歐文靜，喻春明，朱愛國，陳繼康，高鋼，陳坤梅，熊和平，陳平

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410205)

苧麻(BoehmerianiveaL.)纖維質(zhì)量?jī)?yōu)良，被認(rèn)為是已知的最長(zhǎng)、最耐用的纖維[1]。苧麻纖維和其他麻類纖維相似，主要化學(xué)成分為纖維素，還含有膠質(zhì)—半纖維素、果膠、水溶物、木質(zhì)素、脂蠟質(zhì)等，為非純凈的纖維素，這是苧麻不同于棉花的一個(gè)顯著特征[2]，必須通過脫膠才能獲得紡織可利用的苧麻纖維[3]。一般來說，纖維中的纖維素含量越高，則膠質(zhì)類物質(zhì)含量越低，纖維品質(zhì)就越好[4]。原麻含膠多，一方面降低了原料的利用率，另一方面也增加了紡織的困難，生產(chǎn)效益減少。

針對(duì)苧麻原麻化學(xué)成分，研究發(fā)現(xiàn)苧麻品種間膠質(zhì)含量及其組分差異較大[5]。不同季別總含膠量、果膠、半纖維素均為頭麻含量最高，二麻次之，三麻最低；水溶物和木質(zhì)素則相反[6]。苧麻生長(zhǎng)過程中，隨生長(zhǎng)期延長(zhǎng)，果膠和木質(zhì)素含量均增加，適當(dāng)縮短苧麻生長(zhǎng)期可有效改善苧麻纖維品質(zhì)[7]。不同苧麻品種不同部位間原麻化學(xué)成分的變化規(guī)律仍不清楚。苧麻新品種登記時(shí)一般測(cè)定纖維支數(shù)、纖維強(qiáng)力和含膠量等纖維品質(zhì)指標(biāo)，但對(duì)原麻中的具體化學(xué)成分并不明確。本研究擬對(duì)5個(gè)苧麻新品種(系)原麻不同部位進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)定，比較不同部位含量的差異，旨在為苧麻原麻化學(xué)成分的科學(xué)評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)，為苧麻纖維的脫膠工藝選擇及新品種的合理應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

HC-83303FB型微波爐，120目分樣篩，精密分析天平(0.0001 g)，電熱恒溫干燥箱。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用5個(gè)苧麻品種分別為中苧3號(hào)[8]、中苧4號(hào)、中苧5號(hào)、中苧6號(hào)及新品系X2016-Ⅱ，于2018年采集于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所沅江試驗(yàn)站(湖南省沅江市)，采用反拉式剝麻機(jī)剝制，原麻曬干后備用。其中中苧3號(hào)2016年通過國家苧麻新品種鑒定，中苧4號(hào)、中苧5號(hào)和中苧6號(hào)2018年通過安徽省非主要農(nóng)作物品種登記。

1.3 分段方法

按照苧麻原麻長(zhǎng)度平均分成3段，即梢部、中部、根部。

1.4 試驗(yàn)方法

取樣按GB5881-86執(zhí)行；脂蠟質(zhì)、木質(zhì)素含量測(cè)定按GB5889-1986執(zhí)行；采用微波法[9]測(cè)定水溶物、果膠、半纖維素含量。每次試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理，采用SAS 9.4軟件進(jìn)行方差分析，結(jié)果用平均值表示。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 不同苧麻品種不同部位脂蠟質(zhì)含量分析

由表1可以看出，中苧3號(hào)、中苧4號(hào)、中苧5號(hào)三個(gè)品種的脂蠟質(zhì)含量均為梢部最多，中苧6號(hào)、X2016-Ⅱ兩個(gè)品種的脂蠟質(zhì)含量為中部最多，但均與梢部無顯著差異。比較同一部位5個(gè)品種間脂蠟質(zhì)含量差異，梢部為中苧3號(hào)最高，但與中苧5號(hào)和中苧4號(hào)差異不顯著，X2016-Ⅱ含量最低；中部和根部脂蠟質(zhì)均為中苧6號(hào)含量最高，X2016-Ⅱ含量最低。

表1 不同苧麻品種不同部位脂蠟質(zhì)含量的差異

Table 1 The difference of lipid wax components among different ramie species and different parts

中苧3號(hào)中苧4號(hào)中苧5號(hào)中苧6號(hào)X2016-Ⅱ根部0.0092aB0.0015cD0.0071bC0.0114aA0.0012bD中部0.0084aB0.0053bC0.0051aC0.0124aA0.0041aD梢部0.0113aA0.0101aA0.0100aA0.0081aB0.0029aC

注：表中同列不同小寫字母、同行不同大寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.2 不同苧麻品種不同部位水溶物含量分析

由表2可知，5個(gè)品種的水溶物均為梢部含量最多，其中X2016-Ⅱ三個(gè)部位無顯著差異，中苧3號(hào)、中苧5號(hào)梢部和根部差異不顯著，但明顯多于中部，中苧6號(hào)梢部含量明顯多于其他兩個(gè)部位。同一部位不同品種水溶物含量，梢部為中苧6號(hào)含量最高，中苧3號(hào)最低，5個(gè)品種間均差異顯著；中部為中苧4號(hào)含量最高，中苧3號(hào)最低，5個(gè)品種間差異顯著；根部為中苧5號(hào)含量最高，中苧3號(hào)最低，中苧3號(hào)和中苧4號(hào)間無顯著差異。

表2 不同苧麻品種不同部位水溶物含量的差異

Table 2 The difference of water soluble matter components among different ramie species and different parts

中苧3號(hào)中苧4號(hào)中苧5號(hào)中苧6號(hào)X2016-Ⅱ根部0.1373aD0.1378bD 0.1538aA0.1473bB0.1420aC中部0.1229bE0.1527abA0.1326bD0.1442bB0.1419aC梢部0.1419aE0.1721aB0.1596aC0.1738aA0.1553aD

注：表中同列不同小寫字母、同行不同大寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.3 不同苧麻品種不同部位果膠含量分析

由表3可以看出，中苧3號(hào)、中苧5號(hào)、中苧6號(hào)、X2016-Ⅱ 4個(gè)品種均為梢部果膠含量最高，其中，中苧5號(hào)三個(gè)部位無顯著差異，中苧3號(hào)、中苧6號(hào)、X2016-Ⅱ均為梢部含量顯著高于中部和根部，中部和根部之間無顯著差異。中苧4號(hào)為中部果膠含量最高，但與梢部和根部無顯著差異。因此，總體來說，梢部果膠含量最高。同一部位不同品種果膠含量，梢部為中苧5 號(hào)含量最高，中苧4號(hào)最低；中部5個(gè)品種間無顯著差異；根部為中苧5號(hào)含量最高，中苧3號(hào)含量最低，5個(gè)品種間差異顯著。

表3 不同苧麻品種不同部位果膠含量的差異

Table 3 The difference of pectin components among different ramie species and different parts

中苧3號(hào)中苧4號(hào)中苧5號(hào)中苧6號(hào)X2016-Ⅱ根部0.0685bE0.0854aC0.1129aA0.089abB0.0763bD中部0.0621bA0.0864aA0.0951aA0.0765bA0.0643bA梢部0.0943aC0.0826aD0.1146aA0.1052aB0.1060aB

注：表中同列不同小寫字母、同行不同大寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.4 不同苧麻品種不同部位半纖維素含量分析

半纖維素是植物細(xì)胞壁中的第二大類多糖，僅次于纖維素。由表4可知，5個(gè)品種的半纖維素含量均為梢部最多，其中中苧4號(hào)三個(gè)部位無顯著差異，中苧6號(hào)三個(gè)部位含量為梢部>根部>中部，且差異顯著，其他三個(gè)品種中部和根部均無顯著差異，但明顯低于梢部。同一部位不同品種半纖維素含量，梢部為中苧6號(hào)含量最高，中苧4號(hào)最低；中部和根部均為中苧6號(hào)含量高，X2016-Ⅱ含量最低，且5個(gè)品種間均差異顯著；X2016-Ⅱ梢部含量?jī)H高于中苧4號(hào)。

表4 不同苧麻品種不同部位半纖維素含量的差異

Table 4 The difference of hemicellulose components among different ramie species and different parts

中苧3號(hào)中苧4號(hào)中苧5號(hào)中苧6號(hào)X2016-Ⅱ根部0.1403bC0.1375aD0.1559bB0.1671bA0.1335bE中部0.1408bC0.1391aD0.1560bB0.1586cA0.1301bE梢部0.1756aB0.1507aE0.1746aC0.1813aA0.1673aD

注：表中同列不同小寫字母、同行不同大寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.5 不同苧麻品種不同部位木質(zhì)素含量分析

由表5可看出，5個(gè)品種的木質(zhì)素含量均為梢部最高，除中苧3號(hào)梢部和根部無顯著差異外，其他4個(gè)品種梢部含量均顯著高于根部和中部，但根部和中部無顯著差異。中苧6號(hào)、中苧4號(hào)梢部木質(zhì)素含量大約為根部的兩倍。同一部位不同品種木質(zhì)素含量，梢部和中部均為X2016-Ⅱ含量最高，中苧6號(hào)最低；根部為中苧3號(hào)含量最高，中苧6號(hào)含量最低，5個(gè)品種間差異顯著。

表5 不同苧麻品種不同部位木質(zhì)素含量的差異

Table 5 The difference of lignin components among different ramie species and different parts

中苧3號(hào)中苧4號(hào)中苧5號(hào)中苧6號(hào)X2016-Ⅱ根部0.0458aA0.0277bD0.0443bB0.0152bE0.0407bC中部0.0195bD0.0346bC0.0370bB0.0191bD0.0473bA梢部0.0498aC0.0552aB0.0558aB0.0383aD0.0667aA

注：表中同列不同小寫字母、同行不同大寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.6 不同苧麻品種不同部位纖維素含量分析

由表6可看出，除中苧4號(hào)為根部纖維素含量最高外，其他4個(gè)品種均為中部含量最高，且與梢部和根部差異顯著。同一部位不同品種纖維素含量，梢部為中苧3號(hào)含量最高，中苧5號(hào)含量最低，5個(gè)品種間差異顯著；根部5個(gè)品種間無顯著差異；中部為中苧3號(hào)最高，與X2016-Ⅱ無顯著差異，中苧5號(hào)含量最低。

表6 不同品種不同部位纖維素含量的差異

Table 6 The difference of cellulose components among different ramie species and different parts

中苧3號(hào)中苧4號(hào)中苧5號(hào)中苧6號(hào)X2016-Ⅱ根部0.5989bA0.6101aA0.5260bA0.5700bA0.6063cA中部0.6160aA0.5819bB0.5693aC0.5892aB0.6123aA梢部0.5574cA0.5293cB0.4903cE0.4933cD0.5018bC

注：表中同列不同小寫字母、同行不同大寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

3 討論與結(jié)論

苧麻原麻的主要化學(xué)成分為纖維素，占總質(zhì)量的65%左右，是應(yīng)用于紡織加工的主要成分，其含量直接決定了作為紡織原料的可用價(jià)值。除纖維素外，原麻中還包含脂蠟質(zhì)、水溶物、果膠、木質(zhì)素和半纖維素等非纖維素成分[10]，這些非纖維素成分影響苧麻的纖維品質(zhì)和可紡性能，如脂蠟質(zhì)能使得纖維柔軟、不纏繞成團(tuán)，但過多則降低紗線的強(qiáng)度，也不利于纖維的染色和吸濕；果膠含量高使纖維手感粗硬，色澤差；木質(zhì)素使纖維脆硬、彈性不足，纖維不耐久；半纖維素含量高，影響纖維的可紡性能和織物的品質(zhì)，增加加工成本。紡織應(yīng)用時(shí)須經(jīng)過化學(xué)或生物“脫膠”的過程，將非纖維素物質(zhì)去除。不同化學(xué)物質(zhì)去除的難度相差很大，如水溶物極易去除，不作為脫膠工藝研究對(duì)象，而半纖維素、木質(zhì)素則較難去除，因此研究不同苧麻品種的化學(xué)成分，選育易脫膠的苧麻新品種具有重要意義。

本試驗(yàn)中，5個(gè)苧麻品種(系)不同部位(梢部、中部、根部)的脂蠟質(zhì)、水溶物、果膠、半纖維素、木質(zhì)素均為梢部含量最高，根部和中部并無明顯規(guī)律。研究結(jié)果與鄭長(zhǎng)清等[11]、賈滿蘭[12]的研究結(jié)果一致。這可能是由于苧麻纖維的發(fā)育隨著麻株的生長(zhǎng)由基部向上依次成熟，梢部纖維細(xì)胞較基部纖維細(xì)胞后分裂形成，發(fā)育時(shí)間短，因而含膠量高。張欣欣[13]研究結(jié)果為水溶物、果膠、半纖維素均為梢部最高，但木質(zhì)素含量則是根部最高。苧麻為多年生纖維作物，一年收獲三季，其生長(zhǎng)年限、不同種植區(qū)域、每季麻生長(zhǎng)的氣候因素、取樣時(shí)間都可能會(huì)對(duì)原麻的化學(xué)成分造成影響。對(duì)苧麻不同部位纖維素含量比較發(fā)現(xiàn)，原麻中部纖維素含量最高，大麻[14]、亞麻[15]研究中也發(fā)現(xiàn)相同的結(jié)果，中部纖維含量高且質(zhì)量好，是構(gòu)成高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)苧麻纖維的主要部分。

本試驗(yàn)測(cè)得5個(gè)品種的脂蠟質(zhì)、半纖維素、木質(zhì)素含量與前人[16]測(cè)定結(jié)果一致，而水溶物、果膠含量分別在12%、6%以上，均高于前人測(cè)定結(jié)果，由此計(jì)算得到的纖維素含量偏低。產(chǎn)地、季別和年份的溫度、光照、水分和土壤等主要生態(tài)因子的不規(guī)律變化，會(huì)造成苧麻膠質(zhì)及其組分含量的相應(yīng)變化。另外本研究測(cè)定的原麻是由反拉式剝麻機(jī)剝制，與手工剝制不同，其剝制過程不經(jīng)過浸水環(huán)節(jié)，因此果膠、水溶物都保留在原麻中，導(dǎo)致其含量比手工剝制麻要高。不同剝制方式對(duì)苧麻原麻化學(xué)成分的影響有待進(jìn)一步研究。

5個(gè)新品種(系)中X2016-Ⅱ脂蠟質(zhì)和半纖維素含量均為最低；中苧6號(hào)木質(zhì)素含量最低，但半纖維素含量最高；中苧5號(hào)果膠含量最高，纖維素含量最低；中苧3號(hào)水溶物含量最低，但纖維素含量卻為最高。5個(gè)苧麻品種(系)不同部位(梢部、中部、根部)的各化學(xué)成分相比，脂蠟質(zhì)、水溶物、果膠、半纖維素、木質(zhì)素均為梢部含量最高。5個(gè)苧麻新品種(系)化學(xué)成分含量均存在差異，各有特點(diǎn)，可針對(duì)各品種及不同部位化學(xué)成分的差異，選擇不同的提取工藝和利用方式。研究結(jié)果可為苧麻原麻化學(xué)成分的科學(xué)評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)，為新品種的合理應(yīng)用提供參考。