銀—氧化鋅復合物協同微波在羽絨殺菌中的應

用江娟 黎彧 周純 林志盛 吳坤鵬 張潤霆 陳云波

摘要：通過高溫分解法制備銀氧化鋅復合物，并用于羽絨殺菌。研究所制備復合物協同微波對羽絨的殺菌工藝，探討復合物用量、微波輻射功率、微波輻射時間和微波輻射溫度等工藝條件對羽絨抗菌效果的影響，同時對復合物進行循環回收實驗。結果表明：所制備銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的最高抑菌率為53.34%，工藝條件為羽絨與復合物質量比2∶1，微波輻射功率400 W、微波輻射時間2 min、微波輻射溫度47 ℃。在最佳工藝條件下對復合物進行連續5次回收，回收后的抑菌率分別為37.24%、18.52%、16.19%、10.69%和8.54%。所制備銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨具有抗菌性，隨著回收次數的增加，復合物抗菌效果逐漸減弱。

關鍵詞：銀氧化鋅復合物；微波；羽絨；殺菌；回收

中圖分類號：TQ051.8文獻標志碼：A文章編號：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

羽絨體輕松軟、彈性好、保溫、防寒能力強[1]。中國是生產羽絨、羽絨制品的大國[2]。但羽絨在獲取過程中極易攜帶細菌、病毒，在潮濕環境下易滋生微生物等有害物質，產生異味[3]；而羽絨制品多與人體身體直接接觸，因此對羽絨殺菌消毒成為衡量羽絨制品質量、保證消費者人身安全的重要環節。目前國內羽絨加工多按下列工藝進行：水洗→洗滌劑與消毒劑或高溫高壓滅菌[1，4]→清水沖洗→脫水→烘干[5]。在此工藝過程中，羽絨消毒殺菌所采用的消毒劑多為有機類化合物，所產生廢水屬高濃度有機廢水[6]，直接排放極易造成環境污染；而高溫高壓滅菌往往是高能耗、高成本，增加羽絨生產企業經濟壓力。

無機抗菌材料相對于有機抗菌材料，具有安全性高、抗菌性能穩定、持久性強和耐熱性好等優點[7]。作為一種最早用于抗菌的金屬化合物，氧化鋅具有良好的穩定性和安全性，被美國食品藥物監督管理局認為是5種安全的鋅化合物之一，且氧化鋅系列抗菌材料成本低廉，應用范圍越來越廣[811]。而作為另一種含有抗菌活性的無機抗菌材料，銀離子的殺菌活性名列前茅，以納米銀為代表的新型安全高效抗菌材料又引起了人們的關注[1214]，但銀系列抗菌材料價格相對昂貴，而且穩定性差，使得其應用范圍受到限制[15]。

近年來，微波技術作為一種新型的加熱滅菌技術備受人們關注，尤其在食品衛生[1617]、醫藥領域[1819]得到了快速的發展。微波滅菌法不同于傳統加熱方式，是利用微波介質加熱特性，殺菌溫度低、時間短、滅菌效率高、無污染。但在羽絨加工處理過程中，采用微波加熱滅菌的工藝研究報道較少。

在綜合考慮氧化鋅、銀離子的優缺點后，本文提出制備銀氧化鋅復合物，在降低純銀粒子制備成本的前提下，增強氧化鋅顆粒抗菌性。結合微波加熱滅菌技術的優點，提出銀氧化鋅協同微波技術用于羽絨殺菌，并研究優化該工藝條件。

1實驗

1.1銀氧化鋅復合物的制備

1.1.1試劑與儀器

試劑：硝酸銀（AgNO3）、聚乙烯醇（PVA）、氫氧化鈉（NaOH）、氯化鋅（ZnCl2）、草酸、去離子水，所用試劑和溶劑均為分析純。

儀器：RW20機械攪拌器（IKA），SX31014快速升溫電阻爐（湖南湘潭儀器有限公司），SH1012系列鼓風干燥箱（上杭儀器有限公司）。

1.1.2復合物的制備

一定體積的AgNO3溶液與PVA水溶液混合后，加入NaOH溶液，待生成絮狀沉淀，陳化36 h后過濾，并用蒸餾水反復洗滌。濾餅80 ℃干燥4 h，得到氧化銀。將ZnCl2溶液與草酸溶液混合，攪拌50 min后，靜置一段時間過濾，濾餅反復洗滌并于烘箱中120 ℃干燥3 h，得到草酸鋅化合物。將氧化銀與草酸鋅混合研磨過篩，于馬弗爐600 ℃煅燒2 h，待降至室溫后取出，研磨過篩，得到銀氧化鋅復合物。

1.2銀氧化鋅復合物的抗菌實驗

1.2.1試劑和儀器

試劑：所制備銀氧化鋅復合物，營養瓊脂（青島海博生物技術有限公司），羽絨（廣東鴻基羽絨制品有限公司），其他所用試劑和溶劑均為分析純。

儀器：BS110S電子天平、BIODL移液槍（上海寶予德科學儀器有限公司），YX280B型手提式蒸汽消毒器（江陰濱江醫療設備廠），WF4000微波快速反應系統（上海屹堯微波化學技術有限公司），SDJ單人式凈化工作臺、HJ6B多頭磁力加熱攪拌器、DHP9002隔水式恒溫培養箱（上海銳風儀器制造有限公司）。

1.2.2抗菌實驗步驟

a）滅菌

包扎實驗所需玻璃儀器，如試管、布氏漏斗、培養皿、玻璃棒等，放到手提式蒸汽高壓滅菌鍋進行滅菌，用紫外燈對超凈工作臺和無菌室均進行滅菌30～45 min。

b）無菌水的制備

分別取兩個錐形瓶裝有100、50 mL去離子水，蓋好硅膠塞并包扎，放進手提式高壓蒸汽滅菌鍋進行滅菌。

c）培養基的制備

稱取3.3 g營養瓊脂，加水于錐形瓶中配置成100 mL的溶液，加熱溶解至透明，蓋好硅膠塞并包扎放入滅菌鍋滅菌。

d）羽絨試樣液的制備

稱0.50 g羽絨，用50 mL無菌水搖勻清洗，使附在羽絨上的部分細菌溶在水中，以減少羽絨上細菌的數量，抽濾，將抽濾的羽絨快速放入含有轉子的50 mL無菌水的消化瓶中，15 min磁力攪拌充分搖勻，使羽絨上的細菌盡量脫落于無菌水中。

e）樣品菌落計數

在無菌室中的超凈工作臺上進行接種，于3根試管中分別吸取9 mL無菌水，標記1號，2號，3號，吸取1 mL羽絨試樣液到1號試管，充分震蕩、搖勻，將1號管的試樣稀釋100倍（2號）和1 000倍（3號），空白對照實驗為1 mL無菌水，于培養皿中接種1 mL稀釋液，平行實驗2次，營養瓊脂約40 ℃時，均勻倒入上述培養基，待培養基冷卻凝固后，倒平板，置于37 ℃恒溫培養箱培養24 h后，進行菌落總數的統計。

f）反應條件的改變對抗菌效果的影響

設定不同銀氧化鋅復合物用量、微波輻射功率、微波輻射時間、微波輻射溫度，稱取0.50 g處理過后的羽絨樣品，測定抗菌前后羽絨的菌落總數，平行2次試驗，計算其抑菌率，分析實驗結果并得出最佳抗菌工藝條件。

2結果討論

2.1銀氧化鋅復合物用量對抗菌效果的影響

取0.50 g羽絨所制備的羽絨試樣液，分別加入不同質量的銀氧化鋅復合物協同微波處理后，測定菌落數，平行試驗2次，并做空白試驗，計算不同用量銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的抑菌率。其中，微波條件為溫度47 ℃，時間1 min，功率400 W。

由圖1可見，在不添加銀氧化鋅復合物時，微波對羽絨具有一定的抑菌作用，其抑菌率為12.48%；隨著銀氧化鋅復合物用量的增加，復合物協同微波對羽絨的抑菌率先增后降，當銀氧化鋅復合物用量為0.25 g，即羽絨與銀氧化鋅質量比為2∶1時，抑菌率達到最大49.53%。

2.2微波輻射功率對抗菌效果的影響

取0.50 g羽絨所制備的羽絨試樣液，加入0.25 g銀氧化鋅復合物，設定微波溫度為47 ℃、時間1 min，微波功率分別為100、200、300、400、500 W，做空白試驗并平行試驗2次，測定銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的抑菌率（圖2）。

復合物對羽絨的抑菌率

從圖2可看出，隨著微波輻射功率增大，銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的抑菌作用逐漸增強，功率為400 W時，抑菌作用最強，抑菌率達到49.53%；但當微波輻射功率繼續增大到500 W，抑菌作用明顯降低。因此，400 W是銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的最佳輻射功率。

2.3微波輻射時間對抗菌效果的影響

取0.50 g羽絨所制備的羽絨試樣液，加入0.25 g銀氧化鋅復合物，設定微波溫度為47 ℃、微波功率為400 W、不同微波輻射時間（0.5～4 min），做空白試驗并平行試驗2次，測定銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的抑菌率。

不同微波輻射時間后，銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的抑菌率見圖3。由圖3可知，銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的抑菌作用對微波輻射時間較為敏感，微波輻射時間從0.5 min到2 min，抑菌率從7.94%增加到50.12%；微波輻射時間從2 min到3 min，抑菌率降低至26.82%；繼續延長微波輻射時間（3 min→4 min），抑菌率變化很小。因此，最佳抗菌微波輻射時間為2 min，時間過短或過長，均不利于銀氧化鋅復合物對羽絨抗菌。

2.4微波輻射溫度對抗菌效果的影響

取0.50 g羽絨試樣液，加入0.25 g銀氧化鋅復合物，設定微波輻射功率為400 W、輻射時間1 min，分別測試在輻射溫度39、43、47、51、55 ℃下，銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的抑菌率，其結果如圖4所示。

從圖4可知，在39～55 ℃的輻射溫度內，隨著輻射溫度增加，銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的抑菌率先增加后降低，在輻射溫度為47 ℃時，抑菌率達到最大值49.53%。故47 ℃為銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨殺菌的最佳微波輻射溫度。2.5銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨抗菌

的最佳工藝條件及回收試驗下的抗菌

效果取0.50 g羽絨試樣液，在最佳抗菌工藝條件下測定銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨抗菌率，其結果見表1。由表1可知，在最佳抗菌工藝條件下，銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨的抑菌率為53.34%。隨著回收次數的增加，銀氧化鋅復合物對羽絨的抗菌作用逐漸下降。

3結論

本文利用高溫分解法制備了銀氧化鋅復合物，并將所合成復合物協同微波用于羽絨殺菌。銀氧化鋅復合物協同微波對羽絨殺菌的最佳工藝條件為：羽絨與銀氧化鋅復合物的質量比為2∶1，微波輻射功率為400 W，微波輻射時間為2 min，微波輻射溫度為47 ℃；最佳抗菌工藝條件下抗菌率為53.34%。用于抗菌實驗的復合物可以經回收后再利用，隨著回收次數的增加復合物的抑菌效果逐漸降低。在一定條件下，銀氧化鋅復合物可重復利用一定次數，節省成本，安全環保。

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