柠檬精油与香蕉纤维非织造布制备可生物降解消毒湿巾及其抗菌与力学性能研究

为解决COVID-19疫情期间合成纤维湿巾不可降解及化学消毒剂毒性问题，乌干达研究人员开发了以香蕉纤维为基材、柠檬精油为抗菌剂的天然消毒湿巾。该湿巾对多种细菌（包括E. coli、S. aureus和P. aeruginosa野生株与标准株）均表现出显著抑菌活性（抑菌圈10.00±1.00 mm至13.67±1.16 mm），且湿态拉伸强度较干态提升4.29%（纵向）和20.41%（横向），为可生物降解个人防护材料提供了新策略。

　　

在COVID-19大流行期间，消毒湿巾成为个人防护的重要工具，但传统湿巾主要由不可降解的合成纤维（如聚丙烯、聚酯）制成，加之化学消毒剂中的三氯生等成分存在致癌性、内分泌干扰及微生物耐药性风险，其环境与健康影响引发广泛担忧。更棘手的是，即便全纤维素基湿巾也因添加化学增强剂而难以降解，导致污水处理系统堵塞和微塑料污染。面对这一挑战，研究人员将目光投向天然材料——香蕉纤维。香蕉作为全球热带地区广泛种植的作物，每年产生大量伪茎废弃物，其纤维具有可生物降解、可再生及优异力学性能的特点，但此前从未被用于湿巾开发。

本研究由乌干达Busitema大学团队开展，旨在利用100%香蕉纤维非织造布与植物精油配方，开发一种兼具抗菌效能和环境友好特性的消毒湿巾。研究成果发表于《Scientific Reports》，为可持续防护材料提供了创新解决方案。

研究采用了几项关键技术方法：首先通过水刺法（hydroentangling）制备香蕉纤维非织造布；利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证纤维成分；通过拉伸试验机（ISO 9073-18标准）测试干湿态力学性能；以穆勒欣顿琼脂（Mueller Hinton agar）扩散法评估对6种细菌菌株（包括E. coli ATCC 25922、野生E. coli、S. aureus ATCC 25923、野生S. aureus、P. aeruginosa ATCC 27853及野生P. aeruginosa）的抑菌活性；使用商业柠檬消毒剂（含柠檬、桉树、雪松和橙精油）浸渍织物，并添加0.2% Polysorbate 20（聚山梨酯20）作为乳化剂。

Fourier Transform Infra-red(FTIR) analysis of the spunlaced non-woven fabric made from banana fibres

FTIR光谱分析显示，香蕉原纤维与水刺非织造布在893 cm^?1（C-H伸缩振动，表征纤维素/半纤维素）、1030 cm^?1（C-O伸缩振动，表征醇基）、1239–1403 cm^?1（C=O伸缩振动，表征木质素）及3200–3500 cm^?1（O-H基团）等关键峰位高度一致，证实织物由纯香蕉纤维制成。

Antimicrobial efficacy of a wet wipe treated with antimicrobial formulation

浸渍精油后的香蕉纤维湿巾对所有测试菌株均产生显著抑菌圈，其中对野生E. coli抑制效果最强（13.67±1.16 mm），接近14.00 mm标准值。抑菌活性归因于柠檬精油中活性成分的扩散效应，尽管略低于基准值可能与微生物耐药性、精油浓度及扩散效率有关，但首次证明了香蕉纤维载体与植物配方结合的抗菌潜力。

Mechanical and physical properties of the spunlaced non-woven wipe

力学测试显示，香蕉纤维湿巾在湿态下表现出反常的强度提升：纵向（机器方向）湿拉伸强度较干态增加4.29%（达166.712 N），横向增加20.41%（达133.043 N），而断裂伸长率则降低。这一现象与传统纤维素纤维湿态弱化相反，推测因水分引起纤维溶胀并增强分子间氢键所致。单位面积质量（50 g/m²）、爆破强度及透气性等指标均符合一次性湿巾应用标准（EAS 1075:2022），且湿拉伸指数（纵向8.59 N·m·kg^?1，横向6.86 N·m·kg^?1）显著优于典型商业婴儿湿巾（文献值仅0.507–3.48 N·m·kg^?1）。

研究结论表明，香蕉纤维非织造布结合植物精油配方可有效替代合成纤维湿巾，其在湿态下的增强力学性能与抗菌效能解决了可降解材料机械强度不足的痛点。该技术不仅为香蕉废弃物增值利用开辟新途径，更减少了微塑料污染与化学毒害风险，契合可持续发展需求。然而，研究未设置阴性对照（未处理香蕉巾）与阳性对照（商业合成湿巾），且缺乏长期稳定性与分散性评估，未来需进一步验证实际应用潜力。