高 昆，劉月琴，張英杰*，李閏婷,2，王 康，尹雪姣

(1.河北農(nóng)業(yè)大學 動物科技學院，河北 保定 071000；2.鄭州師范學院，河南 鄭州 450044)

燕山絨山羊是以本地土種羊為基礎(chǔ)，經(jīng)過30多年的選育，形成的一個絨肉兼用型絨山羊新類群。主產(chǎn)區(qū)在河北省燕山山區(qū)，以青龍縣、寬城縣及周邊縣市為集中飼養(yǎng)區(qū)。目前，當?shù)?5%的山羊為燕山絨山羊。在燕山絨山羊選育和飼養(yǎng)過程中，發(fā)現(xiàn)其絨毛形態(tài)除了普通直絨型(以下稱直絨型)以外，還存在特殊的穗狀彎曲型(以下稱穗狀絨型)山羊絨，由于穗狀彎曲型絨山羊產(chǎn)絨量高，備受養(yǎng)殖者青睞。

羊絨的外在形態(tài)結(jié)構(gòu)是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。山羊絨纖維橫截面從外向里由鱗片層、皮質(zhì)層組成。鱗片層的主要作用是保護羊絨不受外界條件的影響而引起性質(zhì)變化，鱗片層結(jié)構(gòu)特征也是決定絨毛品質(zhì)的重要因素，如光澤度、手感和縮絨性等，對山羊絨紡織性能有直接影響[1]。皮質(zhì)層是構(gòu)成羊絨的主體，對羊絨纖維的物理、化學、機械性能起著決定性的作用。皮質(zhì)層細胞的不對稱分裂，正、副皮質(zhì)細胞的雙邊排列，不同角蛋白的不對稱組成及角質(zhì)化過程等因素使毛纖維呈彎曲狀態(tài)[2]。羊絨纖維紡織工業(yè)價值除了與長度、細度、彎曲等物理特性相關(guān)外，還與鱗片結(jié)構(gòu)、高度、厚度、密度、皮質(zhì)層多少及正、副皮質(zhì)細胞排列等指標有關(guān)[3-4]。本文就燕山絨山羊直絨型和穗狀絨型兩種絨纖維類型，比較其鱗片翹角度數(shù)、鱗片密度、鱗片高度、鱗片厚度及皮質(zhì)層正、副皮質(zhì)細胞分布等方面差異性，以期為絨山羊選種和紡織工業(yè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 羊絨樣品采集

本試驗于2017年4月份絨山羊開始脫絨時，在河北承德寬城滿族自治縣某養(yǎng)殖有限公司，選取飼養(yǎng)管理條件相同、體重20 kg左右的燕山絨山羊育成母羊60只，其中穗狀絨型和直絨型(見圖1)各30只，于肩胛骨后緣剪取自然狀態(tài)絨毛樣品，裝入自封袋中，記錄羊只耳號。

圖1 穗狀絨型和直絨型羊絨纖維Fig.1 The cashmere fiber of bending and natural cashmere shape

1.2 羊絨脫脂

羊絨在燒杯中經(jīng)60 ℃溫水清洗5次，去除羊絨中的砂塵和皮屑，晾干后取羊絨 1 g置于50 mL石油醚和無水乙醇的混合液中(石油醚：無水乙醇=1∶1)，37 ℃ 水浴加熱 1 h 脫脂，然后清水洗凈，放在烘箱中50 ℃烘干30 min，備用。

1.3 羊絨去鱗片及染色

羊絨脫脂后置于 50 mL 88 %甲酸中，回流加熱煮沸 15 min，冷卻至室溫，取出絨樣再置于50 mL 88%甲酸中進行超聲裂解儀裂解，參數(shù)為：功率52.5 W，工作 2 s，停止6 s，裂解約30 min，羊絨鱗片層剝落，皮質(zhì)細胞暴露，且皮質(zhì)細胞之間的致密結(jié)構(gòu)被破壞。撈取單根羊絨固定至載玻片上，50 ℃烘箱干燥 5 min，將1%亞甲基藍染液500 μL滴加至羊絨上，37℃恒溫孵育 12 h，自來水沖洗干凈，50 ℃烘箱 30 min烘干，滴加香柏油，備用。顯微照相系統(tǒng)在10×100倍鏡下觀察拍照。

1.4 羊絨鱗片層電鏡掃描

將脫脂羊絨裁取1 cm左右，平貼在有雙面膠帶的掃描電鏡樣品臺上，放進掃描電鏡中進行觀察。鱗片翹角度數(shù)在3000倍電鏡下觀察，每個樣品測6個鱗片翹角度數(shù)。鱗片密度在500倍電鏡下觀察，并計算鱗片密度。鱗片高度在1000倍電鏡下觀察，每個鱗片測3次鱗片高度，每個樣品測6個鱗片高度。鱗片厚度在5000倍電鏡下觀察，每個鱗片厚度測3次，每個樣品測6次鱗片厚度。

鱗片翹角度數(shù)：指毛發(fā)纖維表面鱗片端的表平面與其斷面的夾角，即鱗片頭端的棱角。

鱗片密度：測量1 mm纖維長度內(nèi)鱗片個數(shù)。

鱗片高度：從鱗片的尖端到另個鱗片的尖端。

鱗片厚度：即測量纖維表面鱗片邊緣高度。

1.5 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進行獨立樣本T檢驗，所有數(shù)據(jù)均為均值±標準差(M±SD)。圖片用Adobe Photoshop CS5.1和ImageJ處理。掃描電鏡數(shù)據(jù)用smart SEM處理。

2 結(jié) 果

2.1 直絨型和穗狀絨型羊絨纖維皮質(zhì)細胞組成

圖2中正皮質(zhì)細胞層被染成深藍色，副皮質(zhì)細胞被染成淺藍色，副皮質(zhì)層分布在羊絨卷曲波的外側(cè)，正皮質(zhì)層轉(zhuǎn)向卷曲波的內(nèi)側(cè)。從表1知,直絨型副皮質(zhì)細胞寬度極顯著大于正皮質(zhì)細胞(P<0.01)，穗狀絨型正皮質(zhì)細胞寬度極顯著大于副皮質(zhì)細胞(P<0.01)。穗狀絨型和直絨型正、副皮質(zhì)細胞都呈雙邊分布，直絨型正、副皮質(zhì)細胞比例約為1∶1.40，而穗狀絨型正、副皮質(zhì)細胞比例約為1.91∶1(P<0.01)。

圖2 直絨型和穗狀絨型皮質(zhì)細胞層Fig.2 The cortex cells layer of bending and natural cashmere shape

表1 正、副皮質(zhì)細胞分布Table 1 The distribution of orthocortex and paracortex

注: 同列數(shù)據(jù)肩標大寫字母不同表示差異極顯著(P<0.01)。

Note: Values with different superscripts in the same column are extremely different (P<0.01).

2.2 直絨型與穗狀絨型羊絨鱗片層結(jié)構(gòu)

鱗片高度測量見圖3 A、B，鱗片厚度測量見圖3C、D，鱗片翹角度測量見圖3E、F，鱗片密度測量見圖3G、H。從表2可知：直絨型和穗狀絨型鱗片翹角度、鱗片密度、鱗片高度差異均不顯著(P>0.05)，鱗片厚度差異顯著(P<0.05)，直絨型顯著高于穗狀絨型(P<0.05)。

圖3 兩種絨毛類型羊絨纖維的鱗片層結(jié)構(gòu)Fig.3 The scales of two kinds of cashmere shape

表2 直絨型與穗狀絨型鱗片翹角度數(shù)、密度、高度、厚度對比分析Table 2 Comparative analysis of rake angle degree，density, height and thickness of bending and natural cashmere shape scale

注: 同列數(shù)據(jù)肩標小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)。不標注表示差異不顯著(P>0.05)。

Note: Values with different superscripts in the same column is significant (P<0.05). No superscripts showed no significant difference (P>0.05).

3 討 論

3.1 羊絨皮質(zhì)細胞染色

毛干上有鱗片層細胞存在時，鱗片層使染料不能侵入皮質(zhì)細胞。羊絨纖維鱗片層容易被酸破壞，鱗片層和皮質(zhì)層之間的細胞間質(zhì)也可溶于酸，同時酸對皮質(zhì)細胞也有腐蝕作用[5]。染色前對鱗片的剝離要嚴格把控甲酸回流的時間。本文中采用高效快速的甲酸回流和超聲波震蕩相結(jié)合的方法，利用濃度為88%甲酸對鱗片溶脹和軟化，并破壞細胞間質(zhì)，再利用超聲波震蕩將鱗片層剝離，同時也不破壞皮質(zhì)細胞，使皮質(zhì)細胞可以有效的染色。王秀蘭等[6]研究新疆細毛羊和澳毛纖維進行比較，隨著副皮質(zhì)細胞面積的增加，纖維中含硫量會增加，纖維中硫的表現(xiàn)形式為胱氨酸，其結(jié)構(gòu)為雙硫鍵，含硫量的增加對纖維的穩(wěn)定性和物理機械性能有保護作用。在纖維染色時，若纖維組織中同時含有酸堿物質(zhì)時，酸堿物質(zhì)的陽離子和陰離子分別相結(jié)合，分別著染相應的顏色。由于正皮質(zhì)細胞含硫量比副皮質(zhì)細胞含硫量低，對堿性染料親和力強，易于染色。副皮質(zhì)細胞含硫量高，對堿性染料反應差，對酸性染料具有較強的親和力[7]。本試驗中，1%亞甲基藍染液是堿性染料，用其對皮質(zhì)細胞進行染色，由于正、副皮質(zhì)細胞對堿性染料的親和力不同，呈現(xiàn)出正皮質(zhì)細胞被染成深藍色，副皮質(zhì)細胞被染成淺藍色[8-10]。

3.2 羊絨鱗片結(jié)構(gòu)

羊絨纖維的鱗片結(jié)構(gòu)決定著羊絨的品質(zhì)，直接影響著羊絨紡織性能的好壞。鱗片的厚度、密度、形狀和排列結(jié)構(gòu)可直接影響到織物的光澤手感、縮絨性、耐磨性等理化性質(zhì)[11]。鱗片翹角度對羊絨光滑度有影響，翹角越小，手感越光滑，但不利于縮絨；翹角大，則羊絨手感發(fā)澀，但縮絨性好。鱗片的高度越高，則單位長度鱗片數(shù)越少，鱗片密度小，羊絨表現(xiàn)越光滑，不利于縮絨。鱗片越薄，則摩擦系數(shù)越小，鱗片表面越光滑[12]。羊毛纖維細度越粗，單個鱗片面積變大，鱗片翹角變小，手感光滑，但羊毛的柔軟性較差[13]。本研究表明，穗狀絨型和直絨型鱗片均屬于環(huán)形鱗片，其翹角度、高度、密度均差異不顯著，但穗狀絨型厚度顯著低于直絨型，穗狀絨型和直絨型羊絨手感光滑度是否有差異需進一步檢驗。

3.3 羊絨正、副皮質(zhì)細胞分布與彎曲

細羊毛皮質(zhì)層正、副皮質(zhì)細胞呈雙邊排列，正皮質(zhì)細胞位于羊毛彎曲外側(cè)，副皮質(zhì)細胞位于羊毛彎曲內(nèi)側(cè)[5]。本文中羊絨在穗狀絨型和直絨型分布均呈雙邊分布，發(fā)現(xiàn)經(jīng)甲酸回流后的羊絨，在酸性條件下，副皮質(zhì)層分布在卷曲羊絨卷曲波的外側(cè)，正皮質(zhì)層轉(zhuǎn)向卷曲波的內(nèi)側(cè)。正好與原絨的正、副皮質(zhì)細胞層的分布剛剛相反，與嚴灝景的研究一致[5]。嚴灝景等[5]認為羊毛的彎曲與正、副皮質(zhì)細胞含量及分布有關(guān)，在羊毛中正、副皮質(zhì)細胞呈雙邊排列，且正、副皮質(zhì)細胞比例約為2∶1左右，羊毛產(chǎn)生正常彎曲。董春燕等[13]研究羊毛纖維越細，羊毛纖維的正皮質(zhì)細胞含量越多，羊毛纖維越粗，羊毛纖維中的副皮質(zhì)細胞越多。楊衛(wèi)珍等[14]研究兔毛纖維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)兔毛纖維并不像羊毛那樣正、副皮質(zhì)細胞呈雙邊分布，而是呈不規(guī)則分布隨機性很大，顧兔毛的彎曲數(shù)少，不利于紡織加工。兔毛的正皮質(zhì)細胞占整個纖維的37.5%，副皮質(zhì)細胞占62.5%,結(jié)構(gòu)較緊密，在紡織加工中易于掉毛。毛絨纖維的皮質(zhì)層呈雙邊結(jié)構(gòu)是纖維卷曲的主要原因，在纖維中總是正皮質(zhì)細胞在纖維的卷曲波的外側(cè)，副皮質(zhì)細胞總是在纖維卷曲波的內(nèi)側(cè)，當纖維彎曲延伸到第二卷曲時，纖維發(fā)生扭轉(zhuǎn)方向，保持纖維以有規(guī)律的螺旋方向延伸[6]。本文中穗狀絨型和直絨型纖維都表現(xiàn)為雙邊分布，但直絨型正副皮質(zhì)細胞比例約為1∶1.4，而穗狀絨型正副皮質(zhì)細胞比例約為1.9∶1，與規(guī)則彎曲的細羊毛有相似之處，正、副皮質(zhì)細胞比例的改變可能是造成羊絨彎曲產(chǎn)生穗狀羊絨的原因。

研究表明，就改善羊毛織品的柔軟度而言，羊毛彎曲對柔軟度有著重要的影響[15]。羊毛的彎曲對手感影響主要體現(xiàn)在彎曲幅度上，彎曲幅度過高，甚至是環(huán)狀彎曲的羊毛手感較差，彎曲波形越大越柔軟。羊毛的彎曲度的減小能增加羊毛的柔軟度[16]。纖維彎曲性能與紡織加工密切相關(guān)，纖維的自身彎曲性能是紗線和織物彎曲的最基本的因素，纖維的彎曲性能對織物的刺癢感和纖維的柔軟度有一定的影響[13]。穗狀絨型的羊絨彎曲有與細羊毛基本一致的彎曲，但與細羊毛不同的是，其彎曲很容易受外力影響變直。在毛紡工業(yè)，正常卷曲的羊毛適宜于精梳毛紗，紡制具有彈性和表面平滑光潔的精紡產(chǎn)品。高卷曲羊毛較適宜于粗紡產(chǎn)品表面毛茸豐滿、富有彈性的呢絨。穗狀絨型羊絨卷曲數(shù)多、波形規(guī)則，其紡織性能優(yōu)劣有待下一步研究。

4 結(jié) 論

本研究表明，正副皮質(zhì)細胞比例的改變可能是造成山羊絨穗狀彎曲的原因。穗狀絨型與直絨型鱗片翹角度、高度、密度均差異不顯著，但穗狀絨型厚度低于直絨型。穗狀絨型羊絨卷曲數(shù)多、波形規(guī)則，其手感的光滑度和紡織性能優(yōu)劣有待下一步研究。