曹 陽,羅 明,譚啟飛,陳益人,2

(1.武漢紡織大學 紡織科學與工程學院,湖北 武漢 430200; 2.武漢紡織大學 湖北省紡織新材料與先進加工技術省部共建國家重點實驗室培育基地,湖北 武漢 430200)

湖羊是我國國家級畜禽遺傳資源保護品種之一,湖羊作為我國唯一適合全舍飼、規(guī)?；⒐S化養(yǎng)殖的品種特性得到廣泛認同,因而湖羊規(guī)?；B(yǎng)殖在全國得到較快發(fā)展[1]。2014年“湖州湖羊”獲得國家農(nóng)產(chǎn)品地理保護標志。2018年據(jù)人民資訊網(wǎng)報道[2],華中農(nóng)業(yè)大學的姜勛平教授調(diào)研了湖北省233個養(yǎng)殖單位,發(fā)現(xiàn)湖羊養(yǎng)殖規(guī)模明顯擴大,湖北最大的湖羊養(yǎng)殖基地飼養(yǎng)達到10萬頭。湖州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局官方統(tǒng)計[3]顯示,2019年湖州市湖羊飼養(yǎng)量達80萬頭;截止2021年湖州市當?shù)睾蝻曫B(yǎng)量達93.11萬頭,2021年年末,全市羊存欄50.43萬頭,同比增長24.3%,全年累計出欄42.68萬頭,同比增長16.1%。湖羊作為浙江特色品種,經(jīng)過多年的養(yǎng)殖發(fā)展,湖羊產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)繁榮興盛的發(fā)展勢頭。

伴隨著湖羊養(yǎng)殖規(guī)模的不斷加大,湖羊毛的產(chǎn)量也隨之增加。湖羊毛屬異質(zhì)毛,粗細不勻,剛?cè)岵町惡艽骩4],湖羊毛纖維的品質(zhì)不高,不合適紡制中高等級的羊毛紗線,導致湖羊毛的收購價格較低,甚至出現(xiàn)被直接丟棄的現(xiàn)象[5]。

王玉晴等[6]對引種湖羊的主要被毛特性進行測定分析,發(fā)現(xiàn)湖羊毛的品質(zhì)特性與年齡、性別、飼養(yǎng)環(huán)境、羊毛生長部位等多因素有關;不同部位的羊毛長度、細度差異顯著;不同性別湖羊的個體差異明顯,相同性別湖羊個體差異較小;同一只湖羊的被毛直徑差異也很大,可達5～6 μm。李麗君等[7]通過對比廢棄混雜湖羊毛與綿羊毛的纖維形態(tài)、伸直度及力學性能發(fā)現(xiàn),單根廢棄混雜湖羊毛纖維截面呈圓形或橢圓形,中空,伸直度較高,斷裂強度較高,但斷裂強力CV值更大,這限制了廢棄混雜湖羊毛纖維在紡紗中的應用。

本文從1歲齡湖羊的頸部、腹部、背部、臂部抽取纖維樣本,通過索式脂肪抽提法、掃描電鏡法、單纖維強力測試法、纖維白度儀法等對湖羊不同部位的毛纖維進行性能測試,并加以分析對比,以期為湖羊毛纖維合理應用提供依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

材料:湖羊毛(選30只湖北致清和農(nóng)牧有限公司的1歲齡湖羊作為實驗對象,在湖羊頸部、腹部、背部、臂部各取樣150 g左右);中性洗滌劑、元明粉、石油醚(60～90 ℃)(國藥集團化學試劑有限公司)。

儀器:Y172纖維切片器(寧波紡織儀器廠);CU-4纖維細度測試儀(眾視野科技有限公司);PTX-FA110S電子天平(福建華志電子科技有限公司);HHS-8數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇波場智能科技有限公司);DHG-9146A電熱恒溫干燥箱(上海精宏實驗設備有限公司);JSM-6510 L掃描電子顯微鏡(JEOL日本電子株式會社);YG006單纖維強力儀(寧波大禾儀器有限公司);WSB-II白度儀(溫州儀器儀表有限公司)。

1.2 測試與表征

對湖羊毛纖維進行性能測試前,先對羊毛纖維進行預處理。首先進行開松除雜,將羊毛開松,去除纖維中的砂土、雜質(zhì),挑揀出纏結(jié)在羊毛纖維中的糞便以及其它異性纖維等;而后參照GB/T 6978—2007《含脂毛洗凈率試驗方法 烘箱法》進行洗毛,以去除湖羊毛纖維上附著的油脂、砂土、汗垢等。再根據(jù)GB/T 6529—2008《紡織品 調(diào)濕和試驗用標準大氣》對湖羊毛纖維進行調(diào)濕,使其符合物理性能測試的條件。

1.2.1 湖羊毛纖維橫截面

采用Y172型纖維切片器將不同部位的湖羊毛纖維切斷后制取切片,然后使用JSM-6510L掃描電子顯微鏡對不同部位湖羊毛纖維的橫截面形態(tài)結(jié)構進行觀察。

1.2.2 粗腔毛率

根據(jù)GB 1523—2013《綿羊毛》,直徑范圍為30 μm以下的羊毛纖維為細毛,直徑范圍為30.0～52.5 μm的羊毛纖維為粗絨毛,直徑大于52.5 μm的羊毛纖維為粗毛。粗腔毛粗短,卷曲少且小;無髓毛細長,卷曲多且強,細絨毛尤其細、軟,通過這些特征,可以通過裸眼判斷其是否為粗腔毛。從樣品中抽取1個毛叢置于黑絨板上,用鑷子分離出每1根單纖維,肉眼觀察其形態(tài),判斷其是否為粗腔毛。粗腔毛率計算公式如下:

(1)

式中:C為粗腔毛率,%;N0為毛叢中粗腔毛根數(shù),根;N為毛叢中纖維總根數(shù),根。

1.2.3 湖羊毛纖維長度

根據(jù)GB/T 6976—2007《羊毛毛叢自然長度試驗方法》,對湖羊不同部位纖維毛叢自然長度進行測試并記錄;從不同部位的毛叢中隨機抽取1個毛叢,逐根放到黑絨板上用適度的力使纖維拉到伸直狀態(tài),再用直尺測量得到纖維伸直長度。

1.2.4 湖羊毛纖維細度

隨機抽取湖羊頸部、腹部、背部、臂部各200根,使用Y172纖維切片器,將纖維切成一定長度并制成纖維樣本,然后使用CU-4纖維細度測試儀對載玻片上的樣本纖維逐根進行直徑測量,并記錄樣本中纖維在各直徑范圍內(nèi)的根數(shù)。

1.2.5 湖羊毛纖維拉伸性能

隨機抽取湖羊頸部、腹部、背部、臂部各50根有髓毛及無髓毛纖維,根據(jù)GB/T 4711—1984《羊毛單纖維斷裂強力和伸長試驗方法》,采用YG006單纖維強力儀測試不同部位湖羊毛纖維的斷裂強力和斷裂伸長率,隔距為10 mm,拉伸速度為20 mm/min。

1.2.6 湖羊毛纖維白度

根據(jù)GB/T 8424.2—2001《紡織品 色牢度試驗 相對白度的儀器評定方法》,將纖維整理梳成1個縱向的表面,置于試樣盒中。使用WSB-II白度儀對1歲齡湖羊的頸部、腹部、背部、臂部羊毛纖維的白度分別進行測試。每個部位纖維測10次,取平均值作為各部位樣品的白度。

1.2.7 湖羊毛纖維含油脂率

采用索式脂肪抽提法測試含脂率。實驗前,將實驗樣品置于抽濾瓶中,將抽濾瓶放在110 ℃烘箱中烘干4 h,烘干后稱量,精確到0.000 1。實驗在80 ℃的恒溫水浴鍋中進行,保持回流速度為12 min/次,使用石油醚完全浸潤樣品,萃取循環(huán)15次。循環(huán)結(jié)束后,烘干抽濾瓶和樣品并稱量。最后計算得出各試樣的含油脂率。含油脂率計算如式(2)所示:

(2)

式中:M為含油脂率,%;W1為油脂和抽濾瓶質(zhì)量,g;W2為抽濾瓶質(zhì)量,g;W0為樣品干質(zhì)量,g。

2 結(jié)果與分析

2.1 湖羊毛纖維橫截面形態(tài)結(jié)構

湖羊毛頸部、腹部、背部、臂部纖維橫截面的掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果如圖1所示。

圖1 湖羊各部位羊毛橫截面(300倍)Fig.1 Cross-section of the neck(a), back(b), abdomen(c), and thigh fibers(d)of Hu sheep

圖1中4個部位的湖羊毛纖維均有腔毛,截面均呈圓形或橢圓形,具有明顯的髓質(zhì)層。根據(jù)GB 1523—2013《綿羊毛》判斷,湖羊毛屬于異質(zhì)毛,應當按照級數(shù)毛的標準進行分級。

本文根據(jù)三峽職院機制專業(yè)的改革實踐，研究“因材施教、分層培養(yǎng)、工學交替、強化技能”的人才培養(yǎng)新模式，重點探討“分層培養(yǎng)、工學交替”模式下的課程體系的構建問題。

2.2 湖羊毛纖維粗腔毛率

對不同部位湖羊毛的粗腔毛進行測試,得出的粗腔毛率結(jié)果見表1。

表1 湖羊不同部位的羊毛粗腔毛率Tab.1 Crude coat rate of different parts of Hu sheep

湖羊不同部位纖維粗腔毛率均大于10%,腹部的粗腔毛率甚至超過20%,說明湖羊毛整體具有較高的粗腔毛率。根據(jù)級數(shù)毛標準規(guī)定,湖羊毛的粗腔毛率僅符合5級毛的標準。粗腔毛率高的原因之一是湖羊患有皮炎之類的疾病或者營養(yǎng)不良[8],為了避免粗腔毛過多對羊毛品質(zhì)產(chǎn)生影響,應及時注意湖羊身體表面清潔及飼養(yǎng)的營養(yǎng)搭配情況。

2.3 湖羊毛纖維的長度分析

纖維長度直接影響纖維的加工性能和使用價值,是纖維必不可少的測試指標之一。因為羊毛纖維天然卷曲,因此羊毛纖維包括2種長度指標,即伸直長度和自然長度[9],自然長度在羊毛交易時,常作為分等作價的依據(jù),伸直長度常作為紡紗時選毛和配毛的重要技術參數(shù)[10]。湖羊不同部位的毛叢長度測試結(jié)果見表2,湖羊不同部位的羊毛伸直長度測試結(jié)果見表3。

表2 湖羊不同部位的毛叢長度Tab.2 Length of woolly bush of Hu sheep

表3 湖羊不同部位的羊毛纖維伸直長度Tab.3 Contour length of wool fibers from different parts of Hu sheep

由表2可知,對于毛叢長度而言,不同部位的湖羊毛毛叢長度差距較大,1歲齡的湖羊臂部毛叢長度最長,腹部次之,頸部最短,且湖羊腹部和臂部的羊毛毛叢長度更加均勻。

由表3可知,對于湖羊無髓毛纖維而言,背部的無髓毛纖維的伸直長度最長,臂部與頸部次之,腹部最短;而對于有髓毛而言,湖羊臂部有髓毛長度最長,頸部與背部次之,腹部最短,其中背部有髓纖維長度變化差異較大,可能是基因所致。

2.4 湖羊毛纖維的細度分析

表4為湖羊不同部位的纖維直徑測試結(jié)果,湖羊不同部位的毛纖維平均直徑差異不大,其中腹部纖維的平均直徑最大,頸部次之,背部和臂部相對較小。而對于同一部位的湖羊毛而言,纖維直徑差異較大,且細度離散系數(shù)都很大,其中腹部最高,臂部和頸部次之,背部最小。造成細度離散差異大的原因可能與各部位粗腔毛的少量存在有關,粗腔毛纖維直徑遠遠大于無髓毛。

表4 湖羊不同部位的纖維直徑Tab.4 Fiber diameters of different parts of Hu sheep

2.5 湖羊毛纖維拉伸性能分析

表5 湖羊不同部位的羊毛纖維拉伸性能Tab.5 Tensile properties of wool fibers from different parts of Hu sheep

由表5可知,同毛叢的有髓毛和無髓毛拉伸性能有明顯差異。有髓毛的平均斷裂強力較大,斷裂伸長較小,CV值大。纖維斷裂強力受纖維直徑影響,纖維越粗,纖維斷裂強力越大,但是有髓毛因為存在較大的髓腔,因此其斷裂伸長低。湖羊頸部有髓毛的斷裂強力平均值遠大于其他部位有髓毛,臂部有髓毛斷裂強力CV值明顯大于其他部位。在同一部位的毛叢中,無髓毛因細度較細,其斷裂強力明顯小于有髓毛,無髓毛的斷裂伸長率明顯大于有髓毛。不同部位中,腹部無髓毛的斷裂伸長率明顯大于其他部位,背部和頸部次之,臂部最小。

2.6 湖羊毛的白度分析

毛織物色澤鮮亮程度與羊毛纖維白度有直接關系。羊毛纖維白度值越高,毛織物染淺色效果越好。羊毛纖維的顏色除了自身色素影響之外,還與飼養(yǎng)條件和環(huán)境有關。羊毛上附著的污染物在日光照射下,會在纖維表面產(chǎn)生黃色的頑漬,導致羊毛纖維白度值降低[11]。不同部位湖羊毛纖維白度測試結(jié)果見表6。

表6 湖羊不同部位的湖羊毛纖維白度Tab.6 Whiteness of wool fibers from different parts of Hu sheep

由表6可知,對于湖羊不同部位的毛纖維而言,頸部的毛纖維白度最低,背部白度最高。這是因為湖羊頸部羊毛長期堆積糾纏,雜質(zhì)被包裹其中,導致頸部羊毛白度最低,而背部處于身體最高處,雜質(zhì)最少,白度也就最高。湖羊在生長過程中也會不可避免地沾染上糞便、草屑、泥土、灰塵以及自身分泌的油脂等,這些外在因素均可能使湖羊不同部位纖維的白度產(chǎn)生差異。

2.7 湖羊毛的含油脂率分析

羊毛含油脂率是評定羊毛品質(zhì)的重要指標。油脂的主要功能是保護羊毛纖維的物理特性,如纖維強力以及纖維的伸長率;促進羊毛束的生成,形成毛叢,以免剪毛之前羊毛在羊身上發(fā)生氈縮。羊毛纖維油脂含量對纖維的強力、成紗、染色、后整理等都有影響[12]。油脂含量過高,羊毛纖維發(fā)黏,容易吸附塵污;油脂含量過低,羊毛纖維容易產(chǎn)生靜電,紡紗時落毛率、紗線斷頭率增加[13]。湖羊不同部位的羊毛纖維含油脂率測試結(jié)果見表7。

表7 湖羊不同部位的羊毛纖維含油脂率Tab.7 Grease content of wool fibers from different parts of Hu sheep

由表7可知,對于湖羊不同部位的羊毛纖維而言,背部羊毛含油脂率最高,臂部最低。我國異質(zhì)羊毛的含油脂率一般在5%～7%左右,因此湖羊含油脂率適中。

3 結(jié) 論

本文對1歲齡湖羊不同部位的羊毛纖維進行測試與分析,得出以下結(jié)論:

①不同部位的湖羊毛粗腔毛率在12.43%～18.61%;白度值在30左右;含油脂率在6%左右,其中湖羊背部、腹部羊毛油脂含量接近,均高于頸部含油脂率,湖羊臂部羊毛含油脂率最低。

②不同部位的湖羊毛毛叢長度差距較大,湖羊的臂部毛叢最長,腹部次之,頸部最短。不同部位的湖羊毛纖維直徑差異不大,但同一部位的毛纖維直徑差異明顯,CV值較大。

③湖羊的無髓毛纖維中,背部最長,臂部、頸部次之,腹部最短;湖羊的有髓毛纖維中,臂部最長,頸部、背部次之,腹部最短。

④湖羊同一部位中取得的有髓毛和無髓毛拉伸性能有明顯差異。有髓毛的平均斷裂強力較大,斷裂伸長較小;湖羊頸部有髓毛的斷裂強力平均值最大,湖羊臂部有髓毛的斷裂強力CV值明顯大于其他部位。同部位的無髓毛斷裂伸長率明顯大于有髓毛,斷裂強力明顯小于有髓毛。在不同部位的無髓毛當中,腹部無髓毛的斷裂伸長率明顯大于其余部位纖維斷裂伸長率。

綜合評價得出,湖羊毛背部纖維的質(zhì)量最佳。