大豆蛋白纖維的組成及其鑒別

何行月(， )

大豆蛋白纖維是我國首次研制并已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的新型再生植物纖維,其原料大豆廢粕資源豐富,而且生產(chǎn)過程對環(huán)境、人體等無污染。大豆蛋白纖維具有質(zhì)輕、柔軟、光滑、強度高、吸濕、導(dǎo)濕、透氣性好等諸多良好性質(zhì)。因此,大豆蛋白纖維的開發(fā)生產(chǎn)在紡織行業(yè)中具有廣闊的前景。

目前人們對大豆蛋白纖維性能的認識尚不全面系統(tǒng) ,對這種新型纖維產(chǎn)品進行鑒別還沒有統(tǒng)一的新標準。本文對大豆蛋白纖維的組成和加工工藝作了介紹，對其鑒別方法進行了試驗和綜合分析，并與常見的棉、粘膠纖維、羊毛和蠶絲進行了對比，提出了有效的鑒別方法。

1 大豆蛋白纖維的組成和加工[1]

大豆蛋白纖維的組分是植物蛋白質(zhì)和聚乙烯醇，植物蛋白質(zhì)占總量的23%～55%，聚乙烯醇占總量的45%～77%。生產(chǎn)過程是將榨過油的大豆粕浸泡，然后分離出豆粕中的球蛋白，再進行提純，通過助劑與腈基、羥基高聚物接枝，共聚，共混，制成一定濃度的蛋白質(zhì)紡絲溶液，經(jīng)濕法紡絲制成。大豆蛋白質(zhì)合成絲的制造工藝流程包括加工成半成品的工序和半成品之后的處理工序。其加工成半成品的工藝流程依次為：從豆粕中提取分離純蛋白質(zhì)；把提純后的分離蛋白質(zhì)溶解成溶液，并濃縮到濃度為15 %～20 %；把聚乙烯醇高分子聚合物溶解，成為濃度為15 %～20 %的水溶液；把濃度為15 %～20 %的分離蛋白質(zhì)溶液和15 %～20 %的聚乙烯醇高分子聚合物溶液按配比混合并攪拌均勻制成紡絲原液；將紡絲原液進行脫泡后進入濕法紡絲機采用濕法紡絲；由紡絲板中噴出來的絲進入凝固浴，經(jīng)過濕浴牽伸、烘干、干熱牽伸和熱定形程序。半成品之后的處理程序包括縮醛化、水洗、上油、烘干、卷曲、定形，切斷后即為成品。在大豆蛋白纖維生產(chǎn)過程中，由于所使用的輔料、助劑均無毒，且大部分助劑和半成品纖維均可回收重新使用。提取蛋白后留下的殘渣還可以作為飼料，其生產(chǎn)過程不會對環(huán)境造成污染。大豆蛋白纖維被專家譽為“21世紀健康舒適型纖維”。

2 大豆蛋白纖維的定義

作為中國自主知識產(chǎn)權(quán)的大豆蛋白纖維，其主要特點就是在纖維的成分中含有一定量的大豆蛋白質(zhì)，從而體現(xiàn)出大豆蛋白纖維的優(yōu)良特性，并隨著蛋白質(zhì)含量的提高，其性能越來越明顯。因此，大豆蛋白質(zhì)的含量以及其穩(wěn)定性，是衡量大豆蛋白纖維的一個主要標志。在《大豆蛋白纖維》和《大豆蛋白毛條》的行業(yè)標準中，應(yīng)明確大豆蛋白纖維的定義。即在大豆蛋白纖維中，蛋白質(zhì)的含量大于50%時可稱為大豆蛋白纖維；蛋白質(zhì)的含量大于16%低于50%時稱為大豆蛋白復(fù)合纖維。在規(guī)范性引用文件和試驗方法中，應(yīng)指明大豆蛋白質(zhì)的檢測標準和測定依據(jù)以及大豆蛋白纖維各組分含量的分析方法。

3 鑒別方法[2]

各種纖維因組成成分及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差異，其物理機械性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、外觀形態(tài)等方面必然存在差異，我們即利用這些差異來鑒別各種纖維。

3.1 燃燒法

燃燒法是利用纖維的化學(xué)組成不同、燃燒特征不同來鑒別纖維，通過它可將纖維分成大類，主要有纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維、合成纖維等，為后續(xù)的進一步鑒別提供方向。

方法是將試樣的纖維靠近火焰、接觸火焰和離開火焰，根據(jù)表象、燃燒時的氣味和殘留物狀態(tài)來辨別纖維類別。

通過燃燒可知大豆蛋白纖維屬于蛋白質(zhì)纖維，其燃燒特征見表 1，并與常見的棉、粘膠纖維、羊毛、蠶絲進行對比。

表1 纖維燃燒特征

3.2 顯微鏡法

利用顯微鏡來觀察纖維的縱向和橫截面形態(tài)，與標準照片或標準資料對比確定纖維種類。

3.2.1縱向觀察

將纖維手扯伸直，抽取少量置于載玻片上，滴上丙三醇，覆以蓋玻片，在顯微鏡下觀察纖維縱向形態(tài)，大豆蛋白纖維的縱向圖見圖 1。

圖 1 大豆蛋白纖維縱向

3.2.2橫截面觀察

采用哈氏切片器，將整理好的適量纖維，嵌于切片器凹槽中，用火棉膠凝固，切出 10～20μm的薄片。在顯微鏡下觀察橫截面形態(tài)，大豆蛋白纖維的橫截面圖見圖 2。

圖2 大豆蛋白纖維橫截面

通過實驗觀察到，纖維都有各自獨特的外觀形態(tài)特征，利用這些特征可有效地鑒別纖維。顯微鏡觀察到的纖維形態(tài)特征見表 2,并與幾種常規(guī)纖維棉、粘膠纖維、羊毛、蠶絲進行比較。

表2 纖維縱向和橫截面形態(tài)特征

3.3 溶解法

溶解法是根據(jù)纖維在不同的化學(xué)溶劑中的溶解特性來確定纖維品種。本文選用了十一種溶劑，對大豆蛋白纖維的溶解性能進行了試驗，并與幾種常見纖維進行了對比，結(jié)果見表 3。

將試樣的纖維在不同溫度(常溫或沸騰)下使用不同的化學(xué)試劑溶解，根據(jù)溶解特性確定纖維種類。每個試樣至少取樣2份，每份重100mg，浴比為1:100，溶解結(jié)果差異顯著，應(yīng)予重試。

表3 纖維溶解性能表

注：S0：立即溶解，S：溶解，P：部分溶解，I：不溶解，△：膨潤。

3.4 紅外吸收光譜法

將試樣的纖維置于紅外吸收光譜儀上，用一束紅外光照射后試樣分子將吸收一部分光能并轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿拥恼駝幽芎娃D(zhuǎn)動能，吸收值與相應(yīng)波數(shù)作圖即得到試樣的紅外吸收光譜，光譜中每一個特征吸收譜帶都包含了試樣分子中基團和鍵的信息，與標準資料對比確定纖維種類。或?qū)y出的光譜圖與已知纖維光譜圖對照鑒別。圖 3為大豆蛋白纖維的紅外光譜圖，由圖3可見，紅外光譜圖特征吸收峰大豆蛋白纖維 3353.79 cm- 1,2940.66～2910.10 cm- 1,1651.10cm- 1,1444.44～1421.15 cm- 1,1093.96 cm- 1。

圖3 大豆蛋白纖維紅外光譜圖

4 結(jié)語

綜上所述，大豆蛋白纖維是由大豆蛋白與聚乙烯醇共混紡絲形成的。大豆蛋白纖維鑒別：經(jīng)過燃燒試驗有毛發(fā)燃味判別其屬于蛋白質(zhì)纖維；經(jīng)顯微鏡法，排除羊毛、蠶絲。用 1mol/L次氯酸鈉作溶劑 ,常溫下羊毛、蠶絲完全溶解，粘膠纖維不溶解，大豆蛋白纖維部分溶解。

[1] 唐人成，梅士英，等.大豆蛋白纖維的染色性能[A].大豆蛋白質(zhì)纖維及產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)研討會論文[C].蘇州：蘇州大學(xué)，2001.

[2] 趙書經(jīng).紡織材料實驗教程[M].上海:紡織工業(yè)出版社,1994.