[摘要]通過介紹殼聚糖纖維的生產(chǎn)狀況和抗菌原理，分析了殼聚糖纖維織物的保健、抗菌作用。生產(chǎn)試驗結(jié)果表明，殼聚糖纖維混紡織物具有若干生物和染整加工特性。
　　[關(guān)鍵詞]殼聚糖纖維;甲殼素;織物;抗微生物整理
　　1、引言
　　在自然界中，甲殼素的年生物合成量為1000億t以上，是一種僅次于纖維素、蘊藏量極為豐富的有機(jī)再生資源。殼聚糖(Chitosan)是甲殼素(Chitin)脫乙?；潭缺容^高的產(chǎn)物，乙酰基脫去55%以上的甲殼素稱為"殼聚糖"。工業(yè)品殼聚糖脫乙酰度(即甲殼素分子中脫去乙?；逆湽?jié)數(shù)占總鏈節(jié)數(shù)的百分比)一般在70%以上[1]。組成殼聚糖的基本單位是D-葡胺糖，其結(jié)構(gòu)與纖維素十分相似。由于甲殼素分子結(jié)構(gòu)中-O…H-O-型及-O…H-N-型氫鍵的作用，大分子鏈間存在著有序結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致甲殼素不能溶化，也難溶于一般溶劑中，這就給其纖維生產(chǎn)帶來了不便。在濃堿溶液中加熱甲殼素粉末，將發(fā)生N-乙酰氨基轉(zhuǎn)變?yōu)榘被拿撘阴；磻?yīng)，生成能溶于酸溶液的殼聚糖，為其纖維生產(chǎn)提供了可能。殼聚糖的理論含氮量為8.7%，而目前多數(shù)殼聚糖的含氮量僅在7%左右，說明100%脫乙酰化較難達(dá)到[2]。而脫乙酰度越高，制成纖維的活性就越高，抗菌效果也越好。
 

　　2、殼聚糖纖維的生產(chǎn)狀況
　　目前，生產(chǎn)甲殼素、殼聚糖纖維的方法大致有交聯(lián)法、涂層法、多聚體法、克萊比昂法和濕法紡絲法。現(xiàn)簡述如下:
　?、俳宦?lián)法是利用交聯(lián)劑，使殼聚糖與棉纖維結(jié)合而制得的纖維，有人認(rèn)為該法因采用化學(xué)助劑而失去了天然產(chǎn)品的特性。
　?、谕繉臃ㄊ菍⒁话憷w維在殼聚糖溶液中浸漬后，經(jīng)脫水、干燥而制得纖維，但存在著隨洗滌次數(shù)增加而導(dǎo)致抗菌效果下降的問題。
　?、鄱嗑垠w法(Chitopoly)是將殼聚糖磨成微細(xì)粉末(＜5μm)后，混人一般纖維內(nèi)而制得纖維。由于微細(xì)粒子的混入，引起纖維的部分物理指標(biāo)下降，目前有日本富士紡織株式會社等公司采用該法。
　?、芸巳R比昂法(Crabyon)是將人造纖維原料與甲殼素以7:3比例混合，再利用共同的溶劑、經(jīng)紡絲制得的纖維。由于生產(chǎn)采用的是甲殼素，其抗菌效果與殼聚糖相比要低一些，現(xiàn)有日本Omikanshi公司采用此方法進(jìn)行生產(chǎn)。
　?、轁穹徑z法是將殼聚糖溶解在溶劑中配成紡絲原液，經(jīng)噴絲于凝固浴中制成固態(tài)原絲，再經(jīng)拉伸、洗滌、干燥等后處理而得到纖維成品。目前此法得到了較多的應(yīng)用，且都用脫乙酰度在80%-90%范圍內(nèi)的殼聚糖為原料，但生產(chǎn)規(guī)模較小。
　　韓國企業(yè)于1999年采用97%-100%脫乙酰度的殼聚糖進(jìn)行了工業(yè)化濕法紡絲生產(chǎn)，年產(chǎn)量已達(dá)到54t。2000年，我國采用濕法紡絲生產(chǎn)殼聚糖纖維的年生產(chǎn)能力為180t。目前，所有生產(chǎn)殼聚糖纖維方法的共同缺點是成本太高，如日本等
　　國家的高級醫(yī)療用殼聚糖纖維制品，大多按1000美元/kg以上的價格在銷售;國內(nèi)亮聚糖纖維(脫乙酰度80%-100%)的售價為1000-2300元/kg。由工業(yè)化生產(chǎn)、按濕法紡絲制得的殼聚糖纖維(脫乙酰度97%-100%)，其濕態(tài)強(qiáng)度可達(dá)4.3cN/dtex，干態(tài)強(qiáng)度達(dá)6.3cN/dtex，斷裂伸長率26%，熔點360℃，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下纖維的含水率13.0%-13.8%，吸水率65%(參見表1)。

　　3、殼聚糖纖維及其織物的抗菌保健作用
　　殼聚糖纖維具有明顯的生理保健和抗菌作用，這些作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面:首先是殼聚糖有利于抗菌酶的增生，當(dāng)穿著殼聚糖纖維織物時，殼聚糖纖維與皮膚接觸，能殺死各種細(xì)菌的溶菌酶數(shù)量在皮膚上增加1.5-2.0倍。溶菌酶的大量生成，大大抑制了有害菌的生長，同時激活了使皮膚再生的有絲分裂原，進(jìn)而能促進(jìn)人體皮膚再生。其次是抗霉作用，脫乙酰度99%的殼聚糖在0.15%的低濃度條件下，對霉菌進(jìn)行4天的培養(yǎng)，使無霉菌孢子增殖，殼聚糖的濃度和純度越高，效果越明顯。第三是其保濕性，在殼聚糖的分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部，含有許多羥基、氨基等極性基團(tuán)，單位化學(xué)基團(tuán)的電荷、極性基密度大，保濕力高，可以有效地防止靜電。第四是殼聚糖的抗菌作用，它對大腸桿菌、枯草桿菌、金黃葡萄球菌、乳酸桿菌等多種常見菌種有很好的抗菌作用[3]。有資料表明，殼聚糖含量為0.5%時，對金黃葡萄球菌的抑菌率為86%;含量為2.0%以上時，抑菌率接近100%。殼聚糖對大腸桿菌、金黃葡萄球菌的最小生育阻止?jié)舛?MIC)為10-2Omg/kg，對灰霉菌、斑點霉菌的MIC為lOmg/kg，顯示出非常高的抗菌性。殼聚糖纖維的抗菌、抗霉原理較為復(fù)雜，一般認(rèn)為，殼聚糖分子中的氨基陽離子與構(gòu)成微生物細(xì)胞壁的唾液酸或磷脂質(zhì)陰離子發(fā)生離子結(jié)合，束縛了微生物的自由度，阻礙其生育。殼聚糖分子還能分解成低分子，滲透到微生物細(xì)胞壁內(nèi)，阻礙遺傳因子從DNA到RNA的轉(zhuǎn)移，從而阻止了細(xì)菌或霉菌的發(fā)育。日本有試驗表明，殼聚糖纖維(脫乙酰度＞97%)對金黃葡萄球菌(ATCC6538)的抑菌率為99.9%。殼聚糖纖維織物還具有耐久抗菌效果，有試驗結(jié)果表明，殼聚糖纖維(脫乙酰度＞97%)/棉混紡織物(棉97%，殼聚糖纖維3%)水洗前對金黃葡萄球菌的抑菌率為99.9%，水洗20次后為99.8%，抑菌率居高不下。
　　山東省衛(wèi)生防疫站衛(wèi)生檢測中心采用FZ/T01021-92織物抗菌性能試驗方法，對濰坊二印紡織印染有限公司生產(chǎn)的殼聚糖纖維(脫乙酰度＞97%)7%/棉93%混紡活性染料染色針織物(60S/2，200g/m2)進(jìn)行了金黃葡萄球菌抗菌性能定量試驗，
　　結(jié)果表明其抑菌率為99.3%。采用連續(xù)平幅染整加工方式，對纖維含量分別為T63.2%/C34.3%/殼聚糖纖維2.5%的14.5/14.5+433/299+119cm府綢和棉97.5%/殼聚糖纖維2.5%14.5/14.5+535/283+119cm平布進(jìn)行實際生產(chǎn)加工后發(fā)現(xiàn)，其對大腸桿菌和金黃葡萄球菌的抗菌效果顯著。由表2、表3可見，殼聚糖纖維與棉和滌棉混紡織物的對大腸桿菌的2Omin平均抑菌率分別為92.86%和93.27%，對金黃葡萄球菌的2Omin平均抑菌率分別為99.92%和98.23%，由此可見，殼聚糖纖維棉織物與殼聚糖纖維滌棉織物的抗菌效果基本相同。殼聚糖纖維混紡織物對金黃葡萄球菌的抗菌效果好于對大腸桿菌的抗菌效果。

　　注:抗菌實驗方法GB15979-1995一次性衛(wèi)生用品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(下同)。實驗菌液
　　濃度(cfu/mL)2.2×104，檢測溫度20℃，相對濕度56%。
　　由于殼聚糖纖維呈陽離子性和具有高度的化學(xué)活性，對活性染料等纖維素纖維染色用的染料有很好的染著性和上染率。殼聚糖纖維混紡織物適用于活性染料及分/活、分/還等染色處理，也能用其生產(chǎn)出理想的漂白產(chǎn)品。但殼聚糖纖維的上染速率較快，這給其混紡織物的勻染帶來了一定的困難。
　　通過對殼聚糖纖維(脫乙酰度＞97%)含量為1%的棉織物和滌棉織物印染成品的抗菌實驗，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)殼聚糖纖維在織物中的含量為1%時，織物對金黃葡萄球菌有抗菌效果，對大腸桿菌則無抗菌效果(抑菌率＜40%＝，這說明在殼聚糖纖維混
　　紡織物中，殼聚糖纖維的含量對其抗菌作用是有明顯影響的。進(jìn)一步改善殼聚糖
　　纖維的物理指標(biāo)，提高其可紡性，在紡紗、織造、染整加工過程中保證殼聚糖纖
　　維的有效含量，是值得我們今后深人研究的課題。

　　注:實驗菌液濃度（cfu/ml）2.0×104，檢測溫度20℃，相對濕度56%。
　　4、結(jié)語
　　殼聚糖纖維織物的研究開發(fā)在我國尚屬起步階段，而殼聚糖纖維織物的若干優(yōu)良性能已不斷引起人們的興趣。隨著生態(tài)紡織品及生態(tài)加工技術(shù)的興起，這一新興紡織品必將得到不斷地開發(fā)應(yīng)用，其纖維功能化原理、紡絲工藝技術(shù)、織造和染整加工技術(shù)等也將得到深入研究。

　　（本文作者：董瑛 山東濰坊二印紡織印染有限公司）