CN101424047A

CN101424047A - 一种通过固定化溶菌酶对织物进行抗菌整理的方法

Info

Publication number: CN101424047A
Application number: CNA2008102360114A
Authority: CN
Inventors: 范雪荣; 王强; 王平; 崔莉; 胡英俊
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2008-11-11
Publication date: 2009-05-06

Abstract

本发明涉及一种通过固定化溶菌酶对织物进行抗菌整理的方法，属于生物技术在纺织中的应用技术领域。本发明采有以下工艺步骤：(1)织物进行预处理。不同的织物采用不同的预处理方法。(2)溶菌酶的固定化：将经预处理后的织物置于浓度为5～25g/L的溶菌酶缓冲溶液(pH7.0)中，于0～10℃反应4～16小时后，取出用去离子水充分洗涤，室温风干备用。本发明是一种新的织物抗菌整理方法，通过生物酶固定化技术，将溶菌酶固定在纺织品上，赋予织物优良的抗菌效果。

Description

一种通过固定化溶菌酶对织物进行抗菌整理的方法

技术领域

本发明涉及一种通过固定化溶菌酶对织物进行抗菌整理的方法，属于生物技术在纺织中的应用技术领域。

背景技术

自然界的物质循环过程中，微生物起着极其重要的作用，在人类生活的环境里，它是时时处处都在的，人们的生活无时无刻不在与微生物打交道，并受到它赐予的恩惠；同时，某些致病的微生物侵入人体使健康受到威胁，甚至会危及生命。纺织品是人类接触最多的材料，在与之接触的过程中，人体的汗液、皮脂以及其他各种分泌物成为了各种微生物的良好的营养源，在合适的外界条件(包括湿度、温度等)下，微生物迅速生长，繁殖，并通过各种途径传播疾病，威胁人类自身的生存和发展。随着社会的迅猛发展和人民生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，对环境卫生与自我健康日益重视，因此抗菌卫生纺织品越来越受关注，开发抗菌纺织品市场广阔。

目前国内的抗菌织物主要由两种方法制得：(1)直接采用抗菌纤维制成各类织物；(2)将织物用抗菌剂进行后整理加工以获得抗菌性能。目前在纺织品的抗菌加工中，后整理方法约占70％。比较而言，前者抗菌效果持久，耐洗性好，但技术含量高，难度大，涉及领域广，抗菌纤维生产较为不易，对抗菌剂要求高；而后者加工处理较为简单，但生产中三废多，其耐洗性及抗菌效果持久性较差。由于后者这种方法加工方便，并可供选择的抗菌剂范围广，纺织品不管是原料纤维还是纱线或织物甚至成衣均可通过后整理方法获得抗菌功效，因此在目前上市的各类抗菌织物中，以后整理加工的居多。

常用的抗菌剂主要有无机、有机、天然和高分子抗菌剂这四大类。

无机类抗菌剂多为金属离子抗菌剂。其抗菌机理是离子缓释抗菌机理，即在使用过程中，抗菌活性离子缓慢释放，靠金属离子活性破坏细菌细胞膜或与细菌酶蛋白的巯基等基团结合，破坏酶的活性，从而发挥抗菌作用。因为它会从纤维表面释放出来，从而这些金属物质可以与皮肤接触，通过皮肤毛孔渗透人体，所以Hg，Ag等有害金属离子对人体有较强的危害作用；还有一些无机抗菌剂，虽有良好的抗菌性能，但因不能与纤维形成牢固的结合状态，不耐水洗被逐渐淘汰。有机抗菌剂的主要成分为季铵盐类、醇类、双胍类等含有反应性功能团的化合物，具有见效快，杀菌能力强的特点，但易产生微生物耐(抗)药性，并存在作用期短、耐热性差以及产生二次污染等缺点。天然抗菌剂来自于天然提取物，如壳聚糖、桧柏醇等，其主要抗菌机理被认为与有机季铵盐类似，但效果不如有机抗菌剂，且产品尚不成熟。高分子抗菌剂是人们根据有机抗菌剂和天然高分子抗菌剂的抗菌机理进行分子设计，将有机抗菌剂和天然高分子抗菌剂的特点结合起来合成的。主要包括：合成的呲啶型主链的高分子、带呲啶侧基的聚烯烃材料和改性PS-聚苯乙烯己内酰脲(POLY1)，目前处于研究起步阶段。

综上，四类抗菌剂各有其优缺点。现阶段对抗菌纺织品的要求主要是具有高效广谱的抗菌能力；抗菌效果持久，耐洗涤，耐磨损，寿命长；耐热，耐日照，不易分解失效，柔软、透湿、舒适性佳；使用安全，对健康无害，不会对环境造成污染。所以，抗菌整理剂应具有的理想特征是：(1)具有优良的抑制、杀菌、消毒和除臭的功能，具有广谱抗菌效果。(2)抗菌效果耐久性强，耐漂洗和日晒。(3)对人体不产生副作用，无毒，不污染环境。(4)不影响纺织品本身的风格特征，不损伤纤维，不影响其他纺织助剂的功效。(5)抗菌整理剂的使用方法简便，成本低，与其他整理剂具有相容性。

溶菌酶(Lysozyme)是一种天然的防腐剂，它广泛分布于动物、植物和微生物中，具有抗菌性强，安全无毒，热稳定性好，作用范围广等无可比拟的优势。它是专门作用于微生物细胞壁的水解酶，能有效地水解细菌细胞壁的肽聚糖.其水解位点是N—乙酰胞壁酸(NAM)的1位碳原子和N—乙酰葡萄糖胺(NAG)的4位碳原子间的β—1，4糖苷键，结果使细菌细胞壁变得松弛，失去对细胞的保护作用，最后细胞溶解死亡。

关于溶菌酶的应用有很多，溶菌酶作为一种存在于人体正常体液及组织中的非特异性免疫因素，具有多种药理作用，它具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤的功效，目前日本已生产出医用溶菌酶，其适应症为出血、血尿、血痰和鼻炎等。溶菌酶具有破坏细菌细胞壁结构的功能，以此酶处理***得到原生质体，因此，溶菌酶是基因工程、细胞工程中细胞融合操作必不可少的工具酶。溶菌酶是一种无毒、无副作用的蛋白质，又具有一定的溶菌作用，因此可用作食品防腐剂，现已广泛应用于水产品、肉食品、蛋糕、清酒、料酒及饮料中的防腐；还可以添入乳粉中，使牛乳人乳化，以抑制肠道中腐败微生物的生存，同时直接或间接地促进肠道中双歧杆菌的增殖。

基于溶菌酶的抗菌特性，将其固定于纺织品表面，有望建立一种新型纺织品抗菌方法，拓展生物酶在纺织品中的应用。

发明内容

本发明的目的在于通过生物酶固定化技术，将溶菌酶固定在纺织品上，以赋予织物优良的抗菌效果。

本发明的技术方案：一种通过固定化溶菌酶对织物进行抗菌整理的方法，采用以下工艺步骤：

(1)织物的预处理：对羊毛织物或棉织物采用不同的预处理方法；

羊毛织物的预处理：

a.羊毛织物H₂O₂氧化预处理，工艺处方及条件如下：H₂O₂ 40mL/L，Na₂SiO₃3.5g/L，JFC 1.0g/L，50℃、pH8-8.5，时间35min，浴比1∶50；氧化预处理之后用去离子水充分洗涤，晾干备用；

b.戊二醛交联：将经H₂O₂氧化预处理后的羊毛织物浸渍于0.2％的戊二醛溶液中，于25℃水浴恒温振荡器中低速振荡6小时，取出后用去离子水充分洗涤3-4次，晾干备用；

棉织物的预处理：将1.0g漂白棉织物浸入20mL0.10～0.40mol/L的NaIO₄溶液中，置于全封闭水浴恒温振荡器中，于25～50℃避光反应20-60min后，用0.10mol/L的丙三醇溶液洗涤30min，以除去残余的NaIO₄，再用蒸馏水充分洗涤，洗去丙三醇，用滤纸吸干备用；

(2)溶菌酶的固定化：将上述经预处理的织物置于pH7.0、浓度为5～25g/L的溶菌酶缓冲溶液中，于0～10℃反应4～16小时后，取出用去离子水充分洗涤，室温风干备用。

所述的通过固定化溶菌酶对织物进行抗菌整理的方法，不同织物采用不同的预处理方法，所述的织物选自天然纤维棉、麻、真丝、羊毛及合成纤维涤纶织物。

本发明的有益效果：与已有技术相比具有以下优点：本发明是一种新型的纺织品抗菌方法，通过生物酶固定化技术将溶菌酶固定于纺织品表面，进一步拓展了生物酶在纺织品中的应用。

具体实施方式

由于织物本身属性和组织结构的差别，所以不同的织物我们采用不同的预处理方法。现将本发明的具体实施方式叙述如下。

实施例1：本实施例织物取羊毛织物，具体工艺步骤如下：

a.羊毛织物H₂O₂氧化预处理，工艺处方及条件如下：H₂O₂ 40mL/L，Na₂SiO₃3.5g/L，JFC 1.0g/L，50℃、pH8.0-8.5，时间35min，浴比1∶50。氧化预处理之后用去离子水充分洗涤，晾干备用。

b.戊二醛交联：将经H₂O₂氧化预处理后的羊毛织物剪成直径为1cm小圆片，浸渍于0.2％的戊二醛溶液中，于25℃水浴恒温振荡器中低速振荡6小时，取出后用去离子水充分洗涤3-4次，晾干备用。

c.溶菌酶固定化：将上述经戊二醛处理的羊毛织物置于浓度为5g/L的溶菌酶缓冲溶液(pH7.0)中，于4℃反应6小时后，取出用去离子水充分洗涤，室温风干备用。

本发明实施例中，对羊毛织物进行双氧水氧化预处理起着很重要的作用。因为羊毛纤维表面包覆了一层紧密的鳞片层，鳞片的最外层含有很薄的疏水类脂物质，使得羊毛纤维不易被润湿。采用氧化预处理可以将羊毛外表皮层的类脂物质破坏，使羊毛表面的吸湿性得到改善，从而利于溶菌酶在羊毛纤维表面的吸附。而在后续的溶菌酶固定化过程中，由于固定化过程首先是水溶液中的溶菌酶吸附在羊毛织物表面，再通过戊二醛交联作用，发生化学反应形成共价结合而固定在羊毛织物上，因此有无预处理对溶菌酶交联固定也是有影响的。在相同的固定条件下，未经处理的羊毛织物经戊二醛交联后固定化酶活为11.01U/cm²，经戊二醛交联预处理后固定化酶活提高到16.51U/cm²。

本发明中戊二醛是一种双官能团试剂，分子一端的醛基可以和羊毛载体上的氨基进行反应，另一端醛基再与酶分子上的氨基发生反应，从而实现酶分子的化学交联固定。

经实验表明，在最优工艺条件下制得的羊毛织物上固定化的溶菌酶具有良好的物理化学性能。

(1)有很好的操作稳定性。游离酶无法从反应体系中分离，因此不能重复利用。而固定化酶则可以从反应体系中分离，可以重复使用。经测定，此方法固定的溶菌酶在使用2次以后，其活力保持在60％以上，在使用6次以后，其活力仍保持在30％左右，活力下降速度逐渐缓慢。

(2)有较强的耐酸碱能力。在pH为4-10的缓冲液中放置1h后测定剩余酶活，游离酶在酸性范围内稳定，相对酶活比较高；而固定化酶活整体范围内都变化不大，酶活保持稳定。

(3)热稳定性贮存稳定性高。固定化的溶菌酶要比游离的溶菌酶热稳定性贮存稳定性高出好多。

实施例2：本实施例织物取棉织物，具体工艺步骤如下：

a.载体制备

将1.0g漂白棉织物浸入20mL0.40mol/L的NaIO₄溶液中，置于全封闭水浴恒温振荡器中，于25～50℃避光反应20-60min后，用0.10mol/L的丙三醇溶液洗涤30min，以除去残余的NaIO₄，再用蒸馏水充分洗涤，洗去丙三醇，用滤纸吸干备用。

b.溶菌酶的固定化

将上述制备的载体二醛基棉织物置于浓度为5g/L的溶菌酶缓冲溶液(pH7.0)中，于4℃反应6小时后，取出用去离子水充分洗涤，室温风干备用。

本发明中以纤维素与高碘酸钠发生选择性氧化反应生成的2，3-二醛基纤维素为载体，通过纤维素上氧化产生的醛基与酶蛋白上的氨基发生共价交联反应，固定化溶菌酶。具体反应方程式如下：

二醛基纤维素是纤维素衍生物的一种，具有良好的生物相容性、生物可降解性及环境友好和无毒等特点。目前，关于二醛基纤维素固定化葡萄糖氧化酶、固定化血红蛋白和固定化脂肪酶的研究已有了一定的进展。

经实验表明，在最优工艺条件下制得的棉织物上固定化的溶菌酶具有良好的物理化学性能。

(1)有很好的操作稳定性。游离酶无法从反应体系中分离，因此不能重复利用。而固定化酶则可以从反应体系中分离，可以重复使用。经测定，此方法固定的溶菌酶在使用2次以后，其活力保持在80％以上，在使用3次以后，其活力保持的40％以上，固定化酶的半衰期t_1/2约为28min。

(2)热稳定性贮存稳定性高。固定化的溶菌酶的热稳定性优于游离酶的热稳定性。

Claims

1、一种通过固定化溶菌酶对织物进行抗菌整理的方法，其特征是采用以下工艺步骤：

羊毛织物的预处理：

a.羊毛织物H₂O₂氧化预处理，工艺处方及条件如下：H₂O₂40mL/L，Na₂SiO₃3.5g/L，JFC 1.0g/L，50℃、pH 8-8.5，时间35min，浴比1:50；氧化预处理之后用去离子水充分洗涤，晾干备用；

(2)溶菌酶的固定化：将上述经预处理的织物置于pH 7.0、浓度为5～25g/L的溶菌酶缓冲溶液中，于0～10℃反应4～16小时后，取出用去离子水充分洗涤，室温风干备用。

2、根据权利要求1所述的通过固定化溶菌酶对织物进行抗菌整理的方法，其特征在于不同织物采用不同的预处理方法，所述的织物选自天然纤维棉、麻、真丝、羊毛及合成纤维涤纶织物。