菠萝叶纤维

菠萝纤维

1、菠萝纤维简介

菠萝纤维即菠萝叶纤维，又称凤梨麻，是从菠萝叶片中提取的纤维，属于叶片麻类纤维。菠萝植株的叶片长约3 ~ 5 英尺、宽约1 ~ 2 英尺，与其它硬纤维植株相比，叶片显得较薄。纤维重量约是叶片重量的3%。菠萝纤维由许多纤维束紧密结合而成，每个纤维束又由10~20根单纤维细胞集合组成，单纤维长度最长0.36英寸，最短0.1英寸，细度最小1—4微米，最大约26微米。纤维表面粗糙，有纵向缝隙和孔洞，横向有枝节，无天然扭曲。单纤维细胞呈圆筒形，两端尖，表面光滑，有线状中腔。菠萝纤维外观洁白，柔软爽滑，手感如蚕丝，故又有菠萝丝的称谓。

表1、菠萝叶纤维与苎麻、亚麻、黄麻纤维的对比

菠萝纤维经深加工处理后，有3—4英尺长，外观洁白光亮，柔软爽滑，强度通常比苎麻高25%。可与天然纤维或合成纤维混纺，所织制的织物容易印染，吸汗透气，挺括不起皱，穿着舒适。

2、微细结构

菠萝叶纤维表面比较粗糙，纤维纵向有缝隙和孔洞，横向有枝节，无天然转曲。单纤维细胞呈圆筒形，两端尖，表面光滑，有中腔，呈线状。横截面呈卵圆形至多角形，每个纤维束由10 ～20 根单纤维组成。单纤维细胞长约 2 ～10 mm，宽约1 ～26 μm，长径比为450。纤维细胞壁的次生壁具有少许木质化的薄外层和厚内层，外层微纤维与纤维轴的交角为60°，内层为20°。在内层的表面还覆盖着一层很薄的无定形物质。胞腔较大，胞间层是高度木质化的。

表2、菠萝叶纤维和亚麻、黄麻纤维微细结构的对比

由表2可以看出，菠萝叶纤维的结晶度、取向因子均较亚麻、黄麻纤维高，说明其纤维中无定形区较小，大分子排列整齐密实，这也是其密度比亚麻、黄麻高的原因之一，同时，较高的结晶度和取向度致使菠萝叶纤维的强度和刚度大而伸长小。

3、菠萝纤维的化学组成

菠萝叶纤维主要由纤维素和非纤维素(半纤维素、木质素和果胶质)等成分组成。其中纤维素含量56．0％～68．5％；半纤维素含量16．0％～18．8％；果胶质含量1．1％～2．0％；术质素含量6．0％～13．0％；水溶物含量1．0％～1．46％；脂蜡质含量3．2％～7．2％；灰分含量0．9％～2．8％。

表3、菠萝叶纤维与苎麻、亚麻、黄麻化学成分的对比

由表3可知，菠萝纤维的化学组成与亚麻、黄麻类似，但纤维素含量较低，半纤维素和木质素含量偏高，故菠萝纤维粗硬，伸长小，弹性差，吸湿放湿快。纤维中脂蜡质含量较高，因此光泽较好。菠萝纤维的可纺性能优于黄麻而次于亚麻，在纺纱前进行适当的脱胶处理可以改善可纺性。

4、菠萝纤维的物理机械性能

菠萝纤维的单纤维长度较短，所以在菠萝纤维在纺纱加工前必须进行脱胶处理，而且必须是半脱胶来保证有一定的残胶存在，将很短的单纤维粘连成满足纺纱工艺要求的束纤维。菠萝纤维的束纤维长度达到10~ 90cm，线密度为2. 5~ 4tex，密度为1. 543g/ cm3。菠萝纤维的结晶度和取向度较高，结晶度为0.72，取向因子为0. 97，说明纤维结晶区内大分子排列较整齐密实，缝隙空洞较少。菠萝纤维的强度为30. 56cN/ tex ，伸长为3.42% ，弹性模量为9.99，柔软度为185 捻/20cm，可见菠萝纤维的强度较大，伸长较小，弹性较差。

表4、菠萝叶纤维与苎麻、亚麻、黄麻机械强度的对比

由表4可以看出，菠萝纤维的单纤维长度较短，在纺纱加工时采用工艺纤维，在脱胶处理时采用半脱胶，以保证残胶能够将短纤维粘连成符合工艺要求的工艺纤维。菠萝工艺纤维的强度和断裂伸长介于亚麻与黄麻之间，故其成纱质量优于黄麻而次于亚麻。

5、菠萝纤维的抗菌机理

5.1 抗菌性能的定性分析

通过采用AA TCC147-2004 标准，对菠萝叶纤维的抗菌性能进行定性分析。研究结果表明，菠萝叶纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌均具有良好的抗菌效果，与纤维接触区域无细菌生长，但也无抑菌带出现。按抗菌方式来分，菠萝叶纤维属于非溶出型纤维，细菌在该纤维表面就难以存活、繁殖。而溶出型纤维的抗菌物质具有高溶出性，被认为有可能会破坏人体健康皮肤菌群平衡。因此，非溶出型纤维比溶出型纤维具有更好的安全性和耐久性。

5.2 抗菌性能的定量分析

表5、菠萝叶纤维的抗菌性能

从表5可以看出，菠萝叶纤维对金黄色葡萄球菌的抑菌值为4.34，而亚麻纤维对金黄色葡萄球菌的抑菌值为0.84，说明菠萝叶纤维对金黄色葡萄球菌具有较好的抑菌效果，亚麻纤

维对金黄色葡萄球菌无抑菌效果；菠萝叶纤维对大肠杆菌的抑菌值为6.73，而亚麻纤维对大

肠杆菌的抑菌值为3.12，表明二者对大肠杆菌均具有抑菌效果，但菠萝叶纤维的抑菌效果显

著大于亚麻纤维；菠萝叶纤维对金黄色葡萄球菌的杀菌值为1.25，亚麻纤维对金黄色葡萄球

菌的杀菌值为-2.25，说明菠萝叶纤维对金黄色葡萄球菌具有杀菌效果，亚麻纤维对金黄色

葡萄球菌无杀菌效果；菠萝叶纤维对大肠杆菌的杀菌值为3.46，亚麻纤维对大肠杆菌的杀菌

值为-0.15，表明菠萝叶纤维对大肠杆菌也具有杀菌效果，且显著比亚麻纤维强。

5.3菠萝叶抗菌机理分析

（1）许多研究者认为木质素是芳香族类单基的高聚物，其构造单元为苯环上有三个碳原子侧链的芳香物质，属于苯丙烷的衍生物，其含量多少是评价纤维品质的重要因素，木质素含量少的纤维具有柔软和光泽好的优点，在纤维后期处理中具有重要意义。关于汉麻纤维、

竹纤维等天然纤维具有天然抗菌性已有报道，其机理也有大量研究，但至今仍未有明确结论。菠萝叶纤维对细菌的抑菌、杀菌机理也在研究中，据分析可能与菠萝叶纤维中残存的酚类物质有关。现代医学研究表明，酚类物质可以抵抗多种微生物，破坏菌类生物体的形成、细胞的通透性、有丝分裂、菌丝的生长、孢子萌发，阻碍呼吸作用及细胞膨胀，促进细胞原生质体的解体和细胞壁损坏等。天然纤维的抗菌机理，多数学者认为，其中的酚类物质可能是天然的抗菌物质。菠萝叶纤维中的纤维素含量比亚麻低了4.59％，木质素含量比亚麻高了4.63％，可能与菠萝叶纤维的酚类物质有关。

（2）金黄色葡萄球菌属于革兰氏阳性菌，而革兰氏阳性菌的细胞壁厚约20～80 nm，有15～50 层肽聚糖片层，含20％～40％的磷壁酸。大肠杆菌属于革兰氏阴性菌，其细胞壁厚约10 nm，仅2～3 层肽聚糖，另外还有脂多糖、细菌外膜和脂蛋白。有研究表明，菠萝叶纤维中的抗菌物质较容易破坏革兰氏阴性菌的细胞壁结构，破坏细菌的蛋白质和核酸等结构[。本研究结果表明，菠萝叶纤维对大肠杆菌比对金黄色葡萄球菌具有较强的抑菌、杀菌效果。对金黄色葡萄球菌的抑菌值为4.34，杀菌值为1.25；对大肠杆菌的抑菌值为6.73，杀菌值为3.46。菠萝叶纤维对革兰氏阴性菌比对革兰氏阳性菌具有较强的抑菌、杀菌效果，即可能与这两种参试细菌的细胞壁结构有关，也可能与菠萝叶纤维中残存的酚类物质有关。

（3）纤维的多空结构易于吸附氧气，使厌氧菌难以存活，同时这一结构使细菌赖以生存的潮湿环境受到破坏，其代谢作用与生理活动受到抑制，从而达到抑菌效果。本研究结果表明，菠萝叶纤维表面有纵向裂缝和孔洞，表面还有突起，突起上面有许多孔洞，这些孔洞增大了纤维的比表面积，多空结构易于吸附氧气，使厌氧菌难于存活，这使得菠萝叶纤维具有比亚麻纤维有较强的抑菌性和杀菌性。至于菠萝叶纤维如何具有极大的吸附特性目前缺乏直接的证据，对菠萝叶纤维自身含有的化学物质具有的抗菌功能也有待进一步研究。

6、菠萝纤维的应用方向