苎麻新品种(系)原麻不同部位化学成分测定

欧文静，喻春明，朱爱国，陈继康，高钢，陈坤梅，熊和平，陈平

(中国农业科学院麻类研究所，湖南 长沙 410205)

苎麻(BoehmerianiveaL.)纤维质量优良，被认为是已知的最长、最耐用的纤维[1]。苎麻纤维和其他麻类纤维相似，主要化学成分为纤维素，还含有胶质—半纤维素、果胶、水溶物、木质素、脂蜡质等，为非纯净的纤维素，这是苎麻不同于棉花的一个显著特征[2]，必须通过脱胶才能获得纺织可利用的苎麻纤维[3]。一般来说，纤维中的纤维素含量越高，则胶质类物质含量越低，纤维品质就越好[4]。原麻含胶多，一方面降低了原料的利用率，另一方面也增加了纺织的困难，生产效益减少。

针对苎麻原麻化学成分，研究发现苎麻品种间胶质含量及其组分差异较大[5]。不同季别总含胶量、果胶、半纤维素均为头麻含量最高，二麻次之，三麻最低；水溶物和木质素则相反[6]。苎麻生长过程中，随生长期延长，果胶和木质素含量均增加，适当缩短苎麻生长期可有效改善苎麻纤维品质[7]。不同苎麻品种不同部位间原麻化学成分的变化规律仍不清楚。苎麻新品种登记时一般测定纤维支数、纤维强力和含胶量等纤维品质指标，但对原麻中的具体化学成分并不明确。本研究拟对5个苎麻新品种(系)原麻不同部位进行化学成分测定，比较不同部位含量的差异，旨在为苎麻原麻化学成分的科学评价提供指导，为苎麻纤维的脱胶工艺选择及新品种的合理应用提供参考。

1 试验材料

1.1 试验设备

HC-83303FB型微波炉，120目分样筛，精密分析天平(0.0001 g)，电热恒温干燥箱。

1.2 试验材料

试验所用5个苎麻品种分别为中苎3号[8]、中苎4号、中苎5号、中苎6号及新品系X2016-Ⅱ，于2018年采集于中国农业科学院麻类研究所沅江试验站(湖南省沅江市)，采用反拉式剥麻机剥制，原麻晒干后备用。其中中苎3号2016年通过国家苎麻新品种鉴定，中苎4号、中苎5号和中苎6号2018年通过安徽省非主要农作物品种登记。

1.3 分段方法

按照苎麻原麻长度平均分成3段，即梢部、中部、根部。

1.4 试验方法

取样按GB5881-86执行；脂蜡质、木质素含量测定按GB5889-1986执行；采用微波法[9]测定水溶物、果胶、半纤维素含量。每次试验重复3次，取平均值。

1.5 数据处理

采用Excel 2010对数据进行初步整理，采用SAS 9.4软件进行方差分析，结果用平均值表示。

2 试验结果

2.1 不同苎麻品种不同部位脂蜡质含量分析

由表1可以看出，中苎3号、中苎4号、中苎5号三个品种的脂蜡质含量均为梢部最多，中苎6号、X2016-Ⅱ两个品种的脂蜡质含量为中部最多，但均与梢部无显著差异。比较同一部位5个品种间脂蜡质含量差异，梢部为中苎3号最高，但与中苎5号和中苎4号差异不显著，X2016-Ⅱ含量最低；中部和根部脂蜡质均为中苎6号含量最高，X2016-Ⅱ含量最低。

表1 不同苎麻品种不同部位脂蜡质含量的差异

Table 1 The difference of lipid wax components among different ramie species and different parts

中苎3号中苎4号中苎5号中苎6号X2016-Ⅱ根部0.0092aB0.0015cD0.0071bC0.0114aA0.0012bD中部0.0084aB0.0053bC0.0051aC0.0124aA0.0041aD梢部0.0113aA0.0101aA0.0100aA0.0081aB0.0029aC

注：表中同列不同小写字母、同行不同大写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.2 不同苎麻品种不同部位水溶物含量分析

由表2可知，5个品种的水溶物均为梢部含量最多，其中X2016-Ⅱ三个部位无显著差异，中苎3号、中苎5号梢部和根部差异不显著，但明显多于中部，中苎6号梢部含量明显多于其他两个部位。同一部位不同品种水溶物含量，梢部为中苎6号含量最高，中苎3号最低，5个品种间均差异显著；中部为中苎4号含量最高，中苎3号最低，5个品种间差异显著；根部为中苎5号含量最高，中苎3号最低，中苎3号和中苎4号间无显著差异。

表2 不同苎麻品种不同部位水溶物含量的差异

Table 2 The difference of water soluble matter components among different ramie species and different parts

中苎3号中苎4号中苎5号中苎6号X2016-Ⅱ根部0.1373aD0.1378bD 0.1538aA0.1473bB0.1420aC中部0.1229bE0.1527abA0.1326bD0.1442bB0.1419aC梢部0.1419aE0.1721aB0.1596aC0.1738aA0.1553aD

注：表中同列不同小写字母、同行不同大写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.3 不同苎麻品种不同部位果胶含量分析

由表3可以看出，中苎3号、中苎5号、中苎6号、X2016-Ⅱ 4个品种均为梢部果胶含量最高，其中，中苎5号三个部位无显著差异，中苎3号、中苎6号、X2016-Ⅱ均为梢部含量显著高于中部和根部，中部和根部之间无显著差异。中苎4号为中部果胶含量最高，但与梢部和根部无显著差异。因此，总体来说，梢部果胶含量最高。同一部位不同品种果胶含量，梢部为中苎5 号含量最高，中苎4号最低；中部5个品种间无显著差异；根部为中苎5号含量最高，中苎3号含量最低，5个品种间差异显著。

表3 不同苎麻品种不同部位果胶含量的差异

Table 3 The difference of pectin components among different ramie species and different parts

中苎3号中苎4号中苎5号中苎6号X2016-Ⅱ根部0.0685bE0.0854aC0.1129aA0.089abB0.0763bD中部0.0621bA0.0864aA0.0951aA0.0765bA0.0643bA梢部0.0943aC0.0826aD0.1146aA0.1052aB0.1060aB

注：表中同列不同小写字母、同行不同大写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.4 不同苎麻品种不同部位半纤维素含量分析

半纤维素是植物细胞壁中的第二大类多糖，仅次于纤维素。由表4可知，5个品种的半纤维素含量均为梢部最多，其中中苎4号三个部位无显著差异，中苎6号三个部位含量为梢部>根部>中部，且差异显著，其他三个品种中部和根部均无显著差异，但明显低于梢部。同一部位不同品种半纤维素含量，梢部为中苎6号含量最高，中苎4号最低；中部和根部均为中苎6号含量高，X2016-Ⅱ含量最低，且5个品种间均差异显著；X2016-Ⅱ梢部含量仅高于中苎4号。

表4 不同苎麻品种不同部位半纤维素含量的差异

Table 4 The difference of hemicellulose components among different ramie species and different parts

中苎3号中苎4号中苎5号中苎6号X2016-Ⅱ根部0.1403bC0.1375aD0.1559bB0.1671bA0.1335bE中部0.1408bC0.1391aD0.1560bB0.1586cA0.1301bE梢部0.1756aB0.1507aE0.1746aC0.1813aA0.1673aD

注：表中同列不同小写字母、同行不同大写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.5 不同苎麻品种不同部位木质素含量分析

由表5可看出，5个品种的木质素含量均为梢部最高，除中苎3号梢部和根部无显著差异外，其他4个品种梢部含量均显著高于根部和中部，但根部和中部无显著差异。中苎6号、中苎4号梢部木质素含量大约为根部的两倍。同一部位不同品种木质素含量，梢部和中部均为X2016-Ⅱ含量最高，中苎6号最低；根部为中苎3号含量最高，中苎6号含量最低，5个品种间差异显著。

表5 不同苎麻品种不同部位木质素含量的差异

Table 5 The difference of lignin components among different ramie species and different parts

中苎3号中苎4号中苎5号中苎6号X2016-Ⅱ根部0.0458aA0.0277bD0.0443bB0.0152bE0.0407bC中部0.0195bD0.0346bC0.0370bB0.0191bD0.0473bA梢部0.0498aC0.0552aB0.0558aB0.0383aD0.0667aA

注：表中同列不同小写字母、同行不同大写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.6 不同苎麻品种不同部位纤维素含量分析

由表6可看出，除中苎4号为根部纤维素含量最高外，其他4个品种均为中部含量最高，且与梢部和根部差异显著。同一部位不同品种纤维素含量，梢部为中苎3号含量最高，中苎5号含量最低，5个品种间差异显著；根部5个品种间无显著差异；中部为中苎3号最高，与X2016-Ⅱ无显著差异，中苎5号含量最低。

表6 不同品种不同部位纤维素含量的差异

Table 6 The difference of cellulose components among different ramie species and different parts

中苎3号中苎4号中苎5号中苎6号X2016-Ⅱ根部0.5989bA0.6101aA0.5260bA0.5700bA0.6063cA中部0.6160aA0.5819bB0.5693aC0.5892aB0.6123aA梢部0.5574cA0.5293cB0.4903cE0.4933cD0.5018bC

注：表中同列不同小写字母、同行不同大写字母表示差异显著(p<0.05)。

3 讨论与结论

苎麻原麻的主要化学成分为纤维素，占总质量的65%左右，是应用于纺织加工的主要成分，其含量直接决定了作为纺织原料的可用价值。除纤维素外，原麻中还包含脂蜡质、水溶物、果胶、木质素和半纤维素等非纤维素成分[10]，这些非纤维素成分影响苎麻的纤维品质和可纺性能，如脂蜡质能使得纤维柔软、不缠绕成团，但过多则降低纱线的强度，也不利于纤维的染色和吸湿；果胶含量高使纤维手感粗硬，色泽差；木质素使纤维脆硬、弹性不足，纤维不耐久；半纤维素含量高，影响纤维的可纺性能和织物的品质，增加加工成本。纺织应用时须经过化学或生物“脱胶”的过程，将非纤维素物质去除。不同化学物质去除的难度相差很大，如水溶物极易去除，不作为脱胶工艺研究对象，而半纤维素、木质素则较难去除，因此研究不同苎麻品种的化学成分，选育易脱胶的苎麻新品种具有重要意义。

本试验中，5个苎麻品种(系)不同部位(梢部、中部、根部)的脂蜡质、水溶物、果胶、半纤维素、木质素均为梢部含量最高，根部和中部并无明显规律。研究结果与郑长清等[11]、贾满兰[12]的研究结果一致。这可能是由于苎麻纤维的发育随着麻株的生长由基部向上依次成熟，梢部纤维细胞较基部纤维细胞后分裂形成，发育时间短，因而含胶量高。张欣欣[13]研究结果为水溶物、果胶、半纤维素均为梢部最高，但木质素含量则是根部最高。苎麻为多年生纤维作物，一年收获三季，其生长年限、不同种植区域、每季麻生长的气候因素、取样时间都可能会对原麻的化学成分造成影响。对苎麻不同部位纤维素含量比较发现，原麻中部纤维素含量最高，大麻[14]、亚麻[15]研究中也发现相同的结果，中部纤维含量高且质量好，是构成高产优质苎麻纤维的主要部分。

本试验测得5个品种的脂蜡质、半纤维素、木质素含量与前人[16]测定结果一致，而水溶物、果胶含量分别在12%、6%以上，均高于前人测定结果，由此计算得到的纤维素含量偏低。产地、季别和年份的温度、光照、水分和土壤等主要生态因子的不规律变化，会造成苎麻胶质及其组分含量的相应变化。另外本研究测定的原麻是由反拉式剥麻机剥制，与手工剥制不同，其剥制过程不经过浸水环节，因此果胶、水溶物都保留在原麻中，导致其含量比手工剥制麻要高。不同剥制方式对苎麻原麻化学成分的影响有待进一步研究。

5个新品种(系)中X2016-Ⅱ脂蜡质和半纤维素含量均为最低；中苎6号木质素含量最低，但半纤维素含量最高；中苎5号果胶含量最高，纤维素含量最低；中苎3号水溶物含量最低，但纤维素含量却为最高。5个苎麻品种(系)不同部位(梢部、中部、根部)的各化学成分相比，脂蜡质、水溶物、果胶、半纤维素、木质素均为梢部含量最高。5个苎麻新品种(系)化学成分含量均存在差异，各有特点，可针对各品种及不同部位化学成分的差异，选择不同的提取工艺和利用方式。研究结果可为苎麻原麻化学成分的科学评价提供指导，为新品种的合理应用提供参考。