采用漆酶/酚类物质处理方式提高苎麻纤维抗菌持久性的方法

权利要求书

1. 一种采用漆酶/ 酚类物质处理方式提高苎麻纤维抗菌持久性的方法，其特征在于步骤是：

（1）苎麻纤维采用传统的化学脱胶工艺进行脱胶处理；

（2）选用对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、 沙门氏菌及黑曲霉有良好抑制作用的异丁香酚、对香豆酸或香草醛，将异丁香酚、对香豆酸或香草醛用乙醇溶解，浓度为0.2%～0.3%；

（3）取上述脱胶后苎麻纤维，调解浆料浆浓为3%，浆料pH 值为5，加入预先用乙醇溶解的酚类物质，通空气充分搅拌5 min 后加入漆酶，置于温度已达到50 ℃的恒温摇床内，以100 r/min 处理4 h；

（4）处理后麻纤维水洗处理，干燥得苎麻纤维。

2. 根据权利要求1 所述的采用漆酶/酚类物质处理方式提高苎麻纤维抗菌持久性的方法， 其特征在于所述步骤（3）中酚类物质的添加量相对于绝干浆为3.5%，漆酶添加量相对于绝干浆为18 U/g。

技术领域

本发明属于纺织领域，涉及苎麻纤维的抗菌处理， 尤其是一种采用漆酶/酚类物质处理方式提高苎麻纤维抗菌持久性的方法。

背景技术

近几年来， 随着人们生活水平的提高及健康理念的影响， 人们对日常生活用品的要求及品味也不断提高；特别是在纺织领域，抗菌性能好、防霉防臭功能好、 持久性好的抗菌纺织品备受各界人士的关注，尤其是麻纤维，其本身具有良好的抑菌效果以及吸湿、透气、抗紫外线、无静电等天然优良性能，得到消费者广泛的喜爱。 但是，麻纤维虽然具有上述良好的性能，其抗菌持久性及耐洗性却不尽人意，而纺织品本身就是微生物良好的寄生地， 因此其耐洗性及抗菌持久性也一直是人们研究的热点。

目前，国内外关于抗菌织物的加工方法的报道很多，总的来说主要可以分为以下两种基本方法：1. 纺丝改性法，先制得抗菌纤维，再制成各类抗菌织物；2. 后整理法， 将织物采用抗菌剂进行后处理加工来获得抗菌性能。 相比较而言， 纺丝改性法所获得的织物抗菌效果比较持久，耐洗性好，但是抗菌纤维的生产过程比较复杂， 同时对抗菌剂的要求也较高， 目前主要的实施方法为共混纺丝法和复合纺丝法；后整理法的加工处理过程比较简单，但所得织物的抗菌效果及耐洗涤性较差。 近几年来， 纤维改性织物在抗菌纺织品中的比重在逐年增加， 根据发展趋势来看， 抗菌纺织纤维的研究有着巨大的潜力和应用价值。

苎麻纤维本身对大肠杆菌、 枯草芽孢杆菌及黑曲霉等微生物有一定的抑菌效果， 但是会随着洗涤次数的增加而减弱并消失。 因此， 提高麻纤维的抗菌持久性及耐洗性是亟待开发解决的问题。 酚类物质因其结构特征具有一定的抑菌效果， 而漆酶具有催化氧化酚类物质的特性， 恰当地运用两者的优点处理苎麻纤维， 一方面提高了苎麻纤维的抗菌持久性，另一方面拓宽了漆酶在纺织领域的应用范围。

研究表明， 一些天然物中提取的酚类物质可以较好的抵制微生物的生长， 而漆酶是一种含铜多酚氧化酶，可催化氧化多种酚类及芳香胺底物，进而赋予 纤 维 一 些 特 性。 “Aracri E， Vidal T. laccase-induced coupling of natural phenols onto sisal fibers[C]//ISWFPC， 2009：46-48.”一文中的研究报告表明，漆酶/HBT 及漆酶/CLD 处理剑麻纤维后， 所选酚类物质在漆酶的作用下结合在剑麻纤维表面， 表现为纤维Kappa 值增加，明度增加。 “Fillat A. Nature mediators in flax pulp delignification by laccase[C]//IPBC，2008：247”一文报导，一些天然介体在漆酶的作用下可以接枝到麻纤维的表面。 “Fillat A， Gallardo O，Vidal T. Evaluation of natural mediators for developing antimicrobial properties to pulp fibres[C]//ISWFPC， 2009：46.” 一文中研究表明漆酶/对香豆酸处理麻纤维， 对香豆酸可以接枝到麻纤维表面进而赋予纤维一定的特性。 “Aracri E， Fillat A， Colom J F， et al. Enzymatic grafting of simple phenols on flax and sisal pulp fibres using laccases[J]. Bioresource Technology，2010， 101(21)：8211-8216.”中的研究表明一些小分子酚类物质在漆酶的作用下处理剑麻纤维，处理后这些酚类物质与剑麻纤维产生化学键连接进而赋予剑麻纤维新的特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种采用漆酶/酚类物质处理方式提高苎麻纤维抗菌持久性的方法。为实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

一种采用漆酶/酚类物质处理方式提高苎麻纤维抗菌持久性的方法，步骤是：

（1）苎麻纤维采用传统的化学脱胶工艺进行脱胶处理；

（2）选用酚类物质对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、沙门氏菌及黑曲霉有良好的抑制作用，将酚类物质用乙醇溶解，浓度为0.2%～0.3%；

（3）取上述脱胶后苎麻纤维，调解浆料浆浓为3%，浆料pH 值为5，加入预先用乙醇溶解的酚类物质，通空气充分搅拌5 min 后加入漆酶，置于温度已达到50 ℃的恒温摇床内，以100 r/min 处理4 h；

（4）处理后麻纤维水洗处理干燥得苎麻纤维。

而且，所述酚类物质包括异丁香酚、对香豆酸及香草醛。

而且，所述步骤(3)中酚类物质的添加量相对于绝干浆为3.5%，漆酶添加量相对于绝干浆为18 U/g。

与现有技术相比， 本发明具有以下优点和有益效果：

1. 本发明选用一些天然酚类物质及漆酶采用纤维改性技术处理苎麻纤维，经漆酶/酚类物质处理后的苎麻纤维， 酚类物质与苎麻纤维产生化学键连接并保留其抗菌基团， 不仅可以拓宽苎麻纤维本身对微生物的抑菌范围， 而且改性后苎麻纤维属于非溶出型，具有良好的耐洗性及抗菌持久性好。

2. 本发明中漆酶/酚类物质处理后的苎麻纤维与未处理苎麻纤维相比较， 增加了对细菌及霉菌的抑菌效果，具有良好的耐洗性及抗菌持久性，与纺织行业中其他方式获得的麻纤维相比， 不但处理后的苎麻纤维属于非溶出型， 而且随着洗涤次数的增加仍保持良好的抑菌效果， 避免了抗菌剂与人体的直接接触，不仅提高了麻纤维自身的抑菌效果，也赋予了麻纤维对其他菌种的抑制作用。

3. 本发明利用酚类物质自身抗菌性能的特性，协同漆酶共同处理苎麻纤维， 从而提高麻纤维的耐洗性及抗菌持久性，处理方法简单、易于操作，为提高麻纤维的耐洗性及抗菌持久性提供了新的处理方式， 对于抗菌纺织品的生产以及拓宽漆酶的应用领域都具有十分重要的意义。

具体实施方式

下面详细叙述本发明的实施例，需要说明的是，本实施例是叙述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

所用原料：异丁香酚（ISO），购于Sigma-Aldrich；苎麻纤维，取自陕西省；漆酶，诺维信公司提供，商品名NOVOZYM-51003，酶活1070 U/g。

一种采用漆酶/酚类物质处理方式提高苎麻纤维抗菌持久性的方法，步骤是：

（1）苎麻纤维的脱胶处理采用传统的化学脱胶工艺进行，原麻以1∶12 的浴比添加1%硫酸，50 ℃水浴中处理1h 完成浸酸过程， 水洗处理后纤维以浴比1∶12 的比例添加5%氢氧化钠以及4%的硅酸钠，在100 ℃恒温水浴中处理1.5 h， 再次水洗处理，以1∶12 的浴比添加12%氢氧化钠、4%硅酸钠以及2%三聚磷酸钠在100 ℃恒温水浴中处理2 h 完成二煮过程， 水洗处理后将麻纤维在室温条件下以浴比1∶20 的比例浸泡于2 g/L 的硫酸溶液5 min，最后水洗待用。

（2）异丁香酚本身对细菌的抑菌效果评价，二甲基亚砜溶解后采用牛津杯法检测异丁香酚分别对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌及沙门氏菌的抑菌圈大小， 所采用的异丁香酚对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、沙门氏菌及黑曲霉有良好的抑制作用， 将异丁香酚用乙醇溶解， 浓度为0.2%～0.3%，备用。

（3）取上述脱胶后苎麻纤维，用水调解浆料浆浓为3%，浆料pH 值为5，加入预先用乙醇溶解的异丁香酚， 异丁香酚的添加量相对于绝干浆为3.5%；通空气充分搅拌5 min 后加入漆酶， 漆酶添加量相对于绝干浆为18 U/g，置于温度已达到50 ℃的恒温摇床内，以100 r/min 处理4 h。

（4）处理后麻纤维水洗处理干燥得改性后苎麻纤维。

将上述制得的改性后的苎麻纤维分别进行抑菌实验及耐洗实验分析， 测定结果分别见表1 和表2。

表1 漆酶/异丁香酚改性苎麻纤维的抑菌实验结果

从表1 中数据可知苎麻纤维本身对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌及黑曲霉有一定的抑菌效果，经漆酶/异丁香酚处理后苎麻纤维不仅对上述菌种的抑菌能力提高了， 同时对金黄色葡萄球菌及沙门氏菌也具有良好的抑菌效果。

对处理前后的苎麻纤维进行20 次洗涤后检测其抑菌率的变化情况，从表2 中数据可以看到，未处理的苎麻纤维经多次洗涤后对不同菌种的抑菌效果显著地降低，而经漆酶/异丁香酚处理后的苎麻纤维经20 次洗涤后抑菌率虽然有所降低，但是对不同菌种仍具有良好的抑菌效果， 达到了人们对纺织品耐洗性及抗菌持久性的要求。

表2 漆酶/异丁香酚改性苎麻纤维的抑菌实验耐洗实验结果

实施例2

一种采用漆酶/酚类物质处理方式提高苎麻纤维抗菌持久性的方法， 只是所选酚类物质采用对香豆酸替代异丁香酚，方法中的操作步骤、各参数、对香豆酸及漆酶的用量、漆酶/对香豆酸处理苎麻浆料的工艺条件以及苎麻纤维抗菌性能和耐洗性测试方法与实施例1 相同，检测结果分别见表3 和表4。

从表3 的数据中可以看到， 与未处理的苎麻纤维相比较，经漆酶/对香豆酸处理后的苎麻纤维对不同实验菌种的抑菌效果均高于未处理样， 对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、沙门氏菌及黑曲霉的抑菌率分别为29.55%、39.56%、44.25%、26.92%和52.76%。

表3 漆酶/对香豆酸改性苎麻纤维的抑菌实验结果

经过20 次洗涤后，未处理的苎麻纤维对实验菌种的抑菌效果均有很大幅度的降低，而漆酶/对香豆酸处理后的苎麻纤维经20 次洗涤后对实验菌种仍具有良好的抑菌效果， 达到了人们对纺织品耐洗性及抗菌持久性的要求。

表4 漆酶/对香豆酸改性苎麻纤维的抑菌实验耐洗实验结果

实施例3

一种采用漆酶/酚类物质处理方式提高苎麻纤维抗菌持久性的方法，只是所选酚类物质采用香草醛替代异丁香酚，方法中的操作步骤、各参数、香草醛及漆酶的用量、漆酶/香草醛处理苎麻浆料的工艺条件以及苎麻纤维抗菌性能和耐洗性测试方法与实施例1 相同，检测结果分别见表5 和表6。

从表5 的数据中可以看到， 与未处理的苎麻纤维相比较，经漆酶/香草醛处理后的苎麻纤维对不同实验菌种的抑菌效果均高于未处理样， 对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、沙门氏菌及黑曲霉 的 抑 菌 率 分 别 为31.04% 、41.25% 、40.58% 、28.32%和55.36%。

表5 漆酶/香草醛改性苎麻纤维的抑菌实验结果

经过20 次洗涤后，未处理的苎麻纤维对实验菌种的抑菌效果均有很大幅度的降低，而漆酶/香草醛处理后的苎麻纤维经20 次洗涤后对实验菌种仍具有良好的抑菌效果， 达到了人们对纺织品耐洗性及抗菌持久性的要求。

表6 漆酶/香草醛改性苎麻纤维的抑菌实验耐洗实验结果

将上述制得改性后的苎麻纤维分别进行抑菌实验分析及耐洗实验分析， 采用烧瓶振荡法检测处理后苎麻纤维抑菌性能的变化，具体操作步骤如下：

1. 取培养24 h 新鲜培养的代表性菌种(黑曲霉培养72 h)， 将其稀释成菌数为1×106～2×106cfu/mL菌悬液， 取适量菌悬液以及1 g 绝干的处理后的苎麻纤维加入含有70 mL PBS 缓冲溶液的250 mL 的三角瓶中， 此时菌悬液浓度为1×104～2×104cfu/mL，然后将三角瓶置于恒温摇床内37 ℃下以220 r/min振荡1 h。

2. 处理后取三角瓶中菌悬液0.5 mL 加入到无菌培养皿中（直径90 mm），每一个菌悬液接种3 个培养皿，然后加入约18 mL 预先融化后冷却为45 ℃的牛肉膏蛋白胨培养基， 摇匀后平放在无菌操作台上，待培养基冷却后，翻转培养皿置于37 ℃恒温培养箱内培养48 h 计数菌落(黑曲霉为30 ℃下培养72 h)，实验重复3 次取平均值，检测处理后苎麻纤维抗菌性能的变化。

3. 依据GB 8629—2001 对处理前后苎麻纤维分别进行5、10、15、20 次耐洗测试，然后依据上述烧瓶振荡法检测纤维的抑菌率大小， 进而评价处理前后苎麻纤维的抗菌持久性及耐洗性。测试结果表明，漆酶/酚类物质处理后的苎麻纤维对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌及黑曲霉的抑菌效果提高， 同时对金黄色葡萄球菌及沙门氏菌也具有良好的抑制作用，经20次洗涤后， 处理后苎麻纤维对各菌种的抑菌效果降低幅度不大，抑菌率变化幅度10%左右。

本发明的原理：改性后的苎麻纤维，酚类物质结合在纤维表面而不溶出， 且提高了苎麻纤维抑制微生物生长的能力。