БИОСТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДЖУТА И ХЛОПКА

Работа посвящена изучению биостойкости брезентовой ткани из смеси джута и хлопка, с разными видами пропиток, под воздействием домового гриба Serpula himantioides в различных средах. Так же в статье рассмотрены результаты исследований по определению антимикробной активности тканей, по содержанию тяжелых металлов в тканях, и определению общего количества бактерий и грибов в образцах ткани.

Процесс биологического разрушения материалов осуществляется под воздействием различных факторов, как в условиях длительного хранения, так и при производстве, транспортировки и эксплуатации. За биоповреждения и биодеструкцию материалов в ответе бактерии, грибы, агрессивные метаболиты микроорганизмов, насекомые и грызуны.

Убытки от биоповреждений существуют в различных областях, но особенно больших объемов они достигают в промышленной продукции.  На сегодняшний день защита от биоповреждений представляет собой глобальную научно-практическую задачу, поэтому важно всесторонне изучить процесс биодеструкции. Наравне с этим важно заниматься изучением биостойкости различных материалов, опираясь на различные методы её оценки. Опытно-технологические работы подразумевают организацию сертификационных испытаний на биологическую стойкость материалов. На основе биотехнологических принципов  созданы типы датчиков для контроля  уровня микробного загрязнения сырья, материалов.[6, с. 4]

Биостойкость – это свойство материалов и изделий длительно сопротивляться воздействию грибов и бактерий, вызывающих гниение или иные разрушительные биологические процессы. [3, с. 656] Иными словами, это стойкость материала к разрешению различными биологическими агентами. Факторами, определяющими стойкость материалов к биологическим повреждениям, является их природа, а также химическая и физическая структура. Заметное влияние на скорость и степень биологической деструкции материалов оказывают входящие в их состав ингредиенты. При таком разрушении материалов, наблюдается снижением их молекулярной массы и изменением характера молекулярно-массового распределения, ухудшаются их физико-механические свойства и, в первую очередь, прочностные и деформационные данные. [5, с. 312]

Степень зараженности материалов микроорганизмами, расселение грибов-микромицетов и результат их деструктивного воздействия зависит от природы материалов и вида микроорганизмов. Также на результат разрешительного действия влияют эксплуатация: температура, влажность, интенсивность освещения, рН среда, содержание озона и т.д. Проблема определения стойкости материалов к деструктивному действию микроорганизмов и поиска путей повышения стабильности материалов связаны с проблемой повышения качества и надежности изделий. [5, с. 312]

Материалом для исследования являлся суровый брезент, состоящий из джута и хлопка. Брезент используется для пошива рукавиц, рабочей одежды, покрытия промокаемых, горючих изделий и сооружений. Производится брезент огнеупорный, как укрытие для горючих материалов, так же брезент с водоотталкивающей пропиткой используется для материалов, которые боятся влаги. Джут содержащими материалами также являются мешковина, упаковочная ткань, шпагат, канат, иглопробивной материал (нетканое полотно), межвенцовый утеплитель и т.п. Особенностью джут содержащих материалов является то, что они выполнены из джутовых и хлопчатобумажных нитей. Джутовое волокно считается наиболее экологически чистым из-за его низкой потребности в отношении пестицидов или удобрений и обретает популярность в мире благодаря своему уникальному свойству биодеградации. Оно разлагаемо микроорганизмами и поэтому после использования полностью смешивается с почвой. Благодаря этому обогащает почву органическими веществами и помогает впоследствии получать более высокий урожай зерновых культур.

Хлопковое волокно является довольно устойчивым к воздействию бактерий и грибов, что связано с его особенностями химической и физической структуры. Известно, что базовыми элементами морфологической структуры данного волокна являются кутикула, первичная стенка, свернутый слой, вторичная стенка и третичная стенка с центральным каналом. Кутикула, состоящая из жиро – восковых веществ, обладает высокой химической стойкостью и выполняет защитную роль.[4, с. 294]

На материалы, эксплуатируемые в разных природ­ных условиях, попадает множество различных микроорганизмов: микроско­пические грибы (микромицеты), актиномицеты, бактерии, водо­росли и др. Микромицеты действуют в условиях влажности. При наличии влаги споры на материале быстро прорастают и на­чинают расти за счет компонентов окружающей среды. Чем богаче среда по количеству питательных элементов, тем интенсивнее микроорганизмы растут и развиваются, образуя органы плодоношения, быстро дающие новую генерацию. Благодаря хорошо развитым фермент­ным системам и качеству организма целесообразно реагиро­вать на факторы внешней среды, микроорганизмы, в особенности микроскопические грибы и споровые бактерии, хорошо выживают, легко приспосабливаются и интенсивно размножаются в новых, часто весьма экстремальных, условиях.[2, с. 147]

Воздейств­ие грибов на материалы и дальнейшее их разрушение происходит под влиянием различных факторов в питательных средах. Исследования могут проводиться в натуральных или лабораторных условиях. Испытания материалов плесневыми грибами являются одним из способов проверки на биостойкость. Степень обрастания микроскопическими грибами выражается в баллах и приведена в статье Е.Л. Пехташева, А.Н. Неверов и др. Также авторы статьи выделяют три класса повреждений в зависимости от их характера и от того, затрагивается ли внутренняя структура волокна или нет. [3, с. 163]

Воздействия Serpula Himantioides на брезентовую ткань из джута и хлопка, заключается в том, что при колонизации микромицеты используют компоненты ткани в качестве питательной среды, что приводит к последующей глубокой деструкции структуры ее волокон.

В ходе экспериментов было установлено, что брезентовый материал, без какой-либо пропитки, полностью зарастает во всех питательных средах на протяжении всего эксперимента. Брезент с огнеупорной пропиткой в водной среде не показал активного роста, в синтетической среде и сусло на первой стадии эксперимента мицелиальные высечки запушились, на заключительной стадии наблюдается полное зарастание образцов. Брезентовый материал с водоотталкивающей обработкой полностью зарастает во всех питательных средах уже на первой стадии эксперимента. В ходе опытов было установлено, что брезентовый материал, не зависимо от пропитки, является превосходной питательной средой для домовых грибов.

В результате исследований, на определение антимикробной активности, образцов брезента из смеси джута и хлопка, лишь брезент подвергнутый огнеупорной обработке и брезент подвергнутый водоотталкивающей обработке проявляют антимикробный эффект в отношении тест - культуры S. Aureus ATCC 29213.

Присутствие тяжелых металлов в образцах оказывает влияние на биодеструкцию материала. Для определения наличия в исследуемых пробах тяжелых металлов использовался рентгенофлуоресцентный метод на спектроскане. Исследование показало, что в данных образцах тяжелые металлы не присутствуют в значительном количестве, наблюдаются только следы фосфора и железа.

Результаты исследования по определению общего количества бактерий и грибов в образцах тканей представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Результаты исследований               

Брезентовый материал с водоотталкивающей обработкой наиболее чистый. По оценке макроморфологических признаков у колоний бактерий можно предположить, что бактерии в основном представлены спорообразующими формами, вероятно различными видами бацилл.

В результате исследований образцов тканей из брезента установлено, что брезент подвергнутый водоотталкивающей обработке и брезент подвергнутый огнеупорной обработке проявляют антимикробный эффект в отношении тест-культуры Золотистого стафилококка St. Aureus.  При определении общего количества бактерий и грибов в образцах тканей было установлено, что брезент подвергнутый водоотталкивающей обработке наиболее чистый. Так же установлено, что домовой гриб Serpula himantioides оказывает влияние почти на все образцы, кроме брезента  подвергнутого огнеупорной обработке.

Список литературы:

1. Ишлинский А.Ю. Большой энциклопедичекий словарь. Политехнический — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, 656 с.
2. Лугаускас А. Ю., Микульскене А. И., Шляужене Д. Ю. Каталог микромицетов — биодеструкторов полимерных материалов. — М.: Наука, 1987, 147 c.
3. Пехташева Е.Л. Методы оценки биостойкости материалов / Пехташева Е.Л., Неверов А.Н., Заиков Г.Е. и др. // Вестник Казанского технологического ун-та. - 2012. - Т. 15. - №8, 163 с.
4. Пехташева Е.Л. Биостойкость натуральных и синтетических текстильных волокон / Пехташева Е.Л., Неверов А.Н., Заиков Г.Е. и др. // Вестник Казанского технологического ун-та. - 2012. - Т. 15. - №7, 294 с.
5. Пехташева Е.Л. Микробиологическая стойкость материалов на основе природных высокомолекулярных соединений: дис. доктор техн. наук – Москва, 2004. – 312 с.
6. Шамолина И.И. Методы исследований биологической повреждаемости непродовольственных товаров. Методические указания к выполнению контрольных работ для студентов заочной сокращенной формы обучения по направлениям 100700 «Торговое дело» и 100800 «Товароведение» (степень «бакалавр»). — СПбГУТД, 2013, 4 с.