银—氧化锌复合物协同微波在羽绒杀菌中的应

用江娟 黎彧 周纯 林志盛 吴坤鹏 张润霆 陈云波

摘要：通过高温分解法制备银氧化锌复合物，并用于羽绒杀菌。研究所制备复合物协同微波对羽绒的杀菌工艺，探讨复合物用量、微波辐射功率、微波辐射时间和微波辐射温度等工艺条件对羽绒抗菌效果的影响，同时对复合物进行循环回收实验。结果表明：所制备银氧化锌复合物协同微波对羽绒的最高抑菌率为53.34%，工艺条件为羽绒与复合物质量比2∶1，微波辐射功率400 W、微波辐射时间2 min、微波辐射温度47 ℃。在最佳工艺条件下对复合物进行连续5次回收，回收后的抑菌率分别为37.24%、18.52%、16.19%、10.69%和8.54%。所制备银氧化锌复合物协同微波对羽绒具有抗菌性，随着回收次数的增加，复合物抗菌效果逐渐减弱。

关键词：银氧化锌复合物；微波；羽绒；杀菌；回收

中图分类号：TQ051.8文献标志码：A文章编号：1009-265X（2018）03-0071-04Application of Agzinc Oxide Composite Combined with

Microwave in DownFeather Sterilization

JIANG Juan1， LI Yu1， ZHOU Chun1， LIN Zhisheng1，

WU Kunpeng1， ZHANG Runting1， CHEN Yunbo2

（1.School of EcoEnvironmental Engineering/Foshan Research Center for Special Functional Building

Materials and Its Green Preparation Technology， Guangdong Industry Polytechnic， Guangzhou

510300， China； 2.Guangzhou Shanhe Chemical Co.， Ltd， Guangzhou 510425， China）Abstract：In this paper， the silverzinc oxide （AgZnO） composite was prepared by high temperature decomposition method and used for downfeather sterilization. The composite combined with microwave was applied in downfeather. The influence of the dosage of the composite， microwave power， microwave time and microwave temperature on antibacterial effect of downfeather was discussed. At the same time， recycling experiments of the composite were carried out. All these results show that the highest antibacterial rate of composite combined with microwave to downfeather was 53.34% under the following conditions： the mass ratio of downfeather and the composite 2∶1， microwave power 400 W， microwave time 2 min and microwave temperature 47 ℃. At the same process conditions， the antibacterial rate is respectively 37.24%， 18.52%， 16.19%， 10.69% and 8.54% after recycling five times. The experiment results indicate that the prepared AgZnO composite combined with microwave has antibacterial property to downfeather， and the antibacterial effect gradually diminishes with the increase in the number of recycling.

Key words：silverzinc oxide composite； microwave； downfeather； sterilization； recycle

羽絨体轻松软、弹性好、保温、防寒能力强[1]。中国是生产羽绒、羽绒制品的大国[2]。但羽绒在获取过程中极易携带细菌、病毒，在潮湿环境下易滋生微生物等有害物质，产生异味[3]；而羽绒制品多与人体身体直接接触，因此对羽绒杀菌消毒成为衡量羽绒制品质量、保证消费者人身安全的重要环节。目前国内羽绒加工多按下列工艺进行：水洗→洗涤剂与消毒剂或高温高压灭菌[1，4]→清水冲洗→脱水→烘干[5]。在此工艺过程中，羽绒消毒杀菌所采用的消毒剂多为有机类化合物，所产生废水属高浓度有机废水[6]，直接排放极易造成环境污染；而高温高压灭菌往往是高能耗、高成本，增加羽绒生产企业经济压力。

无机抗菌材料相对于有机抗菌材料，具有安全性高、抗菌性能稳定、持久性强和耐热性好等优点[7]。作为一种最早用于抗菌的金属化合物，氧化锌具有良好的稳定性和安全性，被美国食品药物监督管理局认为是5种安全的锌化合物之一，且氧化锌系列抗菌材料成本低廉，应用范围越来越广[811]。而作为另一种含有抗菌活性的无机抗菌材料，银离子的杀菌活性名列前茅，以纳米银为代表的新型安全高效抗菌材料又引起了人们的关注[1214]，但银系列抗菌材料价格相对昂贵，而且稳定性差，使得其应用范围受到限制[15]。

近年来，微波技术作为一种新型的加热灭菌技术备受人们关注，尤其在食品卫生[1617]、医药领域[1819]得到了快速的发展。微波灭菌法不同于传统加热方式，是利用微波介质加热特性，杀菌温度低、时间短、灭菌效率高、无污染。但在羽绒加工处理过程中，采用微波加热灭菌的工艺研究报道较少。

在综合考虑氧化锌、银离子的优缺点后，本文提出制备银氧化锌复合物，在降低纯银粒子制备成本的前提下，增强氧化锌颗粒抗菌性。结合微波加热灭菌技术的优点，提出银氧化锌协同微波技术用于羽绒杀菌，并研究优化该工艺条件。

1实验

1.1银氧化锌复合物的制备

1.1.1试剂与仪器

试剂：硝酸银（AgNO3）、聚乙烯醇（PVA）、氢氧化钠（NaOH）、氯化锌（ZnCl2）、草酸、去离子水，所用试剂和溶剂均为分析纯。

仪器：RW20机械搅拌器（IKA），SX31014快速升温电阻炉（湖南湘潭仪器有限公司），SH1012系列鼓风干燥箱（上杭仪器有限公司）。

1.1.2复合物的制备

一定体积的AgNO3溶液与PVA水溶液混合后，加入NaOH溶液，待生成絮状沉淀，陈化36 h后过滤，并用蒸馏水反复洗涤。滤饼80 ℃干燥4 h，得到氧化银。将ZnCl2溶液与草酸溶液混合，搅拌50 min后，静置一段时间过滤，滤饼反复洗涤并于烘箱中120 ℃干燥3 h，得到草酸锌化合物。将氧化银与草酸锌混合研磨过筛，于马弗炉600 ℃煅烧2 h，待降至室温后取出，研磨过筛，得到银氧化锌复合物。

1.2银氧化锌复合物的抗菌实验

1.2.1试剂和仪器

试剂：所制备银氧化锌复合物，营养琼脂（青岛海博生物技术有限公司），羽绒（广东鸿基羽绒制品有限公司），其他所用试剂和溶剂均为分析纯。

仪器：BS110S电子天平、BIODL移液枪（上海宝予德科学仪器有限公司），YX280B型手提式蒸汽消毒器（江阴滨江医疗设备厂），WF4000微波快速反应系统（上海屹尧微波化学技术有限公司），SDJ单人式净化工作台、HJ6B多头磁力加热搅拌器、DHP9002隔水式恒温培养箱（上海锐风仪器制造有限公司）。

1.2.2抗菌实验步骤

a）灭菌

包扎实验所需玻璃仪器，如试管、布氏漏斗、培养皿、玻璃棒等，放到手提式蒸汽高压灭菌锅进行灭菌，用紫外灯对超净工作台和无菌室均进行灭菌30～45 min。

b）无菌水的制备

分别取两个锥形瓶装有100、50 mL去离子水，盖好硅胶塞并包扎，放进手提式高压蒸汽灭菌锅进行灭菌。

c）培养基的制备

称取3.3 g营养琼脂，加水于锥形瓶中配置成100 mL的溶液，加热溶解至透明，盖好硅胶塞并包扎放入灭菌锅灭菌。

d）羽绒试样液的制备

称0.50 g羽绒，用50 mL无菌水摇匀清洗，使附在羽绒上的部分细菌溶在水中，以减少羽绒上细菌的数量，抽滤，将抽滤的羽绒快速放入含有转子的50 mL无菌水的消化瓶中，15 min磁力搅拌充分摇匀，使羽绒上的细菌尽量脱落于无菌水中。

e）样品菌落计数

在无菌室中的超净工作台上进行接种，于3根试管中分别吸取9 mL无菌水，标记1号，2号，3号，吸取1 mL羽绒试样液到1号试管，充分震荡、摇匀，将1号管的试样稀释100倍（2号）和1 000倍（3号），空白对照实验为1 mL无菌水，于培养皿中接种1 mL稀释液，平行实验2次，营养琼脂约40 ℃时，均匀倒入上述培养基，待培养基冷却凝固后，倒平板，置于37 ℃恒温培养箱培养24 h后，进行菌落总数的统计。

f）反应条件的改变对抗菌效果的影响

设定不同银氧化锌复合物用量、微波辐射功率、微波辐射时间、微波辐射温度，称取0.50 g处理过后的羽绒样品，测定抗菌前后羽绒的菌落总数，平行2次試验，计算其抑菌率，分析实验结果并得出最佳抗菌工艺条件。

2结果讨论

2.1银氧化锌复合物用量对抗菌效果的影响

取0.50 g羽绒所制备的羽绒试样液，分别加入不同质量的银氧化锌复合物协同微波处理后，测定菌落数，平行试验2次，并做空白试验，计算不同用量银氧化锌复合物协同微波对羽绒的抑菌率。其中，微波条件为温度47 ℃，时间1 min，功率400 W。

由图1可见，在不添加银氧化锌复合物时，微波对羽绒具有一定的抑菌作用，其抑菌率为12.48%；随着银氧化锌复合物用量的增加，复合物协同微波对羽绒的抑菌率先增后降，当银氧化锌复合物用量为0.25 g，即羽绒与银氧化锌质量比为2∶1时，抑菌率达到最大49.53%。

2.2微波辐射功率对抗菌效果的影响

取0.50 g羽绒所制备的羽绒试样液，加入0.25 g银氧化锌复合物，设定微波温度为47 ℃、时间1 min，微波功率分别为100、200、300、400、500 W，做空白试验并平行试验2次，测定银氧化锌复合物协同微波对羽绒的抑菌率（图2）。

复合物对羽绒的抑菌率

从图2可看出，随着微波辐射功率增大，银氧化锌复合物协同微波对羽绒的抑菌作用逐渐增强，功率为400 W时，抑菌作用最强，抑菌率达到49.53%；但当微波辐射功率继续增大到500 W，抑菌作用明显降低。因此，400 W是银氧化锌复合物协同微波对羽绒的最佳辐射功率。

2.3微波辐射时间对抗菌效果的影响

取0.50 g羽绒所制备的羽绒试样液，加入0.25 g银氧化锌复合物，设定微波温度为47 ℃、微波功率为400 W、不同微波辐射时间（0.5～4 min），做空白试验并平行试验2次，测定银氧化锌复合物协同微波对羽绒的抑菌率。

不同微波辐射时间后，银氧化锌复合物协同微波对羽绒的抑菌率见图3。由图3可知，银氧化锌复合物协同微波对羽绒的抑菌作用对微波辐射时间较为敏感，微波辐射时间从0.5 min到2 min，抑菌率从7.94%增加到50.12%；微波辐射时间从2 min到3 min，抑菌率降低至26.82%；继续延长微波辐射时间（3 min→4 min），抑菌率变化很小。因此，最佳抗菌微波辐射时间为2 min，时间过短或过长，均不利于银氧化锌复合物对羽绒抗菌。

2.4微波辐射温度对抗菌效果的影响

取0.50 g羽绒试样液，加入0.25 g银氧化锌复合物，设定微波辐射功率为400 W、辐射时间1 min，分别测试在辐射温度39、43、47、51、55 ℃下，银氧化锌复合物协同微波对羽绒的抑菌率，其结果如图4所示。

从图4可知，在39～55 ℃的辐射温度内，随着辐射温度增加，银氧化锌复合物协同微波对羽绒的抑菌率先增加后降低，在辐射温度为47 ℃时，抑菌率达到最大值49.53%。故47 ℃为银氧化锌复合物协同微波对羽绒杀菌的最佳微波辐射温度。2.5银氧化锌复合物协同微波对羽绒抗菌

的最佳工艺条件及回收试验下的抗菌

效果取0.50 g羽绒试样液，在最佳抗菌工艺条件下测定银氧化锌复合物协同微波对羽绒抗菌率，其结果见表1。由表1可知，在最佳抗菌工艺条件下，银氧化锌复合物协同微波对羽绒的抑菌率为53.34%。随着回收次数的增加，银氧化锌复合物对羽绒的抗菌作用逐渐下降。

3结论

本文利用高温分解法制备了银氧化锌复合物，并将所合成复合物协同微波用于羽绒杀菌。银氧化锌复合物协同微波对羽绒杀菌的最佳工艺条件为：羽绒与银氧化锌复合物的质量比为2∶1，微波辐射功率为400 W，微波辐射时间为2 min，微波辐射温度为47 ℃；最佳抗菌工艺条件下抗菌率为53.34%。用于抗菌实验的复合物可以经回收后再利用，随着回收次數的增加复合物的抑菌效果逐渐降低。在一定条件下，银氧化锌复合物可重复利用一定次数，节省成本，安全环保。

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