江西服裝學(xué)院服裝設(shè)計(jì)學(xué)院， 江西 南昌330201

茶多酚是從茶葉中提取的多酚類(lèi)物質(zhì)的概稱，包括酚酸類(lèi)、黃酮醇類(lèi)、黃酮類(lèi)、黃色苷類(lèi)、黃烷醇類(lèi)等。茶多酚是形成茶葉色香味的主要因素之一，具有抗輻射、解毒、抗氧化、抑菌、防衰老、助消化、抗癌、提高免疫力等作用。目前，茶多酚的提取方法主要有3種：一為溶劑提取法，即利用極性溶劑對(duì)茶葉進(jìn)行液-液萃取，該法的產(chǎn)品制取率為5%～10%，產(chǎn)品純度為80%～98%，對(duì)環(huán)境的污染程度大，生產(chǎn)成本也高；二為離子沉淀法，即利用重金屬將茶葉中的咖啡堿與茶多酚分離而得到茶多酚，但該法提取的茶多酚中重金屬殘留量過(guò)高；三為折疊柱分離制備法，該法所用的填充材料和洗滌材料的價(jià)格昂貴，不適合規(guī)模化生產(chǎn)。針對(duì)上述提取方法存在的缺陷，一些學(xué)者提出了傳統(tǒng)提取方法與超臨界二氧化碳萃取技術(shù)相結(jié)合的方法，以提高茶多酚的制取率與純度，雖取得了一定成效，但仍難以進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)。目前，茶多酚的應(yīng)用主要集中在醫(yī)藥行業(yè)與食品加工領(lǐng)域。鑒于茶多酚優(yōu)異的保健作用，一些學(xué)者嘗試?yán)闷鋵?duì)織物進(jìn)行功能整理，以提高服裝的保健功能，效果顯著[1-2]。本文首先利用酸化殼聚糖溶液對(duì)棉織物進(jìn)行改性，然后利用茶多酚對(duì)改性棉織物進(jìn)行功能整理，探討其最佳整理工藝參數(shù)與功能整理棉織物的性能，以期為拓展茶多酚在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 材料與藥品

(1) 材料：漂白純棉斜紋織物(自制，簡(jiǎn)稱“棉織物”)。

(2) 藥品：殼聚糖(類(lèi)白色粉末，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；茶多酚(白色晶體，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；七水合硫酸亞鐵(淺藍(lán)綠色晶體)、冰醋酸(液體)、四水合酒石酸鉀鈉(白色結(jié)晶粉末)、氯化鈉(均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；3-氯-2-羥基三甲基氯化銨(工業(yè)級(jí)，南京諾邦生物科技有限公司)；金黃色葡萄球菌(ATCC 6538 G+)和大腸埃希氏菌(ATCC 8739 G-)(鄭州大學(xué)生化實(shí)驗(yàn)室)。

1.2 儀器與設(shè)備

XP204型分析天平[梅特勒-托利多(中國(guó))]；YG(B)912E型紡織品防紫外性能測(cè)試儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)；CZ-C-408A型可程式恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)(東莞市眾志檢測(cè)儀器有限公司)；T10CS型雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)；Y802N型八籃恒溫烘箱、YG982型標(biāo)準(zhǔn)光源箱、SW-12D型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)、Y571B型摩擦色牢度儀(均購(gòu)自常州市雙固頓達(dá)機(jī)電科技有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方案

1.3.1 棉織物的改性處理

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的冰醋酸溶液，備用。稱取一定質(zhì)量的殼聚糖并按浴比1 ∶30投放到冰醋酸溶液中，攪拌至殼聚糖完全溶解，得到酸化殼聚糖溶液；接著，利用酸化殼聚糖溶液作為浸漬液，在小型軋車(chē)上對(duì)棉織物進(jìn)行改性處理(二浸二軋)；然后，將改性處理后的棉織物置于100 ℃烘箱中預(yù)烘3 min， 再在170 ℃烘箱中焙烘2 min，得到“改性棉織物”。

1.3.2 功能整理

利用茶多酚對(duì)改性棉織物進(jìn)行功能整理，采用固定浴比1 ∶30，變化其他工藝參數(shù)：

(1) 茶多酚用量：4%(o.w.f.)、 5%(o.w.f.)、 6%(o.w.f.)、 7%(o.w.f.)、 8%(o.w.f.)；

(2) 整理液溫度：40、 50、 60、 70、 80 ℃；

(3) 整理時(shí)間：40、 50、 60、 70、 80 min；

(4) 整理液pH值：4、 5、 6、 7、 8。

經(jīng)過(guò)茶多酚功能整理，得到“功能整理棉織物”。

1.4 性能指標(biāo)測(cè)試

1.4.1 茶多酚吸附率

亞鐵離子能與茶多酚中的酚羥基形成藍(lán)紫色絡(luò)合物。參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類(lèi)含量的檢測(cè)方法》，測(cè)定功能整理前后的整理液在茶多酚的最大吸收波長(zhǎng)540 nm條件下的吸光度[3]。按式(1)計(jì)算功能整理棉織物的茶多酚吸附率。每種整理液重復(fù)測(cè)試5次，結(jié)果取平均值。

E=(1-A′/A)×100%

(1)

式中：E——功能整理棉織物的茶多酚吸附率，%；

A′——功能整理后的整理液的吸光度；

A——功能整理前的整理液的吸光度。

1.4.2 色牢度

參照GB/T 8427—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐人造光色牢度：氙弧》、GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》、GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》等標(biāo)準(zhǔn)，分別測(cè)定茶多酚吸附率最大的功能整理棉織物的耐光色牢度、耐洗色牢度與耐摩擦色牢度。

1.4.3 抗菌與防紫外線性能

參照GB/T 20944.3—2008《紡織品 紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià) 第3部分：振蕩法》標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定茶多酚吸附率最大的功能整理棉織物對(duì)金黃色葡萄球菌與大腸埃希氏菌的抗菌率。

參照GB/T 18830—2002《紡織品 防紫外線性能的評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定茶多酚吸附率最大的功能整理棉織物對(duì)紫外線的防護(hù)指數(shù)(UPF)與紫外線透過(guò)率(T)。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳工藝參數(shù)

2.1.1 茶多酚用量對(duì)茶多酚吸附率的影響

參照“1.3.2”節(jié)的工藝參數(shù)，固定整理液溫度為50 ℃、整理時(shí)間為60 min、整理液pH值為7，采用不同的茶多酚用量對(duì)改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的茶多酚吸附率測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同茶多酚用量下功能整理棉織物的茶多酚吸附率

從圖1可見(jiàn)，隨著茶多酚用量從4%(o.w.f.)增加至6%(o.w.f.)，功能整理棉織物的茶多酚吸附率明顯提高；之后，繼續(xù)增加茶多酚用量，功能整理棉織物的茶多酚吸附率不再發(fā)生明顯變化而趨于穩(wěn)定，說(shuō)明此時(shí)改性棉織物對(duì)茶多酚的吸附已達(dá)到飽和?；谏a(chǎn)效能，確定最佳的茶多酚用量為6%(o.w.f.)。

2.1.2 整理液溫度對(duì)茶多酚吸附率的影響

參照“1.3.2”節(jié)的工藝參數(shù)，固定茶多酚用量為6%(o.w.f.)、整理時(shí)間為60 min、整理液pH值為7，采用不同的整理液溫度對(duì)改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的茶多酚吸附率測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同整理液溫度下功能整理棉織物的茶多酚吸附率

從圖2可見(jiàn)，當(dāng)整理液溫度低于50 ℃時(shí)，功能整理棉織物的茶多酚吸附率隨著整理液溫度升高而增大；當(dāng)整理液溫度高于50 ℃時(shí)，功能整理棉織物的茶多酚吸附率隨著整理液溫度升高而減小。當(dāng)整理液溫度從40 ℃上升至50 ℃時(shí)，茶多酚的分子布朗運(yùn)動(dòng)加快，使得改性棉織物吸附更多的茶多酚。當(dāng)整理液溫度高于50 ℃時(shí)，雖然茶多酚的分子布朗運(yùn)動(dòng)更劇烈，但茶多酚受到的氧化作用也更加劇烈，而且茶多酚開(kāi)始發(fā)生電離，致使改性棉織物對(duì)茶多酚的吸附性能下降[4]。同時(shí)，改性棉織物吸附茶多酚的過(guò)程屬放熱過(guò)程，整理液溫度升高會(huì)減弱改性棉織物對(duì)茶多酚的吸附能力，轉(zhuǎn)而發(fā)展為解吸附。由此確定最佳的整理液溫度為50 ℃。

2.1.3 整理時(shí)間對(duì)茶多酚吸附率的影響

參照“1.3.2”節(jié)的工藝參數(shù)，固定茶多酚用量為6%(o.w.f.)、整理液溫度為50 ℃、整理液pH值為7，采用不同的整理時(shí)間對(duì)改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的茶多酚吸附率測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同整理時(shí)間下功能整理棉織物的茶多酚吸附率

從圖3可見(jiàn)，隨著整理時(shí)間從40 min增加至60 min， 功能整理棉織物的茶多酚吸附率逐漸提高；之后，繼續(xù)延長(zhǎng)整理時(shí)間，功能整理棉織物的茶多酚吸附率不再發(fā)生明顯變化而趨于穩(wěn)定，說(shuō)明此時(shí)改性棉織物對(duì)茶多酚的吸附已達(dá)到飽和?；谏a(chǎn)效能，確定最佳的整理時(shí)間為60 min。

2.1.4 整理液pH值對(duì)茶多酚吸附率的影響

參照“1.3.2”節(jié)的工藝參數(shù)，固定茶多酚用量為6%(o.w.f.)、整理液溫度為50 ℃、整理時(shí)間為60 min，采用不同的整理液pH值對(duì)改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的茶多酚吸附率如圖4所示。

圖4 不同整理液pH值下功能整理棉織物的茶多酚吸附率

從圖4可見(jiàn)，隨著整理液pH值的增加，功能整理棉織物的茶多酚吸附率持續(xù)增大，并在整理液pH值 為6～7時(shí)達(dá)到峰值，之后逐漸下降，但下降幅度比較緩慢。茶多酚在堿性環(huán)境中容易被氧化而生成醌，當(dāng)整理液pH值大于7時(shí)，其中的茶多酚被部分降解，導(dǎo)致改性棉織物可吸附的茶多酚質(zhì)量減少，因此功能整理織物的茶多酚吸附率下降?？紤]到棉纖維屬于天然纖維素纖維，其在酸性環(huán)境中容易被水解，因此確定最佳的整理液pH值為6～7。

2.2 色牢度

在最佳的工藝參數(shù)條件下，對(duì)改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的色牢度見(jiàn)表1。

表1 最佳工藝參數(shù)條件下功能整理棉織物的色牢度

從表1可以看出，在最佳工藝參數(shù)條件下，功能整理棉織物的各項(xiàng)色牢度均達(dá)到較高的水平，這是由于酸化殼聚糖的分子結(jié)構(gòu)中的氨基被陽(yáng)離子化。棉織物經(jīng)酸化殼聚糖溶液改性后，織物中的纖維表面與纖維內(nèi)部的分子基團(tuán)對(duì)茶多酚的負(fù)離子結(jié)構(gòu)的親和力增強(qiáng)，功能整理棉織物的茶多酚吸附率與色澤穩(wěn)定性能均得到很大程度的提高[5-6]。由此可知利用茶多酚對(duì)改性棉織物進(jìn)行功能整理具有可行性。

2.3 抗菌及防紫外線性能

在最佳工藝參數(shù)條件下，功能整理棉織物的抗菌及防紫外線性能見(jiàn)表2，并與改性棉織物比較。

表2 最佳工藝參數(shù)條件下功能整理棉織物的抗菌及防紫外線性能

從表2可以看出，與改性棉織物相比，功能整理棉織物具有良好的抗菌及防紫外線性能。茶多酚的主要成分為兒茶素，而兒茶素分子結(jié)構(gòu)中的酚羥基可與細(xì)菌細(xì)胞壁上的蛋白質(zhì)分子中的羧基、氨基、肽基等發(fā)生氫鍵鍵合，兒茶素分子結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)可與細(xì)菌細(xì)胞壁上的蛋白質(zhì)分子發(fā)生疏水鍵合，從而起到抑制與滅殺細(xì)菌的作用[7-8]。功能整理棉織物對(duì)大腸埃希氏菌的抗菌效果略優(yōu)于金黃色葡萄球菌，這是由于金黃色葡萄球菌屬于革蘭氏陽(yáng)性菌，大腸埃希氏菌屬于革蘭氏陰性菌，而陰性菌上的肽聚糖含量較少，更易受到破壞而被滅殺[9]。功能整理棉織物具有良好的防紫外線性能基于兩方面的因素：一是酸化殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中的氨基被陽(yáng)離子化，使得棉織物對(duì)茶多酚的吸附能力增強(qiáng)[10]；二是殼聚糖自身可在棉織物表面形成一定厚度的類(lèi)樹(shù)脂薄層，從而提高織物的防紫外線效果。

3 結(jié)論

利用茶多酚對(duì)經(jīng)過(guò)酸化殼聚糖處理的改性棉織物進(jìn)行功能整理，得到其最佳工藝參數(shù)：茶多酚用量為6%( o.w.f.)、整理液溫度為50 ℃、整理時(shí)間為60 min、 整理液pH值為6～7；在最佳工藝參數(shù)條件下，功能整理棉織物的耐日曬色牢度、耐水洗色牢度與耐摩擦色牢度均達(dá)4級(jí)以上，且其抗菌及防紫外線性能良好，具有較強(qiáng)的實(shí)踐價(jià)值與市場(chǎng)前景。