一種海藻生物纖維及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物纖維材料技術領域，具體涉及一種含微藻的海藻生物纖維及制備 方法和應用。
【背景技術】
[0002] 藻是一類生長在水中的植物，是隱花植物的一大類，無根、莖、葉等部分的區(qū)別，有 葉綠素可以自己制造養(yǎng)料。從生長環(huán)境分，藻類植物包括淡水藻類、海藻等很多種類。從形 態(tài)大小分，藻類植物又可以被分為大型藻類、多細胞藻類、微藻等。其中螺旋藻、小球藻、杜 氏鹽藻、雨生紅球藻等微藻富含對人體有重要保健功效的蝦青素、多不飽和脂肪酸、維生素 等生物活性成分，具有重要的經濟價值。海藻是海帶、紫菜、裙帶菜、石花菜等海洋藻類的總 稱，是生長在海中的藻類。海藻包括11個門，其中褐藻門、紅藻門等大型藻類是提取海藻酸 鹽、卡拉膠、瓊膠等海藻生物高分子的主要原料，目前被廣泛應用于食品、日化、生物質纖維 等領域。
[0003] 從褐藻中提取的海藻酸又稱褐藻酸、海帶膠、褐藻膠。作為一種天然高分子材料， 海藻酸具有許多優(yōu)良的性能，在食品、醫(yī)藥、紡織、印染、造紙、日用化工、廢水處理等領域有 十分廣闊的應用，是日常生活中使用最多的高分子材料之一。作為一種天然高分子，海藻酸 具有很高的分子量。從褐藻中提取的高粘度海藻酸的聚合度達600-1000,對應的分子量為 120，000-190，000。由于海藻酸的鈉鹽可溶解于水中，因此把海藻酸鈉溶于水中制備紡絲液 后，可以通過濕法紡絲制備海藻酸纖維。海藻酸與大多數(shù)二價或多價金屬離子形成的鹽是 不溶于水的，因此可以采用二價金屬離子的水溶液作為凝固液。由于氯化鈣對人體無任何 毒性，因此用氯化鈣為凝固液生產海藻酸鈣纖維是工業(yè)上最常用的生產方法。
[0004] 海藻酸鈣纖維在與含鈉離子的水溶液接觸后，纖維中的鈣離子與溶液中的鈉離子 發(fā)生離子交換，使不溶于水的海藻酸鈣轉換成水溶性的海藻酸鈉。當海藻酸鈣纖維與傷口 滲出液接觸后，由于傷口滲出液中的鈉離子與海藻酸鈣纖維中的鈣離子發(fā)生離子交換，纖 維在吸收大量的水分后被轉換成膠體。這層膠體中含有大量的水分，可以使傷口表面維持 一個濕潤的愈合環(huán)境。現(xiàn)代醫(yī)療理論證明濕潤的環(huán)境能促進細胞的增長繁殖，從而加快傷 口的愈合速度。以海藻酸鹽纖維為原料制備的面膜材料具有很好的保濕性能，在美容化妝 品領域有很高的應用價值。
[0005] 卡拉膠和瓊膠分別從紅藻植物中提取，與海藻酸鹽相似，卡拉膠和瓊膠也可以通 過濕法紡絲制備纖維，在醫(yī)療衛(wèi)生和美容化妝材料領域具有重要應用價值。海藻酸鹽、卡拉 膠、瓊膠等海藻生物纖維的功效可以通過各種共混改性工藝實現(xiàn)，例如在海藻酸鹽紡絲溶 液中加入羧甲基纖維素鈉可以提高纖維的吸濕性，在紡絲溶液中添加超細納米含銀粉末可 以改善纖維的抗菌性能。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于結合微藻富含的生物活性成分，通過共混紡絲改 進現(xiàn)有海藻生物纖維的性能，提供一種含有微藻生物質的海藻生物纖維，組分及重量百分 比為微藻0.1-25.0 %，海藻生物高分子99.9-75.0 %。
[0007] 進一步的，所述微藻為雨生紅球藻、螺旋藻、杜氏鹽藻或小球藻。
[0008] 進一步的，所述海藻生物高分子為海藻酸鹽、卡拉膠或瓊膠。
[0009] 進一步的，組分及重量百分比為微藻0.1-5.0%，海藻生物高分子95.0-99.9%。 [0010] 進一步的，組分及重量百分比為微藻1.0%，海藻生物高分子99.0%。
[0011] 本發(fā)明的一種海藻生物纖維的制備方法，按比例將海洋生物高分子溶解在微藻水 溶液中，形成均勻的紡絲溶液，通過噴絲孔擠入凝固液后形成纖維，經水洗、干燥后制得。
[0012] 進一步的，所述紡絲溶液的質量濃度為1-10%。
[0013] 進一步的，所述微藻水溶液是將微藻固體粉末溶解于水中形成，或直接使用微藻 培養(yǎng)液，所述微藻水溶液中微藻的質量含量為〇. 〇 1 % _5 %。
[0014] 本發(fā)明的一種海藻生物纖維的應用，將海藻生物纖維加工成紗線、機織物、針織 物、非織造布材料或包覆紗線。
[0015] 進一步的，應用于美容化妝材料、醫(yī)用衛(wèi)生材料或紡織材料。
[0016] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下有益效果:本發(fā)明的海藻生物纖維中分散著各種富 含生物活性成分的微藻植物細胞，加工成紡織材料后，在與人體接觸過程中可以通過其包 含的各種生物活性成分起到抗氧化、提高免疫力等多種生理活性功效，在美容紡織品中可 提高制品的美容功效，在醫(yī)療衛(wèi)生產品中可改善產品的親膚性，對人體無毒副作用，具有很 高的應用價值。
【具體實施方式】
[0017] 本發(fā)明公開的海藻生物纖維，包括微藻0.1-25.0 %和海藻生物高分子99.9-75.0%，均為重量百分比。其中所述微藻為雨生紅球藻、螺旋藻、杜氏鹽藻或小球藻。所述海 藻生物高分子為海藻酸鹽、卡拉膠或瓊膠。所述海藻酸鹽為海藻酸鈉、海藻酸鉀或海藻酸 銨。
[0018] 本發(fā)明的海藻生物纖維，優(yōu)選的重量百分比配方為微藻0.1-5.0%，海藻生物高分 子95.0-99.9%，進一步優(yōu)選的重量百分比配方為微藻1.0%，海藻生物高分子99.0%。
[0019] 本發(fā)明的海藻生物纖維的制備方法為:按配方量將海洋生物高分子溶解在微藻水 溶液中，形成均勻的紡絲溶液，紡絲溶液的質量濃度為1-10%，通過噴絲孔擠入凝固液后形 成纖維，經水洗、干燥后制得。所述凝固液為可以使海藻生物高分子從水溶液中沉淀的各種 介質，包括含鈣、鋅、銅等二價金屬離子的水溶液，酒精、丙酮、異丙醇等有機溶液等。
[0020] 所述微藻水溶液可以是將微藻固體粉末溶解于水中形成微藻水溶液，也可以直接 使用微藻培養(yǎng)液，所述微藻水溶液中微藻的質量含量為〇. 〇 1 % -5 %。
[0021] 本發(fā)明是以海洋生物高分子為載體，以分散在溶液中的微藻為添加劑，制備得到 的海藻生物纖維具有一般纖維的性能，可以被加工成紗線、機織物、針織物和非織造布材 料，也可以用聚脂纖維或其它纖維包覆后形成包覆紗線，應用于美容化妝材料、醫(yī)用衛(wèi)生材 料及紡織材料，具體可以是經切割包裝后形成用于面膜的美容化妝品、用于傷口護理的醫(yī) 用敷料、用于吸收人體滲液的醫(yī)用衛(wèi)生材料、嬰兒尿布、婦女衛(wèi)生用品、成人失禁用品、用于 貼身內衣等與人體接觸的各種紡織材料。在與人體接觸過程中，纖維中包含的微藻可以通 過其含有的生物活性成分起到促進皮膚增長、護膚、美容等保健功效。
[0022] 本發(fā)明采用的微藻根據(jù)其種類具有豐富的生物活性。例如雨生紅球藻是一種單細 胞綠藻，其生物體內積累大量的類胡蘿卜素，其中80%以上為蝦青素及其酯類。蝦青素具有 抗氧化、抗腫瘤和增強免疫力等許多重要的生理和生物學功能，在食品添加劑、化妝品、保 健品和醫(yī)藥工業(yè)上具有廣闊的應用前景。與雨生紅球藻相似，杜氏鹽藻是也是一種綠藻，其 生物體內的蛋白質含量可達29.4%，還含有27種無機元素，包括0 &、1%、似、1(^6、211、(：11等對 人體有重要生理功能的礦物質。
[0023] 螺旋藻是一種絲狀藍藻，又稱藍細菌。作為地球上最古老的光合生物之一，螺旋藻 因其安全、無污染性以及豐富的營養(yǎng)價值及醫(yī)藥價值被聯(lián)合國糧農組織和世界衛(wèi)生組認為 是21世紀最佳食品和保健品，其蛋白質含量高達60%_72%，其中藻膽蛋白是一種特殊的色 素蛋白，在螺旋藻藻體中含量高達20%，具有明顯的抗氧化、抗炎癥、增強機體免疫能力的 作用。此外，螺旋藻富含維生素 B1、B2、B3、B6、B12及維生素 E等，含有人體最需要的各種維生 素。
[0024] 小球藻為綠藻門小球藻屬普生性單細胞綠藻，是一種球形單細胞藻，直徑3-8微 米，是一種高效的光合植物，以光合自養(yǎng)生長繁殖，分布極廣。小球藻易于培養(yǎng)，不僅能利用 光能自養(yǎng)，還能在異養(yǎng)條件下利用有機碳源進行生長、繁殖，并且生長繁殖速度快，是地球 上動植物中唯一能在20h增長4倍的生物，具有很高的應用價值。分析結果顯示每100克小球 藻中所含的水分、蛋白質、脂肪、碳水化合物、纖維素、葉綠素、礦物質、胡蘿卜素、小球藻生 長因子、維生素 Bl、維生素 Β2、維生素 Β6、維生素 Β12、維生素 C、維生素 Ε、泛酸、生物素（維生 素 Η)、葉酸、煙酸(尼克酸）、膽堿、肌醇等生物活性成分的含量分別為6-7g、50-65g、5-10g、 l〇-20g、2-5g、2-4g、5_7g、100-200mg、2000-5000mg、1·0-3·0mg、3·0-6·Omg、1·0-3·Omg、 0·2-0·4mg、20_50mg、12_30mg、0·8-2mg、3-20mg、3_10mg、10-30mg、60-160mg、6_20mg。
[0025] 螺旋藻、小球藻、杜氏鹽藻、雨生紅球藻等微藻是單細胞藻類，具有微米級顆粒的 外觀形態(tài)，分散在紡絲溶液中可以很容易通過噴絲孔與溶解在溶劑中的高分子材料一起形 成共混纖維。以此得到的纖維材料負載富含生物活性物質的微藻生物質成分，在美容紡織 材料及生物醫(yī)用材料中有重要的應用價值。
[0026] 下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
[0027]實施例1、雨生紅球藻的人工養(yǎng)殖
[0028] 根據(jù)文獻(顧洪玲.