蘆薈纖維的性能及應(yīng)用開發(fā)

卞 杰,齊 嘯,呂景春,陳嘉毅,陳冰瑩,王春霞,周青青,2*

(1.鹽城工學院,江蘇 鹽城224051;2.浙江理工大學,浙江 杭州310018)

蘆薈纖維的性能及應(yīng)用開發(fā)

卞 杰1,齊 嘯1,呂景春1,陳嘉毅1,陳冰瑩1,王春霞1,周青青1,2*

(1.鹽城工學院,江蘇 鹽城224051;2.浙江理工大學,浙江 杭州310018)

介紹了蘆薈纖維的制備方法、基本性能、保濕性和保健性能,詳述了蘆薈纖維在功能紡織品中的產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀。蘆薈纖維作為一種新型功能性纖維具有廣闊的應(yīng)用前景。

蘆薈纖維;護膚保健;功能性紡織品

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們對環(huán)境保護越來越重視,同時,對自身衛(wèi)生保健的意識日益增強。大氣中二氧化碳等氣體的增加,使產(chǎn)生各種過敏的人數(shù)隨之上升,作為人類皮膚第一保護層的紡織品,其對皮膚的護理保健作用顯得尤為重要。因此,隨著“護膚”理念的不斷深化,護膚纖維及其紡織品應(yīng)運而生[1]。所謂“護膚”織物,其主要特性包括:所使用原料一般采用對肌膚較為溫和的天然原料提取物;對皮膚具有保護、保健、滋潤和調(diào)節(jié)濕度的效果,更適合內(nèi)衣等面料;賦予織物護膚調(diào)理功能的同時,需要滿足對人體和環(huán)境無害的條件[2]。如抗菌防臭的甲殼素護膚織物,具有抗炎效果的干草護膚織物,保濕抗炎的黃泥護膚織物等,一般用動植物的有效活性成分,通過微膠囊整理技術(shù)、涂層固著等技術(shù)手段對織物整理,達到護膚的目的。Yao G.P.等[3],Cheng S.Y.等[4]利用微膠囊技術(shù)包裹維生素E、維生素C等物質(zhì)對織物護膚保健整理。Joshi M.等[5]綜合描述各種天然抗菌劑,主要有殼聚糖、天然染料、植物提取液等,著重介紹植物提取液的活性成分及織物整理后的抗菌機理,通過對織物抗菌整理,達到保健的效果。其次,還可直接在紡絲液中加入有效活性成分,使其均勻分散于纖維中,從而達到護膚保健效果。

1 蘆薈

蘆薈(aloe)又名納會、象膽,屬百合科多年生植物,是集醫(yī)療、美容、保健、觀賞于一身的神奇植物[6]。美國Carrington(卡林頓實驗室)將蘆薈葉成分分成兩部分,一部分為蘆薈葉肉凝膠,主要含單糖及蘆薈多糖,蘆薈多糖具有重要生物活性作用,對抑制癌細胞、治療糖尿病等有很強作用,同時具有抗衰老作用,常用在醫(yī)藥、美容產(chǎn)品及蘆薈食品中;另一部分蘆薈活性成分為蒽醌化合物及其衍生物,主要存在于蘆薈表皮中,主要包括蘆薈素、蘆薈苦素等,主要有殺菌、消炎、抗紫外作用[7-8]。蘆薈因其獨特的護膚、保濕、消炎、抗衰老等作用,在醫(yī)藥、美容及保健方面研究甚廣,而在紡織品中的應(yīng)用研究相對較少。

日本拜耳公司將化妝品與紡織品相結(jié)合,開發(fā)出一系列護膚織物,它以蘆薈萃取液為主要成分,配以鯊烯,制備多種護膚整理加工產(chǎn)品(TAS-TEX系列)。日本高瀨染工場也推出蘆薈護膚織物,名為“蘆薈弗萊休”,因具有良好的保濕性,多用于制作內(nèi)衣、嬰兒用品[9]。Holme I等[10]綜述了能夠賦予織物附加值的紡織品,其中包括護膚保健的蘆薈纖維。Joanna F等[11]在生物合成納米纖維素過程中,將蘆薈提取液加入其中,雖然降低了納米纖維素的結(jié)晶度、拉伸強度,打亂了分子間氫鍵作用,但提高了其拉伸性能及與細胞的生物相容性,可作為人造皮膚等。與國外的大量深入研究相比,國內(nèi)有關(guān)蘆薈對織物整理方面的研究報道甚少,西安工程大學探討了“蘆薈保濕護膚羊絨衫整理技術(shù)的研究”,該研究利用蘆薈粉對人體的保健特性,采用油相分離技術(shù),制備了蘆薈微膠囊。近年來,以蘆薈活性成分加入紡絲液中進行紡絲,制得蘆薈纖維的方法逐漸形成。其中,以棉漿粕為原料,湖州珠力科技公司在纖維素纖維紡絲時加入蘆薈原液,制成蘆薈纖維;新鄉(xiāng)白鷺化纖集團公司也開發(fā)出蘆薈營養(yǎng)黏膠纖維[]。

2 蘆薈纖維制備

繼牛奶蛋白纖維、甲殼素纖維、海藻纖維及珍珠纖維之后,蘆薈纖維是又一種新型護膚纖維。雖然目前市場上的蘆薈纖維是在纖維素纖維紡絲過程中加入蘆薈活性成分制得的蘆薈纖維,但在一定程度上,對皮膚具有一定的滋潤、保濕等功能。其具體的制備工藝流程為:蘆薈經(jīng)過剝皮去膠,凝膠均勻打漿,通過一定熱水提取、乙醇沉淀等方法分離,形成蘆薈萃取液,冷藏儲存?zhèn)溆?。纖維素漿粕經(jīng)過堿浸、壓榨、粉碎、老化、黃化等一系列過程使其溶解,形成紡絲溶液,加入備用的蘆薈萃取液混合均勻,過濾、脫泡、濕法紡絲、后處理,最后成品包裝。此種方法制得纖維的護膚功能持久,耐水洗性較好。目前市場上的蘆薈纖維大部分以短纖為主,其規(guī)格為1.67 dtex×38 mm[12]。

3 蘆薈纖維的特性

3.1 基本性能

蘆薈纖維是一種新型的再生纖維素纖維,因此,其分子鏈由D-葡萄糖以β-1,4苷鍵連接而成,具有再生纖維素纖維的一般性能,蘆薈纖維橫截面呈鋸齒狀且不規(guī)則,縱向圓柱體,平直、光滑且有溝槽,形態(tài)與黏膠纖維相似[13]。因分子中含有大量的羥基,故其吸濕性好,易于染色,不易起靜電,不耐強堿和酸,有較好的可紡性能,所得織物柔軟、光滑、透氣性好,穿著舒服。在具有一般再生纖維素纖維優(yōu)點的同時,蘆薈纖維也有些缺點,如縮水率高,易于變形,濕模量較低等。李培光等[14]對蘆薈黏膠織物性能進行測試發(fā)現(xiàn),蘆薈纖維的保濕性略低于蘆薈黏膠-竹炭纖維,主要是由于竹炭材料的加入增強纖維阻擾熱量通過的能力,但其透濕性能較好。馬順彬等[15]將蘆薈纖維和普通黏膠纖維的性能通過實驗對比分析發(fā)現(xiàn),蘆薈纖維的斷裂強度高于黏膠,但斷裂伸長率低于黏膠;柔軟性及平滑性較黏膠好,但其可紡性能較黏膠纖維低,故一般采用與棉、竹等纖維混紡提高蘆薈纖維的可紡性能。由蘆薈纖維所制成的針織物,保暖性及透濕性能優(yōu)越,橫向撕破強力和拉伸強力較縱向高,因此,蘆薈纖維可用于功能性針織用紡織品的開發(fā)。

蘆薈纖維的染色性能基本類似黏膠及棉纖維,但一定程度上又優(yōu)于棉纖維。張峰等[16]采用直接染料對蘆薈纖維及棉纖維染色,對比發(fā)現(xiàn),直接染料對蘆薈纖維的染色性能優(yōu)于棉纖維,主要原因可能是蘆薈纖維中含有蘆薈活性成分——乙?；嗵?含有較多可提供的電子氧原子,形成更多氫鍵緣故。馮曉婷等[17]采用活性染料(活性艷紅)對其針織面料織物染色,染色后織物的牢度(耐摩擦色牢度、耐汗?jié)n色牢度及耐水洗色牢度)較好,均達到4級以上,滿足紡織品染色質(zhì)量標準的要求。

3.2 功能性

3.2.1 保濕性

蘆薈含有豐富的活性成分,主要有蘆薈多糖、氨基酸、微量元素及大量的蘆薈素等,具有健膚美容、消炎、提高人體免疫力等作用。保證皮膚健康、延緩衰老的重要條件之一是保濕,而蘆薈的護膚功能突出體現(xiàn)在優(yōu)良的保濕性上,因此蘆薈纖維具有良好的保濕性能[18-19]。蘆薈的保濕性可能的機理為其中的多糖、氨基酸等活性成分構(gòu)成保濕因子,保濕因子可以補充皮膚損失的水分,提高皮膚保水力,防止皮膚因缺水而產(chǎn)生細小皺紋和干燥現(xiàn)象,同時,多糖中的眾多羥基可與水形成氫鍵,相互交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而達到保濕及吸濕的效果[20]。劉新等[21]認為多糖的保濕作用,是因為多糖可以與蛋白質(zhì)組成含大量水分的膠狀基質(zhì),向皮膚供應(yīng)水分,達到保濕的效果;其次,多糖具有良好的成膜性,可以在皮膚表面形成一層膜,從而減少水分的蒸發(fā)。而對于蘆薈纖維來說,其保濕性能的可靠性及合理性解釋尚不清楚,蘆薈的活性成分在纖維中所起的作用需要進一步探討及研究。

3.2.2 保健性

蘆薈多糖具有抗炎等提高機體自身免疫力的作用,蘆薈中多糖主要成分為甘露葡聚糖、甘露聚糖、乙?；?1-4)-甘露聚糖等。有研究認為,乙?；事毒厶怯幸种迫梭w細胞突變,增強免疫力和抗氧化的活性[22-23]。吳廣楓等通過蘆薈多糖的純化分離,研究其在體外抗氧化活性的性能,實驗表明蘆薈多糖中所分離的AP-A-2有較高的清除O-2·和H2O2的能力,但對·OH的清除能力較弱[24]。蘆薈多糖的免疫調(diào)節(jié)及抗氧化性研究更多地應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域,采用生物活體(多為小白鼠)實驗對多糖的免疫調(diào)節(jié)功能進行研究,Sumit Kumar等[25]利用白化病小老鼠研究多糖的免疫調(diào)節(jié)能力,通過7天的處理發(fā)現(xiàn)老鼠的死亡率下降而生存值增加。雖然有關(guān)蘆薈纖維具有免疫調(diào)節(jié)的生物活體實驗未見報道,但醫(yī)學方面的研究從側(cè)面反映了蘆薈纖維的免疫調(diào)節(jié)能力。

4 蘆薈纖維產(chǎn)品開發(fā)及應(yīng)用

蘆薈纖維因具有與棉及黏膠纖維相近的物理化學性能,固其主要應(yīng)用于混紡纖維織物的開發(fā),廣泛應(yīng)用于內(nèi)衣,襯衣、襪子等領(lǐng)域。

4.1 產(chǎn)品開發(fā)

蘆薈纖維因其優(yōu)良的服用性能,常與棉、麻、絲等混紡制得紗線及織物,實現(xiàn)纖維性能優(yōu)勢的互補。張立峰等[26]采用蘆薈纖維、絹絲、棉纖維及氨綸紡制出40 tex的包芯紗,優(yōu)化紡紗工藝,所制得的包芯紗滿足質(zhì)量要求。李軍華等[27]采用莫代爾及麻賽爾分別與蘆薈纖維混紡成紗,通過測定紗線斷裂強度、條干均勻度、千米細節(jié)、毛羽指數(shù)、百米重量偏差等指標發(fā)現(xiàn),蘆薈纖維混紡紗線達到FZ/T12003-2006《黏膠纖維本色紗線》標準一等品要求。劉紅[28]設(shè)計了不同混紡比的蘆薈纖維/棉纖維(100/0,75/25,50/50,25/75,0/100)二組分紗線,及蘆薈黏膠纖維/棉纖維/莫代爾纖維(50/33/17,34/33/33,17/33/50)三組分紗線,并進行混紡產(chǎn)品開發(fā)。白娟等[29]詳細研究了由西櫵纖科紡織有限公司生產(chǎn)的蘆薈纖維純紡紗的基本性能,研究表明紗線的細度均勻度、強力、斷裂伸長較好,回潮率較高,紗線毛羽均勻,手感柔軟,耐濕、干熱性能較好,耐堿不耐酸,同時開發(fā)出6種不同組織的針織面料,且面料均符合針織物的質(zhì)量標準。劉云等[30]采用電腦橫機開發(fā)出緯平針組織、四角網(wǎng)眼組織的蘆薈針織面料,同時選用碳酸鈉作為煮練劑對設(shè)計面料前處理,采用活性染料對織物染色。

4.2 蘆薈纖維應(yīng)用

蘆薈纖維作為新型的護膚保健纖維,主要應(yīng)用于服裝面料,家紡及工業(yè)方面。

4.2.1服裝

蘆薈纖維的護膚保健作用,使其常用于貼身服飾,如做成內(nèi)衣、背心、汗衫、睡衣等。針對棉織物易皺及尺寸穩(wěn)定性問題,可采用蘆薈纖維與棉、黏膠混紡,賦予織物良好的蓬松性、柔軟性,進一步提高穿著舒適性及保暖性。除此之外,蘆薈纖維還可與羊毛等混紡,使織物保持柔軟、蓬松的手感,改善其服用性能。

4.2.2家紡

除了在服裝服飾方面的應(yīng)用外,蘆薈纖維在家用紡織品包括浴巾、毛巾、床上用品等方面的應(yīng)用也是必不可少。蘆薈纖維護膚潤膚、柔軟滑爽的特性,能夠帶給我們整晚舒服的睡眠。

4.2.3 產(chǎn)業(yè)用品

蘆薈作為獨特的植物,其主要應(yīng)用于醫(yī)藥、美容等領(lǐng)域。同樣的,蘆薈纖維易適用于醫(yī)藥及美容方面的應(yīng)用。在醫(yī)療上,蘆薈纖維可用于醫(yī)用口罩、手套、繃帶等輔料;在美容上,可用于面膜、化妝棉等。

5 結(jié)語

在當今社會倡導(dǎo)綠色、功能及保健紡織品的潮流下,作為具有獨特功能及良好服用性能的蘆薈纖維,順應(yīng)時代潮流,為功能紡織品的開發(fā)設(shè)計添加活力,注入新鮮血液,滿足當今社會人們對紡織品功能化的需求。因此,蘆薈纖維及其混紡織物提高了紡織品的附加值,激發(fā)了市場潛力,具有廣闊的市場前景及社會經(jīng)濟效益。

[1] 王懷芳.維生素E護膚纖維素纖維的制備及性能研究[D].青島:青島大學,2008.

[2] 李 俊,周擁軍.紡織品的護膚整理加工及其應(yīng)用[J].染整技術(shù),2006,28(4):1-5.

[3] YAO G P,ZHENG J H,CHEN H F.Preparation and application of VE microcapsules with polyurethane shell for skin-care textiles[J].Advanced Materials Research,2011,331(331):402-406.

[4] CHENG S Y,YUEN M C,KAN C W,et al.Cosmetic textiles with biological benefits:gelatin microcapsules containing vitamin C[J].International Journal of Molecular Medicine,2009,24(4):411.

[5] JOSHI M,ALI S W,PURWAR R,et al.Ecofriendly antimicrobial finishing of textiles using bioactive agents based on natural products[J].Indian Journal of Fibre and Textile Research,2009,34(3):295-304.

[6] 李時珍.本草綱目[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,1999.

[7] 鄭敏霞,豐素娟.蘆薈的藥用研究進展[J].浙江中醫(yī)藥大學學報,2006,(3):53-54.

[8] FEMENIA A,SANCHENZ E S,SIMAL S,et al.Compositional features of polysaccharides from Aloe vera(Aloe barbadensis Miller)plant tissues[J].Carbohydrate Polymers,1999,39(2):109-117.

[9] 趙家祥.日本開發(fā)護膚織物的現(xiàn)狀[J].紡織科學研究,2008,(2):33.

[10]HOLME I.Innovative technologies for high performance textiles[J].Coloration Technology,2007,123(2):59-73.

[11]GODINHO J F,BERTI F V,MULLER D,et al.Incor-poration of Aloe vera extracts into nanocellulose during biosynthesis[J].Cellulose,2016,23(1):545-555.

[12]韓婭紅,何艷芬,孟家光.新型護膚保健纖維——蘆薈纖維[J].合成纖維,2011,40(5):26-27.

[13]喬 石,孟家光,張琳玫.蘆薈纖維及其紗線的基本性能研究[J].合成纖維,2015,(7):26-28.

[14]李培光,孫衛(wèi)國.蘆薈纖維素纖維紗線及織物性能測試[J].浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學院學報,2013,(4):11-13.

[15]馬順彬,陸 艷.蘆薈纖維與粘膠纖維物理性能測試與分析[J].成都紡織高等專科學校學報,2016,33(2):197-199.

[16]周青青,張 峰,姜 濤,等.蘆薈纖維結(jié)構(gòu)及直接染料對其染色性能研究[J].紡織導(dǎo)報,2013,(9):79-82.

[17]馮曉婷,孟家光,劉變俠,等.蘆薈纖維針織面料的染色工藝研究[J].針織工業(yè),2013,(5):45-47.

[18]趙壽經(jīng).蘆薈的國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀及開發(fā)前景[J].特產(chǎn)研究,2000,(2):56-59.

[19]董銀卯,劉宇紅,王云霞.蘆薈保濕性能的研究[J].日用化學工業(yè),2001,(6):56-58.

[20]張 霞.蘆薈美容的生物學原理[J].湖南教育學院學報,2000,18(5):181-183.

[21]劉 新,王令充,吳 皓.與護膚功能相關(guān)的海洋多糖研究進展[J].食品工業(yè)科技,2013,34(5):372-375.

[22]CZOP J K,AUSTEN K F.Properties of glycans that activate the human alternative complement pathway and interact with the human monocyte beta-glucan receptor[J].Journal of Immunology,1985,135(5):3 388-3 393.

[23]KRIZKOVA L,DURACKOVA Z,?ANDULA J,et al.Antioxidative and antimutagenic activity of yeast cell wall mannans in vitro[J].Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis,2001,497(1):213-222.

[24]吳廣楓,湯 堅.蘆薈多糖的純化與體外抗氧化活性的研究[J].鄭州工程學院學報,2002,23(2):75-78.

[25]KUMAR S,TIKU A B.Immunomodulatory potential of acemannan(polysaccharide from Aloe vera)against radiation induced mortality in Swiss albino mice[J].Food and Agricultural Immunology,2016,27(1):72-86.

[26]張立峰,陳貴翠,劉 華.蘆薈纖維絹絲棉氨綸包芯紗的紡制[J].棉紡織技術(shù),2014,42(5):52-54.

[27]李軍華,關(guān) 燕,張洪賓,等.蘆薈纖維素纖維混紡紗生產(chǎn)實踐[J].遼東學院學報(自然科學版),2015,22(1):11-15.

[28]劉 紅.基于蘆薈纖維的產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā) [D].石家莊:河北科技大學,2011.

[29]白 娟.蘆薈纖維針織面料的研究與開發(fā)[D].西安:西安工程大學,2011.

[30]劉 云,姚永標,許瑞超,等.蘆薈纖維針織面料的開發(fā)[J].紡織科技進展,2015,(5):50-51.

Properties and Application Development of Aloe Fiber

BIAN Jie1,QI Xiao1,LV Jing-chun1,CHEN Jia-yi1,CHEN Bing-ying1,WANG Chun-xia1,ZHOU Qing-qing1,2,*
(1.Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224051,China;2.Zhejiang Sci-Tech University,Hangzhou 310018,China)

Preparation methods,basic properties,moisture and health-care performance of aloe fiber were introduced.Product development and application status of aloe fiber in functional textiles were detailed.As a novel functional fiber,aloe fiber has an extensive application prospect.

aloe fiber;skin-care and health-care;functional textile

TS102.2

A

1673-0356(2017)12-0011-04

2017-08-05

江蘇省產(chǎn)學研引導(dǎo)性項目(BY2016065-29)

卞 杰(1995-),本科在讀,主要研究方向:新型纖維及功能紡織品。

*通信作者:周青青(1983-),女,講師,主要從事新型纖維及織物功能整理研究,E-mail:zhouqq0516@163.com。