速效纯壳聚糖纤维抑菌防霉机理及应用研究

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速效纯壳聚糖纤维是以壳聚糖为原料,经特殊工艺全程绿色纺丝制得的再生多糖膳食纤维。本文简单介绍了速效纯壳聚糖纤维的理化性质、生物学特性,重点阐明了速效壳聚糖纤维速效抑菌防霉机理,在水溶液中质子化电离,快速生成带正电荷的功能—NH3+基团,可以和大部分带负电的微生物细胞膜相互作用,改变了细胞膜的通透性,使膜功能发生紊乱,细胞内物质(电解质、蛋白质和内酶)外渗导致微生物不能繁殖生存:大分子壳聚糖与微生物细胞壁有着相似成分,存电荷作用下可以吸附在微生物细胞表面,形成一层高分子膜,导致细菌的新陈代谢过程受到影响,从而起到抑菌作用;小分子壳聚糖(小于5000kDa)可以通过渗透作用直接透过多孔细胞壁而进入微生物细胞内(尤其是革兰氏阴性菌,细胞壁较薄,交联松散),与细胞内带负电的物质(主要是蛋白质和核酸)结合,使细胞的正常生理功能(如DNA的复制和蛋白质的合成等)受到影响,阻碍了mRNA的合成而抑制细菌的繁殖,表现出抑菌作用;壳聚糖能够激活微生物本身的几丁质酶(甲壳素酶)的活性,当该种酶的浓度足够高时,就可以使微生物自身细胞壁的甲壳素降解,从而损伤细胞壁,起到抑菌作用,进一步阐明了速效壳聚糖纤维的防霉性能受多种因素的影响,如霉菌种类、壳聚糖的分子量、脱乙酰度、浓度、溶剂、pH值、温度等,因而在具体应用壳聚糖的抑菌活性时必须对这些因素加以考虑,特别是(1)脱乙酰度:壳聚糖上的氨基对其发挥抗菌防霉性能是起决定作用的,一般认为脱乙酰度越高,相应的氨基含量升高,其抑菌防霉的性能越强。(2)浓度:随着壳聚糖稀溶液含量的增加,浓度的提升,其抗菌防霉能力是增强的。(3)pH影响:pH值对壳聚糖的抗菌防霉作用影响较大。随着pH值的降低,氨基质子化后,正电荷增加,提升了抗菌防霉的能力。由SGS、中科院理化所抗菌检测中心按照标准GB15979-2002附录C5非溶出性抗菌产品抑菌性能检测,对金黄色葡萄球菌抑菌率为96%,大肠杆菌抑菌率为90%,对白色念珠菌抑菌率达到60%;按附录C6经稳定性测试后再进行抗菌防霉检测:对金黄色葡萄球菌抑菌率为99%,大肠杆菌抑菌率为95%,对白色念珠菌抑菌率达到86%,防霉等级达到1级。同时阐明了速效纯壳聚糖纤维布在多领域的应用:1、在航天领域,公司成功研发以海斯摩尔为核心原料的"航天用特种功能布",具备抑菌、阻燃、抗静电、防霉、240℃高温脱气无毒等优良特性,已经应用于航天轨道舱内饰、航天用货包。目前开发高强壳聚糖纤维布已经应用于空间站软体水箱。2、在生物医疗领域,我们公司正在与中检院、中科院联合开发壳聚糖外科植入物膜类产品,主要研发具有防粘连、抗感染和同时具有止血的壳聚糖疝修补产品。3、在卫生巾、纸尿裤等产品因内部在温湿环境中容易产生细菌,当过路菌群超过正常数量时,破坏了周围皮肤的微生态平衡,就会容易引起尿布疹等各种皮肤炎症,速效纯壳聚糖纤维布对于白色念珠菌等的抑菌率达到优级,并具有良好的吸附吸收异味的功能,有效祛除产生的异味,减少了对皮肤的刺激作用,避免致敏反应的发生,具有防霉祛疹作用。4、在面膜市场,速效纯壳聚糖纤维布制作面膜纸,防螨效果可达86%以上,抑制"青春痘"发生,此外具有深层净化肌肤、锁水保湿、活化嫩肤等功能,已经引领了新一轮的面膜纸革命。5、在服装、服饰得到了广泛应用。
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