罗布麻纤维脱胶工艺研究进展

李传贺

(青岛大学，山东 青岛 266071)

1 引言

罗布麻因罗布泊而得名，属于夹竹桃科多年生野生草本韧皮纤维植物[1]。目前我国罗布麻储量十分丰富，野生罗布麻主要集中在新疆地区，此外甘肃等地也有大面积人工种植的罗布麻。随着人们对环保的重视，麻制品因能降解的特点，逐渐受到人们的青睐。罗布麻纤维比苎麻纤维要细，单纤维强力是其5～6倍，但延伸率只有30%，拥有更好的柔软性，穿着舒适，此外罗布麻纤维还具有抗紫外线和抗菌作用，是一种性能十分优异的纺织原料[2]。同时罗布麻也是一种传统的中药材，可用于清热降压、预防高血脂、心力衰竭、延缓衰老等。用罗布麻纤维织成的衣物可以通过与皮肤的接触，缓慢释放其有效药用成分如多种强心甙类、槲皮素类等，发挥保健功能[3]。

罗布麻原麻主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、果胶、脂蜡质、水溶物等[4]。用于纺织的罗布麻纤维是通过脱胶工艺从罗布麻韧皮部制取的纤维，脱胶方式会对纤维性能产生直接影响。罗布麻纺织产品未能在市场上大规模推广，最关键的制约因素就是罗布麻的脱胶工艺，因此本文对罗布麻纤维脱胶工艺研究现状进行了分析、总结。

2 罗布麻纤维的成分分析

脱胶的目的是制备具有可纺性的罗布麻纤维，因此在脱胶过程中要尽可能地去除胶质且使纤维尽量分散。罗布麻纤维制备方法主要包括化学法(酸、碱、氧化性盐)、物理法(人工、闪爆、超声、微波)、生物法(天然沤制、细菌、酶)、物理化学联合法、生物化学联合法等。麻纤维各成分所占比例是麻类脱胶方法选取和脱胶工艺制定的一项重要依据，罗布麻、苎麻、亚麻、苎麻的化学组成如表1所示[5～7]。

表1 主要麻类纤维的化学组成

由表1可知，与其他麻类纤维相比，罗布麻纤维上包裹了更多胶质，这也是罗布麻纤维脱胶更加困难的原因。

3 罗布麻脱胶方法

3.1 化学脱胶

麻类的化学脱胶法比较成熟，目前工厂生产麻类纤维大多采用此种方法。罗布麻化学脱胶的原理是根据其各化学组分对酸、碱、氧化剂耐受性不同，将纤维中的木质素、半纤维素、果胶等去除。在这个过程中要尽可能避免伤害纤维，以便较好地保持纤维的物理机械性能。

为提高纤维产量和品质，在煮练的前后还有前处理和后处理工序。前处理一般采用浸水，时间需1小时以上。碱煮一般采用烧碱和氧化剂(如过碳酸钠、元明粉等)，可一煮也可二煮，为取得更好的效果，一般采用二煮。作为目前主流的生产方法，化学脱胶也有许多缺点：处理过程中会浪费大量的水，且生产过程中会用到大量化学药品，对环境产生危害；由于处理过程中麻纤维经过长时间的高温碱煮工艺，会造成纤维的品质下降。

张健飞等人[8]采用稀碱预处理和二次碱煮法对罗布麻进行脱胶，对脱胶所得精干麻的残胶率、分裂度和黄酮含量进行了测试，考察了不同碱浓度、碱煮时间和温度对脱胶效果的影响。结果表明：随着碱浓度、碱煮时间和温度的升高，精干麻的残胶率和黄酮含量逐渐降低；经稀碱预处理后，二次碱煮脱胶最佳工艺条件为NaOH质量浓度20 g/L，处理时间1.5 h， 温度70℃，与传统二次碱煮法相比，稀碱预处理和二次碱煮法对罗布麻的脱胶效果更好。

杨锋锐等人[9]使用离子液体对化学脱胶工艺进行了改进，降低了脱胶过程中NaOH的使用量，且得到的精干麻质量达标。其工艺参数为：1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐质量分数80 %，处理时间360 min，温度130℃，浴比1∶20；碱煮条件：NaOH质量浓度10 g/L，Na3P3O10质量分数2%，处理温度95℃，时间120 min，浴比1∶20，但由于离子液体价格高昂，在工业化生产中不占优势。

3.2 生物脱胶

随着环保意识的加强，生物脱胶越来越受到业内的重视，其作用机理就是通过微生物或微生物产生的酶如果胶酶、漆酶等对胶质进行定向生物降解。生物脱胶主要包括微生物脱胶和酶脱胶两种方法。相比化学脱胶，其生产过程对环境友好，且因反应条件较为温和，对纤维伤害较小。

3.2.1微生物脱胶

微生物脱胶就是利用微生物分解麻纤维的胶质。我国传统的沤麻方法就是微生物脱胶的一种方式，但其耗时长、效率低、不环保，且胶质去除不干净，获得的精干麻的品质不高。张涛等人[10]采用复合菌株极大提高了脱胶效率。利用响应面法得到复合酶脱胶的最佳工艺条件：pH值为8，MgSO4·7H2O为0.069 g/L,培养床速度77 rpm、温度40℃、菌液接种量30%、脱胶时间4 h、槐糖脂质量浓度0.15 g/L、浴比1∶40。

3.2.2酶脱胶

酶是生物界中极重要的一种绿色催化剂，具有高效和专一的特点。麻脱胶过程中使用的酶包括漆酶、果胶酶、裂解酶等。酶法脱胶对环境友好，但生物酶对反应环境要求高，且活力不强，脱胶效果连续性较差。

李丰硕等人[11]运用交联酶聚集体技术对枯草芽孢杆菌FM208849所产的果胶酶进行固定化，将制得的交联果胶酶聚集体用于罗布麻皮脱胶。结果表明以体积分数4%的戊二醛溶液在30℃水浴中对果胶酶聚集体交联135 min，可以得到性能优异的交联果胶酶聚集体；利用5 mL的10 mg/mL果胶酶CLEAs悬浮液对沤麻液(含罗布麻皮1 g)在45℃水浴中脱胶8 h，可以使其残胶率降至4.61%；利用交联果胶酶聚集体对沤麻液进行10次脱胶实验后，其残胶率仍可保持在11.25%以下，可重复利用性较高。

3.3 物理脱胶

物理脱胶方法生产效率高，且不会对环境造成污染，如蒸汽爆破、微波、超声波等。

蒸汽爆破主要利用高压蒸汽对半纤维素、果胶等胶质的水解作用，以及高压蒸汽瞬间爆破产生的破坏力对纤维表面胶质产生的剥离作用。利用此手段得到的纤维原料，分散性好，利于进一步脱胶处理。

微波可使纤维内部分子极性化，引发高频震荡。且在反应过程中，纤维素、半纤维素、木质素等不同组分被选择性加热，和单纯的高温高压加热相比，更有利于纤维中各组分的分离，脱胶效果更好。

超声波在清洁方面应用较广，后逐渐引入纺织领域，在促进染色方面取得了很好的效果。其在液体中产生的空穴效应，对脱胶过程也能起到积极的辅助作用。任燕等人[12]在生物酶脱胶工艺中，采用超声波预处理来提高脱胶效率。试验表明，超声波预处理相较于浸水、浸酸处理更有助于罗布麻原麻胶质的去除。当超声波预处理温度为50℃、时间30 min、超声频率40 kHz时，结合生物酶脱胶后罗布麻的脱胶率可达17%，再配以碱氧煮，脱胶率可达34%，精干麻白度可达62%。

3.4 联合脱胶

化学脱胶、生物脱胶、物理脱胶虽各有优势但难以满足实际生产要求。因此，一方面需继续深入研究，弥补其工艺的缺点；另一方面可以把各种脱胶方法联合使用，如物理化学联合脱胶、生物化学联合脱胶，优势互补，从而获得一个综合评价较高的脱胶方法。

单小红等人[13]将碱性果胶酶与木聚糖酶按一定比例复配，对新疆罗布麻原麻进行脱胶以提取纺织用罗布麻纤维，并另用微量碱对罗布麻纤维进行再处理，以调整精干麻的残胶率。通过实验，获得了复配酶/碱联合脱胶工艺的最优工艺参数，并与传统碱脱胶工艺进行了比较，发现经优化的复配酶/碱联合脱胶工艺及再处理工艺后获得的罗布麻精干麻长度更长，纤维更柔软，残胶率仅为2.12%，各项可纺性能可满足罗布麻纺纱和后加工的要求。

4 结语

化学脱胶方法作为最有效的方法，被工业生产广泛采用，但是其高污染、高耗水的弊端也引起了人们的重视；生物脱胶虽污染少，但效率低，且可控性差；物理脱胶不彻底，一般需要同其他脱胶方式配合使用。联合脱胶法近几年发展较好，但由于其成本较高，并未大规模进入工业化生产。随着人们环保意识的提升，罗布麻纤维越来越受到人们的喜爱，开发一种绿色高效的脱胶手段具有很强的现实意义。