測試服飾中棉纖維含糖量方法的研究

　　原棉中的糖分為生理糖和昆蟲蜜露糖。生理糖由于棉纖維是一種喜光植物，棉纖維中的纖維素經過光合作用，葉綠素合成的葡萄糖等還原糖，進入棉纖維細胞里,再經聚合，形成雙糖和單糖,表現為果糖、葡萄糖和蔗糖。昆蟲蜜露糖是棉作物長有蚜蟲、紅鈴蟲等昆蟲后,昆蟲的分泌物粘附并干涸于吐絮后的棉纖維上稱為外源糖而棉作物被害蟲嚙食,傷口流出的愈傷性粘液,從生長期及位置上皆無法粘附于成熟吐絮后的棉纖維上，產生的糖主要為海藻糖、松三糖、果糖、蔗糖和葡萄糖等

　　棉纖維的含糖量直接影響棉花質量和紡紗工藝,高含糖量引起的黏性不但直接影響棉花的加工速度和質量(包括皮輥軋花和鋸齒軋花)，而且對紡紗質量和效率的影響也非常重大。棉纖維含糖量過高會使其粘著于紡織機械表面，影響工作效率，降低紡織性能;棉纖維含糖量過高，粘性很強，會粘結成塊，容易導致形成極易斷裂的不均勻的棉紗，還可能聚集起來，造成紡織機械和輸送管道的堵塞;發生“三繞”現象(繞皮輥、繞羅拉、繞皮圈)，嚴重時將導致生產中斷。對棉纖維含糖量的研究,已引起人們普遍的重視。本文通過對國內外棉纖維含糖量主要測試方法的分析、比較，提出了其測定方法研究的未來發展趨勢。

　　1基于酮基和醛基還原性的氧化還原法

　　棉纖維中含有生理糖和昆蟲蜜露糖，具體可分為果糖、葡萄糖、蔗糖，海藻糖、松三糖等，根據它們的特性，可分為還原糖和非還原糖。還原糖大多含有還原性基團，例如果糖中含有酮基(-R-CO-R’)，葡萄糖中含有醛基(-CHO)。由于醛基和酮基具有還原性，因而根據此特性測試棉纖維中的含糖量，主要可分為還原糖測試和非還原糖測試兩大類：

　　1.1還原糖測試法

　　(1)Benedict定性法[4-5]。Benedict定性法利用含有二價銅離子(Cu2+)的顯色劑溶液與棉纖維中果糖和葡萄糖含有的酮基和醛基進行氧化還原反應，生成氧化亞銅沉淀以及相關絡合物。由于生成的氧化亞銅含量不同,溶液顯示不同顏色。溶液最終顯示呈現5種顏色，即天藍色、淺草綠色、綠色、黃綠色和茶色,對照標準色卡目視比色,確定含糖等級。由于氧化亞銅沉淀很快沉降,故該法顏色穩定性差,適合于定性研究。

　　(2)Fhelin-Massat法,是國際上常采用的一種棉花含糖量的測定方法,用羅氏鹽(C4O6H4KNa)與Cu2+形成絡合物。試劑由溶液A(硫酸銅+次甲基藍)、溶液B(氫氧化鈉+羅氏鹽+亞鐵氰化鉀)兩種溶液組成[7-8],當A、B兩溶液混合時,硫酸銅與氫氧化鈉形成天藍色的氫氧化銅沉淀,羅氏鹽與沉淀的氫氧化銅作用形成了可溶性的絡合物,用棉纖維的還原糖溶液進行熱滴定。由于次甲基藍的指示特性，當溶液中的銅全部被還原后,次甲基藍變為無色溶液，表示反應到達終點,即可計算出棉纖維中糖的含量。(3)DNS比色定性法[7-10]。與Benedict法相似，Marsh等通過顯色劑3,5-二羥基水楊酸(DNS)與還原糖共熱反應生成棕紅色的3-氨基-5硝基水楊酸的顯色特性，在一定范圍內，還原糖的濃度與最后生成的3-氨基-5硝基水楊酸溶液的顏色強度呈一定比例，則可通過比色法來判斷棉纖維中的含糖量。不過，Perkins[11]認為該方法受提取背景顏色、樣品中分解的氧、顏色穩定性變化的干擾，方法的靈敏度有限。

　　(4)鐵氰化鉀定量法。鐵氰化鉀測試法又叫Perkins法，利用鐵氰化鉀(K3Fe[CN]6)與棉纖維中的還原糖(果糖、葡萄糖)中的酮基和醛基進行氧化還原反應，生成亞鐵氰化鉀(K4Fe[CN]6)溶液，在鄰菲夠琳一硫酸亞鐵指示劑下，用標準的硫酸鈰酸性溶液滴定亞鐵氰化鉀溶液，終點溶液由棕紅色突變為黃綠色,測定亞鐵氰化鉀的量，因為亞鐵氰化鉀與可氧化還原性糖的含量成比例，由此可計算出原棉中的含糖量。由于棉花糖分中非還原性糖如蔗糖、松三糖等無法測量，非還原性糖在蚜蟲污染的棉花中含量較高，占總含糖量的35%～40%，而粉虱污染和未污染的棉花中含量比較少(20%左右)，所以這種方法用來測粉虱污染和未污染的棉花準確性高，而用來測蚜蟲污染的棉花準確性就大大降低。

　　(5)DNS可見光分光光度計定量法。范雪榮等人通過顯色劑3,5-二羥基水楊酸(DNS)的顯色特性，通過與棉纖維中還原糖進行氧化還原反應，生成棕紅色的3-氨基-5硝基水楊酸，再基于分光光度法的Lambert-Beer定律中溶液吸光度與溶液濃度的線性關系，根據待測溶液的吸光度，運動標準曲線求出還原糖的濃度。{page_break}

　　1.2非還原糖的測試法

　　蔣利人等人將棉花中的非還原性糖通過強酸的作用下進行水解轉化成還原性糖(果糖和葡萄糖),然后用等量的堿中和,再用Benedict法測定棉花中含糖的量。通過該方法可以計算出棉纖維的總含糖量。

　　2基于糖醛衍生物法的檢測方法

　　基于糖醛衍生物法的檢測方法主要是由于糖類化合物在濃酸中可以分解形成糖醛化合物，由于糖醛含量與棉纖維中的糖分濃度存在線性關系，通過分光法或者紫外分光法可以對其進行定量研究。該方法可操作性強，是目前國內測試棉纖維含糖量的主流方法。

　　2.1 3,5-二羥基甲苯-硫酸法。Sisman等發現，3,5-二羥基甲苯濃硫酸可將棉纖維中單糖和多糖分解成為糖醛衍生物，形成明顯的紅色絡合物，根據糖分濃度的不同，顯色程度由深到淺，可通過分光光度計進行測試。我國行業標準SN/T 0311.1-94《進出口棉纖維含糖檢驗方法定量法》和國家標準GB/T 16258-2008《棉纖維含糖試驗方法定量法》中關于棉花含糖量的測試也是基于此原理。

　　2.2 烯醇化UV法。徐僔等人通過將棉纖維中果糖、葡萄糖、蔗糖在酸性或堿性溶液中進行烯醇化反應，生成羥甲基糖醛。而經過濃酸脫水后的羥甲基糖醛含量與果糖、葡萄糖和蔗糖溶液的濃度存在線性關系，通過UV法，利用棉纖維水溶液中糖類脫水后生成物的吸光度的差異，通過數學計算確定棉纖維總糖量的測定方法。

　　3紅外光譜法

　　近年來紅外光譜法是通過以Perkins法為基礎，用棉纖維中的還原糖去還原Cu2+，再通過紅外光譜儀測出棉纖維在特定波長的吸收值，從而得出不同含糖濃度的吸收值。以含糖量為橫坐標，吸收值為縱坐標，會出校準曲線，然后測定未知樣品在特定波長處的吸收值。我國張慧云等也有相類似的研究。該方法結合Perkins法的優點，比較簡單、快速，但機器成本過高，不利于廣泛推廣。

　　4高效液相色譜法(HPLC)

　　高效液相色譜法通過配置棉纖維中所包含的各類糖的標準溶液，再通過對棉纖維溶液進行萃取，再經過高效液相色譜儀器進行測定，可以定量計算出棉纖維的實際總含糖量。Gray等利用高壓液相色譜測定棉花的含糖量。他通過對棉纖維進行水萃取，然后利用Spherisob S5NH分離柱,示差折光檢測器對水萃取溶液中的糖進行分離測定,從而得出棉纖維的含糖量。此方法不用預先對糖分進行衍生化，可對多種糖進行測定。我國王琨等人經二次水浸提棉纖維，提取液經濃縮、定容后，通過串聯氨基鍵合柱，配制葡萄糖、乳糖、纖維二糖、蜜二糖、松三糖等糖標準溶液，通過高效液相色譜法得出棉纖維的總含糖量。該方法是一項高效、精確的測定棉纖維中各類單糖的測試方法，但由于測試方法比較費時，且對儀器條件有所要求，不易于推廣。

　　5基于生物酶的檢驗方法

　　這類方法主要利用生物酶的氧化和脫氫特性，與棉纖維萃取出來的葡萄糖進行反應，從而測得棉纖維中葡萄糖的實際含量。但這類方法只對葡萄糖敏感，而對其它糖分無法測量。

　　5.1葡萄糖氧化酶法。利用葡萄糖氧化酶與萃取液中的葡萄糖反應，生成一種葡萄糖酸過氧化氫，隨后過氧化氫與一種無色染料反應，將染料氧化成綠色，顏色的亮度與最初存在的葡萄糖的量成正比，因此可以通過顏色亮度來確定含糖的多少。

　　5.2δ-磷酸葡萄糖脫氫法。將棉纖維制成水提取物后，通過酶制劑的作用下，使其單糖和雙糖轉化為δ-磷酸葡萄糖，然后在δ-磷酸葡萄糖脫氫酶的作用下，形成煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADPH)。NADPH可以通過紫外分光光度計在波長960nm處吸收值測定，由于棉纖維中糖分與NADPH的量成比例關系，從而可以測得棉纖維的含糖量。

　　綜上所述，我們可以看出上述幾種測定棉纖維含糖量的方法都有各自的優缺點，隨著科技的發展，檢測技術和手段的不斷推陳出新，棉纖維含糖量的測試方法也將朝著快速、便利、準確且低成本的方向發展。