全 文 ：32 卷 12 期
Vol． 32，No． 12
草 业 科 学
PＲATACULTUＲAL SCIENCE
2131 － 2138
12 /2015
DOI:10． 11829 / j． issn． 1001-0629． 2015-0130
王春红，岳鑫敏，白肃跃，王莹，冉俊．乌拉草纤维的漆酶处理工艺优化［J］．草业科学，2015，32(12) :2131-2138．
WANG Chun-hong，YUE Xin-min，BAI Su-yue，WANG Ying，ＲAN Jun． Optimization on laccase processing technology of Carex meyeriana fi-
bers［J］． Pratacultural Science，2015，32(12) :
櫧櫧櫧櫧
櫧
櫧櫧櫧櫧
櫧
毥
毥毥
毥
2131-2138．
后生物
生产层 乌拉草纤维的漆酶处理工艺优化
王春红，岳鑫敏，白肃跃，王 莹，冉 俊
(天津工业大学纺织学部，天津 300387)
摘要:为了提取出性能更加优异的乌拉草(Carex meyeriana)纤维，利于其在纺织加工中的应用。本研究采用漆酶对乌
拉草纤维进行处理，以漆酶用量、pH、温度为因素，以纤维木质素含量、直径、断裂强度为评价指标，采用响应曲面法进
行工艺优化。并对最优工艺处理前后的乌拉草纤维进行超景深、扫描电镜、傅里叶红外光谱仪(FTIＲ)及 X射线衍射仪
(XＲD)测试。结果表明，最优处理工艺为漆酶用量 14%，pH 5． 5，温度 47 ℃。得到的乌拉草纤维木质素含量为 7．
71%，较处理前降低了 60． 86%;纤维直径为 40． 06 μm，较处理前减小了 48． 24%;断裂强度为 203． 46 MPa，较处理前提
升了 53． 71%。通过超景深三维系统观察到漆酶处理后的乌拉草纤维更细、更均匀、更柔软;扫描电镜照片及 FTIＲ 图
谱表明，乌拉草纤维的胶质得到了进一步的去除;XＲD 图谱表明漆酶处理后乌拉草纤维的结晶度由 57． 09%提升到
64． 53%。说明漆酶处理可以改善乌拉草纤维的性能，有利于乌拉草纤维在纺织加工中的应用。
关键词:乌拉草纤维;漆酶;响应曲面法
中图分类号:S567． 209;F326． 5 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2015)12-2131-08①
Optimization on laccase processing technology of Carex meyeriana fibers
WANG Chun-hong，YUE Xin-min，BAI Su-yue，WANG Ying，ＲAN Jun
(School of Textiles，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300387，China)
Abstract:In order to extract more excellent properties of Carex meyeriana fibers applied in textile processing，this study
adopted the laccase to treat C． meyeriana fibers． We used laccase dosage，pH，temperature as exploring factors，and
the lignin content，fiber diameter，fracture strength as the evaluation index for response surface method to optimize the
laccase treatment process． The results revealed that the optimize levels were 14% dosage of laccase，5． 5 of the pH and
47 ℃ of the temperature，and the lignin content，diameter and fraction strength was 7． 71%，40． 06 μm and 203． 46
MPa，which decreased 60． 86% and 53． 04% and increased 34． 94% comparing to before treatment，respectively． We
also tested the C． meyeriana fibers acquired by the optimized process through super depth of field，scanning electron mi-
croscope，FTIＲ and XＲD． The super depth of field showed that the C． meyeriana fibers became finer，more uniform and
softer;The Scanning electron microscope test and FTIＲ test showed that the pectin on the C． meyeriana fibers had fur-
ther removed;The XＲD test showed that the crystallinty increased from 57． 09% to 64． 53% ． The above results indicate
that the laccase treatment could improve the performance of the C． meyeriana fibers and be benefit for the application in
textile processing．
Key words:Carex meyeriana fibers;laccase;response surface method
① 收稿日期:2015-03-09 接受日期:2015-07-02
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)
通信作者:王春红(1980-) ，女，吉林桦甸人，副教授，博士，研究方向为天然纤维提取及天然纤维复合材料的研究。
E-mail:cn_wangch@ 163． com
PＲATACULTUＲAL SCIENCE(Vol． 32，No． 12) 12 /2015
Corresponding author:WANG Chun-hong E-mail:cn_wangch@ 163． com
乌拉草(Carex meyeriana) ，莎草科(Cyperaceae)苔
草属(Carex)多年生草本植物。作为一种湿地资源，能
够起到调节气候、均化洪水、净化水质、保持物种基因
多样化的功能［1-2］。乌拉草昔有“东北三宝”之一的称
号，乌拉草的空腔结构使其具有防寒保暖的功效，含有
的黄酮类物质及挥发油抑菌物质使其具有除臭抑菌的
功效［3-5］。开发乌拉草天然植物纤维，不仅响应“绿色
环保，可持续发展”的号召［6］，也有利于提高人们对于
湿地资源的保护及合理利用。
目前，提取乌拉草纤维的方法均是化学方法［7-10］，
作用较剧烈，易于损伤纤维，探索发现，化学脱胶后乌
拉草纤维较脆硬，与其较多的木质素含量(木质素含
量 19． 70%)有关［11］。生物酶脱胶具有专一性强、催
化效率高、作用温和、绿色环保等优点［12］。本研究采
用漆酶对化学脱胶后的乌拉草纤维进一步处理，力图
提取出性能更加优异的乌拉草纤维，有利于其在纺织
加工中的应用。
为探索漆酶处理的最佳工艺，本研究采用响应曲
面法进行分析，采用多元二次回归方程在自变量与因
变量之间建立一定的函数关系，且运用图形技术将这
种函数关系显示出来，以供凭借直觉的观察来选择试
验设计中的最优化条件。
1 材料与方法
1． 1 原料与试剂
乌拉草纤维，为经过 2 h 水煮 + 3 次碱煮(每次碱
煮时间为 1 h)得到，天津工业大学提供;磷酸氢二钠
(含量 99%)、柠檬酸(含量 99． 5%) ，分析纯，天津市
赢达稀贵化学试剂厂生产;漆酶 (酶活 10 000
U·g －1) ，黄色液体，夏盛纺织有限公司生产;柔软剂
(乳白色液体) ，上海印染水洗日化助剂。
1． 2 试验方法
试验采用 Box-Behnken设计方法［13-15］，根据漆酶使
用条件及前期预试验效果，以漆酶用量、溶液 pH、温度
为因素。设计三因素三水平的响应曲面试验。
其中浴比为 1 ∶ 20，漆酶的用量范围为 12% ～
18%(相对于纤维质量的百分比) ;溶液的 pH 范围为
5 ～ 6，缓冲溶液的配比如表 1 所示，采用蒸馏水进行配
制，并使用酸碱滴定管对 pH 进行微调。设计因素水
平编码如表 2 所示，表中 － 1、0、1 代表自变量水平，以
纤维木质素含量 Y1、纤维直径 Y2、断裂强度 Y3 为评价
指标。
表 1 缓冲溶液的配比
Table 1 The ratio of buffer solution
pH
0． 2 mol·L －1
Na2HPO4 /mL
0． 1 mol·L －1
C6H8O7·H2O /mL
体积
Volume /mL
5 515 485 1 000
5． 5 580 420 1 000
6 631． 5 368． 5 1 000
表 2 乌拉草纤维提取的因素水平及编码
Table 2 The factor levels and coding of the
Carex meyeriana fibers extraction
因素
Factors
代码 Code
编码
Coding
真实值
True value
水平 Level
－ 1 0 1
漆酶用量
Laccase dosage /%
x1 X1 12 15 18
pH x2 X3 5 5． 5 6
温度
Temperature /℃
x3 X2 20 40 60
注:自变量编码值与真实值之间的关系为 x1 =(X1 － 15)/3，x2 =(X2 －
5． 5)/0． 5，x3 =(X3 － 40)/20。
Note:The relationship between encoding value and true value of the inde-
pendent variable is xx1 =(X1 － 15)/3，x2 =(X2 － 5． 5)/0． 5，x3 =(X3 －
40)/20．
1． 3 测试方法
参照标准《GB 5889 － 86 苎麻化学成分定量分析
方法》［16］测试纤维的木质素含量。参考标准《SN /T
2672 － 2010．纺织原料细度试验方法(直径)显微镜投
影仪法》［17］，使用 4． 0 版生物图像电脑分析系统(北京
泰克仪器有限公司)测试纤维的直径，试样个数为 30
根。参考标准《ASTM D3822 Standard Test Method for
Tensile Properties of Single Textile Fibers》［18］，使用 In-
stron万能强力机(美国 Instron)测试纤维的断裂强度，
试样个数为 20 根。
采用 Z16APOA型超景深三维显微系统(徕卡微
系统有限公司)对漆酶最优处理前后纤维的整体状态
进行观察，观察之前先将约 0． 5 g 的纤维团置于 5 cm
2312
12 /2015 草 业 科 学 (第 32 卷 12 期)
的圆筒内，使用 200 g 的砝码压 2 min，再用镊子轻轻
拿出于 200 倍的放大倍数下观察，以便于观察纤维的
柔软曲折状态。
采用 TM-1000 型扫描电子显微镜(日本日立公
司)观察纤维的横截面及纵向结构，横截面观察之前
使用哈氏切片器和火棉胶制备纤维横截面样品。
采用 Nicolet iS50 型傅里叶变换红外光谱仪
(Thermo Scientific 有限公司)测试纤维的红外光谱图，
测试样品为一团纤维。
采用 DB DISCOVEＲ with GADDS 型 X 射线衍射
仪(美国 BＲUKEＲAXS公司)测试纤维的结晶度，根据
Segal公式计算纤维结晶度:
CrI =(I002 － Iam)/ I002 × 100% ．
式中，CrI为结晶度，I002为主结晶峰 002 的最大衍射强
度，Iam为 2θ = 18 °时无定形区衍射峰的强度。
1． 4 数据处理及分析
采用 Design-Expert 8． 0 中的 Box-Behnken 方法对
响应曲面试验结果进行模型的建立和显著性分析。用
Origin软件对响应曲面试验结果、FTIＲ结果及 XＲD结
果进行画图处理。
2 结果与分析
2． 1 响应曲面试验结果与分析
响应曲面法试验结果如表 3 所示。其中试验组合
是按照表 2 的因素水平及编码，通过 Box-Behnken 方
法设计的，木质素含量、直径、断裂强度是评价指标。
采用 Design Expert 软件对试验结果进行回归模
型建立，以 Y1、Y2、Y3 为响应值，以 X1、X2、X3 为因变
量，拟合得到模型 1、2 和 3(表 4)。这 3 个模型的 Ｒ2
值分别为 0． 987 0、0． 992 7 和 0． 985 5，都非常接近 1，
说明拟合模型可靠性高，Y1、Y2、Y3 建立的回归整体模
型均为极显著(P ＜ 0． 000 1)。
纤维木质素含量拟合模型方差分析如下:X1、X2、
X1X3 均为显著影响项(P ＜ 0． 05) (表 5) ，X3 项为极显
著项(P ＜ 0． 000 1)。由 F 值可得，三因素对乌拉草纤
维木质素含量的影响大小为 X3 ＞ X2 ＞ X1。
纤维直径拟合模型方差分析如下:X1、X2、
X1 X3、X2X3均为显著影响项(P ＜ 0． 05) (表5) ，且
表 3 响应曲面实验结果
Table 3 The response surface test results
试验序号
Test number
漆酶用量
Laccase dosage /%
pH
温度
Temperature /℃
木质素含量
Lignin content /%
直径
Diameter /μm
断裂强度
Fracture strength /MPa
1 － 1 － 1 0 8． 54 46． 18 169． 29
2 1 － 1 0 9． 55 49． 44 148． 04
3 － 1 1 0 10． 55 49． 68 183． 03
4 1 1 0 11． 04 53． 79 166． 28
5 － 1 0 － 1 10． 05 49． 47 154． 21
6 1 0 － 1 12． 54 59． 58 141． 01
7 － 1 0 1 8． 44 44． 85 168． 71
8 1 0 1 7． 04 42． 24 164． 02
9 0 － 1 － 1 12． 04 57． 94 139． 12
10 0 1 － 1 13． 19 60． 12 164． 02
11 0 － 1 1 9． 04 47． 83 168． 98
12 0 1 1 11． 54 54． 12 189． 21
13 0 0 0 7． 74 42． 56 201． 51
14 0 0 0 7． 77 42． 76 201． 49
15 0 0 0 7． 71 43． 12 200． 44
16 0 0 0 7． 79 42． 97 200． 62
17 0 0 0 7． 80 43． 08 201． 41
3312
PＲATACULTUＲAL SCIENCE(Vol． 32，No． 12) 12 /2015
表 4 拟合得到的数学模型
Table 4 The mathematical model fitting
模型 Model 拟合方程 Fitting equation Ｒ2 F P
1
Y1 = 246． 79 + 0． 86X1 － 88． 31X2 － 0． 34X3 － 0． 09X1X2 － 0． 02X1X3 +
0． 03X2X3 + 0． 01X1
2 + 8． 19X2
2 + 4． 11 × 10 －3X3
2 0． 987 0 59． 23 ＜ 0． 0001
2
Y2 = 834． 19 + 0． 45X1 － 284． 68X2 － 1． 14X3 + 0． 14X1X2 － 0． 05X1X3 +
0． 10X2X3 + 0． 05X1
2 + 25． 68X2
2 + 0． 01X3
2 0． 992 7 105． 84 ＜ 0． 0001
3
Y3 = － 2 036． 43 + 63． 66X1 + 584． 32X2 + 5． 29X3 + 0． 75X1X2 + 0． 04X1X3 －
0． 13X2X3 － 2． 38X1
2 － 51． 90X2
2 － 0． 06X3
2 0． 985 5 52． 93 ＜ 0． 0001
表 5 方差分析结果
Table 5 The result of variance analysis
模型
Model
木质素含量 Lignin content
F P
直径 Diameter
F P
断裂强度 Fracture strength
F P
X1 7． 47 0． 029 2 42． 53 0． 000 3 24． 58 0． 001 6
X2 56． 93 0． 000 1 51． 23 0． 000 2 47． 47 0． 000 2
X3 154． 01 ＜ 0． 000 1 278． 79 ＜ 0． 000 1 66． 63 ＜ 0． 000 1
X1X2 0． 60 0． 463 1 0． 28 0． 614 3 0． 32 0． 590 0
X1X3 33． 70 0． 000 7 62． 25 ＜ 0． 000 1 1． 14 0． 321 1
X2X3 4． 06 0． 083 8 6． 50 0． 038 1 0． 43 0． 533 4
X3、X1X3 项为极显著项(P ＜ 0． 000 1)。由 F 值可得，
三因素对乌拉草纤维直径的影响大小为 X3 ＞ X2 ＞ X1。
纤维断裂强度拟合模型方差分析如下:X1、X2 均
为显著影响项(P ＜ 0． 05) ，X3 项为极显著项(P ＜ 0．
000 1)。由 F值可得，三因素对乌拉草纤维断裂强度
的影响大小为 X3 ＞ X2 ＞ X1。
根据方差分析结果，选择其中漆酶用量与温度交
互作用于纤维木质素含量、漆酶用量与温度交互作用
于纤维直径、pH与温度交互作用于纤维直径几个显著
的因素进行分析。
由漆酶用量和温度对纤维木质素含量的响应面及
等高线图看出，在固定的较低温度时，纤维木质素的含
量随着漆酶用量的增加呈现缓慢增加的趋势，变化趋
势较小，在固定的较高温度下，纤维木质素的含量随着
漆酶用量的增加呈先减小后基本不变的趋势。在固定
的每一个漆酶用量下，纤维木质素含量随着温度的升
高呈先减小后增大的趋势(图 1)。
由漆酶用量和温度对纤维直径的响应面及等高线
图看出，在固定的较低温度时，纤维直径随着漆酶用量
的增加呈现缓慢增加的趋势，变化较小，在固定的较高
温度下，纤维直径随着漆酶用量的增加呈先减小后增
大的趋势。在固定的每一个漆酶用量下，纤维直径随
着温度的升高呈先减小后增大的趋势。因素对纤维直
径的影响与对纤维木质素含量的影响呈现相似的变化
趋势，是因为木质素去除的越多，纤维脱胶越好，分散
程度越好，间接影响纤维直径的变化(图 2)。
由 pH和温度对纤维直径的响应面及等高线图
图 1 AC因素对纤维木质素含量的响应面及等高线图
Fig． 1 Lignin response surface and contour plot of AC
4312
12 /2015 草 业 科 学 (第 32 卷 12 期)
图 2 AC因素对纤维直径的响应面及等高线图
Fig． 2 Diameter response surface and contour plot of AC
图 3 BC因素对纤维直径的响应面及等高线图
Fig． 3 Diameter response surface and contour plot of BC
看出，在其中一个因素固定(pH 或温度) ，纤维直径随
着另外一个因素(温度或 pH)的增加均是呈现先较小
后增大的趋势(图 3)。
由 Design Expert软件分析得到乌拉草纤维在漆酶
用量 14． 44%，pH 为 5． 46，温度为 46． 69 ℃时的综合
性能最优，预测得到的纤维木质素含量为7． 38%，直径
为 41． 65 μm，断裂强度为 201． 92 MPa。受试验条件限
制，验证试验的参数设置为:漆酶用量 14%，pH 为 5．
5，温度为 47 ℃，得到的纤维木质素含量为 7． 71%，纤
维直径为 40． 06 μm，断裂强度为 203． 46 MPa。试验值
与预测值非常接近，证明了预测的可靠性。
2． 2 乌拉草纤维的超景深测试结果与分析
超景深三维显微系统测试可以解决相机拍摄的放
大倍数、清晰度不够的问题;解决扫描电镜观察立体物
时，不能使整个物体清晰地呈现在同一张图片的不足。
从漆酶处理前后乌拉草纤维的超景深三维图(图
4)可以看出，处理前的乌拉草纤维的细度均匀度差，
纤维粘连在一起形成粗的纤维束，而处理后的乌拉草
纤维细度均匀度好，纤维较细，且纤维脱胶更好，更加
分散。在相同时间、相同压力作用下，处理前的乌拉草
纤维产生较明显的折痕，而处理后的乌拉草纤维弯曲
较自然，因此，处理后的乌拉草纤维较漆酶处理前的乌
拉草纤维更加柔软。
2． 3 乌拉草纤维的扫描电镜测试结果与分析
图 5a 为漆酶处理后乌拉草纤维放大 2 000 倍
的横截面图，图5b为放大4 000倍的横截面图。可
图 4 乌拉草纤维的超景深图片
Fig． 4 The image of the Carex meyeriana fibers
注:a，为漆酶处理前;b，为漆酶最优处理后。放大倍数均为 200 倍。
Note:a，before the laccase treatment;b，after the laccase treatment． Magnified 200 times．
5312
PＲATACULTUＲAL SCIENCE(Vol． 32，No． 12) 12 /2015
图 5 乌拉草纤维的横截面图
Fig． 5 The cross section diagram of the Carex meyeriana fibers
注:a为放大 2 000 倍;b为放大 4 000 倍，
Note:a is magnified 2 000 times;b is magnified 4 000 times．
以看到，处理后乌拉草的单纤维细胞状态，纤维横截面
为不规则的多边形，内部有中腔结构，这种结构可以使
纤维内含静止空气，在寒冷的天气中，起到隔热保暖的
效果。中腔结构还有益于发挥纤维的毛细作用，使织物
具有优异的吸湿散湿性。图 6 为乌拉草纤维漆酶处理
前后的纵向图，可以看到，漆酶处理前，纤维已经产生分
丝效果，但是纤维之间还有很多点状胶质将其粘结在一
起形成束纤维，难于分离;而经过漆酶处理后束纤维逐
渐得到分离，呈现明显的单纤维状态，表面的胶质也得
到去除，说明乌拉草内的木质素得到了有效的去除。单
纤维之间呈现出大量较明显的缝隙及孔隙，这种结构使
得纤维内富含氧气，起到透湿吸湿的效果，同时可以使
在潮湿环境下生存繁殖的霉菌类代谢及生理活性受到
抑制难以生存。
2． 4 乌拉草纤维的 FTIＲ测试结果与分析
观察漆酶处理前后乌拉草纤维的红外光谱图(图
7) ，其中在 3 315 cm －1处的特征吸收峰为 OH的伸缩振
动、2 915 cm －1处带有肩峰的吸收峰为 CH的伸缩振动，
1 265 cm －1处为 CH 的弯曲振动，1 030 cm －1处为环状
C － O － C 的 C － O 伸缩振动，808 cm －1 处为 CH2
(CH2OH)非平面摇摆振动，均归属于纤维素的特征吸
收峰。在 1 737 cm －1处为非共轭羰基振动，归属于半纤
维素。1 616、1 515 cm －1处的吸收峰为芳香环的骨架振
动，归属于木质素。
漆酶处理前后乌拉草纤维在 3 315、2 915、1 265、1
030 和 808 cm －1处的吸收峰强弱变化微小，说明乌拉
草纤维中的纤维素含量基本没有变化;漆酶处理后的
乌拉草纤维在 1 737、1 616、1 515 cm －1处，吸收峰强度
明显减弱，且在漆酶处理后，这些基团的吸收峰相较于
漆酶处理前更加平滑，说明经过漆酶脱胶处理后，乌拉
草内的非纤维素物质得到了有效的去除。
图 6 漆酶处理前(a)、后(b)乌拉草纤维的纵向图
Fig． 6 Longitudinal figure before(a)and after (b)the laccase treatment
6312
12 /2015 草 业 科 学 (第 32 卷 12 期)
图 7 乌拉草纤维的 FTIＲ图
Fig． 7 The FTIＲ figure of the Carex meyeriana fibers
2． 5 乌拉草纤维的 XＲD测试结果与分析
从漆酶处理前后乌拉草纤维的 XＲD 图(图 8)可
以看出，乌拉草纤维的 X射线衍射曲线未发生明显的
偏移现象，表现为典型的纤维素Ⅰ结构。
由 Segal公式计算后得到漆酶处理前的乌拉草纤
维结晶度为 57． 09%，漆酶处理后的乌拉草纤维的结
晶度为 64． 53%。漆酶处理后的乌拉草纤维的结晶度
有明显增加，主要是因为漆酶处理去掉了纤维内大量
的木质素，导致纤维内的非结晶区减少，纤维内部的分
子有序程度提高，结构更加规整，分子排列比较有序。
图 8 乌拉草纤维的 XＲD图
Fig． 8 The XＲD figure of the Carex meyeriana fibers
3 讨论与结论
在响应曲面法优化乌拉草纤维的漆酶脱胶工艺
中，生物酶的催化效率与生物酶用量有很大关系，当生
物酶用量过低时，达不到较好的催化效果，生物酶用量
过高时，将会使分子碰撞的几率减小，也会达不到较好
的脱胶效果，且浪费试剂。pH对酶的催化反应速度有
很大的影响，不同的酶都有各自不同的 pH 适用范围，
只有在特定的 pH 条件下，酶和底物才会发生反应并
发生催化作用，当 pH高于或低于适用的特定值时，反
应速度则会下降，达不到最佳的效果。温度对酶的催
化反应效率也有很大影响，酶属于蛋白质物质，随温度
升高容易变性，而温度过低，又达不到较好的催化效
果，因此，酶的催化作用需要适宜的温度条件［19］。因
此，会出现图 1、2、3 所示的变化趋势。单独的漆酶用
量、pH、温度对乌拉草纤维的木质素含量、直径、断裂
强度均影响显著(P ＜ 0． 05) ，而只有漆酶用量与温度
交互作用于纤维木质素含量、漆酶用量与温度交互作
用于纤维直径、pH与温度交互作用于纤维直径时表现
为显著(P ＜ 0． 05)。
生物酶脱胶相比于化学脱胶来说更加环保、高效，
且生物酶作用温和，不易损伤纤维。而目前乌拉草纤
维的脱胶方法主要都是以化学脱胶为主，王均有［7］采
用高温高压、加入氢氧化钠蒸煮 2 ～ 4 h，并采用次氯酸
钠进行两次漂白得到乌拉草纤维丝，细度为 26 支左
右;于丽红等［8］采用碱氧 －浴法提取乌拉草纤维，由
于过程中不添加任何化学助剂，存在试剂作用不充分，
会氧化纤维素从而对纤维产生破坏作用;王春红等［9］
采用超声波 +碱氧 －浴进行乌拉草纤维的提取，超声
波处理前进行水煮 +浸泡 12 h以上，超声波及碱氧 －
浴均采用大浴比(1 ∶ 75) ，碱氧 －浴过程加入多种助
剂，得到的乌拉草纤维直径47． 19 μm;孙颖等［10］采用
双氧水预处理 +二煮提取乌拉草纤维，碱煮的时间分
别为 2、3 h，得到的乌拉草纤维的细度为 2． 83 tex，断
裂强度为 3． 40 cN·dtex － 1，残胶率为 9． 57%。以上化
学脱胶均存在脱胶时间较长，不环保，成本高的缺点。
本研究采用漆酶对化学脱胶后的乌拉草纤维进行处
理，化学脱胶采用 2 h水煮 + 3 次碱煮(碱煮时间均为
1 h) ，且 3 次碱用量分别为 12、6、4 g·L －1，在缩短了
化学处理时间及用量的基础上，加入漆酶进行脱胶，进
一步去除乌拉草内的木质素。漆酶是一类可降解木质
素的含铜多酚氧化酶［20］，研究证明，漆酶最优工艺处
理后乌拉草纤维的木质素含量由 19． 7% 降低到
7． 71%，降低了 60． 86%;直径由 77． 40 μm减小到 40．
06 μm(2． 23 tex) ，减小了 48． 24%;断裂强度由 132．
37 MPa升高到 203． 46 MPa，提升了 53． 71%，从数据
上直观地表征了漆酶最优处理前后乌拉草纤维的性
能。说明漆酶处理有利于去除乌拉草纤维内的木质
素，且相比于单独地使用大量化学试剂处理，本研究在
缩短化学处理时间及用量的基础上，采用漆酶处理作
7312
PＲATACULTUＲAL SCIENCE(Vol． 32，No． 12) 12 /2015
用缓和均匀，更有利于得到性能优异的乌拉草纤维，利
于环境保护。同时采用超景深三维测试、扫描电镜、
FTIＲ、XＲD技术间接地表征乌拉草纤维的性能。证明
漆酶处理后纤维的胶质得到进一步去除，非纤维素物
质得到有效的去除，使得漆酶处理后的乌拉草纤维细
度更细，柔软度得到改善，纤维分散程度好，纤维的结
晶度明显改善，断裂强度得到大幅度提升，说明漆酶的
作用效果较明显。
乌拉草在纺织方面的应用早有研究，乌拉草鞋垫、
床垫、坐垫、护膝、护腰、凉席等目前都有市售，但是其
产品大多较粗硬、应用范围较窄。本研究提取的细度
较细、柔软性能较好的乌拉草纤维，更加有利于乌拉草
纤维在纺织加工中的应用。
参考文献
［1］ 董正武，赵晓英，高翔，郭名军．退化湿地恢复中植物群落的变化［J］．草业科学，2011，28(3) :426-430．
［2］ 董文斌，马玉寿，董全民，盛丽，孙小弟，施建军，王彦龙．退耕还草多年生草地地上生物量及牧草营养成分研究［J］．草业科学，
2010，27(2) :54-58．
［3］ 周淑荣，董昕瑜，包秀芳，郭文场，刘佳贺，段维和．中国东北地区乌拉草资源及开发利用［J］．特种经济动植物，2013(6) :37-
40．
［4］ 余克娇．乌拉草化学成分和药理作用的初步探究［D］．沈阳:沈阳药科大学硕士学位论文，2005．
［5］ 文开新，王成章，严学兵，吴鹏举，李振田．黄酮类化合物生物学活性研究进展［J］．草业科学，2010，27(6) :115-122．
［6］ 中华人民共和国工业和信息化部．纺织工业“十二五”发展规划［J］．江苏纺织，2012(2) :1-13，66．
［7］ 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． X，2004-12-29．
［8］ 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．
［9］ 王春红，白肃跃，马海军，岳鑫敏，吴美雅，于飞．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．
［10］ 孙颖，李杰，王曰转，张芳芳．乌拉草预氧处理和二煮法的化学脱胶工艺［J］．毛纺科技，2015，43(1) :41-44．
［11］ 邓云红．麻纤维化学脱胶前后结构和性能的研究［D］．上海:东华大学硕士学位论文，2014．
［12］ Jin G． Ｒesearch progress of degumming technology of Cannabis sativa［J］． Journal of Nanjing Forestry University(Natural Sciences) ，
2009，33(4) :140-144．
［13］ 韩永俊，陈海涛，刘丽雪，李皓．水稻秸秆纤维制取工艺参数优化［J］．农业工程学报，2011，27(4) :281-286．
［14］ 王红英，李倪薇，高蕊，杨洁，康宏彬．不同前处理对饲料玉米比热的影响［J］．农业工程学报，2012，28(14) :269-276．
［15］ 张晓宁，杨停，郑群英．响应曲面法优化紫羊茅包衣剂［J］．草业科学，2014，31(5) :965-970．
［16］ 中华人民共和国纺织工业部． GB 5889 － 86 苎麻化学成分定量分析方法［S］．北京:中国标准出版社，1986．
［17］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局． SN /T 2672 － 2010 纺织原料细度试验方法(直径)显微镜投影仪法［S］．北京:
中国标准出版社，2010．
［18］ America standard association． D3822-07 Standard Test Method for Tensile Properties of Single Textile Fibers［S］． America:ASTM In-
ternational，2007．
［19］ Stephen M J，Edward I S． Electron transfer and reaction mechanism of laccases［J］． Celluar and Molecular Life Sciences，2015，72
(5) :869-883．
［20］ 张蔚，姚文斌，李文彬．竹纤维加工技术的研究进展［J］．农业工程学报，2008，24(10) :308-312．
(责任编辑 武艳培)
8312