歷史上,全世界僅有少數(shù)幾個國家和地區(qū)(蘇丹、尼加拉瓜、我國新疆南疆等地區(qū))的原棉黏性較高,紡紗時會粘纏羅拉、皮輥、皮圈,嚴(yán)峻影響生產(chǎn)及棉花紗線質(zhì)量。這主要是由于棉纖維外黏附糖類物質(zhì)所致。近半個世紀(jì)以來,全球氣候普遍變暖,加上生態(tài)影響,世界各主要產(chǎn)棉國原棉的含糖量普遍升高。非洲的蘇丹、尼日爾、喀麥隆、馬里,亞洲的印度和美洲的墨西哥等都是含糖較高的產(chǎn)棉國。近年來,美國有1/4原棉含糖過高,中國新疆等地的原棉含糖量呈逐漸上升趨勢。
一、棉纖維含糖定義
棉纖維中所含糖分,是指含有的可溶性糖的總量,其中包含自身含有的生理糖(即內(nèi)源糖)和附著于纖維表面的外源糖類物質(zhì)(即外源糖)。視其分子大小可分為三類:單糖、低聚糖和多糖。單糖是纖維內(nèi)簡單的多羥醛或多羥酮,具有還原性,如葡萄糖、果糖等。低聚糖是纖維中經(jīng)水解產(chǎn)生的二分子、三分子或少數(shù)分子單糖,低聚糖中以雙糖為多,常見的雙糖是麥芽糖和蔗糖。多糖是纖維中經(jīng)水解后產(chǎn)生的多個分子單糖,多糖雖屬糖類卻無糖味,如纖維素、淀粉等。
棉纖維含糖用含糖量表示,即附著在棉纖維表面總糖(包含還原糖、非還原糖)重量占棉纖維試料重量的百分率。
二、棉纖維含糖原因
(一)外源糖含糖
棉作物長有蚜蟲、紅鈴蟲等昆蟲后,昆蟲的分泌物粘附并涸于吐絮后的棉纖維上稱外源糖。
外源糖的主要成分為果糖、葡萄糖、蔗糖等糖類物質(zhì),蚜蟲所產(chǎn)生的糖稱為蜜露,現(xiàn)在一般將黏性外源糖統(tǒng)稱為蜜露。
外糖源含量主要受棉蚜排泄物的污染和秋季棉葉分泌物的影響。
棉蚜是一種世界性的棉花害蟲。趴蚜過多,會嚴(yán)峻影響棉花產(chǎn)量;秋蚜過多,會污染棉纖維。秋蚜發(fā)生時正值棉鈴?fù)滦跗?蚜蟲蜜露滴落在棉葉和棉鈴花絮上,田間一片油完,觸摸棉葉和棉瓣有強烈的粘著感。幼蚜日均排蜜17.113μg,成蚜為18.979μg。單株棉花上有蚜蟲5000頭,其中成蚜、幼蚜比為1∶3,則每株棉花上蚜蟲每天排蜜達17.89mg。這樣多的排泄物污染棉纖維,必定使其含糖量增大,新疆部分地區(qū)棉纖維可溶性糖的含量和棉蚜蜜露污染程度的關(guān)系見表5-1所示。
棉株生長期干旱少雨,氣溫較高,發(fā)生蚜蟲的情況就多,棉花黏性就會加重。新疆秋季溫度下降快,特別是夜溫更低,為了多收霜前花,多采納早停水的方法促進棉花早熟,使土地干旱。
這種低溫干旱的環(huán)境條件,促使棉株分泌大量含糖物質(zhì),污染棉纖維。
(二)內(nèi)源糖含糖
棉纖維中的纖維素本系葉綠素合成的糖(葡萄糖、果糖等還原糖)輸入棉桃內(nèi)的棉子中,進入棉纖維細胞里,再經(jīng)聚合而成。雖然纖維素由α-葡萄糖(聚合度1000左右)聚合形成,但也形成部分低聚糖,在棉株生長末期(非常是霜后)還含有肯定量單糖。
內(nèi)源糖的含量,受棉花品種特性的影響。據(jù)研究,在無外源污染的情況下,新疆的六個主要培植品種:新陸早2號、新陸早3號、新陸中l(wèi)號、新陸早1號、軍棉1號和新陸中2號通過設(shè)點試驗,1990～1991年連續(xù)兩年的試驗結(jié)果表明:各品種棉纖維含糖量差異很大,含糖量少的是新陸早3號;新陸中2號的含糖明顯低于新陸早2號和新陸早1號;而軍棉1號和新陸中1號的含糖量居中。由此斷定:品種遺傳特性是決策棉纖維含糖量的主要因素之一。
內(nèi)源糖含量的差異也受外界氣候條件,非常是溫度的影響。研究者曾選用軍棉1號,采納蒽酮比色法測定其含糖量,發(fā)覺7～8月氣溫較高環(huán)境下形成的纖維的含糖量明顯低于9月氣溫較低的環(huán)境下形成的纖維。這是由于9月時,新疆地區(qū)的夜間氣溫已降到15℃以下,抑制了纖維素合成酶的活力,還原糖只能不斷積存,不能充分轉(zhuǎn)化為纖維素,使較多的可溶性糖滯留在纖維中。
總而言之,外源糖的含量受棉株品種、土壤條件、灌溉時期、平均氣溫、日夜溫差等因素的影響。但外源糖存在于棉纖維壁巨原纖的縫隙和中腔內(nèi),不會影響棉纖維間及棉纖維和機件的粘附。在紡紗過程中,即使是在高溫、高濕條件下,棉纖維回潮率也不會超過23%～27%,這些低聚內(nèi)源糖也不會像有些人推測的向外滲透而成外附糖。內(nèi)源糖隨地區(qū)、品種、季節(jié)的不同,含量有相當(dāng)大的差異。因此,利用化學(xué)方法測量內(nèi)源總含糖量,并不能確切得到外源糖的含量,也不能精確預(yù)知棉纖維黏性情況。
因此,棉纖維在生產(chǎn)過程中發(fā)生粘附現(xiàn)象的主要原因是外源糖,并且是聚合度比較低的外源糖,發(fā)生降解的外源糖無顯著黏性。 AAADFGTEHTRY