全 文 ：第 29 卷 第 9 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.9
2013 年 5 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering May 2013 267

乌拉草纤维的超声波辅助碱氧-浴法提取工艺优化
王春红，白肃跃，马海军，岳鑫敏，吴美雅，于 飞
（天津工业大学纺织学部，天津 300387）

摘 要：为了提取一种新型植物纤维-乌拉草纤维并研究其性能，采用超声波-碱氧-浴法从乌拉草秸秆中提取乌拉
草纤维，用多指标正交试验方法对超声波时间，碱煮时间，碱用量和双氧水用量进行优化设计，并通过对直径，
断裂强度，回潮率 3 个指标的综合分析评价确定最佳提取工艺，对处理后的乌拉草纤维进行基本性能测试及保暖、
抗菌效果测试。结果表明：最佳工艺参数为：超声波时间为 70 min；碱氧-浴时间为 100 min；0.75 L 溶液中碱质
量浓度为 8 g/L；双氧水质量浓度为 12 g/L。采用最优工艺所提取的乌拉草纤维平均直径、长度、断裂强度及回潮
率分别为 47.19 μm、152.59 mm、2.03×10−4MPa 和 15.33%，与苎麻纤维性能相似，可满足可纺性要求。并有一定
的保暖性和优良的抑菌效果。
关键词：纤维，提取，优化，乌拉草纤维，多指标正交分析，保暖性，抗菌性
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.09.034
中图分类号：S216.2 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-09-0267-08
王春红，白肃跃，马海军，等. 乌拉草纤维的超声波辅助碱氧-浴法提取工艺优化[J]. 农业工程学报，2013，29(9)：
267－274.
Wang Chunhong, Bai Suyue, Ma Haijun, et al. Optimization on ultrasound-alkali-H2O2 one-bath extraction process of
curaua fiber[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(9):
267－274. (in Chinese with English abstract)

0 引 言
乌拉草具有独特的防寒保暖性和抗菌除臭性。
几百年间，东北农民在越冬时都少不了一双絮着乌
拉草的鞋，起到了很好的防寒保暖作用。在世界范
围内植物界中，乌拉草是仅有的 2 种终身能抵御真
菌侵蚀与寄生能力的植物之一[1]，余克娇等[1]从乌
拉草粉末中提取出含有脂肪酸的挥发油，并验证了
该挥发油在乌拉草体外的优良抗菌性。相比乌拉草
秸秆而言，乌拉草纤维因具有一定的长度、细度而
具备良好的成型性，可被加工成纺织品，或被制作
为填充料或复合材料增强材料等，具有很高的实用
价值和商业价值[2]。目前国内王均有等[3]采用高温
高压碱液蒸煮法从乌拉草秸秆中提取乌拉草纤维，
该工艺存在沤草脱胶处理时间过长（长于 48 h），
所提取纤维较粗（大约为 4 tex），漂白工序繁琐
等问题[3]。于丽红等[4]通过碱氧-浴法提取乌拉草
纤维，由于在碱煮过程中未添加任何化学助剂存

收稿日期：2012-11-20 修订日期：2013-03-27
基金项目：天津市自然科学基金重点项目（11JCZDJC22300）；中国纺
织工业协会科技指导性项目（2008026）
作者简介：王春红(1980－)，女，吉林省桦甸市人，天津工业大学纺织
学院副教授，博士，硕士生导师，2008－2010 年赴加拿大英属哥伦比
亚大学从事博士后研究，主要从事天然纤维提取及天然纤维复合材料的
研究。天津 天津工业大学纺织学部，300387。Email: cn_wangch@163.com
在 NaOH 与乌拉草接触不充分的弊端，乌拉草脱
胶效果差。
由于乌拉草纤维与麻纤维化学成分相似[4]，其
中麻类纤维脱胶主要有化学脱胶法，生物酶脱胶法
和超声波脱胶法等[5]，其中超声波脱胶法操作简单，
清洁环保[6-7]。但是试验研究发现，单独的超声波脱
胶效果并不理想，无法达到乌拉草纤维的提取和细
化的要求。
本文以超声波脱胶作为预脱胶方法操作简单，
清洁环保，效率高；并以水做媒液超声波一段时间
后加入一定量氢氧化钠，增强对乌拉草的脱胶效
果；使用碱氧-浴法代替多次煮练及漂白工序，并添
加适于提取乌拉草纤维的化学助剂防止纤维损伤，
同时增强脱胶效果，超声波处理与碱氧-浴法结合，
减少工艺流程，节约时间及成本，且废液易回收处
理，利于环境保护。本文力图研究乌拉草纤维的最
优提取工艺，并表征其性能，使其能更好的应用于
纺织领域。
1 材料与方法
1.1 材料
乌拉草秸秆（主要由纤维素、半纤维素及木质
素构成）[4]，收割于当年中伏后 10 d，干燥保存，
由齐齐哈尔市蒲香床垫厂提供；棉纤维，精梳棉条，
天津市纺织服装研究院提供；羊毛纤维，新西兰半
农业工程学报 2013 年

268
细毛，精梳毛条；苎麻纤维，精梳麻条，湖南华升
洞庭麻业有限公司提供；NaOH 试剂（纯度 96%），
H2O2 溶液（纯度 30%），天津市风船化学试剂厂；
Na2SO3 试剂（纯度 97%），7H2O·MgSO4 试剂（纯
度 99%），多聚磷酸钠试剂（纯度 96%），氯化钠
（纯度 99.8%），蛋白胨（纯度 100%），牛肉膏（纯
度 100%），琼脂粉（纯度 100%），天津市福晨化
学试剂厂；浓硫酸溶液（纯度 98%），天津市化学
试剂三厂。
1.2 仪器及设备
KQ220OE 型超声波清洗器，昆山市超声仪器
有限公司；恒温水浴锅，巩义市予华仪器有限公司；
WV-CP4601CH 生物成像分析系统，苏州松下通信
工业有限公司；YG001A 型纤维电子强力仪，太仓
仪器厂；Y171 型纤维切断器，宁波纺织仪器厂；
JN-A 型精密扭力天平，上海第二天平仪器厂；
DHG-9070A 型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪
器有限公司； FA2004 型电子天平（精度 0.0001g），
上海上平仪器有限公司；M259B 型排汗导湿测试
仪，锡莱-亚太拉斯有限公司；UC-3XXX 系列紫外
可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司； LRH
系列生化培养箱，上海一恒科学仪器有限公司；
TS-211B 恒温调速摇瓶柜，上海天呈实验仪器制造
有限公司；LDZX-50KBS 高压灭菌锅，上海申安医
疗器械厂。
1.3 试验方法
试验使用乌拉草茎秆提取乌拉草纤维，乌拉草
茎秆的制取方法为：首先将乌拉草秸秆上的叶子剥
下，取截面为三角棱状的茎秆部分作为试验用乌拉
草茎秆材料；随后采用如下方法制备乌拉草纤维：
首先将乌拉草茎秆水洗，水洗后将其在沸水和 1 个
大气压状态下蒸煮 2 h，随后自然冷却至 25℃左右
并浸泡 12 h，随后取出乌拉草茎秆并对其进行碾压，
撕扯和梳理，使之成为稍粗的丝状乌拉草纤维；以
60℃水为媒介在 40 kHz 频率超声波条件下处理纤
维，超声 20 min 时添加氢氧化钠使媒介碱浓度为
1 g/L[8]；超声 70 min 后将乌拉草纤维用 60℃水洗
涤至中性备用；配置碱氧 -浴溶液，其中水为
750 mL，溶液中氧化钠浓度为 6～10 g/L，双氧水
浓度为 8～12 g/L，多聚磷酸钠用量为纤维质量的
3%[9]，硫酸镁用量为纤维质量的 3%[10]，亚硫酸氢
钠用量为纤维质量的 2%[11-12]，随后将超声波处理
后的乌拉草纤维放入碱氧-浴溶液中，将溶液升温至
100℃开始计时，处理 60～100 min，取出乌拉草纤
维用 1 g/L 的硫酸溶液冲洗 2 min[13]，再用 60℃水
洗涤至中性，烘干后即可得乌拉草纤维。
并对超声波时间，碱煮时间，氢氧化钠用量和
双氧水用量进行正交优化设计，以乌拉草纤维直
径，断裂强度和回潮率为指标进行测试并综合分析
评价得出最优方案。同时对多指标最优方案提取所
得乌拉草纤维进行性能测试，并与棉纤维、羊毛纤
维、苎麻纤维就直径、拉伸性能、回潮率、保暖性
及抗菌性进行比较和分析。
1.4 测试方法
采用纺织原料细度试验方法（直径）显微投影
仪法（SN/T 2672-2010）[14]、纺织单纤维拉伸性能
试验方法(D3822-07)[15]、苎麻回潮率、含水率试验
方法（GB/T 5883-1986）[16]、纺织品抗菌性能的评价
第 1 部分：琼脂平皿扩散法（GB/T 20944.1-2007）[17]
对纤维的直径、断裂强度、回潮率及抗菌性进行了
测试；参考标准纺织品生理舒适性稳态条件下热阻
和湿阻的测定（GB/T 11048-2008）[18]测试了纤维
的保暖性能。其中抗菌性能评价方法为测量纤维或
织物底部抑菌带的直径，并以此评定纤维或织物的
抗菌性，菌落的大小和数量不作为结果依据（GB/T
20944.1-2007）[17]。
2 多指标评价最优工艺的确定
此提取方法中以超声波作为预脱胶工序，利用
其“空化效应”去除胶质，增大溶剂向纤维的渗透
量，并在水做媒液超声波作用一段时间后，再加入
一定量氢氧化钠，增强对乌拉草的脱胶效果[19-22]。
在化学脱胶部分碱和双氧水互相作用，碱不仅可以
去除果胶、半纤维素等杂质，而且为双氧水漂白提
供碱性环境，活化其氧化去除木质素的作用[23-24]。
在碱氧-浴处理过程中添加适于乌拉草脱胶的多聚
磷酸钠、硫酸镁等助剂，可加大 NaOH 与乌拉草接
触程度，同时稳定双氧水的分解，防止对乌拉草纤
维的损伤[24]。与现有的乌拉草生产工艺[3]相比具有
操作简单、清洁环保、节能高效等特点。
正交试验中各因素水平选择的依据为：经预试
验探究，发现超声波时间在 60～80 min 范围内脱胶
效果较优，故选取此范围；随碱氧-浴处理时间的加
长，残胶率呈降低趋势，但下降趋势越来越缓慢，
强力也随着时间的延长而降低，白度受时间的影响
不大，在大麻碱氧 -浴中，时间范围为 90～
150 min[25]，考虑到乌拉草各化学成分含量与大麻相
似，经部分预试验探究选取碱氧-浴时间为 60～
100 min；化学脱胶碱用量的使用原则为总胶量的
40%～45%[5]，乌拉草茎秆中半纤维素、果胶、水
溶物等胶类质量分数约为 30%[4]，根据相应计算选
取本试验氢氧化钠质量浓度范围为 6～10 g/L；纤维
的残胶率、强度及白度与双氧水的用量并不成正比
关系，双氧水的用量如果超过某一特定量，会对纤
第 9 期 王春红等：乌拉草纤维的超声波辅助碱氧-浴法提取工艺优化

269
维产生副反应，使纤维过度氧化，碱氧-浴中双氧水
的质量浓度达到 12 g/L 已能达到一定的白度要
求，浓度再高时白度不仅增加不多，反而容易损
伤纤维[25]，所以在本试验中双氧水质量浓度选择为
8～12 g/L。
如表 1 所示为所得数据处理结果。通过表 1 可
看出对 L9（34）正交试验乌拉草纤维直径、回潮率、
断裂强度 3 个单指标评价优方案的结果。对正交试
验的指标层、因素层与水平层结构建立矩阵，将三
层矩阵相乘得出试验指标值的权矩阵，并计算得出
影响试验结果的各因素各水平的权重[26]，如表 2 所
示，根据权重的大小得出各个因素对直径、回潮率、
断裂强度 3 个指标影响的主次顺序（主次）为
C>A>D>B；因素 A2、B3、C2、D3 的权重最大，正
交试验的最优方案为：A2B3C2D3，即：超声波时间
为 70 min、碱氧-浴时间为 100 min、碱用量为 8 g/L、
双氧水用量为 12 g/L。通过验证试验得出最优方案
所提取的乌拉草纤维直径为 47.19 μm、回潮率为
15.33%、断裂强度为 2.03×10−4 MPa，较 9 组正交
试验所得的纤维的性能相对较好。

表 1 乌拉草纤维提取正交试验数据
Table 1 Orthogonal data of curaua fibers extraction experiment
因素 A
Factor A
因素 B
Factor B
因素 C
Factor C
因素 D
Factor D
指标 1
Indicator 1
指标 2
Indicator 2
指标 3
Indicator 3
试验号
Test No. 超声波时间
Ultrasonic
time/min
碱氧-浴时间
Alkali-H2O2
one-bath time/min
NaOH 质量浓度
Mass concentration of
NaOH/(g·L-1)
H2O2 质量浓度
Mass concentration of
H2O2/(g·L-1)
直径/μm
Diameter/μm
回潮率
Moisture
regain/%
断裂强度
Breaking strength
/×10−6 MPa
1 1(60) 1(60) 1(6) 1(8) 83.38 14.27 215.33
2 1 2(80) 2(8) 2(10) 67.77 15.61 229.28
3 1 2(100) 3(10) 3(12) 91.56 16.42 205.34
4 2(70) 1 2 3 65.47 15.33 273.78
5 2 2 3 1 79.20 14.92 216.24
6 2 3 1 2 75.28 16.10 221.56
7 3（80） 1 3 2 90.72 15.84 161.24
8 3 2 1 3 84.51 14.20 194.26
9 3 3 2 1 81.38 15.55 213.59
K1 80.90 79.86 81.06 81.32
K2 73.32 77.16 71.54 77.92
K3 85.54 82.74 87.16 80.51
R 12.22 5.58 15.62 3.40
优方案
Excellent
program
A2 B2 C2 D2
直径直观分析
C>A>B>D
Intuitive analysis of diameter
C>A>B>D
K1 15.43 15.15 14.86 14.91
K2 15.45 14.91 15.50 15.85
K3 15.20 16.02 15.73 15.32
R 0.25 1.11 0.87 0.94
优方案
Excellent
program
A2 B3 C3 D2
回潮率直观分析
B>D>C>A
Intuitive analysis of moisture regain
B>D>C>A
K1 16.66 16.68 16.19 16.55
K2 18.24 16.39 18.36 15.68
K3 14.59 16.42 14.94 17.26
R 3.65 0.29 3.42 1.58
优方案
Excellent
program
A2 B1 C2 D3
断裂强度直观分析
A>C>D>B
Intuitive analysis of breaking strength
A>C>D>B

农业工程学报 2013 年

270
表 2 多指标各因素及水平权重计算结果
Table 2 Weights of multi-indicator analysis of factors and
levels
因素 Factor 水平 Level 权重 Weights
60 0.090971
70 0.099086 超声波时间 Ultrasonic time/min
80 0.083180
60 0.058951
80 0.058874 碱氧-浴时间 Alkali-H2O2one-bath time/min
100 0.060529
6 0.117330
8 0.130338 碱用量 Amount of NaOH/( g·l-1)
10 0.112604
8 0.061639
10 0.063043 双氧水用量 Amount ofH2O2/(g·L-1)
12 0.063452

3 乌拉草性能的表征及分析
3.1 基本性能的表征
在多指标评价最优方案的试验条件下对乌拉
草进行纤维提取，并对其直径，断裂强度，断裂伸
长率，回潮率进行测试。由表 3 可看出乌拉草纤维
在 4 种纤维中直径最大，断裂强度最低。从乌拉草
化学成分含量分析发现其各项成分含量与麻类纤
维相近[3]，故其在一定程度上表现出性能与麻类纤
维相近的特点。乌拉草纤维的回潮率为 15.33%，表
明其具有良好的吸湿性，可使其具有优良的抗静电
性能，给纺织加工和正常使用提供方便。
表 3 4 种纤维基本性能测试结果
Table 3 Performance of four kinds of fibers
纤维类别
Different fiber
乌拉草
Curaua
原棉
Cotton
羊毛
Wool
苎麻
Ramie
直径
Diameter/μm 47.19±15.33a 17.66±2.48b 25.55±4.10c 30.94±9.56d
长度
Length/mm 152.59±37.15a 38.17±3.24c 133.52±4.10b 163.45±35.78a
断裂强度
Breaking strength/(×10−6MPa) 203.49±101.25b 294.56±126.72b 206.49±99.18b 596.44±296.78a
回潮率
Moisture regain/% 15.33±0.02c 11.00±0.02d 16.00±0.01b 16.28±0.01a
注：采用 Duncan’s multiple range test 方法分析，同一行不同字母表示显著性差异(P<0.05)。
Note: Analyzed by Duncan’s multiple range test, the different letters in the same row indicates significant difference (P<0.05).

3.2 扫描电镜分析
如图 1a 为采用多指标评价最优方案所提取乌
拉草纤维的横向截面观察图，可知乌拉草纤维有中
腔结构，中腔约占纤维细胞总体积的 1/3。此特殊
的空腔结构可使纤维内含静止空气，传导热阻高[2]，
从而产生隔热保暖的功效，与液态水接触时，由毛
细作用可以快速吸附水分并向外界传输，为织物带
来轻质弹性，良好透湿性及舒适的保暖效果[27]。由
图 1b 乌拉草纤维纵向形态可以看出，乌拉草工艺
纤维纵向结构中缝隙多且有一定孔隙，纤维内部和
纤维群体之间缝隙与孔洞相连，使得纤维中富含氧
气，具有良好的透气吸湿性，使得在潮湿环境下生
存繁殖的霉菌类代谢作用和生理活性受到抑制难
以生存[28]，有效地抑制微生物的氧化磷化，影响有
丝分裂[28]，达到抑菌效果，从而在结构上体现乌拉
草纤维独特的抗菌性能。


a. 乌拉草纤维横向截面图 (3000 倍) b. 乌拉草纤维纵向图(3000 倍)
a. Cross-sectional view of curaua fiber b. Longitudinal view of cotton fiber

图 1 乌拉草纤维 SEM 观测图
Fig.1 SEM observation of curaua fibers
第 9 期 王春红等：乌拉草纤维的超声波辅助碱氧-浴法提取工艺优化

271
3.3 保暖性测试及分析
乌拉草因其独特的防寒保暖性曾是东北三宝
之一，为对采用多指标评价最优方案所提取出的乌
拉草纤维进行保暖性表征，将乌拉草/棉按 70/30 的
质量比梳理成网，并采用针刺工艺制成无纺布，同
时采用相同工艺制得克重相同的纯棉、纯羊毛、纯
苎麻无纺布，通过对 4 种样品热阻值的测定表征乌
拉草纤维的保暖性。由表 4 可知乌拉草/棉样品与纯
棉、纯苎麻样品相比较优，但较纯羊毛样品稍差。
由于乌拉草单纤维之间仍存在大量果胶，如图 1b
所示，纤维分散情况较差且多成束状，制得样品的
孔隙多于其他 3 类纤维的样品，这也是乌拉草/棉样
品热阻值低于纯羊毛样品的一个原因。
表 4 4 种纤维的保暖性能
Table 4 Adiathermic property of four kinds of fibers
纤维类别
Different fiber
乌拉草/棉
Curaua/Cotton
纯棉
Cotton
纯羊毛
Wool
纯苎麻
Ramie
克罗值 CLO value/clo 1.316±0.023b 1.271±0.038b 1.738±0.047a 1.257±0.037b
热阻 Thermal resistance/(m2·K·W-1) 0.204±0.004b 0.197±0.006b 0.269±0.007a 0.195±0.006b
注：采用 Duncan’s multiple range test 方法分析,同一行不同字母表示显著性差异(P<0.05)。
Note: Analyzed by Duncan’s multiple range test, the different letters in the same row indicates significant difference (P<0.05).

3.4 抗菌性能表征及分析
3.4.1 抗菌效果测试及分析
抗菌试验结果表明乌拉草纤维对大肠杆菌及
金黄色葡萄球菌的抑菌带均大于 1 mm，且观察其
底部细菌繁殖情况，细菌几乎被完全抑制生长，由
于乌拉草纤维表面长时间与菌液接触，其内部的抗
菌物质有效的抑制了大肠杆菌和金黄色葡萄球菌
的繁殖，导致纤维束底部有部分已死亡的细菌及乌
拉草残留物，临近乌拉草纤维束的边缘有明显的无
菌区，抑菌效果好；棉纤维对大肠杆菌及金黄色葡
萄球菌的抑菌带为 0，其底部的细菌大量繁殖，与
正常生长的细菌区无明显区别，无抗菌性。如图 2
所示，从左至右依次为乌拉草纤维、棉纤维对大肠
杆菌抑菌效果图及纤维底部细菌繁殖情况。图 3
所示，从左至右依次为乌拉草纤维、棉纤维对金
黄色葡萄球菌抑菌效果图及纤维底部细菌繁殖
情况。
3.4.2 抗菌物质的检测
乌拉草中含有挥发油和黄酮类成分，脂肪酸是
挥发油的主要成分之一，具有抗菌功效[29-30]，黄酮
类物质是一类具有消炎、抗菌功效的药理性物质。
在紫外光照射下，大多数黄酮类化合物都存在 2 个
特征吸收带：带Ⅰ为 300～400 nm，由 B 环桂皮酰
基系统电子跃迁引起；带Ⅱ为 240～285 nm，由 A
环苯甲酰基系统电子跃迁引起[31]。
试验分别取乌拉草茎秆和多指标优化方案提
取的乌拉草纤维 2 g，按 1∶50 料水质量比浸泡在
蒸馏水溶液中，沸水浴 2 h 后静置 30 min 后经过滤，
分别得到乌拉草茎秆和乌拉草纤维滤液。分别取
5 mL 滤液利用紫外分光光度法对提取后的滤液进
行紫外测试。在同一条件下检测，发现乌拉草茎秆
和多指标优化方案提取的乌拉草纤维在 283 和
320 nm 附近都有较强的吸收峰出现，如图 4 所示，
可以推测乌拉草茎秆及提取所得的乌拉草纤维可
能含黄酮类抗菌物质[31]。

图 2 2 种纤维对大肠杆菌抗菌效果图及纤维底部细菌繁殖情况
Fig.2 Inbition of E. coli growth and E. coli growth conditions under fiber
农业工程学报 2013 年

272

图 3 2 种纤维对金黄色葡萄球菌抗菌效果图及纤维底部细菌繁殖情况
Fig.3 Inbition of S. aureus growth and S. aureus growth conditions under fiber

a. 乌拉草茎秆紫外分析 b. 乌拉草纤维紫外分析
a. UV analysis of curaua straw b. UV analysis of curaua fiber

图 4 乌拉草秸秆及乌拉草紫外分析图
Fig.4 UV analysis of curaua straw and curaua fiber

4 结 论
1）通过以超声波时间、碱氧-浴时间、碱用量
和双氧水用量为因素设计的 L9(34)正交试验，将乌
拉草纤维直径、回潮率和断裂强度作为评价指标所
得的最优方案为：超声波时间为 70 min；碱氧-浴时
间为 100 min；碱用量为 8 g/L；双氧水用量为
12 g/L。采用最优方案提取所得的乌拉草纤维平均
直径、长度、断裂强度及回潮率分别为 47.19 μm、
152.59 mm、2.03×10-4 MPa 和 15.33%，与苎麻纤维
性能相似，可满足可纺性要求。
2）通过保暖率测试和扫描电子显微镜分析发
现采用最优方案提取所得的乌拉草纤维具有一定
的保暖性并具有空腔结构。抗菌试验表明乌拉草纤
维对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌有良好的抑菌效
果。
[参 考 文 献]
[1] 余克娇. 乌拉草化学成分和药理作用的初步探究[D].
沈阳：沈阳药科大学，2005.
Yu Kejiao. Preliminary Inquiry of the Chemical
Constituents and Pharmacological Effects in the Curaua[D].
Shenyang: Shengyang Pharmaceutical University, 2005.
(in Chinese with English abstract)
[2] 于伟东. 纺织材料学[M]. 北京：中国纺织出版社，
2006：13，143.
[3] 王均有. 一种乌拉草纤维丝的生产工艺及产品[P]. 中
国专利：200410010645, 2004-01-16. 2006：13，143.
Wang Junyou. A production process and product of the
curaua filament[P]. Chinese patent: 200410010645,
2004-01-16. (in Chinese with English abstract)
[4] 于丽红，唐淑娟，韩连顺. 乌拉草纤维——一种新型
的纺织纤维材料[J]. 山东纺织科技，2006(1)：54－56.
Yu Lihong, Tang Shujuan, Han Lianshun. Meyer Sedge
Fiber—A New Type Textile Fiber Material[J]. Shandong
Textile Science and Technology, 2006(1): 54－56. (in
Chinese with English abstract)
[5] 陈明红. 大麻工艺纤维的脱胶工艺研究[D]. 上海：东
华大学，2006：27－28.
Chen Minghong. Study on Degumming of Hemp[D].
Shanghai: Donghua University, 2006: 27 － 28. (in
Chinese with English abstract)
第 9 期 王春红等：乌拉草纤维的超声波辅助碱氧-浴法提取工艺优化

273
[6] 蒋国华. 超声波在大麻脱胶预处理中的应用[J]. 中国
麻业，2003，25(2)：85－85.
[7] 崔运花. 超声波技术在苎麻纤维预处理中的应用[J].
纺织学报，1998，19(6)：43－44.
Cui Yunhua. Study on the degumming process of hemp
technical fiber[J]. Journal of Textile Research, 1998,
19(6): 43－44. (in Chinese with English abstract)
[8] 杨英贤，姜宜宽，张书策. 罗布麻微波——超声波脱
胶工艺的研究[J]. 毛纺科技，2006(9)：27－30.
Yang Yingxian, Jiang Yikuan, Zhang Shuce. Study on
microwave-ultrasonic degumming process of
Apocynum[J]. Wool Textile Journal, 2006(9): 27－30.
(in Chinese with English abstract)
[9] 祝志峰，邵宽. 几种常用苎麻脱胶助剂快速煮练功效
的评估[J]. 中国纺织大学学报，1995，21(4)：60－64.
Zhu Zhifeng, Shaokuan, Evaluating the fast cooking
effect of several cooking auxiliaries commonly used in
ramie degumming[J]. Journal of China Textile University,
1995, 21(4): 60－64. (in Chinese with English abstract)
[10] 石双群，高秀蕊，苏文学. 浓碱液中 H2O2稳定性的研
究-MgSO4 及某些螯合剂对 H2O2 的稳定作用[J]. 河北
化工，1993(1)：5－8.
Shi Shuangqun, Gao Xiurui, Su Wenxue. Studies on
Stability of H2O2 in Strong Caustic-Effect of MgSO4 and
Chelating Agents on Stability of H2O2[J]. Hebei
Chemical Industry, 1993(1): 5－8. (in Chinese with
English abstract)
[11] 刘冰，孙卫国. 稻秸秆纤维短流程脱胶工艺[J]. 毛纺科
技，2011，39(3)：60－63.
Liubing, Sun Weiguo. Short degumming process of rice
straw fiber[J]. Wool Textile Journal, 2011, 39(3): 60－63.
(in Chinese with English abstract)
[12] 杨涛，郁崇文. 苎麻氧化脱胶的研究[J]. 广西纺织科
技，2007，36(4)：13－16.
Yangtao, Yu Chongwen. Study on oxide degumming of
ramie[J]. Guangxi Textile & Technology, 2007, 36(4): 13
－16. (in Chinese with English abstract)
[13] 蒋国华. 超声波在大麻脱胶预处理中的应用[J]. 中国
麻业，2003，25(2)：83－85.
Jang Guohua, Application of ultrasonic in pretreatment
degumming of hemp[J]. Plant Fiber and Products, 2003,
25(2): 83－85. (in Chinese with English abstract)
[14] SN/T 2672-2010，纺织原料细度试验方法（直径）显
微投影仪法[S].
SN/T 2672-2010, Textile raw materials fineness testing
method(diameter)—Micro projection[S]. (in Chinese
with English abstract)
[15] D3822-07, Standard test method for tensile properties of
single textile fibers[S].
[16] GB/T 5883-86，苎麻回潮率、含水率试验方法[S].
GB/T 5883-86, Testing method of moisture regain and
moisture content of ramie fiber[S]. (in Chinese with
English abstract)
[17] GB/T 20944.1-2007，纺织品抗菌性能的评价第 1 部分：
琼脂平皿扩散法[S].
GB/T 20944.1-2007, Textiles—Evaluation for antibacterial
activity—Part 1: Agar diffusion plate method[S]. (in
Chinese with English abstract)
[18] GB/T 11048-2008，纺织品生理舒适性稳态条件下热阻
和湿阻的测定[S].
GB/T 11048-2008, Textiles—Physiological effects—
Measurement of thermal and wate-vapour resistance
under steady-state conditions[S]. (in Chinese with
English abstract)
[19] 王永忠，冉尧，陈蓉，等. 不同预处理方法对稻草秸
秆固态酶解特性的影响[J]. 农业工程学报，2013，
29(1)：225－231.
Wang Yongzhong, Ran Yao, Chen Rong, et al. Effects of
different pretreatment methods on enzymolysis
characteristics ofrice straw in solid state[J]. Transactions
of the Chinese Society of Agricultural Engineering
(Transactions of the CSAE), 2013, 29(1): 225－231. (in
Chinese with English abstract)
[20] 赵国建，王向东，王焕. 提取方法对核桃青皮多酚提
取效果的影响[J]. 农业工程学报，2012，28(增刊 1)：
351－355.
Zhao Guojian, Wang Xiangdong, Wang huan. Effects of
different methods on polyphenols extraction from walnut
green husk[J]. Transactions of the Chinese Society of
Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),
2012, 28(Supp.1): 351－355. (in Chinese with English
abstract)
[21] 徐扬，杨保伟，柴博华，等. 超声波——酶法提取海
带多糖及其抑菌活性[J]. 农业工程学报，2010，26（增
刊 1）：356－362
Xu Yang, Yang Baowei, Chai Bohua, et al. Extraction of
polysaccharides from Laminaria Japonica by ultrasonic-
associated enzyme method and its antimicrobial
activity[J]. Transactions of the Chinese Society of
Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),
2010, 26(Supp.1): 356－362. (in Chinese with English
abstract)
[22] 潘利华，徐学玲，罗建平. 超声辅助提取水不溶性大
豆膳食纤维及其物理特性[J]. 农业工程学报，2011，
27(9)：387－392.
Pan Lihua, Xu Xueling, Luo Jianping. Ultrasound-
assisted extraction of insoluble dietary fiber from
soybean and its physical properties[J]. Transactions of the
Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions
of the CSAE), 2011, 27(9): 387－392. (in Chinese with
English abstract)
[23] 潘刚伟，侯秀良，朱澍，等. 用于复合材料的小麦秸
秆纤维性能及制备工艺[J]. 农业工程学报，2012，
28(9)：287－292.
Pan Gangwei, Hou Xiuliang, Zhu Shu, et al. Preparation
and properties of wheat straw fibers for composites[J].
Transactions of the Chinese Society of Agricultural
农业工程学报 2013 年

274
Engineering (Transactions of the CSAE), 2012, 28(9):
287－292. (in Chinese with English abstract)
[24] 曲丽君，朱士凤，管云玲，等. 大麻碱氧-浴一步法短
流程脱胶漂白工艺参数的优化[J]. 东华大学学报：自
然科学版，2005，31(6)：90.
Qu Lijun, Zhu Shifeng, Guan Yunling, et al.
Optimization of Process Parameters on Alkali-H2O2
One-Bath of Degumming and Bleaching for Hemp[J].
Journal of Donghua University(Natural Science), 2005，
31(6): 90. (in Chinese with English abstract)
[25] 管云玲. 大麻碱氧-浴一步法短流程脱胶漂白新工艺研
究[D]. 山东：青岛大学，2003.
Guan Yunling. Research on one-bath alkali-H2O2 of
degumming and bleaching of hemp[D]. Shandong:
Qingdao University, 2003. (in Chinese with English
abstract)
[26] 魏效玲，薛冰军，赵强. 基于正交实验设计的多指标
优化方法研究[J]. 河北工程大学学报：自然科学版，
2012，27(3)：95－99.
Wei Xiaoling, Xue Bingjun, Zhao Qiang. Optimization
design of the stability for the plunger assembly of oil
pumps based on multi-target orthogonal test design[J].
Journal of Heibei University of Engineering: Natural
Science Edition, 2012, 27(3): 95－99. (in Chinese with
English abstract)
[27] 冯洁，孙景侠，王府梅. 天然的保暖纤维—木棉纤维[J].
纺织导报，2008(10)：97－100.
Fengjie, Sun Jingxia, Wang Fumei. Natural thermal
fiber—kapok fiber[J]. Fiber Technology, 2008(10): 97－
100. (in Chinese with English abstract)
[28] 周永凯，张建春，张华. 大麻纤维的抗菌性及抗菌机
制[J]. 纺织学报，2007，28(6)：12－15.
Zhou Yongkai, Zhang Jianchun, Zhanghua. Bacteria
resistant property of hemp fiber and its auto-bacterial
mechanism[J]. Journal of Textile Research, 2007, 28(6):
12－15. (in Chinese with English abstract)
[29] 关文强，李淑芬. 天然植物提取物在果蔬保鲜中应用
研究进展[J]. 农业工程学报，2006，22(7)：200－204.
Guan Wenqiang, Li Shufen. Research advances in
application of natural plant extracts to postharvest
preservation of fruits and vegetables[J]. Transactions of
the Chinese Society of Agricultural Engineering
(Transactions of the CSAE), 2006, 22(7): 200－204.(in
Chinese with English abstract)
[30] 余克娇，陈晓辉，李欣，等. 乌拉草挥发油化学成分
的 GC-MS 研究[J]. 中草药，2005，36(5)：668－669.
Yu Kejiao, Chen Xiaohui, Li Xin, el at. Study on
essential oils of curaua by GC-MS[J]. Chinese
Traditional and Herbal Drugs, 2005，36(5)：668－669.(in
Chinese with English abstract)
[31] 杨宏键. 天然药物化学[M]. 河南：河南科学技术出版
社，2007：99－100.

Optimization on ultrasound-alkali-H2O2 one-bath extraction process
of curaua fiber

Wang Chunhong, Bai Suyue, Ma Haijun, Yue Xinmin, Wu Meiya,Yu Fei
(School of Textiles, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China)

Abstract: In order to prepare a new kind of natural fibers and analysis its properties, the curaua fiber was
extracted by the method of ultrasound-alkali-H2O2 one-bath technology. The four parameters of ultrasonic time,
alkali treatment time, the concentrations of NaOH and H2O2 were optimized by multiple indicator orthogonal
experimental method based on the evaluation factors of fibers diameter, breaking strength and moisture regain.
The basic physical properties, adiathermic property together with the antibacterial property of curaua fibers were
evaluated. Further more, the mechanism of adiathermic property and the antibacterial composition were explored.
The results show that the optimal parameters were ultrasonic time of 70 min, alkali-oxygen one bath time of 100
min, alkali weight concentration of 8 g/L, hydrogen peroxide weight concentration of 12 g/L in the solution of
0.75 L. The extracted curaua fibers are 47.19 μm in diameter, 152.59 mm in length, 2.03×10−4 MPa in tensile
strength and 15.33% in moisture regain, which are comparable with ramie fibers. The curaua/cotton(70/30) net
with the CLO value of 1.316 and the thermal resistance of 0.204 m2·K/W, has certain warmth retention property,
which is slightly lower than wool fibers net. In vitro antibacterial test，we found that curaua fiber has excellent
antibacterial effect to colibacillus and staphylocccus aureus. In addition, the SEM pictures show that there are
lumens in the cross section of the fibers. The filter liquor of curaua fiber has flavonoids of antimicrobial
substances, which was tested by the ultraviolet spectroscopy.
Key words: fibers, extraction, optimization, curaua fiber, multiple indicator orthogonal analysis, adiathermic,
antibacterial