CN102199366A

CN102199366A - 含有灵菌红素的生物染料、制备方法与应用

Info

Publication number: CN102199366A
Application number: CN2011100814754A
Authority: CN
Inventors: 刘晓侠; 沈加加; 王玉洁; 武晋; 吕哲哲
Original assignee: Jiaxing University
Current assignee: Jiaxing University
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-09-28

Abstract

一种含有灵菌红素的生物染料，由灵菌红素、非离子型或离子型表面活性剂复配剂和锆珠按质量比为1∶0.2∶100混合而成，在水中分散体系平均粒径小于1μm。该生物染料主要适用于各种化学纤维的染色。染色织物具有良好的水洗牢度与耐摩擦牢度，并且色泽鲜艳，还具有良好的抗菌性，抑菌率在90％以上。该染料提取工艺简单，生态环保，制备方便，是一种性能优良的生物染料，具有良好的应用前景。

Description

含有灵菌红素的生物染料、制备方法与应用

技术领域

本发明涉及用于染色的组合物，具体涉及一种含有灵菌红素的生物染料、制备方法及其在纺织物染色中的应用。

背景技术

在全球绿色环保浪潮的影响下，天然植物染色又重新回到人们的视野。天然染料具有生态平衡特点：色泽自然鲜艳、安全性高、无毒且有一定的营养价值和药理保健作用、作为生物可再生资源，生产过程对环境友好，无三废处理问题，所以重新引起染料界关注。目前印度、意大利和德国等国家的一些染料公司都在开发生产天然植物染料，但植物染料的获取存在突出问题，由于染料植物中色素含量较少，想要获得足够的染料，就必须大量地采摘和砍伐植物，造成对生态环境的破坏，违背了利用植物染料从而达到环保的初衷。另外，植物天然染料在纺织品染色中也存在的一些主要问题：①染色重复性差。常用的天然染料绝大多数是植物染料，即使是同一种植物，由于产地不同，气候条件不同及采集时间不同都会影响色素的组成和色泽，导致生产难以标准化大量生产，而这必然会导致染料的染色重复性差。尽管所染纤维的色调可通过使用不同的媒染剂来调控，但是染色的重现性仍然很差。②天然染料的稳定性差。天然染料受环境条件(pH值、光照、温度)影响大，易分解或氧化褪色，造成色光不稳定。③色牢度差。缺乏相应的高色牢度生态染色技术。由于天然染料发色基团固有的不稳定性，导致天然染料耐洗和耐光牢度差，尽管在天然染料染色中，使用媒染和某些后处理可提高染色牢度，传统的媒染剂大多含有重金属离子，其中许多被列入生态纺织品所禁用的名单。

天然染料根据来源可分为生物染料和矿物染料，其中以植物染料为主。印度、孟加拉国、日本、韩国、美国、意大利以及我国等国家都相继采用植物染料染色并取得一些的成果，例如，Jett，S等用一种印度植物楝树的叶子作为天然染料，对棉织物进行超声波染色；Kim，T K等通过使用抗坏血酸、五倍子酸、茶多酚等天然化合物对天然染料的耐晒牢度提升进行了研究，使天然染料的耐晒牢度提高至1级左右。在我国，北京铜牛纺织有限公司推出了利用天然植物染料染色的“铜牌牛”系列童装；江苏三毛集团也应用植物染料制备高支天素丽环保型高档面料，效果较好；海澜集团和东华大学纺织学院承担的国家“863”高新技术项目一“天然染料制备及其在生态纺织品开发与羊毛清洁生产中的应用技术”，促使天然染料染色向产业化发展。

微生物产生的灵菌红素(Prodigiosins)除了具有抗细菌、抗疟疾、抗真菌、抗病原动物等生物活性[2]，近年来还发现具有免疫抑制活性、抗癌及快速杀死导致赤潮的大部分浮游生物[5]等重要生物活性。本课题另辟蹊径采用微生物发酵获取天然色素-灵菌红素开发多功能生态染料，不但可以避免大量砍伐自然界中的植物，保护生态环境，真正做到“绿色”生产，且能有效保证色素的质量和产量，实现标准化工业化大生产，还可以利用灵菌红素重要的生物活性，开发出具有保健作用的抗菌、驱虫的新型多功能生态染料，将这种生态染料成功应用于天然纤维或者合成纤维的染色，必将推动传统染料工业乃至纺织工业的技术变革。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种含有灵菌红素的生物染料，并将该染料用于纺织物的染色。

本发明的另一个目的在于提供一种含有灵菌红素的生物染料的制备和应用方法。

一种含有灵菌红素的生物染料，由灵菌红素、非离子型或离子型表面活性剂复配剂和锆珠按质量比为1∶0.2∶100混合而成，在水中分散体系平均粒径小于1μm。

采用非离子型表面活性剂、离子型表面活性剂或两种表面活性剂的复配剂。非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚，其由烷基酚与环氧乙烷加合而成，常用的烷基酚有壬基酚和辛基酚。优选壬基酚聚氧乙烯系列，如：壬基酚聚氧乙烯4醚(TX-4)、壬基酚聚氧乙烯6醚、壬基酚聚氧乙烯10醚、壬基酚聚氧乙烯11醚、壬基酚聚氧乙烯13醚、壬基酚聚氧乙烯15醚、壬基酚聚氧乙烯20醚、壬基酚聚氧乙烯40醚和壬基酚聚氧乙烯100醚。与亚甲基双萘磺酸钠阴离子分散剂；或将非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂按比例复配，如：烷基酚聚氧乙烯醚TX-5与分散剂亚甲基双萘磺酸钠以1∶10比例混合。

一种含有灵菌红素的生物染料的制备方法，将灵菌红素固体、非离子型或离子型表面活性剂复配剂和直径1.4～1.6mm锆珠按质量比为1∶0.2∶100混合后，放入研磨杯中搅拌均匀，然后用搅拌砂磨分散机以转速800r/min研磨8小时。研磨结束后用孔径0.5mm筛网过滤得到含有灵菌红素的染料。

灵菌红素可以根据申请号201010295552.1公开的内容或专利ZL200610036024.8得到。举例而言，一种制取灵菌红素的方法，具体如下：

(1)生物色素的制备

每升微生物培养液中加入16g蛋白胨、20g甘油、1.2gMgSO₄、2.0gNaCl和2gGly，向含有微生物培养的培养容器中接种Serratia marcescens jx-01(中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏号为：CGMCC 4074)红色素菌种5％(V/V)，pH 6.0，培养温度28℃，摇床转速180r/min，培养48小时得含有灵菌红素的发酵液。

(2)生物色素的提取

取步骤(1)含有灵菌红素的发酵液，于10000r·m^-1离心10min，弃上清液，加丙酮于沉淀物中提取10min，将提取物在10000r·m^-1离心10min，将上清液旋转蒸发至恒重即为灵菌红素固体。

本发明的含灵菌红素的染料适用于各种化学纤维的染色，其染色举例工艺如下：

①纶(PAN)：染料用量为1％(o.w.f)，浴比1∶30，pH值为4.0～6.0，染色温度为90℃～95℃，染色时间为50min。

②纶(PET)：染料用量为1％(o.w.f)，浴比1∶30，染色温度为95℃～100C，染色时间为45min。

③乳酸(PLA)：染料用量为1％(o.w.f)，浴比1∶30，染色温度为90C，染色时间为60min。

④纶(PA)：染料用量为1％(o.w.f)，浴比1∶30，染色温度为95℃，PH6～7，染色20min，再加醋酸继续染20min。

⑤真丝：染料用量为2％(o.w.f)，浴比1∶30，染色温度为95℃，pH 4.0～5.0，染色20min，再加醋酸继续染20min。

本发明实现的有益效果：

本发明所述的含灵菌红素的生物染料主要适用于各种化学纤维的染色，并优化了多种纤维的染色方法。染色织物具有良好的水洗牢度与耐摩擦牢度，并且色泽鲜艳，还具有良好的抗菌性，抑菌率在90％以上。该染料提取工艺简单，生态环保，制备方便，是一种性能优良的生物染料，具有良好的应用前景。

具体实施方式

以下详细描述本发明的技术方案。

实施例1

(1)生物色素的制备与提取

利用微生物发酵工艺制备色素：培养液配方：蛋白胨16g/L，甘油20g/L，MgSO₄1.2g/L，NaCl 2.0g/L，Gly 2g/L，，摇瓶装液量50mL/250mL(V/V)，接种Serratia marcescens jx-01(CGMCC 4074)红色素菌种5％(V/V)，pH 5.7，培养温度28℃，摇床转速170r/min，培养72h。取上述发酵液，于10000r·m^-1离心10min，弃上清液，加丙酮于沉淀物中提取10min，将提取物在10000r·m^-1离心10min，将上清液旋转蒸发至恒重即为灵菌红素红色素固体。

(2)染料的制备

红色素固体、扩散剂亚甲基双萘磺酸钠和直径1.43mm锆珠按质量比为1∶0.2∶100混合放入研磨杯中搅拌均匀，然后用搅拌砂磨分散机以转速800r/min研磨8h。研磨结束后用孔径0.5mm筛网过滤得到灵菌红素红色素染料。在水中分散体系平均粒径小于1μm。

(3)应用：已制取的含灵菌红素的染料适用如下各种化学纤维的染色，染色条件见表1：

①腈纶(PAN)：染料用量为1％(o.w.f)，浴比1∶30，pH值为4.0～6.0，染色温度为90℃～95℃，染色时间为50min。

②涤纶(PET)：染料用量为1％(o.w.f)，浴比1∶30，染色温度为95℃～100℃，染色时间为45min。

③聚乳酸(PLA)：染料用量为1％(o.w.f)，浴比1∶30，染色温度为90℃，染色时间为60min。

④锦纶(PA)：染料用量为1％(o.w.f)，浴比1∶30，染色温度为95℃，PH6～7，染色20min，再加醋酸继续染20min。

真丝：染料用量为2％(o.w.f)，浴比1∶30，染色温度为95℃，pH 4.0～5.0，染色20min，再加醋酸继续染20min。

表1 各种化学纤维的灵菌红素染色色牢度

对经本发明染料染色化学纤维进行多种抗菌测试，抗菌效果见表2，抑菌率见表3。

1.平板抑菌圈法

将待测菌株活化，配制成合适密度的菌悬液，取0.1ml进行涂布平板，然后将原始织物和染色织物分别剪碎，紧密堆于涂布了待测菌种的平板中间，直径约为2cm，于37度下倒置培养24h，观察其抑菌圈，测量其抑菌圈直径。

2.震荡法

将待测菌株活化，挑取至牛肉膏蛋白胨液体培养基中配制成合适浓度的菌悬液，称取原始织物和染色织物各0.75克，剪成0.5cm方块，用纸包包好，合适条件灭菌，分别装入70ml已灭菌的PBS三角烧瓶，200r，37℃，培养24h，分别取培养液作10^-7稀释，取0.1ml10^-6和10^-7浓度菌液涂布平板，选取合适的菌落数计数，计算抑菌率。

抑菌率＝(原始织物菌落数一染色织物菌落数)/原始织物菌落数×100％

表2 各种灵菌红素染色的纤维的抗菌性能

表3 各种灵菌红素染色的纤维的抑菌率

实施例2

本发明制取的染料对涤纶织物进行染色

染色条件：染料用量为1％(o.w.f)，浴比1∶30，染色温度为100℃，染色时间为45min。

染色工艺：在染缸中注水，加热到50℃，称取染料，用少量水化料(使染料均匀分散于水中)，加入染缸，运转2min，加入织物，以2℃/min升温至80度，降低升温速率，以1℃/min升温至100℃，染色40min，放出残液，温水洗两次，取出，脱水，烘干。

(4)染色效果

对染色后的织物进行色牢度和抗菌性能测试，测试结果如表4所示。

耐洗牢度测试方法以GB/T3921·1-1997为标准，评级按GB/T25O-1995评定；耐摩擦牢度的测定按GB/T392O-1997为标准，评级按GB/T251-1995评定。升华色牢度测试方法以GB/T5718-1997为标准，评级按GB/T25O-1995评定；抗菌性能评价按GB/T 20944.1-2007，GB/T 20944.2-2007。

表4 染色效果

Claims

1.一种含有灵菌红素的生物染料，其特征是由灵菌红素，非离子型表面活性剂、亚甲基双萘磺酸钠阴离子分散剂及其两者的复配剂和锆珠按质量比为1∶0.2∶100混合而成，在水中分散体系平均粒径小于1μm。

2.根据权利要求1所述的含有灵菌红素的生物染料，其特征是所述的锆珠直径为1.4～1.6mm。

3.根据权利要求1所述的含有灵菌红素的生物染料，其特征是所述的离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。

4.根据权利要求1所述的含有灵菌红素的生物染料，其特征是所述的灵菌红素按如下方法制取：

(1)生物色素的制备

每升微生物培养液中加入16g蛋白胨、20g甘油、1.2gMgSO₄、2.0gNaCl和2gGly，向含有微生物培养的培养容器中接种Serratia marcescens jx-01红色素菌种5V/V％，pH 6.0，培养温度28℃，摇床转速180r/min，培养48小时得含有灵菌红素的发酵液，所述的Serratiamarcescens jx-01保藏号为CGMCC 4074；

(2)生物色素的提取

5.根据权利要求1所述的含有灵菌红素的生物染料，用于化学纤维的染色。

6.一种含有灵菌红素的生物染料的制备方法，将灵菌红素固体、非离子型或离子型表面活性剂复配剂和直径1.4～1.6mm锆珠按质量比为1∶0.2∶100混合后，放入研磨杯中搅拌均匀，然后用搅拌砂磨分散机以转速800r/min研磨8小时，研磨结束后用孔径0.5mm筛网过滤得到含有灵菌红素的染料。