殼聚糖抗菌劑的發(fā)展及應(yīng)用（上）

多孔性紡織品易吸收人體汗腺和皮脂腺分泌的汗水、新陳代謝產(chǎn)物和皮脂等排泄物，從而形成微生物的營(yíng)養(yǎng)源，極易導(dǎo)致微生物的滋生和繁殖。特別是在潮濕、營(yíng)養(yǎng)和合適的溫度下，微生物繁殖迅速，并在織物上生成菌斑，使紡織品產(chǎn)生霉變、脆化甚至變質(zhì)，以致在穿著或應(yīng)用過程中人體不適或?qū)θ梭w產(chǎn)生不良影響。另外，細(xì)菌還分解人體分泌物產(chǎn)生氨等異味物質(zhì)，從而產(chǎn)生骯臟體味，導(dǎo)致皮膚疾病的傳播或感染。隨著生活水平的日益提高，人們對(duì)衛(wèi)生和健康的要求越來越高，紡織品抗菌整理已成為國(guó)內(nèi)外研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。

人類使用抗菌劑的歷史十分久遠(yuǎn)，在金字塔中，木乃伊的裹尸布在制作時(shí)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(hù)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(shí)，還可阻止細(xì)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(jī)類、無機(jī)類和天然生物抗菌劑3大類型。無機(jī)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(jī)類抗菌劑主要包括有機(jī)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(qiáng)的特點(diǎn)；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(dòng)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(diǎn)，比如茶多酚和蘆薈提取液；二是動(dòng)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(huì)隨著金屬離子活潑性的增加而增強(qiáng)，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(xì)胞壁。

近年來在紡織印染行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，對(duì)環(huán)境保護(hù)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）是甲殼素脫乙酰基后的產(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(dá)1011t，是年產(chǎn)量?jī)H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(duì)其充分利用可減少自然資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染。我國(guó)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(yuǎn)意義。

殼聚糖能夠有效地抑制細(xì)菌、真菌的生長(zhǎng)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(diǎn)。殼聚糖作為一種天然抗菌劑，由于分子間有較強(qiáng)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(qiáng)的反應(yīng)活性，因此可在適當(dāng)條件下進(jìn)行多種化學(xué)改性，如季胺化、羧烷基化、磺酰化等，提高其溶解性，同時(shí)引進(jìn)相關(guān)功能型基團(tuán)，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(shí)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(duì)衣著的衛(wèi)生性和舒適性的要求，因此，對(duì)該類化合物的研究具有實(shí)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(xì)菌、真菌和病毒的生長(zhǎng)繁殖，具有毒性低、成膜性好、生物相容等優(yōu)點(diǎn)。通常認(rèn)為殼聚糖的氨基陽離子與構(gòu)成微生物細(xì)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(xì)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(rèn)為，殼聚糖分子的正電荷和細(xì)菌細(xì)胞膜上負(fù)電荷的相互作用使細(xì)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(qiáng)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(shí)會(huì)生成大量的樹脂覆蓋在織物表面，在纖維內(nèi)部會(huì)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(jià)鍵結(jié)合?？咕鷮?shí)驗(yàn)研究表明，經(jīng)殼聚糖、HDCC、NMA-HDCC處理后的棉織物對(duì)大腸桿菌的抑菌率都達(dá)到95％以上，帶有長(zhǎng)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(duì)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(shí)間5 min。