楊欣卉,謝劍飛

(廣州纖維產(chǎn)品檢測研究院,廣東 廣州511447)

滌綸、錦綸、腈綸、氨綸、黏纖等傳統(tǒng)的化學(xué)纖維中都不含蛋白質(zhì)與氨基酸組分,隨著化學(xué)纖維功能化與差別化的發(fā)展,出現(xiàn)了含有蛋白質(zhì)組分的化學(xué)纖維,常見的品種有大豆蛋白改性聚乙烯醇纖維、牛奶蛋白改性聚丙烯腈纖維、蠶蛹蛋白改性再生纖維素纖維、植物葉蛋白改性再生纖維素纖維、珍珠蛋白改性再生纖維素纖維等。大豆蛋白改性纖維,俗稱大豆纖維,是提取榨油后的豆粕中的大豆球蛋白并將其與腈基或羥基聚合物混合,進(jìn)行接枝與共混制成紡絲液,再使用濕法紡絲工藝制成纖維[1];牛奶蛋白改性纖維,俗稱牛奶纖維,是將牛奶經(jīng)過脫水、脫油、脫脂等處理使其成為一種線型大分子結(jié)構(gòu)的乳酪蛋白,再與聚丙烯腈共混、接枝制成紡絲液,通過濕法紡絲制成纖維[2-3];蠶蛹蛋白纖維是將蠶蛹中提取的蛋白質(zhì)與黏膠紡絲液共混采用濕法紡絲制成的皮芯結(jié)構(gòu)的含蛋白質(zhì)纖維[4];珍珠蛋白纖維是將珍珠細(xì)粉末加入聚合物熔融紡絲液或黏膠纖維的紡絲液中制成的改性纖維[5-6]。

蠶蛹中蛋白質(zhì)含量可達(dá)50%左右,其中的蛋白質(zhì)由多達(dá)18種以上氨基酸組成,且大多為8種人體必需氨基酸[7]。珍珠由無機(jī)成分、有機(jī)質(zhì)成分與水組成,無機(jī)成分主要為Ca CO3,含量可達(dá)95%及以上,有機(jī)質(zhì)成分只占5%不到,有機(jī)質(zhì)成分中一部分為蛋白質(zhì),含有18種氨基酸,其中一種是非蛋白質(zhì)氨基酸?；撬醄8]。蛋白質(zhì)的基本組成單元是氨基酸,測定紡織品中的氨基酸含量是鑒別與分析紡織品中含蛋白質(zhì)組分化學(xué)纖維的重要技術(shù)手段。

氨基酸測試的主要方法有甲醛滴定法、凱氏定氮法、電化學(xué)法、分光光度法等,按是否需要進(jìn)行衍生化反應(yīng)又可分為直接分析法與衍生化間接分析法。衍生化間接分析法是將氨基酸接上發(fā)光或發(fā)色基團(tuán)后進(jìn)行定性定量分析,可分為柱前衍生法與柱后衍生法。柱前衍生法是將氨基酸在柱前衍生為能被反相色譜柱分離的衍生物;柱后衍生法是先經(jīng)色譜柱分離再進(jìn)行衍生化并分析測試的方法。茚三酮柱后衍生法是經(jīng)典方法,技術(shù)成熟,準(zhǔn)確性高,重復(fù)性好,并且有自動化的儀器設(shè)備,可以實現(xiàn)測試分析的程序化控制與批量處理[9]。

1 試驗部分

1.1 樣品

蠶蛹蛋白纖維針織布(70%棉,30%蠶蛹蛋白改性再生纖維素纖維);珍珠蛋白纖維針織布(68%棉,27%珍珠蛋白改性再生纖維素纖維,5%氨綸)。

1.2 儀器

L-8900型氨基酸自動分析儀(日本日立公司),UF55Plus型恒溫干燥箱(德國Memmert公司),20 ml鉗口水解管,孔徑0.45μm的水相濾膜。

6.0 ml/L鹽酸(濃鹽酸與水以1∶1的體積比混合),0.02 mol/L鹽酸(濃鹽酸用水稀釋600倍),混合氨基酸標(biāo)準(zhǔn)液,茚三酮(優(yōu)級純)。

1.3 試驗方法

取樣:選取有代表性的織物樣品,剪碎至不大于5 mm 5 mm,稱取0.500 0 g樣品,將稱好的樣品置于水解管中。

水解與脫酸:向置有短纖維樣品的水解管中添加6.0 mol/L的鹽酸溶液15.0 ml,再將其放入冰水混合物中冷卻3～5 min,向管內(nèi)通入高純氮氣約2 min,趕出水解管液面上方的空氣,迅速蓋上瓶蓋并鉗口密封;將水解管置于110℃恒溫干燥箱內(nèi),水解22 h后取出冷卻,打開水解管將水解液轉(zhuǎn)移到50 ml容量瓶內(nèi)并用水多次沖洗水解管后定容、混勻,用濾紙過濾;移取1.0 ml濾液于5 ml燒杯內(nèi),將燒杯置于50℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥,殘留物用1.0～2.0 ml水溶解,再干燥,反復(fù)進(jìn)行2次溶解與干燥,最后完全蒸干。用移取0.02 mol/L的鹽酸溶液1.0 ml溶解燒杯內(nèi)的蒸干殘留物,充分溶解后用0.45μm孔徑的水相過濾膜過濾,濾液供氨基酸自動分析儀測試使用。

測試:吸取0.2 ml混合氨基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液,用0.02 mol/L的鹽酸溶液稀釋到5 ml,作為氨基酸自動分析儀上機(jī)測試的標(biāo)準(zhǔn)溶液,稀釋后的濃度為100.0 n mol/L。用氨基酸自動分析儀測定試樣提取液中氨基酸的種類與含量,使用外標(biāo)法進(jìn)行定量。測試中使用的離子交換分離柱為4.6 mm I.D×60 mm L的蛋白水解柱,反應(yīng)柱為4.6 mm I.D×40 mm L內(nèi)置惰性金剛砂小顆粒的反應(yīng)柱,分離柱柱溫和反應(yīng)柱柱溫分別為57℃和135℃,檢測波長為570 n m和440 n m,進(jìn)樣量為20μL。

2 結(jié)果與討論

2.1 織物樣品中氨基酸的種類與含量

圖1 氨基酸液體混合標(biāo)樣中氨基酸的分離色譜圖

蛋白質(zhì)的基本組成單元是氨基酸,在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿存在的條件下可以使蛋白質(zhì)發(fā)生水解,生成不同種類的游離氨基酸,蛋白質(zhì)水解后的氨基酸溶液可以使用氨基酸自動分析儀測試其種類與含量。圖1為氨基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的分離色譜圖,分離色譜圖的譜峰分離良好,第二通道(檢測波長440 n m)用于測試脯氨酸,第一通道(檢測波長570 n m)用于測試除脯氨酸之外的其他氨基酸。

圖2 蠶蛹蛋白纖維針織布中蛋白水解氨基酸的分離色譜圖

圖3 珍珠蛋白纖維針織布中蛋白水解氨基酸的分離色譜圖

使用氨基酸自動分析儀測定織物試樣中氨基酸的種類與含量,以外標(biāo)法進(jìn)行定量。圖2和圖3分別為蠶蛹蛋白纖維針織布和珍珠蛋白纖維針織布中蛋白水解氨基酸的分離色譜圖,顯示氨基酸的譜峰分離較好,但譜峰較弱,尤其是珍珠蛋白纖維針織布。使用氨基酸自動分析儀測試得到的蠶蛹蛋白纖維針織布和珍珠蛋白纖維針織布中蛋白水解氨基酸的種類與含量列于表1,蠶蛹蛋白纖維針織布的氨基酸分離譜圖中有17種氨基酸的譜峰,珍珠蛋白纖維針織布的氨基酸分離譜圖中有16種氨基酸的譜峰,蠶蛹蛋白纖維針織布和珍珠蛋白纖維針織布中蛋白質(zhì)水解氨基酸的含量分別為0.871%和0.232%。蠶蛹蛋白纖維針織布中氨基酸含量較低是因為蠶蛹蛋白改性纖維中添加的蠶蛹蛋白組分較低,且蠶蛹蛋白纖維在織物中的纖維成分含量為30%;珍珠蛋白纖維針織布中氨基酸含量更低是因為珍珠蛋白改性纖維中添加的珍珠粉比例,一般不高于10%且珍珠粉中的蛋白質(zhì)含量僅占5%左右,此外,珍珠蛋白纖維在織物中的纖維成分含量為27%。

表1 針織布中蛋白水解氨基酸的種類與含量

2.2 織物樣品中氨基酸的相對含量分析

蠶蛹蛋白纖維針織布和珍珠蛋白纖維針織布中含蛋白質(zhì)組分化學(xué)纖維中的蛋白質(zhì)來源不同,其氨基酸的組成種類與含量比例也不相同,氨基酸組成與含量比例的測試數(shù)據(jù),可以作為判斷化學(xué)纖維中蛋白質(zhì)來源的重要參考依據(jù)。

由圖2和表1可知,蠶蛹蛋白纖維針織布中含量最高的5種氨基酸依次為谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、酪氨酸和丙氨酸,5種氨基酸占氨基酸總含量的46.71%;由圖3和表1可知,珍珠蛋白纖維針織布中含量最高的5種氨基酸依次為谷氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和纈氨酸,5種氨基酸占氨基酸總含量的48.70%。

3 結(jié)論

(1)紡織品中的蛋白質(zhì)組分在鹽酸存在的條件下可水解為游離氨基酸,氨基酸的組成與含量可以使用氨基酸自動分析儀進(jìn)行測定。

(2)紡織品中含有蛋白質(zhì)組分化學(xué)纖維中的蛋白質(zhì)來源不同,組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類與含量也各不相同,蛋白水解氨基酸的組成與含量比例可以作為判斷紡織品中含蛋白質(zhì)組分化學(xué)纖維中蛋白質(zhì)來源的重要參考依據(jù)。