江西服裝學(xué)院服裝設(shè)計(jì)學(xué)院， 江西 南昌330201

茶多酚是從茶葉中提取的多酚類物質(zhì)的概稱，包括酚酸類、黃酮醇類、黃酮類、黃色苷類、黃烷醇類等。茶多酚是形成茶葉色香味的主要因素之一，具有抗輻射、解毒、抗氧化、抑菌、防衰老、助消化、抗癌、提高免疫力等作用。目前，茶多酚的提取方法主要有3種：一為溶劑提取法，即利用極性溶劑對茶葉進(jìn)行液-液萃取，該法的產(chǎn)品制取率為5%～10%，產(chǎn)品純度為80%～98%，對環(huán)境的污染程度大，生產(chǎn)成本也高；二為離子沉淀法，即利用重金屬將茶葉中的咖啡堿與茶多酚分離而得到茶多酚，但該法提取的茶多酚中重金屬殘留量過高；三為折疊柱分離制備法，該法所用的填充材料和洗滌材料的價(jià)格昂貴，不適合規(guī)?；a(chǎn)。針對上述提取方法存在的缺陷，一些學(xué)者提出了傳統(tǒng)提取方法與超臨界二氧化碳萃取技術(shù)相結(jié)合的方法，以提高茶多酚的制取率與純度，雖取得了一定成效，但仍難以進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。目前，茶多酚的應(yīng)用主要集中在醫(yī)藥行業(yè)與食品加工領(lǐng)域。鑒于茶多酚優(yōu)異的保健作用，一些學(xué)者嘗試?yán)闷鋵椢镞M(jìn)行功能整理，以提高服裝的保健功能，效果顯著[1-2]。本文首先利用酸化殼聚糖溶液對棉織物進(jìn)行改性，然后利用茶多酚對改性棉織物進(jìn)行功能整理，探討其最佳整理工藝參數(shù)與功能整理棉織物的性能，以期為拓展茶多酚在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 材料與藥品

(1) 材料：漂白純棉斜紋織物(自制，簡稱“棉織物”)。

(2) 藥品：殼聚糖(類白色粉末，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；茶多酚(白色晶體，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；七水合硫酸亞鐵(淺藍(lán)綠色晶體)、冰醋酸(液體)、四水合酒石酸鉀鈉(白色結(jié)晶粉末)、氯化鈉(均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；3-氯-2-羥基三甲基氯化銨(工業(yè)級，南京諾邦生物科技有限公司)；金黃色葡萄球菌(ATCC 6538 G+)和大腸埃希氏菌(ATCC 8739 G-)(鄭州大學(xué)生化實(shí)驗(yàn)室)。

1.2 儀器與設(shè)備

XP204型分析天平[梅特勒-托利多(中國)]；YG(B)912E型紡織品防紫外性能測試儀(溫州大榮紡織儀器有限公司)；CZ-C-408A型可程式恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)(東莞市眾志檢測儀器有限公司)；T10CS型雙光束紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)；Y802N型八籃恒溫烘箱、YG982型標(biāo)準(zhǔn)光源箱、SW-12D型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)、Y571B型摩擦色牢度儀(均購自常州市雙固頓達(dá)機(jī)電科技有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方案

1.3.1 棉織物的改性處理

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的冰醋酸溶液，備用。稱取一定質(zhì)量的殼聚糖并按浴比1 ∶30投放到冰醋酸溶液中，攪拌至殼聚糖完全溶解，得到酸化殼聚糖溶液；接著，利用酸化殼聚糖溶液作為浸漬液，在小型軋車上對棉織物進(jìn)行改性處理(二浸二軋)；然后，將改性處理后的棉織物置于100 ℃烘箱中預(yù)烘3 min， 再在170 ℃烘箱中焙烘2 min，得到“改性棉織物”。

1.3.2 功能整理

利用茶多酚對改性棉織物進(jìn)行功能整理，采用固定浴比1 ∶30，變化其他工藝參數(shù)：

(1) 茶多酚用量：4%(o.w.f.)、 5%(o.w.f.)、 6%(o.w.f.)、 7%(o.w.f.)、 8%(o.w.f.)；

(2) 整理液溫度：40、 50、 60、 70、 80 ℃；

(3) 整理時間：40、 50、 60、 70、 80 min；

(4) 整理液pH值：4、 5、 6、 7、 8。

經(jīng)過茶多酚功能整理，得到“功能整理棉織物”。

1.4 性能指標(biāo)測試

1.4.1 茶多酚吸附率

亞鐵離子能與茶多酚中的酚羥基形成藍(lán)紫色絡(luò)合物。參照GB/T 8313—2018《茶葉中茶多酚和兒茶素類含量的檢測方法》，測定功能整理前后的整理液在茶多酚的最大吸收波長540 nm條件下的吸光度[3]。按式(1)計(jì)算功能整理棉織物的茶多酚吸附率。每種整理液重復(fù)測試5次，結(jié)果取平均值。

E=(1-A′/A)×100%

(1)

式中：E——功能整理棉織物的茶多酚吸附率，%；

A′——功能整理后的整理液的吸光度；

A——功能整理前的整理液的吸光度。

1.4.2 色牢度

參照GB/T 8427—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐人造光色牢度：氙弧》、GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐皂洗色牢度》、GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗(yàn) 耐摩擦色牢度》等標(biāo)準(zhǔn)，分別測定茶多酚吸附率最大的功能整理棉織物的耐光色牢度、耐洗色牢度與耐摩擦色牢度。

1.4.3 抗菌與防紫外線性能

參照GB/T 20944.3—2008《紡織品 紡織品抗菌性能的評價(jià) 第3部分：振蕩法》標(biāo)準(zhǔn)，測定茶多酚吸附率最大的功能整理棉織物對金黃色葡萄球菌與大腸埃希氏菌的抗菌率。

參照GB/T 18830—2002《紡織品 防紫外線性能的評價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)，測定茶多酚吸附率最大的功能整理棉織物對紫外線的防護(hù)指數(shù)(UPF)與紫外線透過率(T)。

2 結(jié)果與討論

2.1 最佳工藝參數(shù)

2.1.1 茶多酚用量對茶多酚吸附率的影響

參照“1.3.2”節(jié)的工藝參數(shù)，固定整理液溫度為50 ℃、整理時間為60 min、整理液pH值為7，采用不同的茶多酚用量對改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的茶多酚吸附率測試結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同茶多酚用量下功能整理棉織物的茶多酚吸附率

從圖1可見，隨著茶多酚用量從4%(o.w.f.)增加至6%(o.w.f.)，功能整理棉織物的茶多酚吸附率明顯提高；之后，繼續(xù)增加茶多酚用量，功能整理棉織物的茶多酚吸附率不再發(fā)生明顯變化而趨于穩(wěn)定，說明此時改性棉織物對茶多酚的吸附已達(dá)到飽和?；谏a(chǎn)效能，確定最佳的茶多酚用量為6%(o.w.f.)。

2.1.2 整理液溫度對茶多酚吸附率的影響

參照“1.3.2”節(jié)的工藝參數(shù)，固定茶多酚用量為6%(o.w.f.)、整理時間為60 min、整理液pH值為7，采用不同的整理液溫度對改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的茶多酚吸附率測試結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同整理液溫度下功能整理棉織物的茶多酚吸附率

從圖2可見，當(dāng)整理液溫度低于50 ℃時，功能整理棉織物的茶多酚吸附率隨著整理液溫度升高而增大；當(dāng)整理液溫度高于50 ℃時，功能整理棉織物的茶多酚吸附率隨著整理液溫度升高而減小。當(dāng)整理液溫度從40 ℃上升至50 ℃時，茶多酚的分子布朗運(yùn)動加快，使得改性棉織物吸附更多的茶多酚。當(dāng)整理液溫度高于50 ℃時，雖然茶多酚的分子布朗運(yùn)動更劇烈，但茶多酚受到的氧化作用也更加劇烈，而且茶多酚開始發(fā)生電離，致使改性棉織物對茶多酚的吸附性能下降[4]。同時，改性棉織物吸附茶多酚的過程屬放熱過程，整理液溫度升高會減弱改性棉織物對茶多酚的吸附能力，轉(zhuǎn)而發(fā)展為解吸附。由此確定最佳的整理液溫度為50 ℃。

2.1.3 整理時間對茶多酚吸附率的影響

參照“1.3.2”節(jié)的工藝參數(shù)，固定茶多酚用量為6%(o.w.f.)、整理液溫度為50 ℃、整理液pH值為7，采用不同的整理時間對改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的茶多酚吸附率測試結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同整理時間下功能整理棉織物的茶多酚吸附率

從圖3可見，隨著整理時間從40 min增加至60 min， 功能整理棉織物的茶多酚吸附率逐漸提高；之后，繼續(xù)延長整理時間，功能整理棉織物的茶多酚吸附率不再發(fā)生明顯變化而趨于穩(wěn)定，說明此時改性棉織物對茶多酚的吸附已達(dá)到飽和。基于生產(chǎn)效能，確定最佳的整理時間為60 min。

2.1.4 整理液pH值對茶多酚吸附率的影響

參照“1.3.2”節(jié)的工藝參數(shù)，固定茶多酚用量為6%(o.w.f.)、整理液溫度為50 ℃、整理時間為60 min，采用不同的整理液pH值對改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的茶多酚吸附率如圖4所示。

圖4 不同整理液pH值下功能整理棉織物的茶多酚吸附率

從圖4可見，隨著整理液pH值的增加，功能整理棉織物的茶多酚吸附率持續(xù)增大，并在整理液pH值 為6～7時達(dá)到峰值，之后逐漸下降，但下降幅度比較緩慢。茶多酚在堿性環(huán)境中容易被氧化而生成醌，當(dāng)整理液pH值大于7時，其中的茶多酚被部分降解，導(dǎo)致改性棉織物可吸附的茶多酚質(zhì)量減少，因此功能整理織物的茶多酚吸附率下降。考慮到棉纖維屬于天然纖維素纖維，其在酸性環(huán)境中容易被水解，因此確定最佳的整理液pH值為6～7。

2.2 色牢度

在最佳的工藝參數(shù)條件下，對改性棉織物進(jìn)行功能整理，所得到的功能整理棉織物的色牢度見表1。

表1 最佳工藝參數(shù)條件下功能整理棉織物的色牢度

從表1可以看出，在最佳工藝參數(shù)條件下，功能整理棉織物的各項(xiàng)色牢度均達(dá)到較高的水平，這是由于酸化殼聚糖的分子結(jié)構(gòu)中的氨基被陽離子化。棉織物經(jīng)酸化殼聚糖溶液改性后，織物中的纖維表面與纖維內(nèi)部的分子基團(tuán)對茶多酚的負(fù)離子結(jié)構(gòu)的親和力增強(qiáng)，功能整理棉織物的茶多酚吸附率與色澤穩(wěn)定性能均得到很大程度的提高[5-6]。由此可知利用茶多酚對改性棉織物進(jìn)行功能整理具有可行性。

2.3 抗菌及防紫外線性能

在最佳工藝參數(shù)條件下，功能整理棉織物的抗菌及防紫外線性能見表2，并與改性棉織物比較。

表2 最佳工藝參數(shù)條件下功能整理棉織物的抗菌及防紫外線性能

從表2可以看出，與改性棉織物相比，功能整理棉織物具有良好的抗菌及防紫外線性能。茶多酚的主要成分為兒茶素，而兒茶素分子結(jié)構(gòu)中的酚羥基可與細(xì)菌細(xì)胞壁上的蛋白質(zhì)分子中的羧基、氨基、肽基等發(fā)生氫鍵鍵合，兒茶素分子結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)可與細(xì)菌細(xì)胞壁上的蛋白質(zhì)分子發(fā)生疏水鍵合，從而起到抑制與滅殺細(xì)菌的作用[7-8]。功能整理棉織物對大腸埃希氏菌的抗菌效果略優(yōu)于金黃色葡萄球菌，這是由于金黃色葡萄球菌屬于革蘭氏陽性菌，大腸埃希氏菌屬于革蘭氏陰性菌，而陰性菌上的肽聚糖含量較少，更易受到破壞而被滅殺[9]。功能整理棉織物具有良好的防紫外線性能基于兩方面的因素：一是酸化殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中的氨基被陽離子化，使得棉織物對茶多酚的吸附能力增強(qiáng)[10]；二是殼聚糖自身可在棉織物表面形成一定厚度的類樹脂薄層，從而提高織物的防紫外線效果。

3 結(jié)論

利用茶多酚對經(jīng)過酸化殼聚糖處理的改性棉織物進(jìn)行功能整理，得到其最佳工藝參數(shù)：茶多酚用量為6%( o.w.f.)、整理液溫度為50 ℃、整理時間為60 min、 整理液pH值為6～7；在最佳工藝參數(shù)條件下，功能整理棉織物的耐日曬色牢度、耐水洗色牢度與耐摩擦色牢度均達(dá)4級以上，且其抗菌及防紫外線性能良好，具有較強(qiáng)的實(shí)踐價(jià)值與市場前景。