一種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法

專利名稱：一種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法，屬于紡織品功能整理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
麻纖維或織物抗菌整理的抗菌劑主要有無機(jī)、有機(jī)和天然抗菌劑三類。在這三類抗菌劑中，有機(jī)抗菌劑耐熱性較差，易分解，天然抗菌劑耐熱性較差，加工困難。目前應(yīng)用最為廣泛的是具有耐熱性好、抗菌譜廣、有效期長(zhǎng)的無機(jī)抗菌劑。無機(jī)抗菌劑多為金屬離子以及一些光催化抗菌劑和復(fù)合抗菌整理劑。無機(jī)抗菌劑的組成主要包括載體與抗菌成份，其中載體不是抗菌成份，而是保證活性組份穩(wěn)定，同時(shí)具有緩釋性?？咕煞葜饕签`些金屬離子，如Pd、Hg、Ag、Cu、Zn等以及它們的化合物,通過 與細(xì)菌中的細(xì)胞蛋白結(jié)合，使細(xì)菌變性或失活?？紤]到安全性，常選用Ag、Cu、Zn。但由于Cu離子帶有顔色，影響織物外觀；Zn抗菌性差，其強(qiáng)度僅為Ag的1/1000。因此市場(chǎng)上商品化的絕大多數(shù)使用載銀無機(jī)抗菌劑。銀系列抗菌機(jī)理目前沒有明確的定論，主要有接觸抗菌機(jī)理和光催化抗菌機(jī)理，多數(shù)人認(rèn)同接觸抗菌機(jī)理。Ag與細(xì)菌接觸后，憑借庫(kù)侖引力牢固吸附在帶負(fù)電荷的細(xì)胞膜上，并進(jìn)一歩穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，與其中的巰基反應(yīng)，破壞細(xì)胞合成酶的活性，使細(xì)胞喪失分裂増殖能力而死亡，并且Ag會(huì)從死菌體中游離出來繼續(xù)殺菌，抗菌效果較為持久。銀系列抗菌劑存在的問題，主要是Ag+是強(qiáng)氧化劑，在空氣中久置會(huì)和空氣中的硫反應(yīng)，顔色由淺棕色往棕色、深棕色、褐色、黒色等變化，使其應(yīng)用受到很大局限；另外Ag對(duì)細(xì)菌抗菌最為有效，但對(duì)真菌和霉菌效果不是很好。無機(jī)類抗菌劑耐熱性好，但用于紡織品后整理難以獲得耐久的效果，并且大部分品種存在重金屬毒性問題。有機(jī)系列多為傳統(tǒng)抗菌劑，以有機(jī)酸、酚、醇為主要成分，以破壞細(xì)胞膜、使蛋白質(zhì)變性代謝受阻等為抗菌機(jī)理，其優(yōu)點(diǎn)是殺菌力強(qiáng)、效果持久、來源豐富；缺點(diǎn)是毒性大，會(huì)產(chǎn)生微生物耐藥性、耐熱性較差，易于遷移等。一種有機(jī)抗菌劑對(duì)微生物的毒殺和抑制性能一方面取決于該抗菌化合物所帯的能夠發(fā)揮毒性的基團(tuán)；另一方面也與該化合物的取代基特性(如親油性和親水性等)、分子中各原子及基團(tuán)的排列、空間排布、分子反應(yīng)性能等密切相關(guān)。有機(jī)硅季銨鹽系列抗菌衛(wèi)生整理劑是ー類新型的陽離子表面活性剤，其分子結(jié)構(gòu)可變性強(qiáng)，性能優(yōu)良，合成簡(jiǎn)單。最著名的是美國(guó)道康寧公司的DC-5700，其活性成分為3_(三甲氧基硅烷基)丙基ニ甲基十八烷基氯化物，具有耐久性、安全性好及廣譜抗菌的特點(diǎn)，與DC-5700結(jié)構(gòu)類似的商品3-(三甲氧基硅烷基)丙基ニ甲基十四烷基季銨鹽，性能類似。有機(jī)抗菌劑效果好，品種多，是目前使用最為廣泛的ー類抗菌劑，但由于在抗菌譜、耐熱耐候性、持效性、使用安全性、細(xì)菌耐藥性獲得方面存在局限性，在某些場(chǎng)合其應(yīng)用受到了限制。天然抗菌劑是人類使用最早的抗菌劑，包括殼聚糖、日伯醇、黃姜根醇、孟宗竹提取物，其主要抗菌機(jī)理被認(rèn)為與有機(jī)季胺鹽類似。目前最常用的是殼聚糖。殼聚糖是目前自然界中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的唯一的天然堿性多糖，具有良好的抗菌性能、生物相容性、吸附性能，無毒性，而且容易修飾和改性，容易加工成纖維、薄膜、顆粒等各種形態(tài)，使之能適應(yīng)各種環(huán)境應(yīng)用的需要。由于殼聚糖具有良好的抗菌性能和廣泛的抗菌譜，可賦予織物良好的抗菌性能。但天然類抗菌劑，如某些殺菌植物、礦物，其應(yīng)用范圍窄，多數(shù)嚴(yán)重影響織物的色光。抗菌劑抑制或殺死細(xì)菌有多種方式，不同種類的抗菌劑，抗菌機(jī)理相異，可概括為如下幾種(1)使細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的各種代謝酶失活，殺死細(xì)菌；(2)與細(xì)胞內(nèi)的蛋白酶發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，破壞其功能；⑶抑制孢子生成，阻斷DNA合成，抑制細(xì)胞生長(zhǎng)；⑷加快磷酸氯化還原體系，打亂細(xì)胞正常的生長(zhǎng)體系；(5)破壞細(xì)胞內(nèi)的能量釋放體系；(6)阻礙電子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)以及氨基酸轉(zhuǎn)酯的過程；(7)通過靜電場(chǎng)的吸附作用，破壞細(xì)胞壁而殺死細(xì)菌。目前對(duì)抗菌紡織品的要求主要是具有高效廣譜的抗菌能力；抗菌效果持久，耐洗滌，耐磨損，壽命長(zhǎng)；耐熱，耐日照，不易分解失效，柔軟、透濕、舒適性佳；使用安全，對(duì)健康無害，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染?？咕韯┑睦硐胩卣魇?I)具有優(yōu)良的抑制、殺菌、消毒和除臭的功能，具有廣譜抗菌效果。(2)抗菌效果耐久性強(qiáng)，耐漂洗和日曬。(3)對(duì)人體不產(chǎn)生副作用，無毒，不污染環(huán)境。(4)不影響紡織品本身的風(fēng)格特征，不損傷纖維，不影響其他 紡織助劑的功效。(5)抗菌整理劑的使用方法簡(jiǎn)便，成本低，與其他整理劑具有相客性。溶菌酶又稱細(xì)胞壁質(zhì)酶或N-こ酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶，是ー種新型的生物抗菌齊U，具有抗菌性強(qiáng)，安全無毒，熱穩(wěn)定性好，作用范圍廣等優(yōu)勢(shì)。1922年英國(guó)細(xì)菌學(xué)家A. Fleming發(fā)現(xiàn)人的唾液、眼淚中存在有溶解細(xì)菌細(xì)胞壁的酶，因其具有溶菌作用，故命名為溶菌酶。此后在人和動(dòng)物的多種組織、分泌液及某些植物、微生物中也發(fā)現(xiàn)了溶菌酶的存在。隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)不僅有溶解細(xì)菌細(xì)胞壁的溶菌酶，還有作用于真菌細(xì)胞壁的種類。細(xì)菌的細(xì)胞壁由胞壁質(zhì)組成，胞壁質(zhì)是由N-こ酰氨基葡萄糖(NAG)及N-こ酰胞壁酸(NAM)交替組成的多聚物，胞壁酸殘基上可以連接多肽，稱為肽聚糖。肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分，它是由NAM、NAG和肽“尾”(一般是4個(gè)氨基酸)組成，NAM與NAG通過β -I，4糖苷鍵相連，肽“尾”則是通過D-乳酰羧基連在NAM的第3位碳原子上，肽尾之間通過肽“橋”(肽鍵或少數(shù)幾個(gè)氨基酸)連接，ΝΑΜ、MG、肽“尾”與肽“橋”共同組成了肽聚糖的多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，作為細(xì)胞壁的骨架，上述結(jié)構(gòu)中的任何化學(xué)鍵斷裂，皆能導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞壁的損傷。溶菌酶能有效地水解細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖，其水解位點(diǎn)是N-こ酰胞壁酸(NAM)的I位碳原子和N-こ酰葡萄糖胺(NAG)的4位碳原子間的β-I，4糖苷鍵，結(jié)果使細(xì)菌細(xì)胞壁變得松弛，失去對(duì)細(xì)胞的保護(hù)作用，最后細(xì)胞溶解死亡。基于溶菌酶的抗菌特性，將其固定于紡織品表面，有望建立ー種新型的紡織品抗菌方法。目前，溶菌酶一般都是通過化學(xué)交聯(lián)劑，如戊ニ醛的交聯(lián)作用，其分子一端的醛基與麻纖維上的羥基反應(yīng)，另一端醛基與酶分子上的氨基發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)酶分子的化學(xué)交聯(lián)固著。但化學(xué)交聯(lián)法會(huì)使有害的化學(xué)交聯(lián)劑殘留在麻織物上，影響消費(fèi)者健康，化學(xué)交聯(lián)劑也會(huì)影響溶菌酶的酶活。溶菌酶也能通過吸附法吸附到麻織物上。但通過吸附法吸附到麻織物上的溶菌酶與麻的結(jié)合力差，其抗菌效果不持久，不耐洗滌。麻纖維表面富含木質(zhì)素(具體含量為亞麻18. 6% -20. 6 %，黃麻13.6% -20. 4%，苧麻 13. 1% -16. 7%，大麻 17. 9% -22. 4%，劍麻 10% -14. 2% )。木質(zhì)素是由四種醇單體(對(duì)香豆醇、松柏醇、5-羥基松柏醇和芥子醇)形成的ー種復(fù)雜酚類化合物，共有愈創(chuàng)木基、紫丁香基和羥苯基三種基本結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外研究表明，木質(zhì)素是漆酶的合適底物，其分子結(jié)構(gòu)中的酚羥基經(jīng)漆酶催化氧化后，可形成酚氧自由基，這些反應(yīng)性較強(qiáng)的活性粒子可引發(fā)具有特殊結(jié)構(gòu)的外源分子如含有氨基的化合物接枝聚合，制得新穎功能材料。本發(fā)明利用麻纖維富含木質(zhì)素及漆酶能催化氧化木質(zhì)素上的酚羥基形成酚氧自由基的特性，引發(fā)含有氨 基的溶菌酶“接枝聚合”到含有木質(zhì)素的麻纖維表面，從而賦予麻纖維優(yōu)良、持久的抗菌性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以富含木質(zhì)素的苧麻、亞麻、黃麻、大麻等麻纖維為代表性纖維，通過漆酶引發(fā)麻纖維(織物)表面的木質(zhì)素氧化生成酚氧自由基，所生成的酚氧自由基催化接枝溶菌酶到麻纖維(織物)表面的木質(zhì)素上，賦予麻纖維(織物)優(yōu)良的、持久的抗菌性能。本發(fā)明的技術(shù)方案一種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法，既可以采用ー浴一歩法或一浴ニ步法處理，也可以采用ニ浴法處理，通過漆酶引發(fā)麻纖維(織物)表面的木質(zhì)素氧化生成酚氧自由基，所生成的酚氧自由基催化接枝溶菌酶到麻纖維(織物)表面的木質(zhì)素上，賦予麻纖維(織物)優(yōu)良的、持久的抗菌性能。一浴一歩法處理是將漆酶、溶菌酶和麻纖維(織物)同時(shí)放入一定pH值的緩沖溶液中，在一定溫度下處理一定時(shí)間，在漆酶催化氧化麻纖維(織物)中木質(zhì)素上的酚羥值生成酚氧自由基的同時(shí)將溶菌酶接枝到木質(zhì)素上，然后水洗、低溫烘干；一浴ニ步法處理是先將漆酶和麻纖維(織物)放入一定PH值的緩沖溶液中，在一定溫度下反應(yīng)一段時(shí)間先生成酚氧自由基后再加入溶菌酶進(jìn)行接枝反應(yīng)，然后水洗、低溫烘干；兩浴法處理是先將漆酶和麻纖維(織物)放入一定PH值的緩沖溶液中，在一定溫度下處理一定時(shí)間，然后取出充分水洗，再將經(jīng)漆酶預(yù)處理的麻纖維(織物)放入一定PH值的、含有溶菌酶的緩沖溶液中在一定溫度下處理一定時(shí)間，然后充分水洗低溫烘干。本發(fā)明的エ藝流程為一浴ー步法處理將I %-50%的漆酶(對(duì)纖維或織物重，下同)、2%-70%的溶菌酶和麻纖維(織物)同時(shí)放入pH值4. 0-7. O的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，浴比I : 10-100，在30°C -65°C處理O. 5h-20h，在漆酶催化氧化麻纖維(織物)中木質(zhì)素上的酚羥值生成酚氧自由基的同時(shí)，酚氧自由基將溶菌酶接枝到木質(zhì)素上，然后水洗、60°C以下烘干。一浴ニ步法處理先將I % -50 %的漆酶和麻纖維(織物)放入pH值4. 0-7. O的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，浴比I : 10-100，在30°C -65°c反應(yīng)O. 5h_20h，先在纖維或織物上生成酚氧自由基，然后再加入2% -70%的溶菌酶，在30°C -65°C下處理O. 5h_20h，進(jìn)行接枝反應(yīng)，然后水洗、、60°C以下低溫烘干。兩浴法處理先將1% -50%的漆酶和麻纖維(織物)放入浴比I : 10-100，pH值
4.0-7. O的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，在30°C -65°C處理O. 5h_20h，使麻纖維或織物上木質(zhì)素中的酚羥基生成酚氧自由基，然后取出充分水洗。再將經(jīng)漆酶預(yù)處理的麻纖維(織物)放入pH值4. 0-7. O的、含有2% -70%溶菌酶的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，在30°C _65°C下處理O. 5h-20h,然后充分水洗，600C以下低溫烘干。一種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法，其特征是所使用的麻纖維是富含木質(zhì)素的纖維，如亞麻纖維、大麻纖維、苧麻纖維、劍麻纖維、黃麻纖維，也可以是富含木質(zhì)素的其它纖維如竹纖維、桔桿纖維、木材纖維等。一種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法，其特征是所使用的麻纖維既可以是麻纖維本身，也可以是由這些麻纖維制成的梭織物、針織物或非織造織物。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過漆酶引發(fā)麻纖維(織物)表面的木質(zhì)素氧化生成酚氧自由基，所生成 的酚氧自由基催化接枝溶菌酶到麻纖維(織物)表面的木質(zhì)素上，賦予麻纖維(織物)優(yōu)良的、持久的、廣譜性好的抗菌性能。由于所采用的溶菌酶是ー種生物抗菌劑，具有安全性高，對(duì)人體無毒副作用等特點(diǎn)。另外，由于采用了生物催化接枝的方法將溶菌酶接枝到麻纖維(織物)上，既使抗菌效果持久性好，能耐多次洗滌，又避免了化學(xué)交聯(lián)法對(duì)纖維損傷、對(duì)溶菌酶活力影響及化學(xué)交聯(lián)劑殘留在織物上可能對(duì)人體產(chǎn)生潛在危害等種種弊端。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I亞麻織物，采用ー浴一步法進(jìn)行抗菌整理。將15g漆酶、20g溶菌酶和IOOOg經(jīng)退漿、煮練和漂白后的亞麻織物同時(shí)放入50LpH值5. O的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，浴比I : 50，在50°C處理5h，水洗，60°C烘干。經(jīng)過上述處理的亞麻織物，其抗菌性能如表I所示。表I亞麻織物漆酶接枝溶菌酶后的抗菌效果
^稀釋倍數(shù)及菌落數(shù) _
項(xiàng)目_,_,_「國(guó)落數(shù)抑菌率(％)
10IOi IOj IO4
O時(shí)刻接觸菌液多不可計(jì)26024226000I
振蕩12小時(shí)的菌液多不可計(jì)29140429100/
未處理亞麻織物多不可計(jì)243304243006.54
接枝溶菌酶的亞麻織物多不可計(jì)1033351030060.38
接枝溶菌酶后經(jīng)充分水洗 々丁 n 114つ l14nn_的亞麻織物_多不可計(jì)_ 114 — 12 _2 —11400 _5615 _由表I可知，接枝溶菌酶的亞麻織物其抑菌率達(dá)到60. 38%。經(jīng)過充分水洗后，其抑菌率稍微下降至56. 15%。因此，漆酶接枝溶菌酶的亞麻織物抑菌率高，抗菌效果持久。實(shí)施例2黃麻織物，采用ニ浴法進(jìn)行抗菌整理。將20g漆酶和IOOOg黃麻織物放入60L、pH值5. O的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，浴比I : 60，在48°C處理4h，使黃麻織物上木質(zhì)素中的酚羥基生成酚氧自由基，然后取出充分水洗。再將經(jīng)漆酶預(yù)處理的黃麻織物放入40L、浴比I : 40、pH值5. 5、含有25g溶菌酶的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，在52°C處理8h，然后充分水洗，55°C烘干。
經(jīng)過上述處理的黃麻織物，其抗菌性能如表2所示。表2黃麻織物漆酶接枝溶菌酶后的抑菌效果
權(quán)利要求
1.一種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法，其特征在于通過漆酶引發(fā)麻纖維(織物)表面的木質(zhì)素氧化生成酚氧自由基，所生成的酚氧自由基催化接枝溶菌酶到麻纖維(織物)表面的木質(zhì)素上，賦予麻纖維(織物)抗菌性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法，其特征是該方法既可以采用ー浴一歩法或一浴ニ步法處理，也可以采用ニ浴法處理； 一浴一步法處理是將1% -50%的漆酶(對(duì)纖維或織物重，下同)、2% -70%的溶菌酶和麻纖維(織物)同時(shí)放入pH值4. 0-7. O的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中,浴比I : 10-100，在30°C -65°C處理O. 5h-20h，在漆酶催化氧化麻纖維(織物)中木質(zhì)素上的酚羥值生成酚氧自由基的同時(shí)，酚氧自由基將溶菌酶接枝到木質(zhì)素上，然后水洗、60°C以下烘干； 一浴ニ步法處理是先將I % -50 %的漆酶和麻纖維(織物)放入pH值4. 0-7. O的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，浴比I : 10-100，在30°C -65°C反應(yīng)O. 5h_20h，先在纖維或織物上生成酚氧自由基，然后再加入2% -70%的溶菌酶，在30°C -65°C下處理O. 5h_20h，進(jìn)行接枝反應(yīng)，然后水洗，60°C以下低溫烘干； 兩浴法處理是先將1% -50%的漆酶和麻纖維(織物)放入浴比I : 10-100，pH值4. 0-7. O的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，在30°C -65°C處理O. 5h_20h，使麻纖維或織物上木質(zhì)素中的酚羥基生成酚氧自由基，然后取出充分水洗；再將經(jīng)漆酶預(yù)處理的麻纖維(織物)放入pH值4. 0-7. O的、含有2% -70%溶菌酶的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中，在30°C _65°C下處理理O. 5h-20h,然后充分水洗，600C以下低溫烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法，其特征是所使用的麻纖維是富含木質(zhì)素的纖維，如亞麻纖維、大麻纖維、苧麻纖維、劍麻纖維、黃麻纖維，也可以是富含木質(zhì)素的其它纖維如竹纖維、桔桿纖維、木材纖維等。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法，其特征是所使用的麻纖維既可以是麻纖維本身，也可以是由這些麻纖維制成的梭織物、針織物或非織造織物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種漆酶催化麻纖維(織物)接枝溶菌酶的抗菌整理方法，屬紡織品功能整理領(lǐng)域。旨在通過漆酶引發(fā)麻纖維(織物)表面的木質(zhì)素氧化生成酚氧自由基，催化接枝溶菌酶到麻纖維(織物)上。本發(fā)明可采用一浴一步法、一浴二步法或二浴法處理。一浴一步法是將漆酶、溶菌酶和麻纖維(織物)同時(shí)放入一定pH值和溫度的溶液中處理一定時(shí)間；一浴二步法是先將漆酶和麻纖維(織物)放入一定pH值和溫度的溶液中反應(yīng)一段時(shí)間，再加入溶菌酶進(jìn)行接枝；兩浴法是先將漆酶和麻纖維(織物)放入一定pH值和溫度的溶液中處理一定時(shí)間，然后再放入一定pH值和溫度，含有溶菌酶的溶液中處理一定時(shí)間。通過本發(fā)明，可賦予麻纖維(織物)優(yōu)良的、廣譜性好的抗菌性能。
文檔編號(hào)D06M101/06GK102691214SQ20121018317
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者崔莉, 王平, 王強(qiáng), 范雪榮, 袁久剛 申請(qǐng)人:江南大學(xué)