一种海藻生物纤维及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物纤维材料技术领域，具体涉及一种含微藻的海藻生物纤维及制备 方法和应用。
【背景技术】
[0002] 藻是一类生长在水中的植物，是隐花植物的一大类，无根、茎、叶等部分的区别，有 叶绿素可以自己制造养料。从生长环境分，藻类植物包括淡水藻类、海藻等很多种类。从形 态大小分，藻类植物又可以被分为大型藻类、多细胞藻类、微藻等。其中螺旋藻、小球藻、杜 氏盐藻、雨生红球藻等微藻富含对人体有重要保健功效的虾青素、多不饱和脂肪酸、维生素 等生物活性成分，具有重要的经济价值。海藻是海带、紫菜、裙带菜、石花菜等海洋藻类的总 称，是生长在海中的藻类。海藻包括11个门，其中褐藻门、红藻门等大型藻类是提取海藻酸 盐、卡拉胶、琼胶等海藻生物高分子的主要原料，目前被广泛应用于食品、日化、生物质纤维 等领域。
[0003] 从褐藻中提取的海藻酸又称褐藻酸、海带胶、褐藻胶。作为一种天然高分子材料， 海藻酸具有许多优良的性能，在食品、医药、纺织、印染、造纸、日用化工、废水处理等领域有 十分广阔的应用，是日常生活中使用最多的高分子材料之一。作为一种天然高分子，海藻酸 具有很高的分子量。从褐藻中提取的高粘度海藻酸的聚合度达600-1000,对应的分子量为 120，000-190，000。由于海藻酸的钠盐可溶解于水中，因此把海藻酸钠溶于水中制备纺丝液 后，可以通过湿法纺丝制备海藻酸纤维。海藻酸与大多数二价或多价金属离子形成的盐是 不溶于水的，因此可以采用二价金属离子的水溶液作为凝固液。由于氯化钙对人体无任何 毒性，因此用氯化钙为凝固液生产海藻酸钙纤维是工业上最常用的生产方法。
[0004] 海藻酸钙纤维在与含钠离子的水溶液接触后，纤维中的钙离子与溶液中的钠离子 发生离子交换，使不溶于水的海藻酸钙转换成水溶性的海藻酸钠。当海藻酸钙纤维与伤口 渗出液接触后，由于伤口渗出液中的钠离子与海藻酸钙纤维中的钙离子发生离子交换，纤 维在吸收大量的水分后被转换成胶体。这层胶体中含有大量的水分，可以使伤口表面维持 一个湿润的愈合环境。现代医疗理论证明湿润的环境能促进细胞的增长繁殖，从而加快伤 口的愈合速度。以海藻酸盐纤维为原料制备的面膜材料具有很好的保湿性能，在美容化妆 品领域有很高的应用价值。
[0005] 卡拉胶和琼胶分别从红藻植物中提取，与海藻酸盐相似，卡拉胶和琼胶也可以通 过湿法纺丝制备纤维，在医疗卫生和美容化妆材料领域具有重要应用价值。海藻酸盐、卡拉 胶、琼胶等海藻生物纤维的功效可以通过各种共混改性工艺实现，例如在海藻酸盐纺丝溶 液中加入羧甲基纤维素钠可以提高纤维的吸湿性，在纺丝溶液中添加超细纳米含银粉末可 以改善纤维的抗菌性能。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题在于结合微藻富含的生物活性成分，通过共混纺丝改 进现有海藻生物纤维的性能，提供一种含有微藻生物质的海藻生物纤维，组分及重量百分 比为微藻0.1-25.0 %，海藻生物高分子99.9-75.0 %。
[0007] 进一步的，所述微藻为雨生红球藻、螺旋藻、杜氏盐藻或小球藻。
[0008] 进一步的，所述海藻生物高分子为海藻酸盐、卡拉胶或琼胶。
[0009] 进一步的，组分及重量百分比为微藻0.1-5.0%，海藻生物高分子95.0-99.9%。 [0010] 进一步的，组分及重量百分比为微藻1.0%，海藻生物高分子99.0%。
[0011] 本发明的一种海藻生物纤维的制备方法，按比例将海洋生物高分子溶解在微藻水 溶液中，形成均匀的纺丝溶液，通过喷丝孔挤入凝固液后形成纤维，经水洗、干燥后制得。
[0012] 进一步的，所述纺丝溶液的质量浓度为1-10%。
[0013] 进一步的，所述微藻水溶液是将微藻固体粉末溶解于水中形成，或直接使用微藻 培养液，所述微藻水溶液中微藻的质量含量为〇. 〇 1 % _5 %。
[0014] 本发明的一种海藻生物纤维的应用，将海藻生物纤维加工成纱线、机织物、针织 物、非织造布材料或包覆纱线。
[0015] 进一步的，应用于美容化妆材料、医用卫生材料或纺织材料。
[0016] 本发明相比现有技术具有如下有益效果:本发明的海藻生物纤维中分散着各种富 含生物活性成分的微藻植物细胞，加工成纺织材料后，在与人体接触过程中可以通过其包 含的各种生物活性成分起到抗氧化、提高免疫力等多种生理活性功效，在美容纺织品中可 提高制品的美容功效，在医疗卫生产品中可改善产品的亲肤性，对人体无毒副作用，具有很 高的应用价值。
【具体实施方式】
[0017] 本发明公开的海藻生物纤维，包括微藻0.1-25.0 %和海藻生物高分子99.9-75.0%，均为重量百分比。其中所述微藻为雨生红球藻、螺旋藻、杜氏盐藻或小球藻。所述海 藻生物高分子为海藻酸盐、卡拉胶或琼胶。所述海藻酸盐为海藻酸钠、海藻酸钾或海藻酸 铵。
[0018] 本发明的海藻生物纤维，优选的重量百分比配方为微藻0.1-5.0%，海藻生物高分 子95.0-99.9%，进一步优选的重量百分比配方为微藻1.0%，海藻生物高分子99.0%。
[0019] 本发明的海藻生物纤维的制备方法为:按配方量将海洋生物高分子溶解在微藻水 溶液中，形成均匀的纺丝溶液，纺丝溶液的质量浓度为1-10%，通过喷丝孔挤入凝固液后形 成纤维，经水洗、干燥后制得。所述凝固液为可以使海藻生物高分子从水溶液中沉淀的各种 介质，包括含钙、锌、铜等二价金属离子的水溶液，酒精、丙酮、异丙醇等有机溶液等。
[0020] 所述微藻水溶液可以是将微藻固体粉末溶解于水中形成微藻水溶液，也可以直接 使用微藻培养液，所述微藻水溶液中微藻的质量含量为〇. 〇 1 % -5 %。
[0021] 本发明是以海洋生物高分子为载体，以分散在溶液中的微藻为添加剂，制备得到 的海藻生物纤维具有一般纤维的性能，可以被加工成纱线、机织物、针织物和非织造布材 料，也可以用聚脂纤维或其它纤维包覆后形成包覆纱线，应用于美容化妆材料、医用卫生材 料及纺织材料，具体可以是经切割包装后形成用于面膜的美容化妆品、用于伤口护理的医 用敷料、用于吸收人体渗液的医用卫生材料、婴儿尿布、妇女卫生用品、成人失禁用品、用于 贴身内衣等与人体接触的各种纺织材料。在与人体接触过程中，纤维中包含的微藻可以通 过其含有的生物活性成分起到促进皮肤增长、护肤、美容等保健功效。
[0022] 本发明采用的微藻根据其种类具有丰富的生物活性。例如雨生红球藻是一种单细 胞绿藻，其生物体内积累大量的类胡萝卜素，其中80%以上为虾青素及其酯类。虾青素具有 抗氧化、抗肿瘤和增强免疫力等许多重要的生理和生物学功能，在食品添加剂、化妆品、保 健品和医药工业上具有广阔的应用前景。与雨生红球藻相似，杜氏盐藻是也是一种绿藻，其 生物体内的蛋白质含量可达29.4%，还含有27种无机元素，包括0 &、1%、似、1(^6、211、(：11等对 人体有重要生理功能的矿物质。
[0023] 螺旋藻是一种丝状蓝藻，又称蓝细菌。作为地球上最古老的光合生物之一，螺旋藻 因其安全、无污染性以及丰富的营养价值及医药价值被联合国粮农组织和世界卫生组认为 是21世纪最佳食品和保健品，其蛋白质含量高达60%_72%，其中藻胆蛋白是一种特殊的色 素蛋白，在螺旋藻藻体中含量高达20%，具有明显的抗氧化、抗炎症、增强机体免疫能力的 作用。此外，螺旋藻富含维生素 B1、B2、B3、B6、B12及维生素 E等，含有人体最需要的各种维生 素。
[0024] 小球藻为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻，是一种球形单细胞藻，直径3-8微 米，是一种高效的光合植物，以光合自养生长繁殖，分布极广。小球藻易于培养，不仅能利用 光能自养，还能在异养条件下利用有机碳源进行生长、繁殖，并且生长繁殖速度快，是地球 上动植物中唯一能在20h增长4倍的生物，具有很高的应用价值。分析结果显示每100克小球 藻中所含的水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物、纤维素、叶绿素、矿物质、胡萝卜素、小球藻生 长因子、维生素 Bl、维生素 Β2、维生素 Β6、维生素 Β12、维生素 C、维生素 Ε、泛酸、生物素（维生 素 Η)、叶酸、烟酸(尼克酸）、胆碱、肌醇等生物活性成分的含量分别为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、杜氏盐藻、雨生红球藻等微藻是单细胞藻类，具有微米级颗粒的 外观形态，分散在纺丝溶液中可以很容易通过喷丝孔与溶解在溶剂中的高分子材料一起形 成共混纤维。以此得到的纤维材料负载富含生物活性物质的微藻生物质成分，在美容纺织 材料及生物医用材料中有重要的应用价值。
[0026] 下面通过实施例对本发明作进一步的描述。
[0027]实施例1、雨生红球藻的人工养殖
[0028] 根据文献(顾洪玲.