陈欣 陈妍 李燕明 吴泽吟

竹纤维的天然抗菌、抑菌性能是该产品的宣传亮点，针对竹纤维的抗菌、抑菌性能的研究、开发和应用仍在不断发展，但是研究者对于竹纤维的抗菌机理及其在纺织产品应用中的抗菌、抑菌效果还存在较大争议。朱莉伟等^[1]的研究表明竹纤维无抗菌性，对细菌仅有极微弱的抑制效果，并认为是竹纤维的纤维结构产生的抑菌效果，而竹纤维本身并不含有抗菌成分。刘一山等^[2]指出竹原纤维具有吸湿导湿、抗菌抑菌的性能。

振荡法是在液体中接种细菌，再将待测试样浸于菌液中，在振荡环境中进行细菌接触培养的技术。该技术对试样的吸水性和形状要求较低，适用于任意形状的试样，且不需要进行强烈地振荡洗脱。同时，该技术对测试瓶的密封性要求不高，条件容易达到，操作简便，且实验的重复性和材料间可比性较高，测试结果较准确。因此，本文应用振荡瓶法对竹纤维及其他常用纤维进行抑菌性能研究，并针对抑菌性能较好的纤维进行洗涤前后抑菌性能对比研究，以进一步确认竹纤维的抑菌性能及其长效性。

1 实验部分

1.1 实验原理与方法

应用振荡法对纤维样品进行抑菌性能测试，以考察竹纤维及其他几种纺织纤维的抑菌性能。对抑菌性能较好的纤维进行洗涤，随后对其进行抑菌性能测试，考察其抑菌性能的长效性。

参照GB/T 20944.3-2008^[5]进行抑菌性能测试，将试样与对照样分别装入盛有菌种（浓度值见表3）和营养肉汤的锥形瓶中，在（24±1）℃，150 r/min的条件下振荡接触18 h，用营养琼脂倾注平板计数法，测定锥形瓶内菌液在振荡前及振荡后的活菌浓度，计算抑菌率Y，以此评价试样的抑菌效果。

(1)

式（1）中： Y为试样的抑菌率（%）；W_t为3个对照样振荡接触18 h后锥形瓶内的活菌浓度的平均值（CFU/mL）；Q_t为3个测试样振荡接触18 h后锥形瓶内的活菌浓度的平均值（CFU/mL）。

根据GB/T 20944.3-2008标准，金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率≥70%，或白色念珠菌的抑菌率≥60%，即认为样品具有抗菌效果。

1.2 试验有效性的判定

根据式（2）计算试验菌的增长值F。对于金黄色葡萄球菌、大肠杆菌，当F≥1.5，对于白色念珠菌，当F≥0.7，且对照锥形瓶中的活菌浓度比接种时增加时，试验判定为有效。否则试验无效，需重新进行试验。

(2)

式（2）中： F 为对照样的试验菌增长值；W_t 为3个对照样18 h振荡接触后锥形瓶内的活菌浓度的平均值（CFU/mL）；W₀ 为3个对照样“0”接触时间锥形瓶内的活菌浓度的平均值（CFU/mL）。

1.3 材料与设备

1.3.1 纤维规格

竹原纤维（福建建州竹业科技开发有限公司）；棉纤维、竹浆粘胶纤维、木浆粘胶纤维、苎麻纤维、亚麻纤维（河北吉藁化纤有限责任公司）。

1.3.2 实验菌种规格

金黄色葡萄球菌Staphylococcus Aureus（ATCC 6538），大肠杆菌Escherichia coli（AATCC 11229），白色念珠菌Candida albicans（AATCC 10231），均购自中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心。

1.3.3 培养基及试剂

试验所用试剂均适用于微生物试验，购于广东环凯微生物科技有限公司。试验用水为超纯水。营养肉汤、营养琼脂培养基、沙氏琼脂培养基、0.03 mol/L PBS（磷酸盐）缓冲盐，配方参照GB/T 20944.3-2008。

1.3.4 仪器设备

HVA-110全自动高压灭菌器（日本HIRAYAMA公司）；1285生物安全柜（美国Forma公司）；1565-2E恒温培养箱（美国SHELLAB公司）；SW22恒温水浴振荡器（德国JULABO公司）；DensiCHEK Plus比浊仪（法国梅里埃公司）；INCUCELL V707恒温振荡培养箱（德国MMM公司）；ED115数显恒温干燥箱（德国Binder公司）；MS3迷你振荡器（德国IKA公司）；SW-12M耐洗色牢度试验机（温州方圆仪器有限公司）；L420P电子天平（德国SARTORIUS公司）等。

2 结果与讨论

2.1 几种纺织纤维的抑菌性能

以棉纤维作为对照样，分别测试纺织用竹纤维、竹浆粘胶纤维、木浆粘胶纤维、苎麻和亚麻纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌的抑菌和抗菌性，测试结果如下。

如表1～3，由棉纤维18 h振荡接触后锥形瓶内的活菌浓度的平均值和“0”接触时间锥形瓶内的活菌浓度的平均值计算得到的菌落增长值F均满足实验有效性判定要求，因此，本实验结果有效。

对于金黄色葡萄球菌，竹纤维的抑菌率为80.0%，具有一定的抗菌性。竹浆粘胶纤维、木浆粘胶纤维和苎麻纤维抑菌率分别为61.1%、59.5%和16.9%，有一定抑菌效果，但不具抗菌性。亚麻纤维抑菌率为负值，表示为0。

对于大肠杆菌，竹纤维、苎麻纤维、亚麻纤维的抑菌率均为负值，表示为0，即不具抑菌性及抗菌性。竹浆粘胶纤维抑菌率为17.9%，不具有抗菌性。木浆粘胶纤维的抑菌率为82.4%，有一定的抗菌性。

对于白色念珠菌，竹纤维、木浆粘胶纤维的抑菌率均为负值，表示为0，即不具抑菌性及抗菌性。竹浆粘胶纤维、亚麻的抑菌率分别为10.5%和7.4%，不具有抗菌性。苎麻纤维的抑菌率为31.6%，不具有抗菌性。

结果显示，同一种纺织纤维对不同菌种的抑制效果有差别，不同纺织纤维对同一菌种的生长抑制效果也不同。以不具抗菌性的棉纤维为对照样，竹纤维、竹浆粘胶纤维、木浆粘胶纤维对金黄色葡萄球菌具有较强的抑菌性；木浆粘胶纤维对大肠杆菌具有较强的抑菌性；苎麻纤维对白色念珠菌有一定的抑菌性，其他纤维对白色念珠菌只有较弱或无抑菌性。

李丁奕等^[6]的研究表明，苎麻纤维的管壁有较多孔隙，中间有沟状空腔。林晓英等^[7]采用扫描电镜法、X射线光电子能谱法对竹原纤维进行微观结构分析，发现竹单纤维呈圆形截面，内除中腔大孔外，还有微孔存在。因此推测，纤维的中腔结构可提高纤维透气性能，水分散失速度加快，因此不利于微生物的滋生。并且纤维的孔隙及微孔结构富含氧气，使厌氧菌无法生存，达到一定的抑菌作用。

木浆粘胶纤维和竹浆粘胶纤维表面光滑，不利于微生物的附着，但也有学者认为，粘胶纤维自身无抗菌功能，而是加工工艺引入了抗菌成分。如纤维加工使用的油剂中可能含有抗菌成分。粘胶纤维在生产过程中会使用二氧化硫，如后续脱硫不完全，残留在纤维中的硫将表现出抗菌效果^[8]。

综上所述，对3种菌种抑菌性的综合试验结果表明，竹纤维只对部分菌种（金黄色葡萄球菌）具有一定的抑菌性，且与竹浆粘胶纤维、木浆粘胶纤维相比，竹纤维并未表现出更好的抑菌性。

2.2 洗涤前后抑菌性能

根据2.1各种纤维抑菌性能试验结果，针对其中抑菌性能较好的纤维，将其洗涤干燥后进行抑菌性能测试，几种纤维洗涤前后的抑菌性能测试结果如图1～3：

图1 不同纺织纤维洗涤前后对金黄色葡萄球菌的抑菌性能

Fig.1 Bacteriostatic properties of different textile fibers before and after washing against Staphylococcus Aureus

图2 不同纺织纤维洗涤前后对大肠杆菌的抑菌性能

Fig.2 Bacteriostatic properties of different textile fibers before and after washing against Escherichia coli

图3 不同纺织纤维洗涤前后对白色念珠菌的抑菌性能

Fig.3 Bacteriostatic properties of different textile fibers before and after washing against Candida albicans

由图1结果可知，经相当5次洗涤后，竹纤维对金黄色葡萄球菌的抑菌率由80.0%降至13.3%，竹浆粘胶纤维的抑菌率由61.1%降至33.6%，木浆粘胶纤维的抑菌率由59.5%降至0，苎麻纤维的抑菌率由16.9%降至0。

由图2结果可知，经相当5次洗涤后，竹浆粘胶纤维的抑菌率由17.9%降至10.7%，木浆粘胶纤维的抑菌率由82.4%降至56.9%。针对木浆粘胶纤维经相当5次洗涤后抑菌率仍保持较高水平，继续考察了其经相当10次及15次洗涤后的抑菌率情况，经相当10次洗涤后其抑菌率降至33.3%，经相当15次洗涤后其抑菌率降至13.3%。

由图3结果可知，经相当5次洗涤后，竹浆粘胶纤维对白色念珠菌的抑菌率由10.5%降至0，苎麻的抑菌率由31.6%降至11.8%。

各种纤维原材料经一定次数洗涤后，对各菌种的抑菌率均有不同程度的降低。经过洗涤的竹浆粘胶纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌仍能保持一定的抑菌性，证明其抑菌性能的抗洗涤性相对较强。各种纤维经洗涤后对大肠杆菌仍能保持较高的抑菌率，而对金黄色葡萄球菌的抑菌率则显著降低。

试验的各种纤维经相当5次或15次洗涤后其抑菌性呈现出极低水平甚至消失，说明各类纤维的天然抑菌性能有限。

3 结论

同一种纺织纤维对不同菌种的抑制作用存在差别，不同纺织纤维对同一菌种的生长抑制作用也不同。竹纤维、竹浆粘胶纤维、木浆粘胶纤维对金黄色葡萄球菌具有较强的抑菌性；木浆粘胶纤维对大肠杆菌具有较强的抑菌性；苎麻纤维对白色念珠菌具有一定的抑菌性。与竹浆粘胶纤维、木浆粘胶纤维相比，竹纤维并不具有更好的抑菌性。

此外，洗涤后各试验纤维的抑菌性能均有不同程度的降低，经相当5次或15次洗涤后其抑菌性呈现出极低水平甚至消失。如何赋予纺织产品长效的抑菌性，还需要从纤维成分、结构、工艺、添加剂等多方面进行探索。

参考文献

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[2] 刘一山, 李桂芳, 刘连丽, 等. 竹原纤维的制备及其性质 [J]. 纸和造纸, 2020, 39(5): 42-45.

[3] 席丽霞. 纺织用竹原纤维抗菌性能研究 [D]. 北京: 中国林业科学研究院, 2011: 25-32.

[4] 崔洁, 解廷儒, 王玉军, 等. 染整加工条件对竹原纤维抗菌性能的影响 [J]. 天津纺织科技, 2017(2): 18-22.

[5] GB/T 20944.3-2008纺织品 抗菌性能的评价 第3部分:振荡法 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.

[6] 李丁奕, 周永凯, 张华. 麻类材料在抗菌纺织品的应用展望 [J]. 中国个体防护装备, 2009(4): 15-20.

[7] 林晓英, 齐飞, 丁倩, 等. 竹原纤维制备过程各阶段形态结构及理化性能分析 [J]. 纺织器材, 2022, 49(2): 7-10.

[8] 张世源, 周湘祁副. 竹纤维及其产品加工技术 [M]. 北京: 中国纺织出版社, 2008: 310-318.