含鋅海藻纖維的抗菌性能研究[畢業(yè)設(shè)計]

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p>　　含鋅海藻纖維的抗菌性能研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 生物工程 </p

2、><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘 要：概述了海藻酸纖維的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景。分析了含鋅海絲纖維作為新型抗菌材料的

3、優(yōu)勢。分別使用兩種抗菌性能的評價方法—抑菌圈法、振蕩法對所制備的含鋅海藻纖維進行抗菌性能測試。實驗結(jié)果表明：抑菌圈法中，大腸桿菌的抑菌圈帶平均寬度為12.5mm，金黃色葡萄球菌的抑菌帶平均寬度為11.75mm；振蕩法中，材料對大腸桿菌的抑菌率為87.59%，材料對金黃色葡萄球菌的抑菌率為77.69%。因此，含鋅海絲纖維對大腸桿菌的抗菌性能好于對金黃色葡萄球菌的抗菌性能。</p><p>　　關(guān)鍵字：海藻纖維；海藻

4、酸鋅；抗菌纖維；抗菌性能</p><p>　　Test on the antibacterial ability of seaweed fiber with Zinc element</p><p>　　Abstract: The application and development of the seaweed fiber was discussed in this paper. An

5、d its advantage as an antibacterial fiber was discussed as well. The ability of a seaweed fiber with zinc element against Escherichia coli and Staphylococcus aureus was tested by two kinds of methods: Halo test and oscil

6、lametric method. The inhibition zone of the seaweed fiber with zinc disc(control):12.5mm(average) for E.coli;11.75mm(average) for Staphylococcus. The inhibition rate of the seaweed fibe</p><p>　　Key words:

7、seaweed fiber,antibacterial ability, seaweed fiber with zinc, antibacterial fiber.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 ………………………………………………………………………………………………… （Ⅰ）</p><p>　　A

8、bstract ……………………………………………………………………………………………（Ⅱ）</p><p>　　1 緒論 …………………………………………………………………………………………………（1）</p><p>　　1.1選題的背景、意義………………………………………………………………………………（1）</p><p>　　1.2含鋅海藻纖維的特點.………

9、…………………………………………………………………（1）</p><p>　　1.3常見的抗菌效能評價方法.……………………………………………………………………（3）</p><p>　　1.4 抗菌纖維的應(yīng)用…………………………………………………………………………… （6）</p><p>　　2 實驗內(nèi)容…………………………………………………………………………

10、…………………（7）</p><p>　　2.1 實驗流程………………………………………………………………………………………（7）</p><p>　　2.2 分析方法………………………………………………………………………………………（8）</p><p>　　2.3 實驗內(nèi)容………………………………………………………………………………………（9）</p>

11、;<p>　　3 結(jié)果與分析…………………………………………………………………………………………（11）</p><p>　　3.1抑菌圈法定性判斷抗菌能力實驗結(jié)果………………………………………………………（11）</p><p>　　3.2振蕩法定量測定海藻酸鋅的抗菌性能………………………………………………………（12）</p><p>　　3.2.

12、1對大腸桿菌的抗菌性能測定的實驗結(jié)果…………………………………………………（12）</p><p>　　3.2.2.對金黃色葡萄球菌的抗菌性能測試的實驗結(jié)果…………………………………………（12）</p><p>　　4 結(jié)論…………………………………………………………………………………………………（15）</p><p>　　5 致謝………………………………………

13、…………………………………………………………（16）</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………………（17）</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 選題的背景、意義</p><p>　　抗菌纖維[1]是采用物理的或化學(xué)的方法將具

14、有能夠抑制細(xì)菌生長的物質(zhì)引入纖維表面及內(nèi)部而成的，抗菌劑不僅能在纖維上不易脫落，而且能通過纖維內(nèi)部平衡擴散，保持持久的抗菌效果。</p><p>　　在生活中，人們不可避免地接觸到各種各樣的細(xì)菌、真菌等微生物，這些微生物在合適的外界條件下會迅速繁殖，并通過接觸等方式傳播疾病，影響人們的身體健康和正常的工作、學(xué)習(xí)和生活。人的皮膚是一種很好的營養(yǎng)基，而各種各樣的紡織品則是這些微生物的優(yōu)良寄居場所，也是疾病的重要傳播源

15、[2]?？咕徔椘凡粌H可以避免紡織品因微生物的侵蝕而受損，而且可以有效地阻止致病菌在紡織品中的繁殖和傳播，從而減少疾病的發(fā)生．因此，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對紡織品的舒適、保健功能日益關(guān)注，對各種抗菌纖維的研究、開發(fā)與生產(chǎn)愈來愈重視。</p><p>　　現(xiàn)階段市場上的抗菌織物主要分為兩大類[3]：一類是經(jīng)后期整理加工而成的抗菌物質(zhì)，由于其抗菌效果差，持續(xù)時間段，毒副作用較大，日漸不能滿足人們

16、對綠色環(huán)保的需要；另一類是由抗菌纖維制成的抗菌織物，它在很大程度上彌補了后期整理抗菌織物的不足，所以開發(fā)永久性新型抗菌纖維已經(jīng)成為抗菌織物的發(fā)展方向。</p><p>　　21世紀(jì)，綠色產(chǎn)品、綠色消費將主導(dǎo)世界紡織品和服裝的潮流，人們的環(huán)保意識不斷加強，回歸自然、保護環(huán)境愈來愈凝入紡織品和服裝的開發(fā)和生產(chǎn)中。當(dāng)前，紡織品的開發(fā)中，使用最多的紡織纖維是天然纖維、再生纖維和合成纖維。其中，合成纖維主要原料是石油，屬于

17、不可再生資源。隨著石油資源的日趨緊張，加上生產(chǎn)中的高消耗、高污染等問題，合成纖維面臨很大的壓力，因此各國都在研究開發(fā)利用其他纖維來代替合成纖維的課題，而目前能夠代替合成纖維的最理想纖維是生物可降解纖維。生物可降解纖維是指在自然界微生物如細(xì)菌、霉菌和藻類的作用下，可完全分解為低分子化合物的纖維材料，生物可降解纖維是對環(huán)境友好的材料，它提供了人類減少環(huán)境負(fù)擔(dān)，在現(xiàn)代文明和自然界之間達(dá)到平衡的一種辦法，因此將成為21世紀(jì)的主要纖維之一[4]。

18、</p><p>　　1.2 含鋅海藻纖維的特點 </p><p>　　1.2.1 海藻纖維的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　海藻酸是從褐藻中提取的，由β-1,4-D-甘露糖醛酸和α-1,4-L一古羅糖醛酸組成的雜多糖[5]。海藻酸鈉、殼聚糖等天然高分子以其特有的促進傷口愈合、吸濕、保濕、生物相容性好、可被人體吸收等功能而備受青睞。應(yīng)用在醫(yī)用敷料上一般是海藻酸的鈣鹽

19、，在與傷口上的膿血接觸后，人體中的鈉離子跟敷料上的鈣離子發(fā)生離子交換。當(dāng)越來越多的鈉離子進入敷料之后，敷料本身慢慢地由水不溶的海藻酸鈣轉(zhuǎn)換成水溶的海藻酸鈉，大量的水分進入纖維而使敷料形成膠體。傷口上的敷料可以形成一層潮濕的水凝膠，從而給傷口提供一個潮濕的復(fù)愈環(huán)境。許多臨床試驗已經(jīng)證明由海藻酸纖維制成的醫(yī)用敷料不但有良好的吸濕性，而且比其他傳統(tǒng)的紗布更能促進傷口的復(fù)愈。海藻酸醫(yī)用敷料更換時易于清洗，避免傳統(tǒng)敷料在更換時與傷口粘連而引起的二

20、次損傷。海藻酸還具有活化巨噬細(xì)胞促進傷口愈合的作用。殼聚糖是另外一種可以用于制備新型傷口敷料的天然多糖，但由于其分子的剛性結(jié)構(gòu)以及不溶于水等性質(zhì)，使其與傷口相互作用能力受到影響[6]。</p><p>　　圖1 海藻酸的結(jié)構(gòu)式</p><p>　　1.2.2 海藻酸鋅作為抗菌材料的優(yōu)勢所在</p><p>　　鋅是人體必需的微量金屬元素之一，體重60千克的成人全

21、身含有的鋅大約為兩克。鋅廣泛分布在血液的紅細(xì)胞、胃粘膜、胃皮層里。缺鋅可以引起皮膚粗糙以至角質(zhì)化皮炎，嚴(yán)重影響傷口的愈合。鋅也有很強的抗菌作用。負(fù)載鋅離子的無機抗菌劑具有廣譜抗菌、耐熱溫度高、長效、安全等性能，近年來在抗菌材料中得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　據(jù)統(tǒng)計，目前我國每年消耗6000萬噸纖維，生產(chǎn)途徑主要來源于棉、麻、毛、絲等動植物天然纖維及其再生纖維，以及取自石油的合成纖維。隨著經(jīng)濟發(fā)展和人口增長

22、，纖維的獲取越來越受到土地和石油資源短缺的制約。合成纖維在經(jīng)過了20世紀(jì)八九十年代的飛速發(fā)展后，如今面臨著諸多問題。首先，合成纖維主要來源于石油和煤炭，尤以石油為主，而石油和煤炭都為非可再生資源，面臨資源枯竭的危險，加之石油本身既要作為合成材料又要提供能源，故石油緊缺將制約合成纖維的發(fā)展；其次，合成纖維的生產(chǎn)過程帶來很多污染，且很難回收，不符合現(xiàn)在可持續(xù)發(fā)展的要求；再者，合成纖維在經(jīng)過大的發(fā)展后，正面臨原油價格的過度波動、原料國產(chǎn)能嚴(yán)重

23、不足、相對薄弱的研發(fā)能力、行業(yè)政策變化帶來的風(fēng)險、對外開放的沖擊等一系列問題。</p><p>　　與傳統(tǒng)的陸地纖維、合成纖維相比，海藻纖維可節(jié)約土地、凈化環(huán)境，具有可降解、可再生等優(yōu)點。我國雖然是海藻產(chǎn)量大國，海藻鮮重年產(chǎn)量全球第一。但是我國海藻產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值并不理想。日本海藻鮮重年產(chǎn)量只有我國的6.7%，產(chǎn)值卻是我國的1/4左右?？上攵Ｔ謇w維的綜合開發(fā)利用，必將帶來傳統(tǒng)紡織業(yè)的一場新革命，對進一步促進我國紡

24、織產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步和提升核心競爭力有著重要的戰(zhàn)略意義[7]。 </p><p>　　為了制備具有生物活性的功能性纖維，在溶劑法生產(chǎn)再生纖維素纖維的過程中,把海藻粉末與紡絲溶液混合，所得到的海絲纖維中分布了細(xì)小的海藻顆粒。海絲纖維的生產(chǎn)過程充分利用了共混紡絲的優(yōu)勢，把具有良好生物活性的海藻植物與纖維素結(jié)合，制備了具有特殊性能的保健纖維。由于海藻具有結(jié)合金屬離子的能力,海絲纖維經(jīng)過活化后可以進一步加工成含鋅的抗菌纖維

25、。這種纖維在貼身服裝及醫(yī)用衛(wèi)生材料的生產(chǎn)中有很大的開發(fā)應(yīng)用潛力。</p><p>　　1.3 常見的抗菌效能評價方法</p><p>　　作為抗菌性試驗，一般應(yīng)具有如下基本條件[8]：</p><p>　　1)試驗條件要盡可能近似于纖維制品的實際衣著狀態(tài)；2)不同加工方法、纖維材料或形狀的抗菌產(chǎn)品均采用同一標(biāo)準(zhǔn)評價；3)能定量地計測；4)操作簡便．易于掌握。<

26、;/p><p>　　為考查抗菌纖維產(chǎn)品是否具有廣譜抗茵效果．較為合理的選擇是按一定的比例。將有代表性的菌種配成混合菌種用于檢測。但大部分抗菌產(chǎn)品的抗菌性能測試。常常僅選用金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌分別作為革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和真菌的代表。</p><p>　　AATCC100試驗法[9]：把直徑為48mm 的布樣(試驗布的塊數(shù)是正好吸收1mL 菌液) 放入有羅紋瓶蓋的高廣口瓶中

27、(約0.237L ) , 高壓蒸汽滅菌, 而后接種1mL經(jīng)AATCC 肉汁培養(yǎng)24h 的試驗菌液[ (1～2)×105mL ], 接種后即在37℃下培養(yǎng)18～24h,然后加入100mL 中和液, 激烈振蕩1 min, 把菌洗出, 測定抗菌布與對照布的生存菌數(shù), 由下式計算滅菌率：</p><p>　　滅菌率%={B[或C或（B+C）/2]-A} ÷{B[或C或（B+C）/2]}×10

28、0%</p><p>　　A——抗菌布上接種菌后, 經(jīng)18～ 24 h 培養(yǎng)后的菌數(shù);</p><p>　　B——抗菌布上剛剛接種后(0 接觸時間) 所測菌數(shù);</p><p>　　C——對照布上剛剛接種后(0 接觸時間) 所測菌數(shù)。</p><p>　　涂惠芳[10]等以大腸桿菌和金黃色葡萄球菌為實驗菌種, 用抑菌暈法、定時暴露法和振蕩搖瓶

29、法對自制的含Ag+抗菌纖維的抗菌性能進行了研究和評價。實驗表明, 含Ag+抗菌纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有很好的抗菌性能; 經(jīng)過10次洗滌之后, 對大腸桿菌的菌數(shù)減少率在95%以上, 對金黃色葡萄球菌的菌數(shù)減少率在80%以上。</p><p>　　此外，涂惠芳等[11]利用浸漬聚合法在聚丙烯纖維中導(dǎo)入苯乙烯后,磺化制備陽離子交換纖維,再與具有殺菌作用的金屬離子Ag+ 進行離子交換制得抗菌纖維； 分別使用抑菌

30、暈法、定時暴露法和FZ/ T01021 —92《織物抗菌性能試驗方法》對抗菌纖維進行抗菌性能測試。 3 種方法的測試結(jié)果表明：陽性對照菌數(shù)明顯高于“0”接觸時間試樣菌數(shù)，且陰性對照無菌生長；抗菌纖維試樣在37℃條件下作用24h，對金黃色葡萄球菌的抑菌率為100%；在26℃條件下作用24h，對白色念珠菌的抑菌率為100%。在相同試驗條件下,未經(jīng)抗菌處理的纖維對金黃色葡萄球菌和白色念珠菌均無抗菌作用，作用24h 后菌數(shù)明顯高于“0”接觸時間

31、。</p><p>　　楊瑞玲等[12]對國內(nèi)外纖維制品的抗菌性能的測試方法進行了綜述, 并分別闡述了每種方法所存在的缺陷, 對新改進的幾種抗菌性能試驗法進行了探討。他們分別舉例說明了菌數(shù)測定法、振蕩瓶法（Shake Glass）、AATCC method100以及細(xì)菌生長繁殖抑制試驗法的缺陷所在，并對日本纖維制品衛(wèi)生協(xié)會提出的新改進的抗菌力評價法做出了評價。</p><p>　　大連醫(yī)科

32、大學(xué)的劉輝和厚殿東[13]建立檢測抗菌織品抑菌效果的方法。采用酶標(biāo)儀檢測液體培養(yǎng)基的吸光度值,計算細(xì)菌生長抑制率,評價抗菌紡織品抑菌效果。結(jié)果, 20份抗菌織品對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率為3% ～99%； 1、5和7號抗菌紡織品對金黃色葡萄球菌抑菌率達(dá)到80%以上。所有20種抗菌紡織品對大腸桿菌均無明顯抑菌作用。結(jié)論:用酶標(biāo)儀檢測細(xì)菌濃度是抗菌紡織品抑菌效果檢測的一種有效方法。傳統(tǒng)的紙片擴散和活菌計數(shù)法方法相比之下，顯得操作繁瑣

33、，不適合大批量生產(chǎn)。</p><p>　　其實驗改進方法如下：</p><p>　　菌懸液的制備：實驗菌株分別用普通營養(yǎng)瓊脂平板37℃培養(yǎng)18h,培養(yǎng)物用生理鹽水洗下，用比濁法制成含菌量為6×108 CFU /ml菌懸液。</p><p>　　織品抑菌效果的檢測 將各待檢織品制備成1cm ×1cm的小塊若干，于紫外線下正反面各照射1h，分別取菌懸

34、液滴于待檢織品的中央，然后將待檢織品分別置于無菌管中于37℃作用1h。取出待檢織品投入裝有2ml營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基的試管中，同時在2ml營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中分別加入10ul菌懸液作為陽性對照,陰性對照為無菌生理鹽水。均于37℃培養(yǎng)24h。將各試管搖勻后，分別取出培養(yǎng)后的混合液100ul加到酶標(biāo)反應(yīng)板上，于酶標(biāo)測定儀492nm波長處測定吸光度值(A值) ，計算細(xì)菌生長抑制率。</p><p>　　細(xì)菌生長抑制率的計算方法：

35、</p><p>　　細(xì)菌生長抑菌率= 〔(AP-AT)/(AP-AN)〕×100%</p><p>　　式中AP——陽性對照孔A值； </p><p>　　AN——陰性對照孔A值；</p><p>　　AT——待檢標(biāo)本孔A值。</p><p>　　其實驗檢測結(jié)果證明：1、5和7號抗菌紡織品對金黃色葡萄球菌具

36、有較強抑菌作用，分別為99%，80%，98%；所檢織品中未發(fā)現(xiàn)對大腸桿菌有明顯抑菌作用者。</p><p>　　呂銳，蘇冬梅[14]等人采用燒瓶振蕩法,在恒溫振蕩器轉(zhuǎn)速200 r/min、溫度37℃條件下，將細(xì)菌與羅布麻纖維在pH6.0 的PBS 中作用2h ，通過平板計數(shù)法計算抑菌率，對羅布麻纖維的抗菌力做出評價。實驗結(jié)果：羅布麻纖維對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌和白色念珠菌的抑菌率分別為47.7

37、%、69.0 %、56.6 %和40.1 %。根據(jù)實驗結(jié)果，得出結(jié)論：羅布麻纖維具有較強的抗菌性。</p><p>　　張紅霞,朱瑩等[15]選用改性抗菌滌綸纖維、甲殼素纖維、竹纖維及竹碳纖維等均有抗菌性能的纖維原料制織了織物試樣，采用振蕩燒瓶法對歌織物的抗菌性能進行了測試和比較。結(jié)果表明：4中材料均有良好的抗菌性能；就每百分含量的抑菌率而言，甲殼素纖維織物的抗菌效果最好。</p><p>

38、;　　綜上所有方法可見，一般所采用的用于評價抗菌材料的抗菌性能的方法可分為抑菌圈法和菌數(shù)減少法。其中抑菌圈法常用于定性的評價材料的抗菌性能。菌數(shù)減少法又可分為浸漬法，振蕩法以及一些其他的方法，菌數(shù)減少法主要用于定量的判斷材料的抗菌性能。</p><p>　　1.4 抗菌纖維的應(yīng)用[16] </p><p><b>　　1.4.1軍品市場</b></p>

39、;<p>　　抗菌纖維的研制工作最早是由部隊提出的，軍隊也是抗菌纖維最大的應(yīng)用市場。我國大部分地區(qū)處于北溫帶，南部地區(qū)夏季高溫潮濕，很適合于微生物的繁殖，尤其是駐扎在邊遠(yuǎn)地區(qū)的部隊?wèi)?zhàn)士，生活條件非常艱苦，用水十分不便，衣服、襪子等不能經(jīng)常更換，致使大量細(xì)菌繁殖，并出現(xiàn)令人心煩的臭氣。在七十年代末期的中越自衛(wèi)反擊戰(zhàn)中，我部隊官兵長期蹲在陰暗潮濕的“貓耳洞”中，由于細(xì)菌感染而出現(xiàn)“爛襠”現(xiàn)象；在1998年夏天的抗洪搶險過程中，

40、很多部隊官兵由于長期在洪水中奮戰(zhàn)，致使出現(xiàn)細(xì)菌感染現(xiàn)象；這些都嚴(yán)重?fù)p害了部隊官兵的健康，在一定程度上影響了戰(zhàn)斗力?；谝陨显颍偤筇岢隽思仙鐣鞣矫媪α?，通過高科技不斷提高部隊被服的功能性，抗菌纖維研制和生產(chǎn)的要求正是因為部隊?wèi)?zhàn)士的內(nèi)衣、褲和襪子的生產(chǎn)而提出的。</p><p>　　1.4.2 民品市場</p><p>　　1.4.2.1 抗菌襪</p><p>

41、;　　抗菌產(chǎn)品最早在民用市場中的應(yīng)用是抗菌襪。浙江浪沙襪業(yè)、夢娜都曾經(jīng)推出過抗菌襪，主要都是采用后整理的方法。錦綸優(yōu)異的耐磨性能，決定了它是做襪子不可替代的紡織材料。浙江步人襪業(yè)設(shè)計出十余種抗菌錦綸襪子，準(zhǔn)備作為今年的主打產(chǎn)品在秋季推出。</p><p>　　1.4.2.2 抗菌內(nèi)衣、褲</p><p>　　民用市場對抗菌服飾的需求由來已久，從實際應(yīng)用來看，抗菌羽絨服和抗菌內(nèi)衣褲成為其中最

42、重要的兩大分支，而抗菌內(nèi)衣褲因為是貼身穿用因此也是接觸型抑菌方法的核心應(yīng)用領(lǐng)域。目前，國內(nèi)廠商對內(nèi)衣褲的抗菌處理大體停留在后整理的水平上，通行的做法就是在內(nèi)褲檔部加一塊經(jīng)過抗菌整理的布料或者將內(nèi)衣制成成品后進行抗菌處理。顯然這是抗菌纖維生產(chǎn)技術(shù)不成熟條件下的產(chǎn)物。近年來，隨著市場競爭日益激烈，普通產(chǎn)品及技術(shù)含量較低的抗菌產(chǎn)品利潤率日益趨低，不少知名廠商也在紛紛推進技術(shù)更新，或者與院校科研機構(gòu)合作，或者直接采用現(xiàn)成的抗菌纖維，如AB集團、

43、纖絲鳥、小護士等均將抗菌內(nèi)衣褲列為重要新產(chǎn)品。另一方面，國外消費時尚也對國內(nèi)市場逐漸產(chǎn)生深刻影響，原來以代工出口為主的企業(yè)不僅滿足于國外抗菌內(nèi)衣褲訂單，而且日益看到在國內(nèi)推進新一代抗菌產(chǎn)品的商業(yè)契機。部分廠商直接采購價格不菲的由日本、以色列等國家生產(chǎn)的抗菌纖維，也有部分廠家紛紛同國內(nèi)知名抗菌纖維供應(yīng)商開展合作，如博尼服飾、浪莎、愛戀等品牌目前正與潔綸易紡公司等進行實質(zhì)性合作。總體來看，民用抗菌內(nèi)衣褲市場將同抗菌家紡用品等成為未來抗菌市場

44、的主戰(zhàn)場。</p><p>　　1.4.2.3 抗菌地毯</p><p>　　隨著生活水平的提高，地毯走進了千家萬戶，這種表面看來豪華整潔的地面裝飾物卻是家庭藏污納垢的大本營，許多肉眼看不到的致病微生物和環(huán)境污染物隱藏在地毯里，時刻威脅著居住者的健康。發(fā)達(dá)國家很多地毯用纖維都采用BCF尼龍抗菌紗線防污，日本石塬硝子株式會社幾乎每年要供美國三百多噸尼龍抗菌母粒。</p><

45、;p>　　1.4.2.4休閑運動系列</p><p>　　近年來，戶外體育休閑運動越來越成為一種生活時尚，休閑服與運動服相互滲透和融為一體的趨勢也日益受廣大消費者的青睞。人在運動過程中會排出大量的汗液，因此這類服裝要求面料具有吸濕排汗和抗菌的雙重功能。</p><p><b>　　2 實驗內(nèi)容</b></p><p>　　2.1 實驗

46、流程 </p><p>　　探索和學(xué)習(xí)鋅對革蘭氏陽性菌以及革蘭氏陰性菌生長的影響，分析了含鋅海絲纖維作為新型抗菌材料的優(yōu)勢，利用抑菌圈法定性測定含鋅纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的影響，用振蕩法評價含鋅纖維的抗菌能力。實驗流程如下：</p><p><b>　　A 定性：抑菌圈法</b></p><p><b>　　菌種</

47、b></p><p><b>　　菌種活化</b></p><p><b>　　配置培養(yǎng)基</b></p><p><b>　　細(xì)菌涂布在培養(yǎng)基上</b></p><p>　　放入試樣（事先剪成圓片）</p><p>　　培養(yǎng)后觀察抑菌圈大小<

48、;/p><p><b>　　B 定量：振蕩法</b></p><p><b>　　菌種</b></p><p><b>　　菌種活化</b></p><p>　　將細(xì)菌置于含有試樣的PBS緩沖液中振蕩培養(yǎng)</p><p><b>　　培養(yǎng)液進行梯度

49、稀釋</b></p><p>　　取合適梯度中的菌液進行培養(yǎng)</p><p><b>　　培養(yǎng)后輸出菌落數(shù)目</b></p><p><b>　　計算抑菌率</b></p><p>　　圖2-1 實驗流程示意圖</p><p><b>　　2.2 分析

50、方法</b></p><p>　　2.2.1 抑菌圈法定性判斷抗菌材料的抑菌性能</p><p>　　將經(jīng)過滅菌的材料剪成小圓片，置于平板中央，此時圓片上會出現(xiàn)菌生長禁止圈（即抑菌圈）。培養(yǎng)一定時間后，測量抑菌圈的直徑，直徑越大，抗菌效果越好。</p><p>　　2.2.2 振蕩法測量材料的抗菌性能</p><p>　　將材料與

51、菌液一定溫度下振蕩培養(yǎng)一定時間后，取混合液進行梯度稀釋，進行平板涂布。培養(yǎng)一定時間后，進行菌落計數(shù)，算出材料的抑菌率。</p><p><b>　　2.3 實驗內(nèi)容</b></p><p>　　2.3.1 實驗器材：</p><p>　　試劑及菌種：磷酸氫二鈉Na2HPO4、磷酸二氫鉀KH2PO4、NaCl、蛋白胨10g、牛肉膏5g、瓊脂2

52、0g、蒸餾水1000ml、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌。</p><p>　　表1 實驗中用到的儀器</p><p>　　天平，500ml，100ml，50ml燒杯一個，1000ml燒杯2個，接種針，鑷子，紗布，漏斗，鋁鍋一個，玻璃棒一根，10個250ml錐形瓶，標(biāo)簽紙，棉花，酒精燈，石棉網(wǎng)、移液管1，2，5，10ml各1支，量筒50，100ml各一個，大試管2支，小試管若干。</p&g

53、t;<p>　　2.3.2 實驗步驟：</p><p>　　第一部分：抑菌圈法定性測量材料的抗菌性能</p><p>　　牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配制：稱取氯化鈉2.5g溶解在500ml水中，再加入10g蛋白胨，5g牛肉膏待其溶解均勻后，加入20g瓊脂，加水到1000ml，攪拌下煮沸直到瓊脂融化均勻。調(diào)節(jié)pH在7.2至7.4之間，即為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。</p>

54、<p>　　培養(yǎng)基處理：用漏斗將牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基分裝錐形瓶中，每個錐形瓶的裝量占總?cè)莘e的1/3為宜（分裝時，不要讓培養(yǎng)基沾到管口上，避免染菌）。分裝好的錐形瓶，再做一個棉花塞塞住管口。取兩支試管，裝入少量培養(yǎng)基，制作斜面（用于活化菌種）。</p><p>　　抗菌纖維的處理：將含鋅纖維剪成直徑為2cm的圓片，紫外照射30min滅菌。</p><p>　　滅菌：將分裝好的錐形瓶放

55、入高壓蒸氣滅菌鍋，進行高壓滅菌，121℃，保持30分鐘，待壓力磅指針回復(fù)到零位時，打開高壓鍋蓋。</p><p>　　菌種的活化：取經(jīng)過滅菌的試管斜面，將金黃色葡萄球菌和大腸桿菌分別接種在斜面上，37℃下恒溫培養(yǎng)24小時后，取出用于下一步實驗。</p><p>　　菌懸液的制備：用接種環(huán)取活化的細(xì)菌，將沾有菌落的接種環(huán)伸入裝有無菌水的小試管中，振蕩，使細(xì)菌均勻分散，制成菌懸液。</p

56、><p>　　培養(yǎng)基：在無菌操作臺上，將滅好菌的錐形瓶中的培養(yǎng)基倒入平板中（培養(yǎng)基以覆蓋平板為宜，太厚會使得培養(yǎng)基浪費，太薄會使菌絲的營養(yǎng)不夠）。冷卻后，取0.2ml菌懸液均勻涂布在裝有培養(yǎng)基的平板上。37℃下恒溫培養(yǎng)24小時候，觀察實驗結(jié)果。</p><p>　　第二部分：振蕩法定量測定材料的抗菌性能</p><p>　　牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的配制：稱取氯化鈉2.5g溶

57、解在500ml水中，再加入10g蛋白胨，5g牛肉膏待其溶解均勻后，加入20g瓊脂，加水到1000ml，攪拌下煮沸直到瓊脂融化均勻。調(diào)節(jié)pH在7.2至7.4之間，即為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。</p><p>　　培養(yǎng)基處理：用漏斗將牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基分裝錐形瓶中，每個錐形瓶的裝量占總?cè)莘e的1/3為宜（分裝時，不要讓培養(yǎng)基沾到管口上，避免染菌）。分裝好的錐形瓶，再做一個棉花塞塞住管口。取兩支試管，裝入少量培養(yǎng)基，制作斜面

58、（用于活化菌種）。</p><p>　　PBS（磷酸鹽）緩沖溶液的配制：取2.84g磷酸氫二鈉，1.36g磷酸二氫鉀溶于蒸餾水中，最終定容至1000ml，滅菌后，pH值為7.2-7.4，5℃-10℃保存?zhèn)溆?。作用：使?xì)菌的生存環(huán)境較穩(wěn)定，pH不會有很大的波動。</p><p>　　抗菌纖維的處理：稱取0.75g±0.05g作為一份試樣，用小紙片包好。根據(jù)實驗需要稱取多份試樣，每份

59、試樣均用小紙片包好，紫外光線照射下滅菌。</p><p>　　滅菌：將分裝好的錐形瓶，PBS緩沖液，抗菌材料放入高壓蒸氣滅菌鍋，進行高壓滅菌，121℃，保持30分鐘，待壓力磅指針回復(fù)到零位時，打開高壓鍋蓋。</p><p>　　菌種的活化：取經(jīng)過滅菌的試管斜面，將金黃色葡萄球菌和大腸桿菌分別接種在斜面上，37℃下恒溫培養(yǎng)24小時后，取出用于下一步實驗。</p><p&g

60、t;　　菌懸液的制備：用接種環(huán)取活化的細(xì)菌，將沾有菌落的接種環(huán)伸入裝有無菌水的小試管中，振蕩，使細(xì)菌均勻分散，制成菌懸液。</p><p>　　振蕩培養(yǎng)：準(zhǔn)備6個250ml三角燒瓶。在其中各加入70ml±0.1ml0.03mol/L PBS緩沖液。然后在4個燒瓶中加入經(jīng)過滅菌的試樣，另兩個不加，作為空白對照。用移液管往裝有試樣的兩個三角瓶中加入5ml接種菌液（大腸桿菌），另兩個三角燒瓶中加入5ml接種菌

61、液（金黃色葡萄球菌），蓋好瓶塞，放在恒溫振蕩器上，在37℃±1℃，以250r/min—300r/min，振蕩24小時。</p><p>　　培養(yǎng)基：在無菌操作臺上，將滅好菌的錐形瓶中的培養(yǎng)基倒入平板中（培養(yǎng)基以覆蓋平板為宜，太厚會使得培養(yǎng)基浪費，太薄會使菌絲的營養(yǎng)不夠）。</p><p>　　梯度稀釋：到規(guī)定時間后，從每個燒瓶中吸取0.5ml±0.05ml試液，移入裝有

62、4.5ml0.03mol/L PBS緩沖液的試管中，充分混勻。用十倍稀釋法系列稀釋7次，即10-7倍。用吸管從10-5,10-6,10-7稀釋倍數(shù)的試管中，分別吸取0.2ml移入平板中，涂布均勻后，置于37℃下恒溫培養(yǎng)24小時后，觀察實驗結(jié)果。</p><p><b>　　3 結(jié)果與分析</b></p><p>　　3.1 抑菌圈法定性判斷抗菌能力實驗結(jié)果：<

63、/p><p>　　圖1 抑菌圈：上圖分別為含鋅海絲纖維對大腸桿菌以及金黃色葡萄球菌所形成的抑菌圈</p><p>　　表2 抑菌圈實驗結(jié)果</p><p>　　分析：其中抑菌圈大小的計算方法根據(jù)以下方法測得：</p><p>　　每個試樣測量3處，然后按下式計算：</p><p><b>　　H=（D—d）/2&

64、lt;/b></p><p>　　式中：H——抑菌帶寬度，單位為毫米（mm）；</p><p>　　D——抑菌帶外徑的平均值，單位為毫米（mm）；</p><p>　　d——試樣直徑，單位為毫米（mm）。</p><p>　　結(jié)果分析：海藻酸鋅對大腸桿菌與金黃色葡萄球菌的抑菌能力相當(dāng)，當(dāng)對大腸桿菌的抑菌能力稍強些。</p>

65、<p>　　3.2 振蕩法定量測定海藻酸鋅的抗菌性能：</p><p>　　3.2.1.對大腸桿菌的抗菌性能測定的實驗結(jié)果：</p><p>　　圖2 稀釋10-5后，抗菌處理前后對比，左圖未經(jīng)抑菌處理，右圖經(jīng)過抑菌處理</p><p>　　圖3 稀釋10-6后，抗菌處理前后對比，左圖未經(jīng)抑菌處理，右圖經(jīng)過抑菌處理</p><p>

66、;　　表3 振蕩法定量測定海藻酸鋅對大腸桿菌的抑菌率</p><p>　　3.2.2對金黃色葡萄球菌的抗菌性能實驗的測定結(jié)果：</p><p>　　圖4稀釋10-5后，抗菌處理前后對比，左圖未經(jīng)抑菌處理，右圖經(jīng)過抑菌處理</p><p>　　圖5稀釋10-6后，抗菌處理前后對比，左圖未經(jīng)抑菌處理，右圖經(jīng)過抑菌處理</p><p>　　表4 振

67、蕩法定量測定海藻酸鋅對金黃色葡萄球菌的抑菌率</p><p><b>　　抑菌率計算方法：</b></p><p>　　Y=（W—Q）/W×100%</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Y——試樣的抑菌率；</p><p>　　W——空白

68、對照24h振蕩接觸后，涂平板培養(yǎng)24h后細(xì)菌菌落數(shù)；</p><p>　　Q——加入試樣24h振蕩接觸后，涂平板培養(yǎng)24h后細(xì)菌菌落數(shù)。</p><p>　　結(jié)果分析：稀釋五倍，海藻酸鋅對大腸桿菌的抑菌率為85.91%，對金黃色葡萄球菌的抑菌率為81.46%，稀釋六倍，海藻酸鋅對大腸桿菌的抑菌率為87.59%，對金黃色葡萄球菌的抑菌率為77.69%，故海藻酸鋅對大腸桿菌的抑菌能力比對金黃色

69、葡萄球菌的抑菌能力強。</p><p>　　海藻酸鋅對大腸桿菌的抑菌能力比對金黃色葡萄球菌的抑菌能力強。這是由于革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別決定的。要探討抗菌的機理，首先要對細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有一定的認(rèn)識。由于細(xì)菌種類繁多，細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這里僅對于最常見和最典型的細(xì)菌細(xì)胞，即革蘭氏陽性生細(xì)菌的金黃色葡萄球菌和革蘭氏陰性細(xì)菌的大腸桿菌的結(jié)構(gòu)作簡要說明。</p><p>&

70、lt;b>　　細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　圖6 細(xì)菌細(xì)胞的構(gòu)造模式圖</p><p>　　細(xì)菌的細(xì)胞構(gòu)造模式如圖所示，其中起到保護作用的組織是細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜。而不同的細(xì)菌這兩個組織的構(gòu)造有很大區(qū)別。</p><p>　　革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁的特點是厚度大(20—80nm)和化學(xué)組分簡單，一般只含90％肽聚糖和10％膦壁。肽聚糖，是真

71、細(xì)菌細(xì)胞壁中的特有成分。金黃色葡萄球菌具有典型的革蘭氏陰性菌肽聚糖結(jié)構(gòu)，它的肽聚糖厚度約20.80nm，有40層左右的網(wǎng)格狀分子交織成的網(wǎng)套覆蓋在整個細(xì)胞上。磷壁酸是結(jié)合在革蘭氏陽性細(xì)菌細(xì)胞壁上的一種酸性多糖，主要成分為甘油磷酸或核糖醇磷酸。</p><p>　　革蘭氏陰性菌的肽聚糖可舉大腸桿菌為代表。它的肽聚糖埋藏在外膜層之內(nèi)．是僅由1-2層肽聚糖網(wǎng)狀分子組成的薄層(2-3nm)，含量約占細(xì)胞壁總重的10％，故

72、對機械強度的抵抗力較革蘭氏剛性菌弱。其結(jié)構(gòu)單體與上述革蘭氏陽性菌基本相同。外膜位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外層，由脂多糖、磷脂和脂蛋白等。</p><p>　　若干種蛋白質(zhì)組成的膜，有時也稱為外壁。脂多糖是位于革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外層的一層較厚(8～l0nm)的類脂多糖類物質(zhì)，其負(fù)電荷較強，與膦壁酸相似，也有吸附Mg2+、Ca2+等陽離子以提高其在細(xì)胞表面濃度的作用[17]。故鋅離子的與大腸桿菌結(jié)合的能力要強于與金黃

73、色葡萄球菌的結(jié)合能力，且由于不同細(xì)胞壁的構(gòu)造，使得鋅離子更容易穿過大腸桿菌的細(xì)胞壁，因此能更好的抑制大腸桿菌的生命活動，所以材料對大腸桿菌表現(xiàn)出更強的抗菌性能。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　根據(jù)實驗結(jié)果可知，含鋅海絲纖維具有抗菌性能，且對革蘭氏陰性細(xì)菌的抗菌能力要比對革蘭氏陽性細(xì)菌的抗菌能力要強，本實驗中所采用的是鋅離子，屬于無

74、菌抗菌劑，目前有多種抗菌機理的解釋，對于無菌抗菌劑的機理，可以銀系抗菌機理來解釋。對于銀系抗菌劑有銀離子接觸反應(yīng)殺菌機理：抗菌材料中的Ag一般以Ag+的形式參與殺菌，當(dāng)微量Ag+接觸微生物細(xì)胞膜時，因后者帶負(fù)電，依靠庫侖引力，使二者牢固吸附，Ag+穿透細(xì)胞壁進入細(xì)胞內(nèi)，破壞細(xì)胞合成酶的活性，細(xì)胞喪失分裂增殖能力而死亡。Ag+也能破壞微生物電子傳輸系統(tǒng)，呼吸系統(tǒng)，物質(zhì)傳遞系統(tǒng)。但也有報道銀的殺菌機理是活性氧抗菌機理，即在光的作用下，抗菌劑

75、和空氣或水作用，生成活性氧或自由基，它們具有很強的還原能力，從而使有害細(xì)菌分解，得以殺滅[17]。</p><p>　　在本實驗中，對于菌懸液濃度的控制是影響實驗結(jié)果的關(guān)鍵因素。如果菌懸液過濃，則在菌液的梯度稀釋培養(yǎng)后，菌落數(shù)太多，對于確定菌落的數(shù)目上增加了難度；而若菌懸液濃度過稀，則在梯度稀釋培養(yǎng)下，會出現(xiàn)無菌落的現(xiàn)象，亦不能確定材料的抑菌性。因此如何正確把握好菌懸液的濃度，是實驗中的關(guān)鍵因素，也是難點所在。原

76、本嘗試通過測定菌懸液的吸光度來確定菌懸液的濃度，但由于此種方法容易引入雜菌，故確定不能通過測吸光度的方法來確定菌懸液的濃度。最后通過多次平行實驗的方法來確定最佳的菌懸液濃度，雖然這給實驗增加了很多的工作量，但是可以通過多次的實驗，得到最佳的菌懸液濃度。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王玉鵬,王春華等.抗菌纖維的研究進展.東魯

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