霉菌對(duì)棉織物的生物腐蝕特性

陶婭妃 任澤華 王夢(mèng)娣 朱博 劉建立

摘 要：為了研究霉菌對(duì)棉織物的腐蝕特性，從真實(shí)霉變的棉T恤衫、襯衫和毛巾上分離純化霉菌微生物。根據(jù)形態(tài)學(xué)和ITS序列分析將分離純化的5種霉菌鑒定為黑曲霉、土曲霉、桔青霉、芽枝狀枝孢霉和雜色曲霉。并將純化后的霉菌微生物制成孢子懸浮液接種到純棉漂白織物上，在富集營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基上進(jìn)行霉菌生物腐蝕實(shí)驗(yàn)。采用掃描電鏡（SEM）、傅里葉紅外（FT-IR）和X射線衍射（XRD）對(duì)腐蝕前后棉織物的微觀形貌、分子結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度進(jìn)行表征，討論5種霉菌微生物對(duì)棉織物的生物腐蝕特性。結(jié)果表明：5種霉菌均使棉纖維上出現(xiàn)腐蝕造成的縱紋和孔洞，其中桔青霉、土曲霉和芽枝狀枝孢霉對(duì)棉織物的生物腐蝕較嚴(yán)重。研究結(jié)果可為闡明霉菌對(duì)棉織物的生物腐蝕機(jī)理提供支持，為抑制棉織物生物腐蝕提供參考。

關(guān)鍵詞：棉織物；菌株形態(tài)學(xué)；ITS序列；霉菌；微生物腐蝕；

中圖分類號(hào)：TS107.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2023）04-0164-09

收稿日期：2022－11－30

網(wǎng)絡(luò)出版日期：2023－02－21

作者簡(jiǎn)介：陶婭妃（1998—），女，重慶酉陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事紡織品微生物技術(shù)方面的研究。

通信作者：劉建立，E-mail：jian-li.liu@hotmail.com

棉纖維主要組成成分是纖維素，纖維素是由葡萄糖小分子通過(guò)β-1，4糖甙鍵組成的大分子多糖，除此之還包括可溶性糖、蠟質(zhì)、蛋白質(zhì)、脂肪、灰分等伴生物［1］，含有豐富的碳源，為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供了能量來(lái)源。因此，棉衣物在存儲(chǔ)時(shí)，容易發(fā)生霉變。霉菌在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)分泌有機(jī)酸和一系列胞外酶，為自己創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。這些分泌物會(huì)引起纖維素大分子之間的鍵斷裂，在纖維素系列酶的協(xié)同作用下形成葡萄糖小分子，成為霉菌的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使得霉菌在棉織物上快速生長(zhǎng)定殖，在織物表面形成霉斑，造成有色織物褪色和引起織物機(jī)械性能降低［2］。因此從微生物對(duì)棉織物的腐蝕現(xiàn)象出發(fā)，闡明腐蝕機(jī)理是至關(guān)重要的。

紡織品的生物腐蝕主要是由霉菌微生物導(dǎo)致［2-3］，Kavkler等［4-5］將從博物館紡織品文物上分離純化后的霉菌微生物接種到毛織物和棉織物上，研究選定的霉菌對(duì)人工老化和未老化紡織品的生物腐蝕特性。Abdelrahman等［6］將具有纖維素分解活性的4種真菌接種到不同老化條件下的亞麻織物上，得出真菌對(duì)亞麻織物腐蝕機(jī)制主要表現(xiàn)為水解、氧化、解聚和再結(jié)晶過(guò)程。曾淵［7］將絲綢文物上分離出的霉菌接種到現(xiàn)代絲綢織物上，探究霉菌微生物對(duì)絲織品結(jié)構(gòu)性能的影響，得出米曲霉對(duì)絲織物的影響較大。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于棉紡織品上的霉菌種類及其對(duì)棉織物的生物腐蝕現(xiàn)象研究較少，因此本文從真實(shí)霉變棉織物分離純化霉菌，采用顯微形態(tài)學(xué)觀察與 ITS序列分析相結(jié)合的方法對(duì)純化后的菌株進(jìn)行鑒定，并將純化的霉菌菌株制成孢子懸浮液接種到棉織物上，進(jìn)行生物腐蝕實(shí)驗(yàn)，通過(guò)儀器分析技術(shù)對(duì)腐蝕前后棉織物的微觀形貌、分子結(jié)構(gòu)等進(jìn)行表征，研究霉菌對(duì)棉織物的生物腐蝕特性。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

以肉眼可見的霉變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)，收集霉變棉織物，其中包括棉T恤衫1件、棉襯衫1件和棉毛巾2條。

用于接種的純棉漂白織物試樣：25 tex×25 tex平紋織物（中恒大耀紡織科技有限公司），經(jīng)向密度為524根/10 cm，緯向密度為283根/10 cm，克重為120 g/m2；將其裁剪成2.5 cm×5.0 cm大小的長(zhǎng)方形試樣若干。

富集營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基：稱取固體無(wú)機(jī)鹽瓊脂培養(yǎng)基干粉（杭州百思生物技術(shù)有限公司）27.8 g，葡萄糖（中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)有限公司）5.0 g，加入蒸餾水1000 mL后加熱溶解。

馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基：40.1 g馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基干粉（中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)有限公司），1000 mL蒸餾水，加熱溶解。

無(wú)菌水：0.05 g吐溫80（中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)有限公司），1000 mL去離子水，充分混勻。

PBS緩沖液：10.0 g磷酸鹽緩沖液速溶顆粒（上海沃凱化學(xué)試劑有限公司），1000 mL去離子水，加熱溶解。

上述棉織物試樣、培養(yǎng)基及試劑均采用 121 ℃高壓蒸汽滅菌 20 min后待用［8］。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

DZF-6050型真空干燥箱（上海曼儀科學(xué)儀器有限公司）、YXQ-LS-75G型立式壓力蒸汽滅菌鍋（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司）、NU-425-400S型生物安全柜（美國(guó)Nuair公司）、MJ-1608-Ⅱ型霉菌培養(yǎng)箱（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司）、AX4202ZH/型電子天平、VHX-500超景深三維數(shù)碼顯微鏡（基恩士公司）、Su1510 型掃描電子顯微鏡（日本日立化學(xué)儀器有限公司）、Nicolet iS10型傅里葉紅外光譜儀（美國(guó)賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司）、D2PHASER X型射線衍射儀（德國(guó)布魯克AXS 有限公司）、BCD-312WDPV冰箱（青島海爾股份有限公司）。

1.3 霉變菌株的分離和鑒定

1.3.1 霉變菌株分離純化

參照GB 4789.15—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》中霉菌分離純化的方法。從收集到的霉變紡織品上各取5 g，剪碎后加入裝有180 mL PBS緩沖液的搖瓶中，（28±2）℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)24 h制成菌懸液，稀釋不同梯度后在PDA培養(yǎng)基平板中劃線，于（28±2）℃、85% RH霉菌培養(yǎng)箱中恒溫培養(yǎng)5～7 d。根據(jù)菌落的形態(tài)、大小及顏色，挑選不同的單菌落接種于PDA培養(yǎng)基中純化3次，得到形態(tài)單一的菌落，最后接種試管斜面，于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆茫?］。

1.3.2 菌落形態(tài)學(xué)鑒定

采用點(diǎn)植法將純化后的菌株接種到PDA培養(yǎng)基平板上，28 ℃下于霉菌培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)7 d，記錄菌株的生長(zhǎng)情況和形態(tài)特征。根據(jù)透明膠帶鏡檢法制樣，并在超景深三維數(shù)碼顯微鏡下觀察霉菌的菌絲形態(tài)和孢子形狀，根據(jù)《真菌鑒定手冊(cè)》［10］進(jìn)行初步鑒定。

1.3.3 PCR擴(kuò)增及測(cè)序

擴(kuò)增真菌ITS序列使用引物ITSl （5'-TCCGTA GGTGAACCTGCGG-3'）和ITS4 （5'-TCCTCCGCTTAT TGATATGC-3'）［11～13］。PCR反應(yīng)體系為50 μL，組分為水35.5 μL，模板引物1 μL，引物ITS1和ITS4各1 μL，dNTP（10 mMol/L） 1 μL，Taq緩沖液 5 μL，MgCl2（25 mMol/L） 5 μL，Taq酶（5 U/μL）0.5 μL。PCR反應(yīng)條件： 95 ℃時(shí)預(yù)變性3 min；94 ℃時(shí)變性20 s；50～60 ℃時(shí)退火20 s； 72 ℃時(shí)延伸20～50 s；35個(gè)循環(huán)；在72 ℃時(shí)延伸5 min。委托天霖生物科技（上海）有限公司對(duì)霉變菌株進(jìn)行序列測(cè)定。測(cè)序得到的菌株基因序列輸入NCBI的核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)，使用在線序列比對(duì)搜索工具BLAST進(jìn)行同源性比對(duì)分析，選取與比對(duì)菌株序列同源性超過(guò)90%且已知分類地位的真菌菌株［14-15］。

1.4 生物腐蝕實(shí)驗(yàn)

1.4.1 孢子液制備

參照GB/T 24346—2009《紡織品 防霉性能的評(píng)價(jià)》在生物安全柜操作臺(tái)上，將純化后的霉菌接種于PDA培養(yǎng)基，霉菌培養(yǎng)箱中（ 28±2） ℃下培養(yǎng)至培養(yǎng)基表面長(zhǎng)出成熟的霉菌孢子。用移液槍多次吸取少量無(wú)菌水，不斷沖洗菌落表面從而得到新鮮的孢子原液。以4000 r/min離心孢子原液，倒掉上層清液，用無(wú)菌水洗滌沉淀，再離心，重復(fù)洗滌3次。最后用無(wú)菌水稀釋，漩渦振蕩器振蕩，使孢子在無(wú)菌水中分散均勻，用血球計(jì)數(shù)板測(cè)定孢子含量，使孢子液濃度為1×106～5×106個(gè)/mL。

1.4.2 接種孢子液

參照楊弢［16］的方法，在無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中加入5%葡萄糖作為碳源的富集營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基（模擬織物中常見的污染，例如灰塵、皮脂等）。將冷卻至50 ℃的富集營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基倒入直徑為9 cm的無(wú)菌培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)基冷卻凝固后制得富集營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)皿。將已滅菌的棉織物試樣放置于富集營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)皿中，250 μL霉菌孢子液接種到試樣表面（每個(gè)試樣4個(gè)平行），封口后放入培養(yǎng)箱中（ 28±2 ） ℃下恒溫培養(yǎng)，使霉菌在樣品上生長(zhǎng)，4周后將生霉棉織物取出作為實(shí)驗(yàn)組，不添加培養(yǎng)基直接接種孢子液作為對(duì)照組，不做任何處理的棉織物作為空白樣。所有樣品通過(guò)去離子水沖洗掉表面菌絲，與空白樣一起于滅菌鍋內(nèi)滅菌15 min，以終止真菌生長(zhǎng)，避免污染分析設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，隨后將其風(fēng)干用于分析測(cè)試。

1.4.3 測(cè)試與表征

形態(tài)觀察：通過(guò)SEM觀察棉纖維的微觀結(jié)構(gòu)，將樣品裁剪成0.5 cm×0.5 cm，通過(guò)導(dǎo)電膠固定到工作臺(tái)上后噴金，工作電壓10 kV，高真空模式下放大不同倍數(shù)觀察霉菌微生物對(duì)樣品的腐蝕情況。

傅里葉變換紅外光譜：在ATR附件上對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，波數(shù)掃描范圍為4000～400 cm-1，共掃描32次，對(duì)輸出的數(shù)據(jù)作圖處理，用于分析棉纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)變化。

X射線衍射：在X射線衍射儀對(duì)樣品進(jìn)行X射線衍射，測(cè)試條件為儀器管電壓30 kV，管電流10 mA，掃描速度為4（°）/min，在2θ為5°～50°范圍內(nèi)讀取數(shù)據(jù)，步寬為0.1，用于分析棉纖維結(jié)晶度變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 霉變鑒定實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 菌株形態(tài)學(xué)觀察

通過(guò)PDA分離純化，從霉變毛巾上共分離出5種霉菌，分別編號(hào)為M1、M2、M3、M4、M5，其菌落形態(tài)和個(gè)體形態(tài)描述如表1所示。根據(jù)霉菌生長(zhǎng)特征，共分離得到5種霉菌。各菌株在PDA培養(yǎng)基上的菌落形態(tài)和個(gè)體形態(tài)（超景深顯微鏡放大1000倍觀察）如圖1所示。

編號(hào)菌落形態(tài)描述個(gè)體形態(tài)描述

M1培養(yǎng)基上快速蔓延生長(zhǎng)，氣生菌絲呈厚絨狀，表面生成黑色的孢子。菌落呈絨狀，表面有稀疏的黑色顆粒，培養(yǎng)基反面無(wú)色培養(yǎng)基內(nèi)菌絲細(xì)長(zhǎng)有橫隔，分生孢子梗無(wú)橫隔，分生孢子頭呈菊花狀

M2生長(zhǎng)先快后慢，一段時(shí)間后菌落大小不再增大。菌落表面呈粉末狀，背面呈褐色，中間顏色較深，以樹枝狀向外輻射生長(zhǎng)培養(yǎng)基內(nèi)透明菌絲有橫隔和足細(xì)胞，分生孢子頭大

M3生長(zhǎng)初期呈白色菌落，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，菌絲中間慢慢呈綠色。菌落表面呈粉末顆粒狀，菌落背面呈黃色菌絲透明有橫隔，未觀察到足細(xì)胞，分生孢子頭著生在掃帚狀分枝上，孢子彼此之間連成串

M4培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)較緩慢，菌落大小有限。菌落表面呈絨毛狀，中間較高隆起菌絲細(xì)長(zhǎng)有橫隔，有足細(xì)胞，菌絲交錯(cuò)形成菌落，分生孢子未著生在特殊分生孢子梗上

M5菌落大小有限，且萌發(fā)速度比較緩慢。菌落呈絨毛狀，中間隆起，菌落表面顏色有三種，從里至外分別為綠色、黃色和白色菌絲透明細(xì)長(zhǎng)，有橫隔，分生孢子著生在頂囊的小梗上

2.1.2 分子生物學(xué)鑒定結(jié)果

根據(jù)委托公司的測(cè)序結(jié)果，將得到的序列按照1.3.3的方法進(jìn)行比對(duì)分析鑒定霉菌微生物種類，鑒定結(jié)果如表2所示，提交序列與數(shù)據(jù)庫(kù)中參照序列的同源性大于90%，可視為同一種。

2.2 微生物腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 腐蝕試樣表面形態(tài)分析

肉眼觀察接種霉菌4周后的無(wú)營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基試樣如圖2所示，對(duì)照組試樣表面沒有觀察到霉菌生長(zhǎng)。但是通過(guò)SEM，可以觀察到桔青霉和土曲霉的孢子在纖維之間生長(zhǎng)，可能是由于霉菌在棉織物上不能直接獲取所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，生長(zhǎng)萌發(fā)速度較慢，短時(shí)間內(nèi)不能在織物上大量繁殖生長(zhǎng)，但由于纖維形成的微環(huán)境通常較溫暖，濕度穩(wěn)定，且曲霉屬和青霉屬

霉菌具有寡營(yíng)養(yǎng)性，對(duì)環(huán)境濕度要求低，因此其孢子能在纖維之間小范圍生長(zhǎng)繁殖［2］。富集營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基上試樣表面霉菌生長(zhǎng)茂盛，如圖3所示，其中接種土曲霉、桔青霉和芽枝狀枝孢霉菌的試樣表面被霉菌完全覆蓋，形成明顯的菌落，可見成熟的孢子。接種雜色曲霉的試樣表面長(zhǎng)滿了白色的絨毛，未形成明顯的菌落。接種黑曲霉的試樣表面清晰可見，霉菌生長(zhǎng)主要集中在試樣4周，且霉菌生長(zhǎng)的地方出現(xiàn)明顯的顏色變化。

在不提供培養(yǎng)基的對(duì)照組樣品中，接種桔青霉和土曲霉試樣中孢子在纖維之間生長(zhǎng)，但對(duì)棉纖維表面未造成明顯損傷，如圖4所示。未接種霉菌的試樣表面光滑，而在接種霉菌的試樣中觀察到纖維表面出現(xiàn)縱紋的機(jī)械損傷，是由于微纖維之間的鍵斷裂造成，如圖5（放大1000倍）所示。通過(guò)SEM觀察，5種霉菌微生物對(duì)棉纖維表面都造成一定的損傷，其中接種桔青霉的纖維表面存在明顯的機(jī)械損傷，纖維表面出現(xiàn)大量縱紋和孔洞；接種土曲霉的纖維出現(xiàn)原纖散開的現(xiàn)象，且有明顯的孔洞。研究表明，曲霉屬、青霉屬等霉菌在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)分泌胞外酶，其中的纖維素酶會(huì)造成棉纖維降解成葡萄糖小分子被霉菌利用，因此造成纖維的缺失，即孔洞的形成［2-3］。接種芽枝狀枝孢霉的織物也受到了嚴(yán)重的破壞，肉眼觀察到棉織物表面幾乎被霉菌完全覆蓋，其形態(tài)已經(jīng)無(wú)法辨認(rèn)，SEM下觀察到纖維表面存在許多顆粒狀物質(zhì)，可能是由于棉纖維的主要成分纖維素被霉菌代謝分泌的有機(jī)酸分解，造成其中的β-1，4糖苷鍵遭受不同程度破壞并流失，被分解的物質(zhì)重新在纖維材料表面聚集。接種雜色曲霉的織物在掃描電鏡下觀察到纖維部分表面被膜狀物質(zhì)覆蓋，部分纖維表面出現(xiàn)縱紋，菌絲在纖維縫隙之間廣泛存在。接種黑曲霉的纖維表面存在大量孢子，但表面損傷較輕微。

2.2.2 紅外光譜分析

紅外光譜常用于分析有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)，不同的化學(xué)基團(tuán)在紅外譜圖上都有其特定的吸收區(qū)域，從而提供了纖維素的官能團(tuán)信息。因此，可以通過(guò)微生物腐蝕前后棉纖維的紅外光譜變化，來(lái)反映微生物腐蝕導(dǎo)致的纖維素纖維分子結(jié)構(gòu)的變化。

從紅外光譜圖圖6中看出，霉菌腐蝕織物前后具有相似的紅外光譜，但在纖維素纖維的特定波數(shù)段存在差異，其中分子內(nèi)羥基—OH伸縮振動(dòng)譜帶在波數(shù)3400～3500 cm-1處，空白織物在該波段的吸收峰比較強(qiáng)（對(duì)照樣織物變化極微，這里不做討論），表明其羥基基團(tuán)比較多；碳水化合物中C—O—C不對(duì)稱伸縮振動(dòng)的吸收峰位于1040～1060 cm-1處，實(shí)驗(yàn)組在該波段吸收峰比空白樣的低，表明棉纖維部分1，4-苷鍵斷裂。

接種桔青霉、芽枝枝狀孢霉和雜色曲霉試樣的紅外譜圖中觀察到2350～2360 cm-1處出現(xiàn)吸收峰，可能是由于霉菌微生物分泌的羧酸之間形成的氫鍵而締合形成的羰基；接種土曲霉的試樣在1738 cm-1處出現(xiàn)吸收峰，屬于羰基帶的指紋區(qū)域，可能是由于纖維素纖維解聚導(dǎo)致的［5］。接種芽枝枝狀孢霉的試樣的紅外譜圖在1538 cm-1處出現(xiàn)吸收峰，可能是水分子羥基的彎曲振動(dòng)［17］；所有試樣與空白樣相比，在1640 cm-1處吸收峰均變強(qiáng)，這是水分引起的吸收峰，因?yàn)槊咕⑸锷L(zhǎng)過(guò)程中會(huì)分泌胞外酶和有機(jī)酸等物質(zhì)，協(xié)同作用下破壞纖維的結(jié)晶區(qū)，導(dǎo)致纖維結(jié)晶度下降，使得無(wú)定形區(qū)增加，纖維素纖維含水增多［2，18］。

2.2.3 XRD分析

圖7表明接種不同霉菌的棉織物的特征衍射峰基本沒發(fā)生變化，但衍射強(qiáng)度出現(xiàn)了明顯的變化。經(jīng)驗(yàn)結(jié)晶指數(shù)CrI用Segal經(jīng)驗(yàn)法［19］式（1）計(jì)算，未接種霉菌的棉纖維結(jié)晶度為86.37%，實(shí)驗(yàn)組樣品的結(jié)晶度都有一定程度的下降，其中接種桔青霉的棉纖維結(jié)晶度下降到81.65%、接種土曲霉的棉纖維結(jié)晶度下降至82.75%，接種芽枝狀枝孢霉的棉纖維結(jié)晶度下降為83.59%，3種霉菌導(dǎo)致棉纖維的結(jié)晶度損失率較高，接種黑曲霉和雜色曲霉的棉纖維結(jié)晶度變化不明顯，結(jié)合SEM和紅外光譜分析可知桔青霉、土曲霉和芽枝狀枝孢霉對(duì)棉織物的生物腐蝕腐蝕比較嚴(yán)重，可針對(duì)該類霉菌微生物生長(zhǎng)特性開發(fā)高效的防霉試劑，抑制其在棉織物上生長(zhǎng)繁殖。

CrI%=I002－IamI002×100（1）

式中：I002為002面的最大衍射強(qiáng)度，Iam為2θ為18°時(shí)的衍射強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)無(wú)定形區(qū)的衍射強(qiáng)度。

3 結(jié) 論

本文從真實(shí)霉變紡織品上分離純化霉菌微生物，得到 5種霉菌，利用形態(tài)學(xué)和ITS序列分析鑒定為黑曲霉、土曲霉、桔青霉、芽枝狀枝孢霉和雜色曲霉。將5種霉菌制成孢子懸浮液并接種到棉織物上，

進(jìn)行了生物腐蝕實(shí)驗(yàn)。通過(guò)儀器分析接種試樣前后表面形態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，從而研究5種霉菌微生物對(duì)棉織物的生物腐蝕特性。通過(guò)SEM觀察棉纖維表面形態(tài)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)5種霉菌均在纖維間生長(zhǎng)，且對(duì)纖維表面造成了不同程度的機(jī)械損傷，其中接種桔青霉和土曲霉對(duì)纖維表面腐蝕嚴(yán)重，試樣纖維表面出現(xiàn)大量縱紋和孔洞，而黑曲霉對(duì)纖維破壞較小。傅里葉紅外光譜表明接種霉菌的棉纖維部分1，4-苷鍵斷裂，這會(huì)引起纖維素結(jié)晶度的下降，而X射線衍射結(jié)果也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。接種5種霉菌的棉均纖維素結(jié)晶度出現(xiàn)了下降，其中桔青霉和土曲霉對(duì)棉纖維的結(jié)晶度影響較大，使得棉纖維結(jié)晶度從86.37%分別下降到81.65%和82.75%。

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Biologicalcorrosion characteristics of molds on cotton fabrics

TAO Yafei， REN Zehua， WANG Mengdi， ZHU Bo， LIU Jianli

（College of Textile Science and Engineering， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract：

The main component of the cotton fiber is cellulose. Cellulose is a macromolecular polysaccharide composed of small molecules of glucose through β-1，4 glycosidic bonds. In addition， it also includes soluble sugar， wax， protein， fat， ash， and other companion organisms. It is rich in carbon sources and provides an energy source for the growth and reproduction of microorganisms. Therefore， cotton clothes are prone to mildew when stored. During the growth process， molds secrete organic acids and a series of extracellular enzymes， creating a suitable growth environment for themselves. These secretions will cause the bond between cellulose macromolecules to break， and then form small glucose molecules under the synergistic effect of cellulose series enzymes， which become the nutrients of molds， so that molds can grow and colonize rapidly on cotton fabrics and form mold spots on the surface of fabrics. At the same time， the organic acids and pigments secreted during the growth of molds will cause the fading of colored fabrics and the decrease of mechanical properties of fabrics， thus shortening the service life of textiles. Therefore， it is necessary to identify the types of molds on textiles and study the biological corrosion characteristics of molds on cotton fabrics in order to better protect textiles and prolong their service life.

In order to study the corrosion characteristics of molds on cotton fabrics， mold microorganisms were isolated and purified from real moldy cotton T-shirts， shirts， and towels， and streaked and purified on the PDA medium suitable for mold growth to obtain a single strain. According to morphology and ITS sequence analysis， the five isolated and purified molds were identified as Aspergillus niger， Aspergillus terreus， Penicillium citrinum， Cladosporium cladosporioides， and Aspergillus versicolor. The purified mold microorganisms were made into spore suspension and inoculated onto pure cotton bleached fabrics. The mold biocorrosion experiment was carried out on the enriched nutrient medium. After the experimental period， the microstructure， molecular structure and crystallinity of cotton fabrics before and after corrosion were characterized by scanning electron microscopy （SEM）， Fourier transform infrared （FT-IR）， and X-ray diffraction （XRD）. The SEM results showed that the five molds grew between the fibers and caused different degrees of mechanical damage to the fiber surface. Specifically， the inoculation of Penicillium citrinum and Aspergillus terreus caused serious corrosion on the fiber surface， and a large number of longitudinal lines and holes appeared on the fiber surface of the sample， while Aspergillus niger caused less damage to the fiber. Fourier transform infrared spectroscopy showed that the 1，4-glycosidic bond of the cotton fiber inoculated with mold was broken， which caused a decrease in cellulose crystallinity， and the X-ray diffraction results also verified this. The crystallinity of cotton cellulose inoculated with the five kinds of molds decreased， among which Penicillium citrinum and Aspergillus terreus had a great influence on the crystallinity of cotton fibers， which decreased the crystallinity of cotton fibers from 86.37% to 81.65% and 82.75%， respectively. The experiment provides support for elucidating the mechanism of biological corrosion of cotton fabrics by molds and inhibiting cotton fabrics.

Keywords：

cotton fabrics; strain morphology; ITS sequence; mold; biological corrosion