衣物臭氣護理技術(shù)的開發(fā)

近年來，隨著節(jié)能意識的提高及單身族、雙職工人群的增加，節(jié)水洗滌和洗衣機大型化的發(fā)展非?？?。這些人群生活方式的變化對洗滌行為產(chǎn)生了很大的影響，在實際家庭中，將積攢的衣物“集中洗滌”和“塞滿式洗滌”的情形增加，用少量的水洗滌大量衣物的機會增多。這樣低浴比（布量與洗滌水量之比）的洗滌，造成了洗凈力降低、污垢容易集聚的洗滌環(huán)境，高達8成的日本人有過聞到洗滌物產(chǎn)生臭味的經(jīng)歷。此外，從目前的調(diào)查結(jié)果來看，收進洗滌衣物時和從衣柜中取出收納好的衣物時感覺到“有脂臭”，以及在室內(nèi)陰干的衣物有特殊的“汗酸臭”，很多人對于這些臭味特別在意。日本獅王株式會社的佐佐木七實等人主要從這兩種臭味上入手，開發(fā)了改善臭味的技術(shù)：①從皮脂污垢入手的技術(shù)開發(fā)；②從濕衣物臭味主要成因的細菌入手的技術(shù)開發(fā)。以下詳細介紹這兩項技術(shù)的研制過程。

1 著眼于皮脂污垢的技術(shù)開發(fā)

皮脂臭的主要原因是皮脂成分中含有的不飽和脂肪酸，其中的油酸被細菌或氧化分解成低級脂肪酸和醛類等臭氣成分。本研究探討了表面活性劑對油酸的洗凈性能，發(fā)現(xiàn)以棕櫚油和椰油等再生植物油為原料的表面活性劑脂肪酸甲酯乙氧基化物（MEE）具有優(yōu)異的油酸去除性能。

由于洗凈力伴隨著前述洗滌環(huán)境變化而降低，反復(fù)穿著的衣物上脂質(zhì)成分逐漸集聚，這些集聚的脂質(zhì)污垢也是臭味的元兇，因此，佐佐木七實等人對衣物上集聚的脂質(zhì)成分進行了鑒別。實驗用溶劑從穿著、洗滌10次的衣物上提取污垢，經(jīng)過蒸發(fā)干燥后，用FT-IR（傅里葉變換紅外光分光光度計）對污垢進行檢測，由各領(lǐng)域最大吸光度計算碘價。檢測結(jié)果顯示，以常溫下不含不飽和鍵的固體脂質(zhì)（固體脂）和常溫下為液體的脂質(zhì)油酸（液體脂）比率估算，得到污垢的組成為固體脂質(zhì)77%，液體脂質(zhì)23%。衣物多次穿著、洗滌集聚的脂質(zhì)污垢，與穿著1次的衣物上附著的脂質(zhì)污垢構(gòu)成比較，發(fā)現(xiàn)前者的固體脂質(zhì)比例增加。如果衣物，尤其是棉纖維上集聚的固體脂質(zhì)和液體脂質(zhì)混合存在，為了去除臭味元兇，要求洗滌劑能有效洗凈含有這些固體脂質(zhì)的衣物。

為了提高對于不斷集聚脂質(zhì)的洗凈力，除了利用原來的表面活性劑MEE和酶、螯合劑方法外，還要對纖維的污垢具有釋放效果（使附著的污垢易脫落的效果），從而有效去除污垢。即：通過使棉纖維表面變得更具親水性，有效弱化了含有疏水固體脂質(zhì)的污垢與纖維之間的相互作用。本研究選擇具有主鏈吸附在棉纖維表面部位和側(cè)鏈使棉纖維表面更親水化的部位的高分子（聚合物A），以及與聚合物A同樣吸附在棉纖維表面同一部位的高分子（聚合物B），作為具有污垢釋放效果的基劑。接著，為了驗證這種假設(shè)，在液體洗滌劑中分別加入聚合物A和聚合物B，制成模型洗滌劑。在經(jīng)過5次穿著、洗滌處理的棉襯衣上的固體脂質(zhì)污垢（參考上述液體脂質(zhì)、固體脂質(zhì)比率23:77，混合多種脂質(zhì)成分而成的污垢）中加入碳粉末，用溶劑將污垢稀釋5倍染制污布，每塊棉布規(guī)格為5 cm×5 cm，附著污垢量50 μL，制成實驗污布。用模型洗衣機（Terg-O-Tometer，日本上島株式會社制作所）洗凈污布后，用分光色差計計算洗凈率。計算結(jié)果表明，使用含有聚合物B的洗滌劑時，聚合物使纖維表面疏水化，洗凈力下降。相反，使用含有在聚合物B中引入親水化部位的聚合物A的洗滌劑，它對固體脂質(zhì)污垢的洗凈力則提高了（圖1）。

圖1 對固體脂質(zhì)污垢的洗凈力

對含有固體脂質(zhì)污垢的洗凈力提高的機理，本研究通過以下2個實驗進行驗證。首先，為了評價棉纖維親水性能的變化，本實驗采用含有各聚合物的液體洗滌劑，制作了經(jīng)過5次洗滌的棉纖維評價布，采用色移牢度法實施棉纖維吸水性評價。評價結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用含聚合物A的洗滌劑處理棉纖維評價布后，吸水性提高，而用含聚合物B的洗滌劑洗滌后，吸水性大幅下降。由此表明，棉纖維評價布表面被聚合物B疏水化了（圖2）。

然后，在經(jīng)過同樣洗滌處理的棉纖維評價布上滴下約10 μL固體脂質(zhì)污垢，在顯微鏡下觀察污垢在棉纖維上的附著狀態(tài)，比較棉纖維表面的脂質(zhì)擴散及浸透程度（圖3）。與未配合聚合物的洗滌劑及含聚合物B的洗滌劑洗滌后棉纖維表面的脂質(zhì)相比，經(jīng)含聚合物A洗滌劑處理的棉纖維表面，洗滌后殘留的脂質(zhì)停留在棉纖維表面，并未浸透至纖維內(nèi)部。佐佐木七實等人推測，這可能是聚合物A的親水部位朝著纖維表面排列，纖維表面親水化程度更高引起的。由以上實驗結(jié)果來看，弱化棉纖維與脂質(zhì)的相互作用，是除去脂質(zhì)污垢的有效手段。

圖2 吸水性評價（色移牢度法）

圖3 棉纖維和污垢的附著狀態(tài)

2 著眼于細菌的技術(shù)開發(fā)

2.1 衣物臭味與成因菌

近年來，大約9成的日本人要求使用抗菌洗滌劑。這些消費者認為，“與10年前相比，人們的抗菌意識提高了”。作為抗菌意識提高的契機，回答“因為開始注意到衣物和毛巾散發(fā)的臭味”者占比最高，高達6成。在這樣的背景下，先前所述的把臟污衣物積攢起來一次洗滌的“集中洗滌”及夜間洗滌的幾率增加，使得在室內(nèi)陰干衣物逐漸成為常態(tài)，而干燥洗滌物的空間狹小，衣物只能在衣物間空隙很小的狀態(tài)下干燥。在這樣的洗滌環(huán)境下，洗滌物難以徹底干燥，細菌極易增殖。為此，消費者對現(xiàn)在使用的洗滌劑“沒有令人厭惡的臭味”的滿意度較低，特別是以室內(nèi)干燥為代表，洗滌物處于濕潤狀態(tài)時，人們常擔(dān)心毛巾和浴巾散發(fā)出令人厭惡的臭味，而且在對這種臭味極不滿意的場合，人們對細菌的擔(dān)心也非常高（N=900，日本獅王株式會社的調(diào)查結(jié)果）。

佐佐木七實等人以散發(fā)令人討厭臭味的洗滌物為代表，從室內(nèi)陰干的毛巾入手，研究了臭味與細菌之間的關(guān)系。首先，在室內(nèi)陰干條件（25℃，90%RH）下，考察了時間推移引起細菌數(shù)量與細菌種類變化及此時毛巾上臭味的變化。結(jié)果表明，隨著時間推移，毛巾上的細菌增殖加快，毛巾上的臭氣也與細菌數(shù)量呈現(xiàn)強正相關(guān)關(guān)系（圖4）。此外，從細菌種類來看，細菌數(shù)量及臭氣最強的時間在3～6 h，革蘭氏陰性菌比例增加，潮濕情況下產(chǎn)生不滿意臭味的原因之一與革蘭氏陰性菌有關(guān)（圖5）。其次，為調(diào)查是哪些種類的細菌對毛巾臭氣產(chǎn)生了實際影響，本研究用新一代測序儀16SrDNA解析（通過讀取細菌基因序列，確定細菌種類）對毛巾上的菌落進行了分析。

圖4 細菌數(shù)量和臭氣強度的經(jīng)時變化

圖5 細菌種類的經(jīng)時變化

實驗方法：從5個家庭收集10條毛巾，在室內(nèi)陰干環(huán)境下（25℃，90%RH）干燥6 h，從毛巾上提取細菌，鑒別細菌種類。實驗結(jié)果表明，毛巾上共計有227個種屬細菌，其中確認多條毛巾上存在的細菌種類有：水棲菌屬（Enhydrobactersp.）、鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonassp.）、短波單胞菌屬（Brevundimonassp.）、副球菌屬（Paracoccussp.）等。這些菌種與前述結(jié)果一樣，都屬于革蘭氏陰性菌。水棲菌屬及短波單胞菌屬在潮濕狀態(tài)下會產(chǎn)生代表性臭氣—中性脂肪酸和低級胺、硫磺類臭氣。通過抑制這些革蘭氏陰性菌的增殖，能有效抑制濕毛巾散發(fā)的臭味。實驗還發(fā)現(xiàn)，苯酚類抗菌劑對這些革蘭氏陰性菌的代表—短波單胞菌屬具有高殺菌效果。

2.2 洗滌桶中的污垢與衣物散發(fā)的臭氣之間的關(guān)系

在調(diào)查困擾消費者的臭味中，研究者發(fā)現(xiàn)，衣物直接散發(fā)的臭味自不必說，很多人介意家中散發(fā)的臭味，大約4成受訪者尤其介意“洗滌桶中的發(fā)霉味”（日本獅王公司的調(diào)查）。濱田信夫指出的問題包括：洗衣機的霉菌污染、洗衣機的臭味、細菌污染等問題。常年使用的洗衣機洗滌桶里面，細菌以蛋白質(zhì)等作為營養(yǎng)源，在其增殖過程中產(chǎn)生含有多糖等成分的生物膜，成為細菌和霉菌的住所。消費者也明白，洗滌桶里面有這種污垢的話，勢必與“洗滌桶散發(fā)臭味”“洗滌桶的臭味轉(zhuǎn)移到衣物上”緊密相關(guān)（日本獅王公司的調(diào)查）。

本研究對洗滌桶與衣物臭味的關(guān)系進行了探討。實驗在洗衣機洗滌桶內(nèi)沒有臭氣的的新洗衣機和有臭氣的半新洗衣機中洗滌毛巾，洗滌后對毛巾上的臭氣強度進行6等級評價。評價結(jié)果顯示，經(jīng)新洗衣機洗過的毛巾沒有臭味，而用半新洗衣機洗過的毛巾“說不清有什么氣味，或者有很淡的臭味”。由此得出，洗衣機洗滌桶污垢和臭味可能對被洗物的臭味產(chǎn)生有影響。

2.3 洗衣機洗滌桶污垢的探討——生物膜的去除

為了深入考察前文所述的實驗結(jié)果，本研究將著眼點放在“洗衣機洗滌桶內(nèi)的污垢與惡臭間的關(guān)系”的研究上。首先，為了掌握洗滌桶內(nèi)污垢的實際狀態(tài)，實驗在普通家庭中安置了20臺新洗衣機，通過反復(fù)洗滌，觀察1年內(nèi)洗滌桶內(nèi)的污垢附著情況。觀察發(fā)現(xiàn)，從開始觀察到實驗3個月后，約8成家庭洗衣機洗滌桶內(nèi)形成了生物膜。半年后，所有家庭洗衣機洗滌桶內(nèi)均附著了生物膜（圖6）。關(guān)于霉菌，在洗衣機使用初期確認沒有霉菌，當(dāng)生物膜形成后，慢慢開始產(chǎn)生霉菌，在1年內(nèi)約8成家庭的洗衣機洗滌桶確認出現(xiàn)霉菌。因此，洗滌桶內(nèi)首先由細菌形成生物膜，霉菌以生物膜的主要成分多糖為營養(yǎng)源，之后霉菌加快增殖。被生物膜覆蓋的細菌和霉菌難以用抗菌成分和洗凈成分有效去除，腦海中浮現(xiàn)的畫面是很多家庭使用附著有這種污垢的洗衣機。其次，為了搞清楚洗滌桶內(nèi)惡臭的實際情況，實驗選擇14臺使用2年～15年的家庭洗衣機作為研究對象，將洗衣機內(nèi)的氣體收集到臭氣袋中，由專家對收集臭氣袋進行官能評價，以及在洗衣機內(nèi)設(shè)置SPME捕集纖維一晚上，用GC-MS分析檢測捕集的臭味成分。官能評價結(jié)果表明，洗衣機的臭味大多是象蔬菜腐敗臭和生活垃圾臭中所含的硫化物那樣的臭味。此外，臭味成分分析結(jié)果顯示，這些洗衣機中檢測出的共同臭味主要是甲硫醇、二甲基硫等硫化物（圖7）與官能評價結(jié)果一致。從實驗結(jié)果可以推測，人們聞到洗滌桶有惡臭的原因主要是硫化物的臭味，檢測出的硫化物是在細菌作用下由半胱氨酸和蛋氨酸等含硫氨基酸生成的。因此，接下來應(yīng)該弄清楚形成生物膜的細菌與惡臭之間的關(guān)系，利用新型測序法，對洗滌桶內(nèi)細菌的實際狀況進行分析。

圖6 實際家庭的洗衣機內(nèi)污垢發(fā)生的推移

圖7 對洗衣機內(nèi)惡臭成分的分析結(jié)果

對從上述實驗中的實際家庭使用的洗衣機回收的生物膜的解析結(jié)果看到，生物膜中存在分歧桿菌屬中的低病原性菌(Mycobacteriumsp.)、鞘氨醇單胞菌和短波單胞菌等細菌。這些細菌的一部分在前述實驗毛巾上的菌落中檢出過，表明在洗滌桶內(nèi)增殖的細菌對被洗物產(chǎn)生了影響。為此，本研究實施了洗滌桶內(nèi)的代表性細菌（分歧桿菌屬細菌）與洗滌桶惡臭關(guān)系的驗證實驗。當(dāng)在培養(yǎng)基上培養(yǎng)分歧桿菌屬細菌時，發(fā)現(xiàn)菌數(shù)增加，提高了生物膜構(gòu)成成分多糖的量，而且惡臭的原因物質(zhì)硫化合物的發(fā)生量也出現(xiàn)了增加。

由此看來，洗滌桶內(nèi)產(chǎn)生惡臭的主要原因是洗滌桶內(nèi)存在的細菌。洗滌桶內(nèi)的細菌除了保護自身制造出的生物膜，同時還促進細菌和霉菌的的產(chǎn)生。在對衣物實施的衛(wèi)生護理中，既要對細菌的居所生物膜進行分級、去除，還要抑制生物膜的生成，佐佐木七實等人在其研究中發(fā)現(xiàn)了一種對生物膜構(gòu)成要素多糖進行分解的生物膜酶，它能有效抑制生物膜的發(fā)生，并且降低洗滌桶內(nèi)的異味。

3 結(jié)論

本文從“衣物產(chǎn)生的臭味”觀點出發(fā)，介紹了一部分改善衣物臭氣的衣物護理技術(shù)。如今的消費者，洗滌概念已經(jīng)從原先的“臟了再洗”過渡到“穿了就洗”，研究者對從消費者關(guān)心的“洗滌物臭味”而實施的洗凈力和衣物衛(wèi)生護理評價中，開發(fā)出了抑制衣物臭味的多種技術(shù)。今后，在令人眼花繚亂的社會發(fā)展中，研究者要以消費者的生活實際為基礎(chǔ)展開原因解析和捕捉洗滌環(huán)境的變化，這對開發(fā)實效感高的洗滌劑至關(guān)重要。

岳霄譯自2018.9《Fragrance Journal》，作者是日本獅王株式會社纖維護理研究所的佐佐木七實。