大豆蛋白纤维的组成及其鉴别

何行月(， )

大豆蛋白纤维是我国首次研制并已产业化生产的新型再生植物纤维,其原料大豆废粕资源丰富,而且生产过程对环境、人体等无污染。大豆蛋白纤维具有质轻、柔软、光滑、强度高、吸湿、导湿、透气性好等诸多良好性质。因此,大豆蛋白纤维的开发生产在纺织行业中具有广阔的前景。

目前人们对大豆蛋白纤维性能的认识尚不全面系统 ,对这种新型纤维产品进行鉴别还没有统一的新标准。本文对大豆蛋白纤维的组成和加工工艺作了介绍，对其鉴别方法进行了试验和综合分析，并与常见的棉、粘胶纤维、羊毛和蚕丝进行了对比，提出了有效的鉴别方法。

1 大豆蛋白纤维的组成和加工[1]

大豆蛋白纤维的组分是植物蛋白质和聚乙烯醇，植物蛋白质占总量的23%～55%，聚乙烯醇占总量的45%～77%。生产过程是将榨过油的大豆粕浸泡，然后分离出豆粕中的球蛋白，再进行提纯，通过助剂与腈基、羟基高聚物接枝，共聚，共混，制成一定浓度的蛋白质纺丝溶液，经湿法纺丝制成。大豆蛋白质合成丝的制造工艺流程包括加工成半成品的工序和半成品之后的处理工序。其加工成半成品的工艺流程依次为：从豆粕中提取分离纯蛋白质；把提纯后的分离蛋白质溶解成溶液，并浓缩到浓度为15 %～20 %；把聚乙烯醇高分子聚合物溶解，成为浓度为15 %～20 %的水溶液；把浓度为15 %～20 %的分离蛋白质溶液和15 %～20 %的聚乙烯醇高分子聚合物溶液按配比混合并搅拌均匀制成纺丝原液；将纺丝原液进行脱泡后进入湿法纺丝机采用湿法纺丝；由纺丝板中喷出来的丝进入凝固浴，经过湿浴牵伸、烘干、干热牵伸和热定形程序。半成品之后的处理程序包括缩醛化、水洗、上油、烘干、卷曲、定形，切断后即为成品。在大豆蛋白纤维生产过程中，由于所使用的辅料、助剂均无毒，且大部分助剂和半成品纤维均可回收重新使用。提取蛋白后留下的残渣还可以作为饲料，其生产过程不会对环境造成污染。大豆蛋白纤维被专家誉为“21世纪健康舒适型纤维”。

2 大豆蛋白纤维的定义

作为中国自主知识产权的大豆蛋白纤维，其主要特点就是在纤维的成分中含有一定量的大豆蛋白质，从而体现出大豆蛋白纤维的优良特性，并随着蛋白质含量的提高，其性能越来越明显。因此，大豆蛋白质的含量以及其稳定性，是衡量大豆蛋白纤维的一个主要标志。在《大豆蛋白纤维》和《大豆蛋白毛条》的行业标准中，应明确大豆蛋白纤维的定义。即在大豆蛋白纤维中，蛋白质的含量大于50%时可称为大豆蛋白纤维；蛋白质的含量大于16%低于50%时称为大豆蛋白复合纤维。在规范性引用文件和试验方法中，应指明大豆蛋白质的检测标准和测定依据以及大豆蛋白纤维各组分含量的分析方法。

3 鉴别方法[2]

各种纤维因组成成分及内部结构的差异，其物理机械性质、化学性质、外观形态等方面必然存在差异，我们即利用这些差异来鉴别各种纤维。

3.1 燃烧法

燃烧法是利用纤维的化学组成不同、燃烧特征不同来鉴别纤维，通过它可将纤维分成大类，主要有纤维素纤维、蛋白质纤维、合成纤维等，为后续的进一步鉴别提供方向。

方法是将试样的纤维靠近火焰、接触火焰和离开火焰，根据表象、燃烧时的气味和残留物状态来辨别纤维类别。

通过燃烧可知大豆蛋白纤维属于蛋白质纤维，其燃烧特征见表 1，并与常见的棉、粘胶纤维、羊毛、蚕丝进行对比。

表1 纤维燃烧特征

3.2 显微镜法

利用显微镜来观察纤维的纵向和横截面形态，与标准照片或标准资料对比确定纤维种类。

3.2.1纵向观察

将纤维手扯伸直，抽取少量置于载玻片上，滴上丙三醇，覆以盖玻片，在显微镜下观察纤维纵向形态，大豆蛋白纤维的纵向图见图 1。

图 1 大豆蛋白纤维纵向

3.2.2横截面观察

采用哈氏切片器，将整理好的适量纤维，嵌于切片器凹槽中，用火棉胶凝固，切出 10～20μm的薄片。在显微镜下观察横截面形态，大豆蛋白纤维的横截面图见图 2。

图2 大豆蛋白纤维横截面

通过实验观察到，纤维都有各自独特的外观形态特征，利用这些特征可有效地鉴别纤维。显微镜观察到的纤维形态特征见表 2,并与几种常规纤维棉、粘胶纤维、羊毛、蚕丝进行比较。

表2 纤维纵向和横截面形态特征

3.3 溶解法

溶解法是根据纤维在不同的化学溶剂中的溶解特性来确定纤维品种。本文选用了十一种溶剂，对大豆蛋白纤维的溶解性能进行了试验，并与几种常见纤维进行了对比，结果见表 3。

将试样的纤维在不同温度(常温或沸腾)下使用不同的化学试剂溶解，根据溶解特性确定纤维种类。每个试样至少取样2份，每份重100mg，浴比为1:100，溶解结果差异显著，应予重试。

表3 纤维溶解性能表

注：S0：立即溶解，S：溶解，P：部分溶解，I：不溶解，△：膨润。

3.4 红外吸收光谱法

将试样的纤维置于红外吸收光谱仪上，用一束红外光照射后试样分子将吸收一部分光能并转变为分子的振动能和转动能，吸收值与相应波数作图即得到试样的红外吸收光谱，光谱中每一个特征吸收谱带都包含了试样分子中基团和键的信息，与标准资料对比确定纤维种类。或将测出的光谱图与已知纤维光谱图对照鉴别。图 3为大豆蛋白纤维的红外光谱图，由图3可见，红外光谱图特征吸收峰大豆蛋白纤维 3353.79 cm- 1,2940.66～2910.10 cm- 1,1651.10cm- 1,1444.44～1421.15 cm- 1,1093.96 cm- 1。

图3 大豆蛋白纤维红外光谱图

4 结语

综上所述，大豆蛋白纤维是由大豆蛋白与聚乙烯醇共混纺丝形成的。大豆蛋白纤维鉴别：经过燃烧试验有毛发燃味判别其属于蛋白质纤维；经显微镜法，排除羊毛、蚕丝。用 1mol/L次氯酸钠作溶剂 ,常温下羊毛、蚕丝完全溶解，粘胶纤维不溶解，大豆蛋白纤维部分溶解。

[1] 唐人成，梅士英，等.大豆蛋白纤维的染色性能[A].大豆蛋白质纤维及产品开发技术研讨会论文[C].苏州：苏州大学，2001.

[2] 赵书经.纺织材料实验教程[M].上海:纺织工业出版社,1994.