葛 彥，湯佳鵬 ，徐山青，柳依婷 ，陳 忱

（1.南通大學紡織服裝學院，江蘇 南通 226019；2.南通大學航海醫(yī)學研究所，江蘇 南通 226001）

丁香提取物在棉針織物上的抗菌整理

葛 彥1，湯佳鵬2，徐山青1，柳依婷2，陳 忱1

（1.南通大學紡織服裝學院，江蘇 南通 226019；2.南通大學航海醫(yī)學研究所，江蘇 南通 226001）

利用中藥丁香提取物作為主要的抗菌成分，分別對棉針織物進行丁香水提液整理和水提液-殼聚糖交聯(lián)整理，探討了整理前后織物的抗菌性能和服用性能.結(jié)果表明：整理前的織物沒有抑菌性能；兩種方法整理后的棉織物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均有良好的抑制作用，分別達到97.2%和74.6%以上，多次洗滌后織物對金黃色葡萄球菌的抑菌率仍保持在93%以上，抑菌效果和耐洗性顯著；同時，整理后的織物平均面密度略有增加，斷裂強力在經(jīng)向增強，緯向減弱，斷裂伸長率均略有下降.整理工藝影響了織物的服用性能.

丁香；提取；抗菌整理；針織物；棉纖維

近年來，人們越來越關(guān)注紡織品抗菌功能的研究.抗菌織物的開發(fā)途徑主要有2種[1]：一是開發(fā)抗菌纖維；二是利用抗菌劑對織物進行后整理.無論是利用哪種方法制備抗菌紡織品，都要符合3個條件[2-3]：人體安全性、生態(tài)環(huán)境相容性和一定的耐洗性.目前，納米銀[4]、季銨鹽[5]和殼聚糖[6]作為無機、有機和天然抗菌劑的代表已被廣泛研究，但它們的使用仍然存在許多問題.前2種抗菌劑雖然抗菌效果明顯，但是廢棄的抗菌織物由于不能被微生物降解將給環(huán)境帶來二次污染；殼聚糖則在偏堿性環(huán)境下抗菌作用顯著下降，因而限制了它的可利用性[7].我國的中草藥來源廣泛，量大，種類多，作用靶點多樣，抗菌譜廣，不易產(chǎn)生耐藥性，可生物降解，是理想抗菌劑的來源[8-10].大量藥理研究表明：丁香水煎劑及粉末、丁香油具有良好的抗細菌和抗真菌的作用[11].本文以蒸餾水為溶劑提取丁香的藥效成分，通過抗菌整理工藝制備抗菌棉針織物，并測試該織物的抑菌性能等，以期為抗菌紡織品的研究開發(fā)提供一定的技術(shù)基礎(chǔ).

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

實驗材料：中草藥丁香，購于南通市蘇博大藥房；純棉針織布，市售，單位克重約218 g/m2.

主要試劑：蒸餾水、蛋白胨、牛肉膏、氯化鈉、瓊脂、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、殼聚糖、檸檬酸、次亞磷酸鈉，均為生化試劑，上海市國藥集團化學試劑有限公司生產(chǎn)；有機硅柔軟劑，東莞市眾誠紡織助劑有限公司生產(chǎn).

菌種：金黃色葡萄球菌和大腸桿菌，由南通大學航海醫(yī)學研究所微生物實驗室提供.

主要儀器：SYQ-DXS-280A型手提式高壓滅菌器，上海申安醫(yī)療器械廠生產(chǎn)；HYG-A型全溫搖瓶柜，太倉市實驗設備廠生產(chǎn)；PHS-3E型酸度顯示計，上海精科雷磁儀器廠生產(chǎn)；SW-CJ-1BU型超凈工作臺，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)；GNP-9080型隔水式恒溫培養(yǎng)箱，上海三發(fā)科學儀器有限公司生產(chǎn)；FW100型高速萬能粉碎機，天津市泰斯特儀器有限公司生產(chǎn)；YG065型電子織物強力機，萊州市電子儀器有限公司生產(chǎn)；實驗小軋車，南通宏大實驗儀器有限公司生產(chǎn).

1.2 丁香有效成分提取

將丁香置于陰涼處自然晾干，取300 g粉碎后加1 000 mL的蒸餾水，室溫浸泡24 h，煮沸1.5 h，過濾.藥渣再加蒸餾水500 mL繼續(xù)煮沸30 min，過濾并加500 mL蒸餾水重復煮1次，合并3次濾液，6層紗布過濾后濃縮至2 g/mL的丁香水提液.

1.3 抗菌整理工藝

棉織物分別在含有抗菌劑a1（丁香水提液）和抗菌劑a2（丁香水提液、殼聚糖1.5%、檸檬酸4%、次亞磷酸鈉1.5%、有機硅柔軟劑1%）中，二浸二軋，浴比1:20，軋液率85%左右.有機硅柔軟劑有助于提高纖維的強度，減輕整理工藝對織物的磨損.浸軋后的棉織物在80℃下預烘5 min，高溫140℃烘焙3 min，再經(jīng)40℃的蒸餾水充分水洗，室溫晾干，分別得到經(jīng)丁香水提液整理和丁香水提液-殼聚糖交聯(lián)整理的抗菌織物.

1.4 測試方法

1.4.1 抑菌性能

按AATCC100-2004《紡織品材料上耐細菌整理：評定》標準，采用菌落計數(shù)法進行抗菌效果評價.

抑菌率計算公式為：

式中：Na為未處理織物平均菌落數(shù)（cfu）；Nb為處理后織物平均菌落數(shù)（cfu）.

1.4.2 耐洗性能

按照FZ/T73023-2006《抗菌針織品》的洗滌標準，將整理后的織物放在2 g/L（浴比1:30）的中性洗滌劑中，水溫（40±3）℃，洗滌 5 min，取出，清水清洗 2 min，晾干，此為1次洗滌過程；將織物分別洗滌10次、20次和30次，自然晾干，測試織物的抑菌性能.

1.4.3 平均面密度測試

將整理和未整理的織物分別剪成2cm×2cm的正方形，以每4片稱重，計算平均面密度.整理前的棉織物先在80℃下烘至恒重，稱取其質(zhì)量，整理后將其置于80℃下烘至恒重，再稱取其質(zhì)量.求3次試驗平均值.

棉織物的增重率計算公式為：

式中：A為空白對照處理的棉織物平方米克重（g·m-2）；B為經(jīng)過整理后的棉織物平方米克重（g·m-2）.

1.4.4 拉伸斷裂強力、斷裂伸長率測試

采用拆邊紗條樣法從試樣寬度兩側(cè)拆去數(shù)量大致相等的紗線制取條形試樣，試樣尺寸為：長×寬=30 cm×5 cm，置于相對濕度65%、室溫下平衡12 h以上.在電子織物強力機上按照GB3923-97《織物斷裂強力和斷裂伸長的測定》測試，采用經(jīng)緯向取3次平均值.

2 結(jié)果與分析

2.1 抗菌織物抑菌效果

抑菌率是衡量織物抗菌性能的重要指標，抗菌整理前后織物的抑菌效果如表1所示.

表1 織物抗菌整理前后的抗菌活性Tab.1 Antimicrobial activity of fabrics before and after antimicrobial finishing

由表1可見，通過平板涂布菌落計數(shù)的方法測試結(jié)果表明：整理前的棉織物沒有抗菌性能；整理后的棉織物對金黃色葡萄球菌有顯著的抑菌效果，對大腸桿菌也有一定的抑制作用.一般認為，植物源提取物對革蘭氏陽性菌的抑制作用要明顯優(yōu)于革蘭氏陰性菌.經(jīng)丁香水提液-殼聚糖交聯(lián)整理的棉織物對金黃色葡萄球菌的抑制效果優(yōu)于經(jīng)丁香水提液整理的棉織物，交聯(lián)劑促進了織物抑制金黃色葡萄球菌的性能，但抑制大腸桿菌的效果卻有所降低.這是因為丁香的抑菌成分主要是丁香酚，其化學式為C10H12O2.殼聚糖也具有抑菌作用.研究發(fā)現(xiàn)，抑菌物質(zhì)之間的相互作用分為4種：協(xié)同作用、疊加作用、拮抗作用和無關(guān)作用[12].丁香抗菌成分與殼聚糖組合對大腸桿菌的抑制是拮抗作用；而對金黃色葡萄球菌起到疊加或協(xié)同作用，抑制效果更加明顯，針對性更強.這一點說明丁香對細菌的抑制作用具有多靶點特性，這也是其具有廣譜抗菌作用的體現(xiàn).

2.2 耐洗性能

抗菌整理后的棉織物分別洗滌不同次數(shù)，其抑菌率變化結(jié)果如表2所示.

表2 不同洗滌次數(shù)對織物抑菌率的影響Tab.2 Influence of different washing cycle on antibacterial effect of fabrics

由表2可以看出，棉織物經(jīng)過丁香提取物抗菌整理后，隨著洗滌次數(shù)的增加，其抑菌率均呈下降趨勢.經(jīng)丁香水提液整理的棉織物洗滌30次后，對金黃色葡萄球菌的抑菌率達到93.8%；而經(jīng)丁香水提液-殼聚糖交聯(lián)整理的棉織物洗滌30次后對金黃色葡萄球菌的抑制作用仍然顯著，抑菌率高達99.3%.這一結(jié)果說明殼聚糖交聯(lián)整理有助于增強丁香部分抗菌成分與棉織物的結(jié)合力，從而提高其對金黃色葡萄球菌抑制的耐洗性.

經(jīng)丁香水提液整理的棉織物洗滌20次后對大腸桿菌的抑制效果消失.經(jīng)丁香水提液-殼聚糖交聯(lián)整理的棉織物洗滌10次后對大腸桿菌就無抑制作用.這說明洗滌使得丁香中抑制大腸桿菌的有效成分流失嚴重，最終導致抑菌效果完全消失.其原因可能是因為殼聚糖的交聯(lián)使丁香提取物中針對大腸桿菌的抗菌成分有很強的弱化作用，直接導致殼聚糖交聯(lián)整理的棉織物10次水洗后，就失去對大腸桿菌的抑制作用.由于殼聚糖作為交聯(lián)整理劑，其分子中所帶的羥基以及脫乙酰形成的氨基具有一定的反應活性，而且這2種活性基團與織物纖維上的羥基的結(jié)合的同時，與丁香水提物中抑制大腸桿菌的組分的活性基團也相結(jié)合，導致抵制大腸桿菌的能力下降，從而織物對大腸桿菌的抑菌效果明顯降低.

2.3 抗菌整理對棉織物平均面密度的影響

棉織物抗菌整理前后平均面密度的變化如表3所示.

表3 抗菌整理對織物平均面密度的影響Tab.3 Influence of antibacterial finishing on average area density of fabrics

由表3可以看出，空白對照處理織物的平均面密度有所增加，是織物經(jīng)水浴處理后本身收縮引起的增重.2種抗菌整理方式對棉織物的平均面密度也有一定影響，其中經(jīng)丁香水提液-殼聚糖交聯(lián)整理的棉織物增重較大，達到7.27%；經(jīng)丁香水提液整理棉織物增重率是3.64%.這可能是因為在織物整理過程中，抗菌物質(zhì)由于棉纖維的特殊分子結(jié)構(gòu)，可以滲透并吸附一部分的整理液成分，從而引起整理織物的增重，而交聯(lián)劑除了自身與棉纖維進行交聯(lián)吸附以外，也更好地促進了抗菌物質(zhì)的滲入和吸附.

2.4 整理對織物斷裂強力和斷裂伸長率的影響

棉織物抗菌整理對織物斷裂強力和斷裂伸長率的影響結(jié)果如表4所示.

表4 抗菌整理對織物斷裂強力和斷裂伸長率的影響Tab.4 Influence of antibacterial finishing on breaking strength and elongation at break of fabrics

由表4看出，抗菌整理之后的棉織物其斷裂強力在經(jīng)向上明顯增強，而緯向上明顯降低，斷裂伸長率在經(jīng)向和緯向上都有所下降.這說明織物經(jīng)整理后有明顯的形變，織物徑向收縮而緯向上卻發(fā)生延展.

另外，斷裂伸長率的下降反映出棉織物纖維分子的結(jié)晶度和分子排列的取向度均發(fā)生了變化.整個棉織物變脆，損失了部分韌性，這說明殼聚糖和丁香提取物有效成分參與了棉纖維分子間的交聯(lián).

3 結(jié)論

本文針對丁香提取液用于棉織物的抗菌整理做了初步的探討和研究，通過實驗分析了丁香水提液及殼聚糖交聯(lián)整理棉織物的工藝條件，并對整理后織物的抗菌性能、服用性能進行了測試.實驗數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)：

（1）經(jīng)丁香藥效成分整理的棉織物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有良好的抑制效果，但隨著洗滌次數(shù)的增加，對大腸桿菌的抑制效果會減低直至消失，對金黃色葡萄球菌的抑制效果仍然很顯著，具有較好的耐洗滌性能.

（2）經(jīng)丁香水提液-殼聚糖交聯(lián)整理的棉織物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有較好的抑菌作用.經(jīng)過洗滌之后，該抗菌織物對大腸桿菌的抑制作用下降很快，洗滌10次后消失；對金黃色葡萄球菌仍然保持顯著的抑制效果，交聯(lián)劑起到了促進作用.

（3）丁香抗菌成分和殼聚糖組合對金黃色葡萄球菌的抑制是協(xié)調(diào)作用，對大腸桿菌的抑制是拮抗作用，因而，交聯(lián)整理后的織物對金黃色葡萄球菌的抑制作用優(yōu)于未交聯(lián)整理的織物，而抑制大腸桿菌的效果不及未交聯(lián)整理的織物.

（4）抗菌整理后的棉織物的平均面密度都略有增加，而且丁香水提液-殼聚糖交聯(lián)整理的抑菌成分比水提液整理更能較好地吸附、滲透到棉纖維的內(nèi)部而較大程度地接枝到棉纖維上去，致使織物增重更加明顯.

（5）抗菌整理對棉織物的力學性能產(chǎn)生了影響，整理后的棉織物經(jīng)向的斷裂強力增強，而緯向的斷裂強力減弱；斷裂伸長率在經(jīng)緯向上均減少.

總之，隨著人們對綠色、環(huán)保的功能性紡織品需求的不斷增加，結(jié)合天然纖維和中草藥的特點，將中草藥丁香的藥效成分應用于紡織品設計與開發(fā)中，有利于促進“加工綠色、生產(chǎn)清潔”的生態(tài)紡織品的進一步發(fā)展.

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Antibacterial finishing of extracts from clove upon cotton knitted fabrics

GE Yan1，TANG Jia-peng2，XU Shan-qing1，LIU Yi-ting2，CHEN Chen1
（1.School of Textile and Apparel，Nantong University，Nantong 226019，China；2.Institute of Nautical Medicine，Nantong University，Nantong 226001，China）

The extracts from traditional Chinese medicine clove being as the main antibacterial components， cotton knitted fabrics were treated with clove water extracts and clove water extracts-chitosan，and the antibacterial property and wearable property of fabrics before and after treatment were discussed.The results showed that the untreated fabrics had no antibacterial effect，and the treated cotton fabrics with two finishing methods had good antibacterial activity against S.aureus and E.coli so that inhibitory rate reached above 97.2%and 74.6%,respectively.The inhibitory rate against S.aureus of fabrics remained above 93%after washing cycles.The bacteriostatic effect and washability of fabrics were significant.Meanwhile，the average area density of the finished fabrics was slightly increased，and the breaking strength was enhanced in warp，but weakened in weft.The elongation at break was slightly decreased.Therefore，finishing process influenced the wearable property of fabrics.

clove；extraction；antibacterial finishing；knitgoods；cotton fiber

TS195.58

A

1671－024X（2013）03－0048－04

2012-10-25

江蘇省高校自然科學研究面上項目（11KJD540001）；南通蘇州大學紡織研究院開放課題項目（NS1209）

葛 彥（1981—），女，博士研究生，講師.E-mail：ntdxgeyan@126.com

徐山青（1960—），男，教授.E-mail：xu.sq@ntu.edu.cn