天然殼聚糖抗菌劑的發(fā)展及應(yīng)用

人類使用抗菌劑的歷史十分久遠，在金字塔中，木乃伊的裹尸布在制作時就用到了植物的抗菌用品。紡織品抗菌整理的目的是賦予紡織品良好的抗菌功能，保護紡織品不被霉菌等降解，并防止微生物傳播，降低公共環(huán)境的交叉感染率；同時，還可阻止細菌在織物上不斷繁殖而產(chǎn)生的臭氣，改善服用環(huán)境。

抗菌劑是紡織品抗菌整理的重要成分。按照結(jié)構(gòu)的不同，紡織品抗菌劑可分為有機類、無機類和天然生物抗菌劑3大類型。

無機類抗菌劑主要是貴重金屬離子及金屬氧化物納米粒子；

有機類抗菌劑主要包括有機季銨鹽、聚六亞甲基雙胍、氯代酚、鹵胺化合物等，具有見效快、殺菌能力強的特點；

天然生物抗菌劑主要提取于天然物質(zhì)，是最早為人們所使用的抗菌劑。其中比較突出的有動物類的甲質(zhì)殼和殼聚糖以及植物類的艾蒿和蘆薈等。

天然生物抗菌劑按其來源可大致包括：

一是植物源抗菌劑，此類抗菌劑中的有效成分主要是萜類化合物及其衍生物等，具有高效、無污染、低毒或無毒、不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點，比如茶多酚和蘆薈提取液；

二是動物源抗菌劑，此類抗菌劑中最常用的是殼聚糖，這類抗菌劑的抗菌活性會隨著金屬離子活潑性的增加而增強，在紡織品的應(yīng)用上有著顯著的效果；

三是微生物源抗菌劑，包括微生物自身以及微生物的拮抗性代謝產(chǎn)物，微生物源抗菌劑是通過分泌抗菌素以及誘導(dǎo)寄主產(chǎn)生抗病原等來起到抗菌作用，比如木霉和酵母就能寄生在病原菌上通過分泌酶來破壞真菌的細胞壁。

近年來在紡織印染行業(yè)發(fā)展的同時，對環(huán)境保護的呼聲也越來越高，綠色紡織品及生態(tài)染整加工已成為紡織業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。各種新材料、新技術(shù)、新裝備正在環(huán)保要求的引領(lǐng)下被廣泛開發(fā)和利用。殼聚糖作為一種天然可降解的生物制劑，也正在紡織印染加工中扮演著愈來愈重要的角色。

殼聚糖（chitosan）是甲殼素脫乙?；蟮漠a(chǎn)物，是由N-乙酰-D-氨基葡萄糖單體通過β-1,4-糖苷鍵連接起來的直鏈同聚多糖，化學(xué)名是(1,4)-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖，結(jié)構(gòu)類似于纖維素。每年，地球上甲殼素的自然生成量可達1011t，是年產(chǎn)量僅次于纖維素的第二大天然高分子。殼聚糖是自然界中唯一存在的堿性陽離子多糖，具有良好的生物相容性和生物可降解性，來源于江河湖海的生物廢棄物，對其充分利用可減少自然資源的浪費和環(huán)境污染。我國江河湖泊眾多，甲殼素資源豐富，因此為了使廢物資源化、提高紡織品附加值及開創(chuàng)環(huán)保產(chǎn)品，積極開發(fā)殼聚糖在印染工業(yè)的應(yīng)用不僅十分迫切，而且具有深遠意義。

殼聚糖能夠有效地抑制細菌、真菌的生長和繁殖，與一般抗菌劑比較，具有來源豐富、無毒無昧、可生物降解和廣譜抗菌等優(yōu)點。殼聚糖作為一種天然抗菌劑，由于分子間有較強的氫鍵作用，其水溶性差，只能在酸性條件下抑菌。殼聚糖有復(fù)雜的雙螺旋結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中的-OH、-NH均具有較強的反應(yīng)活性，因此可在適當條件下進行多種化學(xué)改性，如季胺化、羧烷基化、磺?；龋岣咂淙芙庑?，同時引進相關(guān)功能型基團，提高抗菌性。

殼聚糖胍鹽衍生物是具有生物活性的胍基化合物，其生物活性比殼聚糖更高，同時大大降低了甲脒磺酸的毒性，可以作為新型抗菌殺菌劑、抗菌藥物等應(yīng)用于醫(yī)藥、紡織和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。由胍基化合物良好的熱穩(wěn)定性和抗菌性能制備的抗菌性能持久的紡織品，能滿足人們對衣著的衛(wèi)生性和舒適性的要求，因此，對該類化合物的研究具有實際意義。

由幾丁質(zhì)經(jīng)過脫乙?；玫臍ぞ厶羌捌溲苌锟梢种贫喾N細菌、真菌和病毒的生長繁殖，具有毒性低、成膜性好、生物相容等優(yōu)點。通常認為殼聚糖的氨基陽離子與構(gòu)成微生物細胞壁的唾液酸磷脂等陰離子相互吸引，束縛微生物的自由度，阻礙其代謝、繁殖。低分子量的殼聚糖可侵入微生物細胞內(nèi)，阻礙微生物的遺傳因子由DNA向RNA復(fù)制，阻礙微生物的繁殖。也有人認為，殼聚糖分子的正電荷和細菌細胞膜上負電荷的相互作用使細胞內(nèi)的蛋白酶和其他成分泄漏，而起到抗菌、殺菌作用。殼聚糖的羥基及氨基可與纖維素纖維的羥基形成分子間氫鍵，殼聚糖的溶劑稀酸也可以作為兩者的交聯(lián)劑。

侯大寅等研究了天然彩棉針織物的殼聚糖抗菌整理，結(jié)果表明，隨著殼聚糖濃度的不斷增加，織物的頂破強度和抗菌性能先增加后減小，分子質(zhì)量大的殼聚糖整理液粘度過大，不利于滲入纖維內(nèi)部，在焙烘時會生成大量的樹脂覆蓋在織物表面，在纖維內(nèi)部會有一定數(shù)量的樹脂堆積成網(wǎng)狀。

潘虹等以脫乙酰度為85％的殼聚糖(CTS)為原料，在其氨基上引入自制的環(huán)氧丙基十二烷基二甲基氯化銨，生成的N-羥丙基十二烷基二甲基氯化銨殼聚糖(HDCC)水溶性良好。將HDCC與N-羥甲基丙烯酰胺(NMA)交聯(lián)得最終產(chǎn)物O-甲基丙烯酰胺-N-羥丙基十二烷基二甲基氯化銨殼聚糖(NMA-HDCC)，其可與纖維素纖維以共價鍵結(jié)合?？咕鷮嶒炑芯勘砻?，經(jīng)殼聚糖、HDCC、NMA-HDCC處理后的棉織物對大腸桿菌的抑菌率都達到95％以上，帶有長鏈烷基的HDCC抑菌率接近100％。水洗30次之后，經(jīng)過殼聚糖和殼聚糖季銨鹽處理后的棉織物抗菌效果甚微，而NMA-HDCC處理后的棉織物抗菌性仍在85％ 以上。以抗菌耐久性為依據(jù)，得出NMA-HDCC對純棉織物的最佳整理工藝為：整理劑質(zhì)量濃度2 g/L，焙烘溫度140℃，焙烘時間5 min。