大青葉抗菌海藻纖維的制備及性能研究

張廣麗 趙昔慧

【摘 要】海藻纖維是通過濕法紡絲技術(shù)制備的一種可降解的生物質(zhì)纖維，其原料海藻酸鈉是天然多糖，由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古羅糖醛酸兩部分通過糖苷鍵排列組合而成。本實驗以海藻酸鈉為紡絲原材料，將大青葉提取物按照一定的質(zhì)量比添加到海藻酸鈉紡絲原液中，經(jīng)充分分散，靜置消泡后，以氯化鈣為凝固浴，運用濕法紡絲技術(shù)制備了具有良好抗菌性能的海藻酸鈣纖維。利用掃描電鏡對實驗制得的海藻纖維樣品進行了表征，并對抗菌海藻纖維進行了單纖維拉伸測試，在抗菌測試方面，運用抑菌暈法對海藻纖維的抗菌性能進行了測試。測試數(shù)據(jù)表明，本實驗制備的抗菌海藻纖維不僅具備良好的抗菌性能，而且其力學(xué)性能也得到了一定程度的改良。

【關(guān)鍵詞】海藻纖維；抗菌抑菌；濕法紡絲

中圖分類號：TS101.4 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2457（2018）05-0115-002

【Abstract】Alignate fiber is a kind of degradable biomass fiber which is prepared by wet spinning technique， the raw material is a natural polysaccharides： alignate， which is combined β-D-mannuronic acid and α-L-guluronic acid two components through glycosidic linkages in an arranged sequence. In this study， the extract of folium isatidis was added to the sodium alginate spinning solution， after sufficient dispersion， standing defoaming， with calcium chloride as coagulation bath， The calcium alginate fiber with good antibacterial property was prepared by wet spinning technology. The alginate fiber was characterized by scanning electron microscopy. The monolayer tensile test was carried out on the antimicrobial alginate fiber. The antibacterial properties of the alginate fiber were tested by antibacterial corona method. Data showed that the antibacterial alginate fiber prepared in this experiment not only has good antibacterial properties， but also its mechanical properties have been improved to some extent.

【Key words】Alginate fiber； Antibacterial； Wet spinning

海藻酸鈉是海洋生物資源之一，作為一種取之不盡且無二次污染的可再生資源，海藻纖維具有良好的透氣性、吸水性和阻燃性等優(yōu)點[1]，但同時海藻纖維自身抑菌效果較差，遇到真菌細菌易發(fā)生霉變，因此制備具有抗菌性能的海藻纖維是非常必要的[2]。本文將大青葉經(jīng)過分散作用添加到海藻酸鈉紡絲原液中，經(jīng)過濕法紡絲工藝制備出具有抗菌功能的海藻纖維，并對抗菌纖維的抗菌性能進行了研究。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

實驗試劑：海藻酸鈉（SA），食品級，山東潔晶集團；大青葉提取物；無水氯化鈣（分析純，分子量110.98）國藥試劑；無水乙醇，分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；火棉膠；去離子水。

實驗儀器：攪拌機（申科 S212恒速攪拌器），紡絲機（自制），均質(zhì)機（WIGGENS D500），潔凈工作臺（蘇凈安泰 SW-CJ-1FD），立式壓力蒸汽滅菌鍋（上海博訊實業(yè)有限公司 BXM-30R），恒溫孵育搖床（MIULAB ES-60），粒度分析儀（英國馬爾文儀器有限公司Zetasizer Nano S90），Hitachi日立臺式掃描電子顯微鏡（天美（中國）科學(xué)儀器有限公司TM3030），F(xiàn)AVIMAT AIROBOT型全自動單絲測試儀。

1.2 實驗方法

將海藻酸鈉粉末加入到去離子水中，攪拌至海藻酸鈉完全溶解后，按照一定的質(zhì)量比將大青葉提取物添加到海藻酸鈉溶液中，加速攪拌，使提取物充分分散在海藻酸鈉溶液中，向該溶液中加入一定量分散劑，待溶液攪拌均勻后，將紡絲原液靜置消泡。采用濕法紡絲技術(shù)，將紡絲液經(jīng)噴絲頭擠出、一定濃度的CaCl2溶液凝固，拉伸后，用去離子水洗滌、晾干，即得大青葉抗菌海藻纖維。

2 結(jié)果與討論

2.1 掃描電鏡表征

將制得的紡絲原液進行初步濕法紡絲，紡絲過程無堵塞噴絲板現(xiàn)象。用哈氏切片機制作厚度約為1mm的纖維截面切片，進行掃面測試，測試結(jié)果如圖1所示。

由大青葉海藻纖維的表面以及截面圖可以看出制得的大青葉海藻纖維直徑在15μm-19μm之間，且纖維表面以及內(nèi)部分布均一，穩(wěn)定，大青葉提取物沒有出現(xiàn)吸附聚集的現(xiàn)象 說明大青葉提取物與海藻酸鈉較好的融合在了一起。

2.2 抗菌性定性測試

纖維的抗菌性能測試采用定性的抑菌暈法，以非致病菌格蘭氏陰性菌大腸桿菌和格蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌為特征菌，按照無菌操作的要求，在潔凈工作臺上往無菌培養(yǎng)皿中倒入適量培養(yǎng)基，待培養(yǎng)基完全凝固后，用無菌移液管吸取0.2mL各實驗用菌懸液于培養(yǎng)基表面，并用無菌玻璃刮鏟涂布均勻，然后用無菌鑷子，按無菌操作要求將事先壓膜并裁剪成直徑1cm的纖維樣品放入培養(yǎng)基表面中。

從測試結(jié)果可以看出，大青葉抗菌纖維周圍出現(xiàn)了明顯的抑菌圈，抑菌圈直徑為18.64mm，說明樣品能夠有效的抑制金黃色葡萄球和大腸桿菌的生長，具有優(yōu)良的抗菌性能。

2.3 抗菌海藻纖維強度測試

纖維的斷裂強度和斷裂伸長率的測定是使用FAVIMAT AIROBOT型全自動單絲測試儀測試纖維的強度、斷裂伸長率。樣品測試次數(shù)為50次；測試長度為10mm。

從表1可以看出與純海藻酸鈣纖維相比較，添加了大青葉提取物之后的海藻纖維斷裂強度于斷裂伸長率均明顯增大。這可能是由于添加量大青葉提取物以后增大了海藻酸鈉分子之間的距離，使分子鏈在外力場的作用下發(fā)生了一定程度上的相互重排，從而使得性能有了較為明顯的提高。

3 結(jié)論

用濕法紡絲設(shè)備制備了具有抗菌性能的海藻酸鈣纖維，用掃描電鏡觀察了纖維的表面以及橫截面的形貌，并對海藻纖維的力學(xué)性能和抗菌性能進行了測試。結(jié)果表明，實驗將大青葉提取物充分的混合進了海藻酸鈣纖維當中?；旌狭舜笄嗳~提取物的海藻酸鈣纖維具有良好的抗菌性能。

【參考文獻】

[1]林曉華，黃宗海，俞金龍.中國組織工程研究，2013，17（12）：2218.

[2]顧其勝，朱彬.中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2007，11（26）：5194.

[3]K.T.Shalumon， K.H.Anulekha， Sreeja V. Nair*， K.P.Chennazhi， R.Jayakumar*. International Journal of Biological Macromolecules 2011， 49（2011）：247.