丁香提取物在棉針織物上的抗菌整理

葛 彥，湯佳鵬 ，徐山青，柳依婷 ，陳 忱

（1.南通大學(xué)紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226019；2.南通大學(xué)航海醫(yī)學(xué)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(xué)紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226019；2.南通大學(xué)航海醫(yī)學(xué)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(duì)棉針織物進(jìn)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(méi)有抑菌性能；兩種方法整理后的棉織物對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌均有良好的抑制作用，分別達(dá)到97.2%和74.6%以上，多次洗滌后織物對(duì)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(shí)，整理后的織物平均面密度略有增加，斷裂強(qiáng)力在經(jīng)向增強(qiáng)，緯向減弱，斷裂伸長(zhǎng)率均略有下降.整理工藝影響了織物的服用性能.

丁香；提?。豢咕?；針織物；棉纖維

近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注紡織品抗菌功能的研究.抗菌織物的開(kāi)發(fā)途徑主要有2種[1]：一是開(kāi)發(fā)抗菌纖維；二是利用抗菌劑對(duì)織物進(jìn)行后整理.無(wú)論是利用哪種方法制備抗菌紡織品，都要符合3個(gè)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(wú)機(jī)、有機(jī)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(wèn)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(lái)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(guó)的中草藥來(lái)源廣泛，量大，種類(lèi)多，作用靶點(diǎn)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(lái)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(xì)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(guò)抗菌整理工藝制備抗菌棉針織物，并測(cè)試該織物的抑菌性能等，以期為抗菌紡織品的研究開(kāi)發(fā)提供一定的技術(shù)基礎(chǔ).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料：中草藥丁香，購(gòu)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(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)；有機(jī)硅柔軟劑，東莞市眾誠(chéng)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(xué)航海醫(yī)學(xué)研究所微生物實(shí)驗(yàn)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?fù)u瓶柜，太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠生產(chǎn)；PHS-3E型酸度顯示計(jì)，上海精科雷磁儀器廠生產(chǎn)；SW-CJ-1BU型超凈工作臺(tái)，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(xué)儀器有限公司生產(chǎn)；FW100型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，天津市泰斯特儀器有限公司生產(chǎn)；YG065型電子織物強(qiáng)力機(jī)，萊州市電子儀器有限公司生產(chǎn)；實(shí)驗(yàn)小軋車(chē)，南通宏大實(shí)驗(yàn)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(guò)濾.藥渣再加蒸餾水500 mL繼續(xù)煮沸30 min，過(guò)濾并加500 mL蒸餾水重復(fù)煮1次，合并3次濾液，6層紗布過(guò)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(jī)硅柔軟劑1%）中，二浸二軋，浴比1:20，軋液率85%左右.有機(jī)硅柔軟劑有助于提高纖維的強(qiáng)度，減輕整理工藝對(duì)織物的磨損.浸軋后的棉織物在80℃下預(yù)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(cè)試方法

1.4.1 抑菌性能

按AATCC100-2004《紡織品材料上耐細(xì)菌整理：評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)，采用菌落計(jì)數(shù)法進(jìn)行抗菌效果評(píng)價(jià).

抑菌率計(jì)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(biāo)準(zhǔn)，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(guò)程；將織物分別洗滌10次、20次和30次，自然晾干，測(cè)試織物的抑菌性能.

1.4.3 平均面密度測(cè)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(jì)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(yàn)平均值.

棉織物的增重率計(jì)算公式為：

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

1.4.4 拉伸斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)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(zhǎng)×寬=30 cm×5 cm，置于相對(duì)濕度65%、室溫下平衡12 h以上.在電子織物強(qiáng)力機(jī)上按照GB3923-97《織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)的測(cè)定》測(cè)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(biāo)，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(jiàn)，通過(guò)平板涂布菌落計(jì)數(shù)的方法測(cè)試結(jié)果表明：整理前的棉織物沒(méi)有抗菌性能；整理后的棉織物對(duì)金黃色葡萄球菌有顯著的抑菌效果，對(duì)大腸桿菌也有一定的抑制作用.一般認(rèn)為，植物源提取物對(duì)革蘭氏陽(yáng)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(duì)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(jìn)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?yàn)槎∠愕囊志煞种饕嵌∠惴?，其化學(xué)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(wú)關(guān)作用[12].丁香抗菌成分與殼聚糖組合對(duì)大腸桿菌的抑制是拮抗作用；而對(duì)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(duì)性更強(qiáng).這一點(diǎn)說(shuō)明丁香對(duì)細(xì)菌的抑制作用具有多靶點(diǎn)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(duì)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(guò)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(shì).經(jīng)丁香水提液整理的棉織物洗滌30次后，對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)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(duì)金黃色葡萄球菌的抑制作用仍然顯著，抑菌率高達(dá)99.3%.這一結(jié)果說(shuō)明殼聚糖交聯(lián)整理有助于增強(qiáng)丁香部分抗菌成分與棉織物的結(jié)合力，從而提高其對(duì)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(duì)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(duì)大腸桿菌就無(wú)抑制作用.這說(shuō)明洗滌使得丁香中抑制大腸桿菌的有效成分流失嚴(yán)重，最終導(dǎo)致抑菌效果完全消失.其原因可能是因?yàn)闅ぞ厶堑慕宦?lián)使丁香提取物中針對(duì)大腸桿菌的抗菌成分有很強(qiáng)的弱化作用，直接導(dǎo)致殼聚糖交聯(lián)整理的棉織物10次水洗后，就失去對(duì)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(yīng)活性，而且這2種活性基團(tuán)與織物纖維上的羥基的結(jié)合的同時(shí)，與丁香水提物中抑制大腸桿菌的組分的活性基團(tuán)也相結(jié)合，導(dǎo)致抵制大腸桿菌的能力下降，從而織物對(duì)大腸桿菌的抑菌效果明顯降低.

2.3 抗菌整理對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(dá)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?yàn)樵诳椢镎磉^(guò)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(jìn)行交聯(lián)吸附以外，也更好地促進(jìn)了抗菌物質(zhì)的滲入和吸附.

2.4 整理對(duì)織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的影響

棉織物抗菌整理對(duì)織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的影響結(jié)果如表4所示.

表4 抗菌整理對(duì)織物斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)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(qiáng)力在經(jīng)向上明顯增強(qiáng)，而緯向上明顯降低，斷裂伸長(zhǎng)率在經(jīng)向和緯向上都有所下降.這說(shuō)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(zhǎng)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(gè)棉織物變脆，損失了部分韌性，這說(shuō)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(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)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(duì)整理后織物的抗菌性能、服用性能進(jìn)行了測(cè)試.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：

（1）經(jīng)丁香藥效成分整理的棉織物對(duì)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(duì)大腸桿菌的抑制效果會(huì)減低直至消失，對(duì)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(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有較好的抑菌作用.經(jīng)過(guò)洗滌之后，該抗菌織物對(duì)大腸桿菌的抑制作用下降很快，洗滌10次后消失；對(duì)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(jìn)作用.

（3）丁香抗菌成分和殼聚糖組合對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制是協(xié)調(diào)作用，對(duì)大腸桿菌的抑制是拮抗作用，因而，交聯(lián)整理后的織物對(duì)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(duì)棉織物的力學(xué)性能產(chǎn)生了影響，整理后的棉織物經(jīng)向的斷裂強(qiáng)力增強(qiáng)，而緯向的斷裂強(qiáng)力減弱；斷裂伸長(zhǎng)率在經(jīng)緯向上均減少.

總之，隨著人們對(duì)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(diǎn)，將中草藥丁香的藥效成分應(yīng)用于紡織品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)中，有利于促進(jìn)“加工綠色、生產(chǎn)清潔”的生態(tài)紡織品的進(jìn)一步發(fā)展.

[1]程博聞，周鋒，郭建民，等.殼聚糖及其衍生物整理織物的抗菌性研究[J].紡織學(xué)報(bào)，2003，24（4）：55-57.

[2]MAO J W，MURPHY L.Durable freshness for textiles[J].Aatcc Rev，2001，11（1）：28-31.

[3]YE Wei-jun，XIN John H，LI Pei，et al.Durable antibacterial finish on cotton fabric by using chitosan-based polymeric core-shell particles[J].J Appl Polym Sci，2006，102（2）：1787-1793.

[4]POLLINI M，PALADINI F，LICCIULLI A，et al.Silver-coated wool yarns with durable antibacterial properties[J].J Appl Polym Sci，2012，125（3）：2239-2244.

[5]SIMONCIC B，TOMSIC B.Structures of novel antimicrobial agents for textiles：A review [J].Text Res J，2010，80（16）：1721-1737.

[6]GAWISH S M，EL-OLA S M A，RAMADAN A M，et al.Citric acid used as a crosslinking agent for the grafting of chitosan onto woolen fabric[J].J Appl Polym Sci，2012，123（6）：3345-3353.

[7]LIM S H，HUDSON S M.Review of chitosan and its derivatives as antimicrobial agents and their uses as textile chemicals[J].J Macromol Sci-Pol R，2003，C43（2）：223-269.

[8]IBRAHIM N A，EL-GAMAL A R，GOUDA M，et al.A new approach for natural dyeing and functional finishing of cotton cellulose[J].Carbohyd Polym，2010，82（4）：1205-1211.

[9]SATHIANARAYANAN M P，CHAUDHARI B M，BHAT N V.Development of durable antibacterial agent from ban-ajwain seed（Thymus serpyllum）for cotton fabric[J].Indian J Fibre Text，2011，36（3）：234-241.

[10]SUNDRARAJAN M，RUKMANI A.Durable antibacterial finishing on organic cotton by inclusion of thymol into cyclodextrin derivative[J].E-J Chem，2012，9（3）：1511-1517.

[11]彭宅彪，張瓊光，代虹健，等.丁香酚的藥理學(xué)研究進(jìn)展[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2006，17（10）：2079-2081.

[12]DAVIDSON P M，PARISH M E.Methods for testing the efficacy of food antimicrobials[J].Food Technology，1989，43：148-155.

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(xué)研究面上項(xiàng)目（11KJD540001）；南通蘇州大學(xué)紡織研究院開(kāi)放課題項(xiàng)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