shí)間為10～12 h，金黃色葡萄球菌的最佳培養(yǎng)時(shí)間為19～22 h.

3.2 具體方法

參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20944.2—2007《紡織品抗菌性能的評價(jià)第2部分：吸收法》[6]對織物進(jìn)行抗菌性能的測試.

3.3 抑菌效果的評價(jià)方法

根據(jù)3個(gè)平皿得到的菌落數(shù)，按下式計(jì)算細(xì)菌數(shù)：

M=Z×R×20，

其中，M為每個(gè)試樣的細(xì)菌數(shù)，Z為3個(gè)平皿菌落數(shù)(CFU)的平均值，R為稀釋倍數(shù)，20為洗脫液的用量.

本實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)試樣都做了3組，即Z=3個(gè)平皿，但考慮到3個(gè)平皿的結(jié)果不同甚至?xí)嗖詈芏?，所以最后?jì)數(shù)時(shí)取相近的兩組或者數(shù)據(jù)正確的一組(稀釋得越多的平皿結(jié)果越小，但有時(shí)會出現(xiàn)低倍稀釋的小于高倍稀釋的，此時(shí)應(yīng)視為錯(cuò)誤結(jié)果).

(1)實(shí)驗(yàn)有效性的判定如下：

(2)抑菌率的計(jì)算如下：

(3)結(jié)果的表達(dá)：

當(dāng)抑菌率計(jì)算值為負(fù)數(shù)時(shí)，表示為“0”；當(dāng)抑菌率計(jì)算值大于99%時(shí)，表示為“>99%”.

(4)抗菌效果的評價(jià)：

當(dāng)抑菌率≥90%，樣品具有抗菌效果；當(dāng)抑菌率≥99%，樣品具有良好的抗菌效果.

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算見表1～表5.

表1 1#和2#金黃色葡萄球菌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

注：×1——原液；×10——將原液稀釋10倍；C1一般稀釋10倍、C2稀釋105倍，試樣稀釋102～104倍，可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)調(diào)整.

計(jì)算如下：

1#抑菌率=(8.5×107-2.4×106)/8.5×107=97.18%,2#抑菌率=(8.5×107-1×105)/8.5×107=99.88%.

表2 3# ,4#和5#金黃色葡萄球菌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

注:3#,4#,5#各做了2次，最后計(jì)數(shù)時(shí)取相近的兩組或者數(shù)據(jù)正確的一組.

計(jì)算如下：

S3=((2+5+0)/3 )×103×20=4.67×104,S4=((9+4+0)/3 ) ×103×20=8.67×104,S5=((4+3+0)/2 ) ×103×20=4.67×104.

3#抑菌率=(1.8×108-4.67×104)/1.8×108=99.97%, 4#抑菌率=(1.8×108-8.67×104)/1.8×108=99.95%, 5#抑菌率=(1.8×108-4.67×104)/1.8×108=99.97%.

表3 1#和2#大腸桿菌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

注:×1——原液；×10——將原液稀釋10倍；C1一般稀釋10倍、C2稀釋105倍，試樣稀釋102～104倍，可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)調(diào)整.

計(jì)算如下：

S1=(18+11+25)/3×104×20=3.6×106,S2=(21+6+10)/3×104×20=2.47×106.

1#抑菌率=(2.8×107-3.6×106)/2.8×107=87.1%, 2#抑菌率=(2.8×107-2.47×106)/2.8×107=91.2%.

表4 3#和4#大腸桿菌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

S3=(38+35)/2×104×20=7.3×106,S4=((42+34+27)/3 )×104×20=6.87×106.

3#抑菌率=(8.2×107-7.3×106)/8.2×107=91.1%, 4#抑菌率=(8.2×107-6.87×106)/8.2×107=91.6%.

表5 5#大腸桿菌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

S5=(11+7)/2×104×20=1.8×106, 5#抑菌率=(2.27×107-1.8×106)/2.27×107=92.1%.

歸納抑菌率數(shù)據(jù)如表6所示.

表6 混紡織物抑菌率

由以上可知,當(dāng)抑菌率≥99%時(shí)，樣品具有良好的抗菌效果.從5個(gè)金黃色葡萄球菌的計(jì)算數(shù)值可以看出，當(dāng)甲殼素混紡比例達(dá)到20%時(shí)，混紡織物已經(jīng)有很好的抗菌性.而從大腸桿菌的數(shù)值看,除了1#織物,其他都有大于90%的抗菌性,所以從性價(jià)比考慮，不需要用50%的高比例，其中2#樣品的透濕性最好、強(qiáng)度較大[7]，所以從穿著的舒適性和紗線織物的性能等幾方面綜合考慮， 20/80的甲/棉混紡織物較實(shí)用.

4 結(jié)論

從瓊脂平皿擴(kuò)散法的定性測試估計(jì)抑菌圈面積的大小，可粗略比較出各種混紡織物抗菌性的強(qiáng)弱.從吸收法的定量測試數(shù)據(jù)得出，當(dāng)甲殼素的比例為20%時(shí),對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率都達(dá)到與50%的混紡比例差不多的抗菌效果.雖然甲殼素在許多領(lǐng)域的應(yīng)用都優(yōu)于同類產(chǎn)品，但其產(chǎn)品過高的成本直接限制了它的廣泛應(yīng)用，所以從抗菌性能和成本考慮，選擇20%的甲殼素混紡比例是最實(shí)惠的,同時(shí)也得出了混紡織物對金黃色葡萄球菌的抑菌率大于大腸桿菌的結(jié)論.

參考文獻(xiàn)：

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