微生物色素对PLA_竹炭纤维水刺无纺布染色的初步研究_金彬炜
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上染率 = (1 -E1/E0)×100 % 式中 E1是染液残液吸光度;E0是原染液吸光度. 1.5.2 色牢度测定 耐洗牢度测定 以 GB/T3921-2008 为 标 准; 耐 摩 擦 牢 度 测 定 按 GB/T3920-2008 为 标 准, 评 级 按 GB/T6151-1997评定;光照色牢度测试以 GB/T8427-2008为标准;评级按 GB/T250-2008评定. 1.6 抑菌性能评定 抗菌性能评价按 GB/T20944.1-2007和 GB/T20944.2-2007测试和评定.
金彬炜,林成鹏,王亦权,等:微生物色素对 PLA/竹炭纤维水刺无纺布染色的初步研究
·3·
试样 PLA/竹 炭 纤 维 无 纺 布
表1 PLA/竹炭纤维无纺布性能
试样克重 试样厚度 /g·m-2 /mm
强力测试
平 均 断 裂 强 力 (N/5cm)
平 均 断 裂 伸 长 率/%
横向
纵向
横向
纵向
80.1
准确称取灵菌红素0.4g,用100 mL 的乙醇溶解,定容至200 mL,再稀释3倍得到染液.设置 染色时浴比为1∶30,待染色温度上升到105 ℃时保持25 min. 1.5 染色性能评定 1.5.1 上染率测定
用紫外可见分 光 光 度 计 测 灵 菌 红 素 的 最 大 吸 收 波 段 535nm 处 的 吸 光 度 来 计 算 上 染 率, 其 公 式为:
按 照 1.6 方 法 检 测 灵 菌 红 素 染 色 后 织 物 的 抗 菌 性 , 结 果 如 表 4 和 图 1 所 示 . 由 表 4 可 知 , 与 未 染 色的相比,染色后的织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都表现出抑菌性,尤其是对金黄色葡萄球菌的 抑菌效果更佳,说明灵菌红素经染整工艺处理后仍表现出良好的抑菌性能.但是,从图1中发现抑菌 圈边缘不是很规则,可能与上染时染料分布不均以及涂板时菌液不均匀有关.此外,布样的正面和反 面抑菌性能有差异,这可能与上染率有关.
1 实验材料与方法
1.1 材料与仪器 PLA (聚乳酸)/竹炭纤维水 刺 无 纺 布 (混 纺 比 例 为 7:3);丙 酮, 无 水 乙 醇, 胰 蛋 白 胨, 氯 化
钠,琼脂;灵菌红素 (由嘉兴学院生物工程 研 究 所 提 供);粘 质 沙 雷 氏 菌 (Serratiamarcescensjx01),金黄色葡萄球菌 (S.aureus,ATCC6538),大肠杆菌 (E.coli,ATCC11229).
第 28 卷 第 6 期 2016 年 11 月 Vol.28No.6 2016.11
嘉兴学院学报 JournalofJiaxingUniversity
10.3969/i.issn.1671-3079.2016.06.000
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微生物色素对 PLA/竹炭纤维水刺 无纺布染色的初步研究
金彬炜,林成鹏,王亦权,刘晓侠,王玉洁
0.2
35.05
84.89
41.21
43.07
2.2 灵菌红素对水刺无纺布的上染率测定 按照1.4的染色工艺和1.5.1的上染率测定方法,考 察 灵 菌 红 素 对 上 述 水 刺 无 纺 布 的 上 染 效 果,
结 果 见 表 2.
表2 灵菌红素对 PLA/竹炭纤维水刺无纺布的上染率比较
布样
E0(稀释10倍) E1(稀释10倍)
台式低速离心机 (TD5A- WS), 恒 温 振 荡 器 (THZ-C), 紫 外 可 见 分 光 光 度 计 (UV1801), 旋转蒸发仪,恒温生化培养箱,皂洗牢度仪,摩擦牢度仪. 1.2 无纺布制备及性能测试
将 PLA 纤维和竹炭纤维按照7∶3的混纺比例,通过水刺加工工艺制备无纺布.依据非织造布断 裂强力及断裂伸长的测定标准 (FZ/T60005-91),使用电子织物实验仪进行测定. 1.3 灵菌红素制备
表4 灵菌红素染色后 PLA/竹炭纤维水刺无纺布抗菌性能比较 cm
项目
对 照 布 样 正 面 (Z) 染 色 布 样 正 面 (Z) 对 照 布 样 反 面 (F) 染 色 布 样 反 面 (F)
抑菌圈直径
E.coli(大肠杆菌) S.aureus(金黄色葡萄球菌)
0.13
0.00
0.30
0.67
0.17
· 2·
嘉兴学院学报
第 27 卷 第 6 期
瘤、免疫抑制、抗菌性、抗疟疾性等多种生物学活 性.[8]它 作 为 一 种 天 然 色 素, 又 具 有 良 好 的 抑 菌 性 能,在具有抗菌能力的天然功能染料开发方面有特别意义.本文研究了灵菌红素在 PLA/竹炭纤维水 刺无纺布染色上的应用,以期为进一步地推广应用提供依据.
天然色素是指从植物、动物、微生物或矿产资源中获得的,很少或没有经过化学加工的色素,具 有无毒、无害、环保等优点.开发天然色 素 作 为 天 然 染 料 在 纺 织 工 业 上 具 有 良 好 的 应 用 前 景.[1-3]研 究表明,很多微生物都可以产生色素,[4-6]相较于其他来源的天然色素,微生物 天 然 色 素 生 产 周 期 短、 对环境友好、成本低,[7]可真正做到 “绿色” 生产.将 其 推 广 应 用, 必 将 推 动 传 统 染 料 工 业 乃 至 纺 织 工业的技术变革.
2 实验结果与讨论
2.1 聚乳酸 (PLA)/竹炭纤维混纺无纺布的性能 对制备得到的 PLA/竹炭纤维水刺无纺布试样进行部分性能测试,结果如表 1 所示,PLA/竹炭
纤维无纺布具有良好的拉伸性能.目前无纺布制造工业中最常用的纤维是聚丙烯纤维 (PP),虽然该 纤维具有质轻、高强度、耐磨、低成本等优良性 能,[9]但 是 因 其 耐 热 性 差、 难 染 色、 手 感 硬 等 缺 点 对 其推广应用有一定的限制.而 PLA 具有良好的物理性能、染色性能、生物安全性和降解性以及手感, 再 辅 佐 以 竹 炭 纤 维 良 好 的 吸 湿 性 、 抗 菌 性 、 抗 紫 外 特 性 , 将 在 无 纺 布 制 造 应 用 方 面 有 广 阔 前 景 .[10-12]
接种粘质沙雷氏菌至液体培养基中, 于 28 ℃、200r/min 条 件 下 摇 瓶 培 养 48h,8000r/min 离 心10 min,收集菌体重悬于 pH 为3的丙酮 中,8000r/min 离 心 10 min, 收 集 上 清 于 旋 转 蒸 发 仪 中 浓缩,浓缩液置于40 ℃烘箱内进行干燥,得到灵菌红素粗品. 1.4 染色工艺
PLA/竹炭纤维水刺无纺布具有60.3 %的上染率,染色后无纺布皂洗色牢度、摩擦色牢度均为4~5,光照色
牢度较差;对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出良好的抗菌性。本研究表明,天然染料微生物灵菌红素具有
良好的应用前景.
关 键 词 :天 然 色 素 ; 微 生 物 ; 无 纺 布 染 色 ; 聚 乳 酸 纤 维 ; 竹 炭 纤 维
中图分类号:
文献标志码:A. 文章编号:1671-3079(2016)06-0000-04
AStudyonDyeingPLA/BambooCharcoalFibersnon-wovenfabricwithNaturePigmentfrom Microbe JinBinwei,LinChengpeng,WangYiquan,LiuXiaoxia,WangYujie
0.23
0.40
0.43
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Fra Baidu bibliotek
嘉兴学院学报
第 27 卷 第 6 期
上 染 率/%
PLA/竹 炭 纤 维 无 纺 布
0.358
0.142
60.3
由表2可知,灵菌红 素 对 PLA/竹 炭 纤 维 混 纺 的 水 刺 无 纺 布 染 色 效 果 较 好, 上 染 率 超 过 60 %, 染色后布样颜色鲜艳且着色基本均匀.有研究表明,聚乳酸的高结晶度会影响染料与纤维的结合,而 竹炭纤维具有的蜂窝状微孔结构则有助于染料结合, 因 [10,12] 此,可以考虑进一步优 化 混 纺 比 例, 制 备 出具有最佳染色效果的 PLA/竹炭纤维无纺布. 2.3 灵菌红素染色后布样色牢度测试
(嘉兴学院 生物与化学工程学院,浙江嘉兴314001)
摘 要:通过微生物发酵生产制备天然色素,将其应 用 于 PLA/竹 炭 纤 维 水 刺 无 纺 布 染 色, 通 过 考 察 染
色后无纺布的染色性能、色 牢 度 和 抗 菌 性,探 讨 该 色 素 作 为 天 然 染 料 的 应 用 价 值。结 果 表 明,该 色 素 对
本研究探讨的灵菌红素是由一些放线菌、沙雷氏菌及其他细菌产生的次级代谢产物,具有抗肿
收 稿 日 期 :2015-10-10 基金项目:大学生科技创新项目 (2014R417009);嘉兴市科技项目 (2014AY11018,2014BY15001); 浙 江 省 纱 线 材 料 成 型 与 复 合加工技术研究重点实验室 (MTC2014-007);浙江省公益基金 (2014C31046) 作者简介:金彬炜 (1992- ),女,浙江温州人,嘉兴学院南湖学院化纺系生物 N11班学生. 网络出版时间: 2016-03-09 11:07:18 网络出版地址: http://www.cnki.net/kcms/detail/33.1273.Z.20160309.1107.008.html
按 照 1.5.2 的 测 试 方 法 检 测 灵 菌 红 素 染 色 后 织 物 的 色 牢 度 , 结 果 如 表 3 所 示 .
表3 灵菌红素对 PLA/竹炭纤维水刺无纺布染色后色牢度测试
布样
皂洗牢度 干摩擦牢度 湿摩擦牢度 光照色牢度
PLA/竹 炭 纤 维 无 纺 布
4~5
4~5
4~5
1
由 表 3 可 知 ,PLA/竹 炭 纤 维 水 刺 无 纺 布 经 灵 菌 红 素 染 色 后 , 耐 皂 洗 色 牢 度 、 耐 摩 擦 色 牢 度 较 好 , 均达到国标要求,耐光照色牢度则较差.灵菌红素相对于其他的染料,分子量更小,更容易进入纤维 内部,结合会更加牢固,再加上该色素属于脂溶性色素,基本不溶于水,所以,表现出良好的皂洗牢 度和耐摩擦牢度.但灵菌红素是三吡咯环结构,[8]含 有 较 多 双 键, 在 光 照 条 件 下, 双 键 易 被 氧 化, 结 构发生变化,表现出对光的不稳定性,因此光照色牢度较差.这对灵菌红素的应用造成一定局限性, 通过各种改性工艺有可能改善其光照色牢度,但仍需进一步探索研究. 2.4 灵菌红素染色后布样抗菌性能研究
(CollegeofBiological,ChemicalSciencesandEngineering,Jiaxing University,Zhejiang,314001) Abstract:Anaturepigmentfrom microbewasresearchedonPLA/BambooCharcoalFibersnon-woven fabricasnaturedye.It'sdyeingproperties,colourfastnessandantibacterialactivitywereassessedtodiscussthe prospectofthispigment.Theresultshowedthatthedye-uptakerateofthepigmentwas60.3% .Thecolor fastnessto soaping and rubbing ofdyedfabric was4-5levelanditexpressed poorlightfastness.In antibacterialexperiment,dyedfabric withthispigmentshowedgoodantibacterialpropertytoStaphylococcus aureusand Escherichiacoli.Theprodigiosin pigmentfrom microorganism hasa good prospectas natural dyestuffintextileindustry.Keywords:Naturepigment;Microbe;Non- wovenfabric;PLAfiber;Bamboo CharcoalFiber
金彬炜,林成鹏,王亦权,等:微生物色素对 PLA/竹炭纤维水刺无纺布染色的初步研究
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试样 PLA/竹 炭 纤 维 无 纺 布
表1 PLA/竹炭纤维无纺布性能
试样克重 试样厚度 /g·m-2 /mm
强力测试
平 均 断 裂 强 力 (N/5cm)
平 均 断 裂 伸 长 率/%
横向
纵向
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80.1
准确称取灵菌红素0.4g,用100 mL 的乙醇溶解,定容至200 mL,再稀释3倍得到染液.设置 染色时浴比为1∶30,待染色温度上升到105 ℃时保持25 min. 1.5 染色性能评定 1.5.1 上染率测定
用紫外可见分 光 光 度 计 测 灵 菌 红 素 的 最 大 吸 收 波 段 535nm 处 的 吸 光 度 来 计 算 上 染 率, 其 公 式为:
按 照 1.6 方 法 检 测 灵 菌 红 素 染 色 后 织 物 的 抗 菌 性 , 结 果 如 表 4 和 图 1 所 示 . 由 表 4 可 知 , 与 未 染 色的相比,染色后的织物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都表现出抑菌性,尤其是对金黄色葡萄球菌的 抑菌效果更佳,说明灵菌红素经染整工艺处理后仍表现出良好的抑菌性能.但是,从图1中发现抑菌 圈边缘不是很规则,可能与上染时染料分布不均以及涂板时菌液不均匀有关.此外,布样的正面和反 面抑菌性能有差异,这可能与上染率有关.
1 实验材料与方法
1.1 材料与仪器 PLA (聚乳酸)/竹炭纤维水 刺 无 纺 布 (混 纺 比 例 为 7:3);丙 酮, 无 水 乙 醇, 胰 蛋 白 胨, 氯 化
钠,琼脂;灵菌红素 (由嘉兴学院生物工程 研 究 所 提 供);粘 质 沙 雷 氏 菌 (Serratiamarcescensjx01),金黄色葡萄球菌 (S.aureus,ATCC6538),大肠杆菌 (E.coli,ATCC11229).
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10.3969/i.issn.1671-3079.2016.06.000
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微生物色素对 PLA/竹炭纤维水刺 无纺布染色的初步研究
金彬炜,林成鹏,王亦权,刘晓侠,王玉洁
0.2
35.05
84.89
41.21
43.07
2.2 灵菌红素对水刺无纺布的上染率测定 按照1.4的染色工艺和1.5.1的上染率测定方法,考 察 灵 菌 红 素 对 上 述 水 刺 无 纺 布 的 上 染 效 果,
结 果 见 表 2.
表2 灵菌红素对 PLA/竹炭纤维水刺无纺布的上染率比较
布样
E0(稀释10倍) E1(稀释10倍)
台式低速离心机 (TD5A- WS), 恒 温 振 荡 器 (THZ-C), 紫 外 可 见 分 光 光 度 计 (UV1801), 旋转蒸发仪,恒温生化培养箱,皂洗牢度仪,摩擦牢度仪. 1.2 无纺布制备及性能测试
将 PLA 纤维和竹炭纤维按照7∶3的混纺比例,通过水刺加工工艺制备无纺布.依据非织造布断 裂强力及断裂伸长的测定标准 (FZ/T60005-91),使用电子织物实验仪进行测定. 1.3 灵菌红素制备
表4 灵菌红素染色后 PLA/竹炭纤维水刺无纺布抗菌性能比较 cm
项目
对 照 布 样 正 面 (Z) 染 色 布 样 正 面 (Z) 对 照 布 样 反 面 (F) 染 色 布 样 反 面 (F)
抑菌圈直径
E.coli(大肠杆菌) S.aureus(金黄色葡萄球菌)
0.13
0.00
0.30
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第 27 卷 第 6 期
瘤、免疫抑制、抗菌性、抗疟疾性等多种生物学活 性.[8]它 作 为 一 种 天 然 色 素, 又 具 有 良 好 的 抑 菌 性 能,在具有抗菌能力的天然功能染料开发方面有特别意义.本文研究了灵菌红素在 PLA/竹炭纤维水 刺无纺布染色上的应用,以期为进一步地推广应用提供依据.
天然色素是指从植物、动物、微生物或矿产资源中获得的,很少或没有经过化学加工的色素,具 有无毒、无害、环保等优点.开发天然色 素 作 为 天 然 染 料 在 纺 织 工 业 上 具 有 良 好 的 应 用 前 景.[1-3]研 究表明,很多微生物都可以产生色素,[4-6]相较于其他来源的天然色素,微生物 天 然 色 素 生 产 周 期 短、 对环境友好、成本低,[7]可真正做到 “绿色” 生产.将 其 推 广 应 用, 必 将 推 动 传 统 染 料 工 业 乃 至 纺 织 工业的技术变革.
2 实验结果与讨论
2.1 聚乳酸 (PLA)/竹炭纤维混纺无纺布的性能 对制备得到的 PLA/竹炭纤维水刺无纺布试样进行部分性能测试,结果如表 1 所示,PLA/竹炭
纤维无纺布具有良好的拉伸性能.目前无纺布制造工业中最常用的纤维是聚丙烯纤维 (PP),虽然该 纤维具有质轻、高强度、耐磨、低成本等优良性 能,[9]但 是 因 其 耐 热 性 差、 难 染 色、 手 感 硬 等 缺 点 对 其推广应用有一定的限制.而 PLA 具有良好的物理性能、染色性能、生物安全性和降解性以及手感, 再 辅 佐 以 竹 炭 纤 维 良 好 的 吸 湿 性 、 抗 菌 性 、 抗 紫 外 特 性 , 将 在 无 纺 布 制 造 应 用 方 面 有 广 阔 前 景 .[10-12]
接种粘质沙雷氏菌至液体培养基中, 于 28 ℃、200r/min 条 件 下 摇 瓶 培 养 48h,8000r/min 离 心10 min,收集菌体重悬于 pH 为3的丙酮 中,8000r/min 离 心 10 min, 收 集 上 清 于 旋 转 蒸 发 仪 中 浓缩,浓缩液置于40 ℃烘箱内进行干燥,得到灵菌红素粗品. 1.4 染色工艺
PLA/竹炭纤维水刺无纺布具有60.3 %的上染率,染色后无纺布皂洗色牢度、摩擦色牢度均为4~5,光照色
牢度较差;对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌表现出良好的抗菌性。本研究表明,天然染料微生物灵菌红素具有
良好的应用前景.
关 键 词 :天 然 色 素 ; 微 生 物 ; 无 纺 布 染 色 ; 聚 乳 酸 纤 维 ; 竹 炭 纤 维
中图分类号:
文献标志码:A. 文章编号:1671-3079(2016)06-0000-04
AStudyonDyeingPLA/BambooCharcoalFibersnon-wovenfabricwithNaturePigmentfrom Microbe JinBinwei,LinChengpeng,WangYiquan,LiuXiaoxia,WangYujie
0.23
0.40
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嘉兴学院学报
第 27 卷 第 6 期
上 染 率/%
PLA/竹 炭 纤 维 无 纺 布
0.358
0.142
60.3
由表2可知,灵菌红 素 对 PLA/竹 炭 纤 维 混 纺 的 水 刺 无 纺 布 染 色 效 果 较 好, 上 染 率 超 过 60 %, 染色后布样颜色鲜艳且着色基本均匀.有研究表明,聚乳酸的高结晶度会影响染料与纤维的结合,而 竹炭纤维具有的蜂窝状微孔结构则有助于染料结合, 因 [10,12] 此,可以考虑进一步优 化 混 纺 比 例, 制 备 出具有最佳染色效果的 PLA/竹炭纤维无纺布. 2.3 灵菌红素染色后布样色牢度测试
(嘉兴学院 生物与化学工程学院,浙江嘉兴314001)
摘 要:通过微生物发酵生产制备天然色素,将其应 用 于 PLA/竹 炭 纤 维 水 刺 无 纺 布 染 色, 通 过 考 察 染
色后无纺布的染色性能、色 牢 度 和 抗 菌 性,探 讨 该 色 素 作 为 天 然 染 料 的 应 用 价 值。结 果 表 明,该 色 素 对
本研究探讨的灵菌红素是由一些放线菌、沙雷氏菌及其他细菌产生的次级代谢产物,具有抗肿
收 稿 日 期 :2015-10-10 基金项目:大学生科技创新项目 (2014R417009);嘉兴市科技项目 (2014AY11018,2014BY15001); 浙 江 省 纱 线 材 料 成 型 与 复 合加工技术研究重点实验室 (MTC2014-007);浙江省公益基金 (2014C31046) 作者简介:金彬炜 (1992- ),女,浙江温州人,嘉兴学院南湖学院化纺系生物 N11班学生. 网络出版时间: 2016-03-09 11:07:18 网络出版地址: http://www.cnki.net/kcms/detail/33.1273.Z.20160309.1107.008.html
按 照 1.5.2 的 测 试 方 法 检 测 灵 菌 红 素 染 色 后 织 物 的 色 牢 度 , 结 果 如 表 3 所 示 .
表3 灵菌红素对 PLA/竹炭纤维水刺无纺布染色后色牢度测试
布样
皂洗牢度 干摩擦牢度 湿摩擦牢度 光照色牢度
PLA/竹 炭 纤 维 无 纺 布
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由 表 3 可 知 ,PLA/竹 炭 纤 维 水 刺 无 纺 布 经 灵 菌 红 素 染 色 后 , 耐 皂 洗 色 牢 度 、 耐 摩 擦 色 牢 度 较 好 , 均达到国标要求,耐光照色牢度则较差.灵菌红素相对于其他的染料,分子量更小,更容易进入纤维 内部,结合会更加牢固,再加上该色素属于脂溶性色素,基本不溶于水,所以,表现出良好的皂洗牢 度和耐摩擦牢度.但灵菌红素是三吡咯环结构,[8]含 有 较 多 双 键, 在 光 照 条 件 下, 双 键 易 被 氧 化, 结 构发生变化,表现出对光的不稳定性,因此光照色牢度较差.这对灵菌红素的应用造成一定局限性, 通过各种改性工艺有可能改善其光照色牢度,但仍需进一步探索研究. 2.4 灵菌红素染色后布样抗菌性能研究
(CollegeofBiological,ChemicalSciencesandEngineering,Jiaxing University,Zhejiang,314001) Abstract:Anaturepigmentfrom microbewasresearchedonPLA/BambooCharcoalFibersnon-woven fabricasnaturedye.It'sdyeingproperties,colourfastnessandantibacterialactivitywereassessedtodiscussthe prospectofthispigment.Theresultshowedthatthedye-uptakerateofthepigmentwas60.3% .Thecolor fastnessto soaping and rubbing ofdyedfabric was4-5levelanditexpressed poorlightfastness.In antibacterialexperiment,dyedfabric withthispigmentshowedgoodantibacterialpropertytoStaphylococcus aureusand Escherichiacoli.Theprodigiosin pigmentfrom microorganism hasa good prospectas natural dyestuffintextileindustry.Keywords:Naturepigment;Microbe;Non- wovenfabric;PLAfiber;Bamboo CharcoalFiber