大青叶抗菌海藻纤维的制备及性能研究

张广丽 赵昔慧

【摘 要】海藻纤维是通过湿法纺丝技术制备的一种可降解的生物质纤维，其原料海藻酸钠是天然多糖，由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古罗糖醛酸两部分通过糖苷键排列组合而成。本实验以海藻酸钠为纺丝原材料，将大青叶提取物按照一定的质量比添加到海藻酸钠纺丝原液中，经充分分散，静置消泡后，以氯化钙为凝固浴，运用湿法纺丝技术制备了具有良好抗菌性能的海藻酸钙纤维。利用扫描电镜对实验制得的海藻纤维样品进行了表征，并对抗菌海藻纖维进行了单纤维拉伸测试，在抗菌测试方面，运用抑菌晕法对海藻纤维的抗菌性能进行了测试。测试数据表明，本实验制备的抗菌海藻纤维不仅具备良好的抗菌性能，而且其力学性能也得到了一定程度的改良。

【关键词】海藻纤维；抗菌抑菌；湿法纺丝

中图分类号：TS101.4 文献标识码： A 文章编号：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

海藻酸钠是海洋生物资源之一，作为一种取之不尽且无二次污染的可再生资源，海藻纤维具有良好的透气性、吸水性和阻燃性等优点[1]，但同时海藻纤维自身抑菌效果较差，遇到真菌细菌易发生霉变，因此制备具有抗菌性能的海藻纤维是非常必要的[2]。本文将大青叶经过分散作用添加到海藻酸钠纺丝原液中，经过湿法纺丝工艺制备出具有抗菌功能的海藻纤维，并对抗菌纤维的抗菌性能进行了研究。

1 实验

1.1 试剂与仪器

实验试剂：海藻酸钠（SA），食品级，山东洁晶集团；大青叶提取物；无水氯化钙（分析纯，分子量110.98）国药试剂；无水乙醇，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；火棉胶；去离子水。

实验仪器：搅拌机（申科 S212恒速搅拌器），纺丝机（自制），均质机（WIGGENS D500），洁净工作台（苏净安泰 SW-CJ-1FD），立式压力蒸汽灭菌锅（上海博讯实业有限公司 BXM-30R），恒温孵育摇床（MIULAB ES-60），粒度分析仪（英国马尔文仪器有限公司Zetasizer Nano S90），Hitachi日立台式扫描电子显微镜（天美（中国）科学仪器有限公司TM3030），FAVIMAT AIROBOT型全自动单丝测试仪。

1.2 实验方法

将海藻酸钠粉末加入到去离子水中，搅拌至海藻酸钠完全溶解后，按照一定的质量比将大青叶提取物添加到海藻酸钠溶液中，加速搅拌，使提取物充分分散在海藻酸钠溶液中，向该溶液中加入一定量分散剂，待溶液搅拌均匀后，将纺丝原液静置消泡。采用湿法纺丝技术，将纺丝液经喷丝头挤出、一定浓度的CaCl2溶液凝固，拉伸后，用去离子水洗涤、晾干，即得大青叶抗菌海藻纤维。

2 结果与讨论

2.1 扫描电镜表征

将制得的纺丝原液进行初步湿法纺丝，纺丝过程无堵塞喷丝板现象。用哈氏切片机制作厚度约为1mm的纤维截面切片，进行扫面测试，测试结果如图1所示。

由大青叶海藻纤维的表面以及截面图可以看出制得的大青叶海藻纤维直径在15μm-19μm之间，且纤维表面以及内部分布均一，稳定，大青叶提取物没有出现吸附聚集的现象 说明大青叶提取物与海藻酸钠较好的融合在了一起。

2.2 抗菌性定性测试

纤维的抗菌性能测试采用定性的抑菌晕法，以非致病菌格兰氏阴性菌大肠杆菌和格兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌为特征菌，按照无菌操作的要求，在洁净工作台上往无菌培养皿中倒入适量培养基，待培养基完全凝固后，用无菌移液管吸取0.2mL各实验用菌悬液于培养基表面，并用无菌玻璃刮铲涂布均匀，然后用无菌镊子，按无菌操作要求将事先压膜并裁剪成直径1cm的纤维样品放入培养基表面中。

从测试结果可以看出，大青叶抗菌纤维周围出现了明显的抑菌圈，抑菌圈直径为18.64mm，说明样品能够有效的抑制金黄色葡萄球和大肠杆菌的生长，具有优良的抗菌性能。

2.3 抗菌海藻纤维强度测试

纤维的断裂强度和断裂伸长率的测定是使用FAVIMAT AIROBOT型全自动单丝测试仪测试纤维的强度、断裂伸长率。样品测试次数为50次；测试长度为10mm。

从表1可以看出与纯海藻酸钙纤维相比较，添加了大青叶提取物之后的海藻纤维断裂强度于断裂伸长率均明显增大。这可能是由于添加量大青叶提取物以后增大了海藻酸钠分子之间的距离，使分子链在外力场的作用下发生了一定程度上的相互重排，从而使得性能有了较为明显的提高。

3 结论

用湿法纺丝设备制备了具有抗菌性能的海藻酸钙纤维，用扫描电镜观察了纤维的表面以及横截面的形貌，并对海藻纤维的力学性能和抗菌性能进行了测试。结果表明，实验将大青叶提取物充分的混合进了海藻酸钙纤维当中。混合了大青叶提取物的海藻酸钙纤维具有良好的抗菌性能。

【参考文献】

[1]林晓华，黄宗海，俞金龙.中国组织工程研究，2013，17（12）：2218.

[2]顾其胜，朱彬.中国组织工程研究与临床康复，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.