甲殼質(zhì)及其衍生物具有許多天然的優(yōu)良性質(zhì)，如吸濕透氣性、反應(yīng)活性、生物活性、吸附性、粘合性、抗菌性等，人們利用這些性能來提高棉、毛、絲、麻等天然紡織品服裝的染色、抗菌、防皺、防縮等性能,符合綠色紡織品標(biāo)準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)，是二十一世紀(jì)新一代的保健紡織品。國內(nèi)甲殼質(zhì)資源豐富，因此充分利用這一巨大的再生資源，加?對甲殼素的研究意義深遠(yuǎn)。
甲殼素及殼聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)及生產(chǎn)方法
甲殼質(zhì)(Chitin)，學(xué)名為β-1，4-聚N-乙酰-D-葡萄糖胺，由阿拉斯加深海雪蟹經(jīng)脫鈣、脫蛋白、脫色等工藝加工而成，甲殼素是自然界中唯一帶正電荷的一種天然高分子聚合物，屬于直鏈氨基多糖。甲殼素有α，β，γ三種晶型。α型中甲殼素的存在最豐富，也最穩(wěn)定。
殼聚糖（chitosan）, 學(xué)名為β-1，4-聚-葡萄糖胺，由阿拉斯加深海雪蟹經(jīng)脫鈣、脫蛋白、脫色、脫乙酰等工藝加工而成，能溶于低酸度的水溶液中，因其含有游離氨基，能結(jié)合酸分子，故具有許多特殊的物理化學(xué)性質(zhì)和生物功能,有人體第六生命要素之美譽(yù)。甲殼素及殼聚糖結(jié)構(gòu)如下：
因分子中含有活潑的羥基和氨基，在一定條件下，甲殼素和殼聚糖都能發(fā)生水解、氧化、還原、縮合和絡(luò)合等化學(xué)反應(yīng)，從而生成不同性質(zhì)的衍生物，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。
甲殼質(zhì)及殼聚糖由脫鹽、脫蛋白和脫乙�；缴a(chǎn)而來，其制備方法很多，目前以化學(xué)加工法為主，生產(chǎn)流程一般為：
蝦、蟹殼→挑選、水洗→酸浸（4～6%鹽酸）→堿煮（10%燒堿）→脫色、干燥→甲殼質(zhì)→脫乙�；鷼ぞ厶�。
目前，世界上采用的甲殼素纖維和殼聚糖纖維的生產(chǎn)方法大致有交聯(lián)法（利用交聯(lián)劑使殼聚糖與纖維結(jié)合制成）、混入法（將甲殼素、殼聚糖進(jìn)行微細(xì)粉末化后混入一般纖維制成）、涂層法（將一般纖維在殼聚糖溶液中浸漬后再脫水、干燥制成）、克萊比昂法（將人造纖維與殼聚糖共同利用溶解酶以7:3的比例混合制成）、濕法紡絲法(將甲殼素或殼聚糖溶解在溶劑中配成紡絲原液噴絲,于凝固浴中處理而制成)。
甲殼素和殼聚糖纖維呈白色或灰白色半透明狀，無味、無臭、無毒性，殼聚糖纖維略帶珍珠光澤，其物理指標(biāo)見表1。
表1 甲殼素和殼聚糖纖維物理指標(biāo)
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纖維 |
纖度tex |
強(qiáng)度cN/dtex |
伸長% | ||
|
干強(qiáng) |
濕強(qiáng) |
干伸 |
濕伸 | ||
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甲殼素纖維 |
0.17-0.44 |
0.97-2.20 |
0.35-0.97 |
4-8 |
3-6 |
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殼聚糖纖維 |
0.17-0.44 |
0.97-2.73 |
0.35-1.23 |
8-14 |
6-12 |
甲殼素及殼聚糖在紡織領(lǐng)域中的應(yīng)用
在紡織工業(yè)上，甲殼素可作為織物的上漿劑、整理劑，改善織物的洗滌性能，減少縐縮率，防氈縮，增強(qiáng)可染性；用甲殼素制作的無紡布加工成的生物衣具有吸水、擴(kuò)散、抗菌等功能；另外,甲殼素具有增色和固色的作用，可作為直接染料和硫化染料的固色劑，提高染料對織物的染色效果，改善色度，提高色牢度。
據(jù)有關(guān)資料介紹，若紡織品中的甲殼素纖維含量為0.5%時(shí)，對金黃葡萄球菌即有抑菌效果;當(dāng)甲殼素纖維含量在2%以上時(shí)，抑菌效果接近100%。
抗菌整理
紡織品是微生物附著、繁殖和傳播的良好介質(zhì)，為細(xì)菌的生長繁殖提供了豐富的營養(yǎng)，并造成疾病的傳播。對紡織品進(jìn)行抗菌處理，并賦予織物殺菌功能，可減消細(xì)菌對人體的危害。殼聚糖具有抗菌性，對細(xì)菌和霉菌等多種細(xì)菌的生長都有明顯的抑制作用，已經(jīng)成為抗菌纖維開發(fā)和研究的熱點(diǎn)。殼聚糖的吸水能力很?，是纖維素的兩倍以上，而且經(jīng)多次洗滌也不會(huì)減弱。
殼聚糖的抗菌作用原理是:殼聚糖帶的陽離子與構(gòu)成微生物細(xì)胞壁的唾液酸(SIALIC)或磷脂質(zhì)陰離子發(fā)生離子結(jié)合，束縛了微生物的自由度，阻礙其發(fā)育。殼聚糖還被分解成低分子，滲透到微生物細(xì)胞壁內(nèi)，阻礙遺傳因子從DNA到RNA的轉(zhuǎn)移，從而阻止了微生物的發(fā)育。對細(xì)菌中的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的最小生育阻止?jié)舛葹?0-2Omg/kg，對灰霉菌、斑點(diǎn)病菌的最小生育阻止?jié)舛葹閘0mg/kg,均顯示出極高。
經(jīng)過生產(chǎn)證明，甲殼素纖維含量2?5%的棉織物和滌棉混紡織物的染色和漂白產(chǎn)品均具有明顯的抗菌效果，且因?yàn)檫@種抗菌效果來自于甲殼素纖維，故其具有耐久性, 甲殼素纖維棉織物和滌棉混紡織物對大腸桿菌的平均抑菌率分別為92.86%和93.27%，對金黃色葡萄球菌的平均抑菌率分別為99.92%和98.23%。由此可見，甲殼素纖維棉織物與甲殼素纖維滌棉混紡織物的抗菌效果基本相同，但對金黃葡萄球菌的抗菌效果好于對大腸桿菌的。另外，運(yùn)用甲殼質(zhì)纖維與棉纖維混紡技術(shù),解決了甲殼質(zhì)纖維成纖難以及織布、染整方面存在的問題。
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可知,甲殼素纖維在織物中的含量是決定抗菌效果的主要因素,且當(dāng)其含量為1%時(shí)，混紡織物對金黃色葡萄球菌有抗菌效果，對大腸桿菌基本無抗菌效果,見表3。
表3 甲殼素纖維含量為1%時(shí)織物的抗菌效果
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序 號(hào) |
對大腸桿菌的平均抑菌率% |
對金黃葡萄球菌的平均抑菌率% | ||
|
5min |
20min |
5min |
20min | |
|
1 |
28.27 |
31.89 |
96.93 |
97.65 |
|
2 |
25.46 |
39.86 |
30.24 |
98.59 |
|
3 |
27.24 |
27.61 |
64.21 |
74.19 |
|
4 |
32.81 |
33.92 |
96.15 |
99.69 |
注: 實(shí)驗(yàn)菌液濃度(cfu/ml)3.2×104，檢測溫度20℃，相對濕度55%。1#為甲殼素纖維棉織物煮煉后半成品樣;2#為甲殼素纖維棉織物漂白后半成品樣;3#為甲殼素纖維棉織物絲光后半成品樣;4#為甲殼素纖維棉織物活性染料焙固法染色樣。
