顧昊++++王滿++++閆暢++++王浩++++雷開(kāi)強(qiáng)

摘要

文章從物理鑒別法、化學(xué)鑒別法和生物鑒別法三個(gè)方面對(duì)目前鑒別羊絨纖維的主要方法進(jìn)行了介紹，解釋了各個(gè)方法的原理以及現(xiàn)階段的一些實(shí)踐，并且指出了現(xiàn)有方法優(yōu)點(diǎn)和不足之處。

關(guān)鍵詞：羊絨；鑒別；原理；不足

1 前言

羊毛作為一種常見(jiàn)的動(dòng)物纖維，在紡織服裝中得到了廣泛的應(yīng)用。羊絨，狹義上特指山羊絨，是取自山羊身上的一層細(xì)絨毛，其長(zhǎng)度均勻，鱗片規(guī)則，手感柔軟豐潤(rùn)，被譽(yù)為“纖維之王”。但是，由于羊絨產(chǎn)量較少，約為羊毛的1%[1]，而羊絨價(jià)格卻是羊毛的幾十倍，因此羊絨是一種高價(jià)值纖維，又被稱為“軟黃金”。利用細(xì)羊毛、改性綿羊毛、馬海毛和牦牛絨等摻雜進(jìn)紡織品，從而以次充好，市面上該現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。因此，建立完整精確的羊絨檢測(cè)體系很有必要。羊絨和其他類似的動(dòng)物纖維都是蛋白質(zhì)纖維，具有相似的結(jié)構(gòu)，因此在區(qū)分它們時(shí)就會(huì)有一定困難。

2 檢測(cè)方法

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外有多種鑒別羊絨的方法，國(guó)內(nèi)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16988—2013《特種動(dòng)物纖維與綿羊毛混合物含量的測(cè)定》，采用顯微鏡投影的方法對(duì)紡織品中羊絨纖維含量進(jìn)行測(cè)定。國(guó)內(nèi)外的檢測(cè)方法主要可以分為物理方法、化學(xué)方法和生物學(xué)方法三大類。

2.1 物理鑒別法

物理方法主要是利用顯微鏡技術(shù)對(duì)未知纖維的縱截面和橫截面形態(tài)進(jìn)行分析來(lái)鑒定纖維類別。主要包括光學(xué)顯微鏡法和掃描電鏡法。

2.1.1 光學(xué)顯微鏡法

光學(xué)顯微鏡法[2]是使用最早且最為廣泛的檢測(cè)方法，該方法成本低，操作簡(jiǎn)單。主要過(guò)程是通過(guò)對(duì)紡織品進(jìn)行拆解，再將深色的紗線進(jìn)行褪色處理后進(jìn)行制片，觀察纖維的縱截面形態(tài)，根據(jù)纖維鱗片形狀以及整齊度，鱗片的光滑程度、翹角大小以及鱗片密度來(lái)鑒別纖維的種類，該方法人為因素影響較大，在對(duì)纖維含量進(jìn)行定量檢測(cè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)耗時(shí)較長(zhǎng)并且準(zhǔn)確度不高的問(wèn)題，該鑒別方法對(duì)試驗(yàn)人員的要求很高，需要具備一定操作經(jīng)驗(yàn)的試驗(yàn)人員[3]才能夠獲得比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.1.2 掃描電鏡法

掃描電子顯微鏡[4]的原理是使用電磁槍發(fā)射一束電子匯聚成的高能電子束，在掃描圈的磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行掃描，激發(fā)出二次電子，再由探測(cè)器手機(jī)形成的信號(hào)得出掃描結(jié)果。將掃描電鏡所得的結(jié)果結(jié)合動(dòng)物纖維表面的結(jié)構(gòu)特征，借助圖像來(lái)判斷纖維的類型，判斷的主要標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)纖維的鱗片厚度，如果大于0.1155μm，則認(rèn)定為羊毛，否則認(rèn)定為羊絨。高一川等使用掃描電鏡法對(duì)經(jīng)過(guò)絲光處理的羊毛纖維和羊絨纖維進(jìn)行了區(qū)分，得到了較為理想的結(jié)果。這種方法相對(duì)來(lái)說(shuō)費(fèi)用高昂，且較費(fèi)時(shí)，對(duì)該方法帶來(lái)困難的是，現(xiàn)在許多不良商家都會(huì)通過(guò)對(duì)羊毛的鱗片進(jìn)行剝鱗處理，從而導(dǎo)致此種方法并不能很準(zhǔn)確地得到理想的檢測(cè)結(jié)果。

2.1.3 近紅外光譜技術(shù)

近紅外光譜技術(shù)是一種間接分析技術(shù)，其通過(guò)對(duì)所測(cè)對(duì)象的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析，再通過(guò)建立校正模型之后才最終實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)樣品的定性定量分析。此種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以在不破壞樣品的情況下對(duì)羊毛和羊絨纖維進(jìn)行鑒別，并且時(shí)間短，操作簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的前處理。趙國(guó)樑[5]等使用了近紅外光譜法對(duì)羊絨羊毛纖維進(jìn)行了鑒別，在檢測(cè)過(guò)程中選取二階導(dǎo)數(shù)對(duì)光譜進(jìn)行處理并調(diào)整光譜波長(zhǎng)，最終對(duì)得到的光譜與標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行對(duì)比，得到了兩種纖維的含量。但是，該方法的缺點(diǎn)是檢測(cè)所得結(jié)果很大程度上依賴于所建模型數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，數(shù)據(jù)庫(kù)要有代表性，并且要有足夠的數(shù)據(jù)積累，否則很容易對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成不良的影響。

2.1.4 計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別法

計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別法的原理是借助高分辨率的掃描電子顯微鏡獲取纖維的微觀結(jié)構(gòu)圖像，然后對(duì)圖像進(jìn)行處理，提取出圖像中纖維的特征參數(shù)進(jìn)行判斷，最后由計(jì)算機(jī)輸出結(jié)果。國(guó)外有通過(guò)對(duì)山羊絨和綿羊毛的纖維直徑、鱗片高度等參數(shù)的分析研究，在CAT識(shí)別軟件中采用纖維直徑、鱗片密度、高度、徑高比這4個(gè)指標(biāo)來(lái)鑒別山羊絨和細(xì)支綿羊毛。早在1989年，蘇格蘭Robson等人就提出了這項(xiàng)技術(shù)，通過(guò)分析羊毛羊絨纖維的表面鱗片特征來(lái)對(duì)兩者進(jìn)行鑒別[6]。但在實(shí)際檢測(cè)中，計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別法與近紅外光譜技術(shù)會(huì)遇到同樣的問(wèn)題，就是需要一個(gè)足夠完整的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)提高計(jì)算機(jī)的識(shí)別準(zhǔn)確度，統(tǒng)計(jì)模型的準(zhǔn)確度會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生比較大的影響。

2.1.5 熱力學(xué)鑒別法

熱力學(xué)鑒別法又稱結(jié)晶度分析法，原理是對(duì)于纖維來(lái)說(shuō)，其實(shí)也是高分子聚合物，以基原纖維為基礎(chǔ)，逐漸構(gòu)成微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，因此，不同纖維的結(jié)晶度以及結(jié)晶構(gòu)成是不同的，X-射線衍射法[7]就是一種利用結(jié)晶度來(lái)鑒別羊絨和羊毛的一種具有可行性的方法，羊絨纖維具有比羊毛纖維更高的結(jié)晶度，大分子排列的規(guī)整性比羊毛纖維要好。侯秀良等運(yùn)用X-射線衍射法和差示掃描量熱法研究了羊絨和羊毛纖維的結(jié)晶度，得到了試樣中羊毛羊絨纖維的含量比。該方法前期處理較為復(fù)雜，并且成本偏高，耗時(shí)長(zhǎng)。

2.1.6 摩擦拉伸法

摩擦拉伸法是根據(jù)羊毛和羊絨纖維表面鱗片的不同特征，對(duì)纖維的順、逆鱗片的動(dòng)靜摩擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)試。羊絨和羊毛纖維的靜摩擦因數(shù)均大于動(dòng)摩擦因數(shù)，羊毛纖維的靜摩擦效應(yīng)和動(dòng)摩擦效應(yīng)要明顯大于羊絨纖維。陳前維[8]等采用Y151型摩擦因數(shù)測(cè)定儀測(cè)定纖維與皮輥的多項(xiàng)摩擦，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析對(duì)羊毛和羊絨纖維進(jìn)行鑒定。該方法從力學(xué)角度去鑒別羊毛羊絨，缺點(diǎn)是受到的影響因素太多，容易產(chǎn)生誤差，得不到理想的結(jié)果。

2.1.7 貝葉斯分類法

貝葉斯分類法的原理是根據(jù)細(xì)羊毛與山羊絨的鱗片不同形狀與結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行鑒別的智能識(shí)別法。主要通過(guò)CCD系統(tǒng)獲取羊毛和羊絨纖維的灰度圖像，然后使用圖像技術(shù)將其處理成單像素寬度的二值圖，提取出4個(gè)兩種纖維的鱗片形狀特征的對(duì)比指標(biāo)。在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上建立鑒定羊毛和羊絨纖維的貝葉斯分類模型。東華大學(xué)的石先軍[9]等人通過(guò)貝葉斯法對(duì)羊毛羊絨纖維進(jìn)行了鑒別，對(duì)山羊絨纖維鑒別的準(zhǔn)確度達(dá)到了83%，對(duì)細(xì)羊毛鑒別的準(zhǔn)確度則達(dá)到了90%。但該方法步驟復(fù)雜，測(cè)試速度慢，需要建立在完善精密的數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上。

2.2 化學(xué)鑒別法

2.2.1 染色法

染色法的鑒別原理主要是根據(jù)羊絨纖維和羊毛纖維對(duì)于相同染料分子的上染率的不同來(lái)進(jìn)行判斷。這主要是由于羊絨纖維和羊毛纖維的表面性質(zhì)有差異，羊絨纖維與羊毛纖維相比，其表面鱗片較薄，排列間隙較大，染料分子更容易擴(kuò)散，因此有更高的上染率[10]。因此，可以使用相同的染料和染色工藝，通過(guò)纖維上染率就可以對(duì)纖維進(jìn)行鑒別。曾志明[11]提出了采用計(jì)算機(jī)輔助染色檢測(cè)法，減輕了染料濃度不同對(duì)于判斷纖維種類的影響。該方法會(huì)受到顏色和光澤差異的影響，并且兩者的差異并不明顯，因此鑒定的準(zhǔn)確度并不高。

2.2.2 溶液法

采用溶液法的原理是在相同的鑒別溶液中，羊毛纖維和羊絨纖維的皮質(zhì)層的組成不同。羊毛纖維的皮質(zhì)層主要由正皮質(zhì)和偏皮質(zhì)細(xì)胞組成，而羊絨纖維的皮質(zhì)層則是由正皮質(zhì)和間皮質(zhì)細(xì)胞組成，并且羊絨纖維較薄的鱗片也更利于鑒別溶液滲透入纖維中。最終，同樣處于鑒別溶液中的兩種纖維，羊毛纖維基本保持原有狀態(tài)不發(fā)生明顯變化，而羊絨纖維則會(huì)變得伸展，在纖維的現(xiàn)行方向上的卷曲率變得很小。侯永良等人的研究表明，在一定的試驗(yàn)條件下，這種方法確實(shí)可以對(duì)羊絨羊毛纖維進(jìn)行鑒別。該方法的鑒別效果并不明顯，只適用于纖維宏觀形態(tài)差異的區(qū)分，測(cè)試精度有限。

2.2.3 堿溶度差異分析法

堿溶度差異分析法的原理是蛋白質(zhì)纖維與不同濃度的氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)，損失的質(zhì)量與未處理纖維質(zhì)量的百分率會(huì)有所不同。在堿溶液中溶解的初始階段，羊絨纖維和羊毛纖維的溶解度差異不大，并且此時(shí)羊絨的堿溶解度略高于羊毛，但隨著溶解過(guò)程的加劇，因?yàn)楸旧肀砻骥[片的結(jié)構(gòu)不同，羊毛纖維被堿溶液接觸的表面積更大，因此溶解速度也更快，可以根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)堿溶液中羊毛羊絨纖維損失的質(zhì)量比來(lái)進(jìn)行鑒別[12]。曲京武[13]等研究了強(qiáng)堿溶液的濃度，發(fā)現(xiàn)增加堿液濃度、提高反應(yīng)溫度、延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間會(huì)對(duì)羊絨羊毛纖維造成更嚴(yán)重的損傷。該方法的缺點(diǎn)是需要特定的試驗(yàn)條件，并且過(guò)程復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)。

2.3 生物鑒別法

2.3.1 DNA鑒別法

動(dòng)物纖維作為動(dòng)物身體的一部分，在自然生長(zhǎng)過(guò)程中肯定受到了基因的控制。DNA遺傳物質(zhì)不僅存在于生物體內(nèi)，也存在于依附于生物存在的毛發(fā)中?，F(xiàn)代生物領(lǐng)域技術(shù)的進(jìn)步使得采用DNA鑒別羊毛羊絨纖維成為了現(xiàn)實(shí)。Hanlym P.E. 等人早在1992年就制作了具有綿羊特性的DNA探頭，可以區(qū)別從羊毛、羊絨分離出的DNA。該方法的缺點(diǎn)是測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)、測(cè)試成本高，并且該技術(shù)目前尚處于研究階段，并沒(méi)有完全成熟。

2.3.2 生物鑒別法

生物鑒別法的原理是利用不同有機(jī)物對(duì)不同物質(zhì)具有的敏感性能，在兩種物質(zhì)作用的過(guò)程中記錄下作用產(chǎn)生的反應(yīng)，并將其轉(zhuǎn)化成可以記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)信息，以此達(dá)到鑒別的目的。生物鑒別法歸根結(jié)底還是利用了DNA提取技術(shù)。鑒別試驗(yàn)方法主要是使用微凝膠技術(shù)制作生物芯片，將多達(dá)一萬(wàn)多個(gè)微型測(cè)試管放置在顯微鏡載玻片上，測(cè)試過(guò)程中，每一個(gè)微型測(cè)試管都會(huì)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，在記錄下測(cè)試數(shù)據(jù)后，就可以通過(guò)這些數(shù)據(jù)得到DNA序列、基因變異等一系列參數(shù)，從而對(duì)羊毛羊絨纖維進(jìn)行鑒別。美國(guó)Affymetrix公司和國(guó)力阿貢實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開(kāi)發(fā)出新一代的生物芯片，該芯片可以推進(jìn)生物鑒別法的進(jìn)步。但是生物鑒別法目前還處在開(kāi)發(fā)階段，技術(shù)還沒(méi)有成熟，并沒(méi)有被廣泛推廣，但是前景廣闊[14]。

3 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)采用的主要的羊絨鑒別法還是顯微鏡法。但是，由于該方法操作復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且需要有經(jīng)驗(yàn)的操作員，因此使羊絨鑒別的成本很高。當(dāng)前，發(fā)展最迅速的是將顯微鏡與計(jì)算機(jī)結(jié)合，采用圖像分析系統(tǒng)對(duì)纖維的表面形態(tài)進(jìn)行分析，相比顯微鏡法，此方法速度有了大幅提升。鑒別羊絨纖維未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)該還是側(cè)重于生物鑒別法。

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（作者單位：上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院）