盐地碱蓬红色素上染改性棉织物的抗菌性能研究

王记莲

(盐城工业职业技术学院，江苏盐城 224005)



盐地碱蓬红色素上染改性棉织物的抗菌性能研究

王记莲

(盐城工业职业技术学院，江苏盐城 224005)

为了开发和利用盐地碱蓬红色素，本研究以盐地碱蓬为原料，通过单因素和正交试验，考察对壳聚糖季铵盐阳离子改性棉织物的抗菌染色工艺，得出碱蓬红色素上染改性棉织物的最佳抗菌染色一浴染色工艺：染液浓度8g/L，pH =5，温度 70°C，时间 40min，浴比 1: 40。在最佳染色工艺下染色后的改性棉织物皂洗牢度和摩擦牢度均在3级以上。初步探索织物抗菌性与染色性能之间的关系，得出碱蓬红色素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌的最低抑菌浓度分别为2.0g/L、1.0g/L、0.5g/L、0.125g/L。为今后盐地碱蓬中天然色素的提取及应用提供广阔的基础材料和可选择的空间。

盐地碱蓬红色素染色工艺抗菌性

天然色素是指人们通过一定的技术手段从自然界的动植物细胞组织中提取得到的色素，与合成色素相比，它们体现出没有毒性、色彩自然等特点，并且多数的天然色素还具有一定的保健、营养及药理作用。所以，近年来广大科技工作者对天然色素的资源开发和利用进行了大量的研究工作[1-3]。

目前，人们的健康保健意识随着生活水平的提高和科技的进步日益增强，特别是抗菌纺织品的耐久性越来越引起人们的关注。据估测，各种耐久性抗菌纺织品在21世纪将成为最畅销的产品。所以，抗菌纺织品的研究和开发将成为一个热点[4-8]。

已有研究报道了对碱蓬红色素成分的初步鉴定[9-10]，而对碱蓬红色素上染改性棉织物及抗菌性能的研究报道甚少。本研究利用从盐地碱蓬中提取出的盐地碱蓬红色素，通过单因素和正交实验，考察对壳聚糖季铵盐阳离子改性棉织物的抗菌染色工艺，并初步探索织物抗菌性与染色性能之间的关系。以期为今后盐地碱蓬中天然色素的提取以及其在食品着色、医药、化妆品及纺织品染色方面提供广阔的基础材料和可选择的空间。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

盐地碱蓬，采自盐城滨海盐碱地，供试微生物菌株包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌。以上菌株购于上海生化试剂抚生有限公司。

主要试剂包括蛋白胨、牛肉浸膏、琼脂均购于上海生化试剂抚生有限公司，实验所用试剂均为分析纯。

UV-1801型紫外可见分光光度计(北京瑞丽分析仪器有限公司)，SBZ-III型循环水式真空泵(南京科尔仪器设备有限公司)，HHS型恒温水浴锅(南通三思机电科技有限公司)，pHS-25酸度计、YP102N型电子天平(上海恒平科学仪器有限公司)，RE-52AA型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)。

1.2实验方法

1.2.1盐地碱蓬红色素的提取

将准备好的碱蓬洗净，晾干；用剪刀将稍大的枝剪成小块，放在粉碎机中粉碎；取底层碎屑称取10g，放在250ml的烧杯中，放入50℃的水浴锅中浸泡4h；用纱布滤出残渣，用高速冷冻离心机进行离心，得到色素提取液，备用。

1.2.2棉针织物前处理

织物润湿挤干后投入练漂液(浴比：1:10)→练漂(沸煮40-50min)→热水洗2-3次(85-90℃)→温水洗1-2次(70-80℃)→冷水洗→晾干。

1.2.3壳聚糖季铵盐阳离子改性剂制备

壳聚糖季铵盐阳离子改性剂的制备参照文献[12]进行。

1.2.4棉针织物改性

棉针织物的改性参照文献[12]进行。

1.2.5改性棉针织物染色工艺

改性棉针织物染色工艺参照文献[11]进行。

染色织物的耐洗、耐摩擦色牢度分别参考GB/T3921.1-1997，GB / T3920-1997进行测定。

1.2.6抗菌测试

1.2.6.1 培养基

种子培养基(g/L):牛肉膏3.0，蛋白胨10.0，NaCl5.0，琼脂18，pH7.4～7.6。

发酵培养基( g /L) : 蛋白胨13.0，甘油20.0，MgSO41.2，NaCl 5.0，摇瓶装液量20 mL /100 mL( V/V) ，接种量5%( V/V) ，pH 6.5。

1.2.6.2培养方法

种子培养: 菌株经斜面活化后，接入种子培养基中， 37 ℃、180 rrpm 的摇床培养12 h。

发酵培养: 250 mL 三角瓶，装液量50 mL，按5%的接种量接种至发酵培养基中，28 ℃、180 rpm摇床上培养48 h。

1.2.6.3抗菌性能测试

此法为改良的AATCC100法：参照文献[13]进行。

2　结果与分析

2.1正交试验

根据对染色效果的影响，我们选择影响染色效果较大的碱蓬红色素pH值、染液浓度、染色温度和染色时间四个因素，采用L9(34)正交试验表对碱蓬红色素上染改性棉织物进行正交试验，考察这几个因素对色差、上染率、抗菌率等的影响，结果见表1。

表1　碱蓬红色素上改性棉织物的正交试验结果

从上页表1结果可以看出，不同因素对于所考察指标项的影响顺序都是染液浓度>pH>温度>时间，上染率的增大引起抗菌率的增大，原因可能由于单位重量改性棉织物上的染料量随着上染率的增大而增多，相应的抑菌性也相应增强。由于染液的浓度和pH值对上染率影响比较大，所以选择这两个因素，对改性棉织物的上染率进行单因素考察。

2.2单因素分析

2.2.1染液浓度的影响

其他条件固定为：pH值5，温度70℃，时间40min，浴比1: 40，改变染液浓度ρ为4～9g/L，对改性后的棉织物利用盐地碱蓬红色素进行染色，测定其上染率和染色后织物的抑菌率,结果见图1。

图1　染液浓度对上染率和抑菌率的影响

由图1知道，染色织物的上染率先是随染液浓度的增加而增大，出现极大值8g/L时后又出现减小的趋势，这可能是因为改性棉织物与碱蓬红色素分子之间的作用力，使得织物对色素的物理吸附能力是有一定的限度，当浓度达到某一临界点时，碱蓬红色素在改性棉织物上的吸附达到饱和状态，改性棉织物的上染率将不再随染液浓度的增加而增大，所以最佳的染液浓度为8g/L。染液浓度对抑菌率的影响出现跟上染率同样的变化趋势，上染率在染液浓度为8 g/L时出现极大值，抑菌率也随之达到极大值。

2.2.2pH 值的影响

固定其他条件为：染液浓度8 g/L,温度70 ℃，时间40 min,浴比1: 40，pH值分别取1～6，对改性后的棉织物利用盐地碱蓬红进行染色，测试上染率及染色后织物的抑菌率，结果见图2。

图2　染液pH对上染率和抑菌率的影响

从图2知道，当pH为5时，上染率和抑菌率同时出现最大值。这可能是由于经过壳聚糖季铵盐改性剂改性后的棉织物带有正电荷，而当pH=5时，碱蓬红色素颜色稳定，且与改性棉织物所带电荷相反，促进了离子键的结合，使得上染棉织物变得更为容易，因而具有较高的上染率。在pH=5时，上染到改性棉织物上的碱蓬红色素分子数量最多且性能稳定，而这些分子结构上有较多的酚羟基，能通过氧键方式与细菌蛋白质结合，破坏了蛋白质分子结构使其变性或失去活性，导致细胞质的固缩和解体。

结合图1和图2，改性棉织物染色后，上染率和抗菌率的变化趋势是相似的，抗菌率随着上染率的增加而增大。

综合染色正交试验和单因素分析可得出最佳抑菌染色工艺条件为：染液浓度8g/L,pH =5，温度 70℃，时间 40min，浴比 1: 40。

2.3最佳工艺下的染色和抑菌效果

用最佳抗菌染色工艺，上染改性棉织物后的色牢度和抑菌率的结果见表2所示。

表2　碱蓬红色素上染改性棉织物的色牢度

表3　碱蓬红色素上染改性棉织物的抑菌效果

从表2和表3可以看出，用最优的抗菌染色工艺上染的改性棉织物皂洗牢度都在3级以上，并体现出较好的服用性能，且织物具有很好的抑菌性，特别是对金黄色葡萄球菌的抑菌率高达98%。

2.4染液最低抑菌浓度

碱蓬红色素染液的质量浓度分别取8、4、2、1、0.5、0.25、0.125g/L，对改性棉织物在其他条件为pH=5，温度70℃，时间40min，浴比1: 40的条件下进行染色，并考察其抗菌性能，结果见图3。

由图3可以知道，碱蓬红色素对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性均随染液质量浓度的减小而呈现降低的趋势，当其质量浓度为2.0g/L、1.0g/L、0.5g/L、0.125g/L 时，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌的抗菌率分别达到50.53%、50.26%、50.89%、50.12%。根据抗菌测试效果(AATCC-100)评定标准，当抑菌率高于50%时，该浓度的碱蓬红色素上染的改性棉织物方具有抑菌作用。因此，碱蓬红色素上染改性棉织物后，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌的最低抑菌浓度分别为2.0g/L、1.0g/L、0.5g/L、0.125g/L。

图3　碱蓬红色素染液浓度与抑菌率的关系

3　结论

通过实验得出碱蓬红色素上染改性棉织物的最佳抑菌染色一浴工艺为：染液浓度8g/L,pH =5，温度 70℃，时间 40min，浴比 1: 40。在最优的染色工艺下染色后的改性棉物皂洗牢度和摩擦牢度均在3级以上。

改性棉织物采用碱蓬红色素染色后具有良好的抗菌性，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌均具有较好的抑菌性。在最佳抗菌染色工艺下，染色织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌的抑菌率可以分别达到81%、97%、77%、85%。

通过实验和结果分析，得出碱蓬红色素染色和抗菌效果之间的关系。碱蓬红色素上染改性棉织物抑菌性变化趋势均随着碱蓬红色素质量浓度的增加而上升，染液抑菌效果临界点：对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、绿脓杆菌的最低抑菌浓度分别为2.0g/L、1.0g/L、0.5g/L、0.125g/L

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1008-5580(2016)03-0098-04

2016-03-26

TS193

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作者：王记莲(1979-)，女，硕士，讲师，研究方向：天然产物的开发与利用。