(山东英才学院医学院 山东 济南 250104)

一、前言

现如今，“绿色发展”理念是关系我国发展全局的一场深刻变革，也是我国实现全面建成小康社会目标的重要途径。同时环保对于我们来说愈发重要，市场上许多新型环保材料不断涌出。为适应绿色发展理念和低碳生活，大多数国家已经开始积极探索、寻找新型环保材料。

新型环保材料大多来源于自然，本文所讲的菠萝纤维来源于菠萝叶中，早在古印度、印度、马来西亚、菲律宾等盛产菠萝的地区率先进行了研究，而作为菠萝产量较多的中国来说，含有菠萝纤维的菠萝叶并没有很好的利用，往往作为农业垃圾而存在，这说明菠萝纤维有着巨大的市场发展潜能。其中菠萝纤维还有着来源广、韧性强、外观洁白、柔软等优点，是我国新型环保材料的不二之选。

二、菠萝纤维的成分、化学性能及制取方法

(一)菠萝纤维的成分

菠萝纤维是热带地区广泛种植的水果菠萝叶纤维。菠萝纤维外层有一层较厚的木质层包裹着，与其他麻类纤维相比不同的是，菠萝纤维是有多条短纤维混合为一条长纤维的，其单纤维的长度最短为0.1英寸，最长约0.36英寸，细度最小为1～4微米，最大约26微米[1]。其中，菠萝纤维含有大量纤维素，较一般硬纤维高，化学成分如下：

表1 菠萝纤维的成分含量[2]

(二)菠萝纤维的特殊化学性能

近年来，随着作为环保新型材料的菠萝纤维发现，人们也开始对他们进行了深入研究，有研究证明菠萝纤维有着抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的作用。

1.菠萝纤维抗菌性定性分析

通过根据AATCC 147-2004 的研究标准，采用平行划线法，对菠萝纤维的抗菌性能进行定性分析。一份琼脂上涂有革兰氏阴性菌的大肠杆菌菌种，另一份琼脂上涂有革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌菌种，放入条件相同的菠萝纤维后，两者进行比较。据试验结果的测定，发现琼脂上的菠萝纤维附近未出现抑菌带，根据抗菌方式来分，菠萝纤维是属于非溶出型纤维，因此细菌在上面无法进行存活、繁殖[3]。

2.抗菌性能的定量分析

表3 菠萝纤维与亚麻纤维抗菌性能的比较[3]

在此本实验中，选择了菠萝纤维和亚麻纤维两种纤维作为试样，分别对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行了实验，根据表 3得出以下结论：

(1)从增殖值来看，在接种浓度和试样条件相同的条件下，菠萝纤维琼脂培养皿和亚麻纤维琼脂培养皿中都产生了金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，其中菠萝纤维和亚麻纤维培养基上金黄色葡萄球菌增殖均为3.09，菠萝纤维和亚麻纤维培养基上大肠杆菌增殖均为3.27，两者增殖速度一致。

(2)从抑菌活性来看，在其余条件一致的情况下，菠萝纤维对金黄色葡萄球菌的抑菌活性值为4.34，而亚麻纤维对金黄色葡萄球菌的抑菌活性值仅为0.84，说明菠萝纤维有着强大的抑制金黄色葡萄球菌的作用；在相同的条件下，菠萝纤维对大肠杆菌的抑菌活性值为6.73，亚麻纤维对大肠杆菌的抑菌活性值为3.12，两者均有抑制大肠杆菌的作用，但菠萝纤维作用更加强大。

(3)从杀菌活性值来看，当其他定量一致时，菠萝纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌活性值分别为1.25和3.46；而亚麻纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌活性值分别为-2.25和-0.15。因此与亚麻纤维相比，菠萝纤维有着杀灭金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的作用。

3.结论

(1)菠萝纤维和亚麻纤维均有着抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的作用，其中菠萝纤维抑菌作用更为强大。

(2)菠萝纤维在抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作用的同时，也有着杀灭这两个菌种的作用，而亚麻纤维有抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的作用，但没有杀灭两个菌种的作用。

(3)有研究表明，菠萝纤维不需加任何添加剂就有着强大的抑菌作用，属于天然的抗菌纤维，是开发抗菌防臭的纺织材料和食品包装的不二之选。

(三)菠萝纤维的制取方法

一个成熟的菠萝长有二十到三十片菠萝叶子，叶子的外面有一层表皮，分为上表皮和下表皮，表皮里面有一层叶肉，叶肉里面包裹着密密的白色丝状物，那就是菠萝叶的纤维，又名菠萝纤维。

1.人工提取

提取菠萝纤维有着很长的历史，但是过去菠萝纤维的提取一直停留在手工提取。传统手工提取是先将菠萝叶放到水里浸泡10天左右，当叶片的表面组织泡软，开始腐烂的时候，用木棒进行捶打。这种方法虽然也能将纤维提取出来，但是效率极低，同时也浪费了很多水资源，污染环境。如果用这种方法进行菠萝纤维的提取是非常困难的。

2.机器提取

由于菠萝纤维是束纤维，多根短纤维由于胶质的作用黏连在一起，按照剑麻的提取方法是不可行的。因此，现有团队已经制造出专门提取菠萝纤维的机器。在机器提取的过程中，只需要将菠萝叶推入机器口再拉出，拉出来的就是分离后的菠萝纤维。提取出的纤维再经过清洗、晾晒，就形成了可以加工使用的原纤维。后期也可经过脱胶、养生、梳理就可以形成了长纤维麻条，这样就可以投入纺织等应用过程中了。

三、菠萝纤维的应用价值

(一)纺织

纺织技术历史悠久，原料在纺织中有着重要地位。现在做衣服的原料主要还是有以下几种：棉、麻、丝、毛、化纤等制品组成。其中菠萝纤维制成的纺织品也是非常好的。

从上世纪七十年代，人们率先使用菠萝纤维纺布制衣。菠萝纤维就是菠萝叶纤维，顾名思义就是从菠萝的叶片中提取的物质。菠萝纤维可以通过人工或机器剥取的方法制得，取得叶片后进行刮青处理，然后充分用水洗涤，日光晒干，即菠萝叶片→刮青→水洗→晒干→原麻，之后利用阳光的氧化作用使纤维褪去了最后的绿意，洁白光亮，制得的菠萝纤维经过适当化学处理后，可在棉纺设备、毛纺设备、亚麻及黄麻纺纱设备上进行纺纱。菠萝纤维洁白无瑕、天然柔韧、廉价环保，菠萝纤维成为非常有竞争力的生态纺织材料[4]。

用菠萝纤维进行纺织主要具有以下几个优点：

1.菠萝纤维面料是由菠萝叶加工而成的，属于叶状麻类纤维面料。

2.菠萝纤维可以和其他其他天然纤维进行混纺，增加其柔软度。

3.菠萝纤维由于洁白光亮，面料上色容易，色牢度高。

4.菠萝纤维面料吸汗透气，特别适合夏天来穿，同时菠萝纤维有天然的抑菌作用，长期穿着可有有效的杀灭细菌、天然防臭功能。

5.菠萝纤维面料手感柔软，韧性比传统的棉质纤维强，因此面料吸汗透气、挺括、不起皱。

菠萝纤维现如今发展迅速，纺织发展良好。菠萝纤维和棉混纺混合可生产出牛仔；和绢丝混纺可织成高级礼服面料用转杯纺生产的纯菠萝纤维纱作纬纱；用棉或其它混纺纱作经纱，可生产各种装饰织物及家具布；用毛纺设备纺制羊毛和菠萝纤维混纺纱可生产西服与外衣面料；在黄麻设备上生产的菠萝纤维、棉混纺纱可织制窗帘布、床单、家具布、毛巾、地毯等；用亚麻设备生产涤纶、腈纶、菠萝纤维混纺纱可用于生产针织女外衣、袜子等[4]。由此可以看出菠萝纤维利用价值是非常高的，市场潜力也是特别大的。

(二)皮革：

近几年皮革成为流行，很多人喜欢穿皮衣、皮鞋和挂皮包。但这些看起来昂贵且奢华的皮革，都来自于动物们的身体，这种美丽源于残忍，如果我们继续使用动物皮革，世界就会变得无情血腥。因此，有一名叫Carmen Hijosa的女博士发明了一个叫Piatex的方法[5]。

有数据表明，一个可以产两斤菠萝的植株就有2～3斤的菠萝叶，则一亩菠萝可以产生8吨左右的菠萝叶，而世界上每年种植2500万吨的菠萝，如果把这些纤维材料都利用上，就可以制造出一亿八千万的菠萝皮革。这些菠萝叶对于农民来说是不用的农业废弃物，同时这些菠萝叶的菠萝纤维进行制作皮革，既减少了动物的杀戮，也解决了农民的收入问题，可谓是一举两得。

(三)造纸

随着造纸产业的发展，我们的造纸材料也越来越环保化。由于我国是资源匮乏的国家，林业资源总量不足、质量较差，并不适合大规模发展造纸原料培育。纸是由悬浮在流体中的纤维在网上相互交织，经过压榨和干燥以后形成的片状物。因此，一些植物纤维就成了造纸产业的主原料，如棉花、黄麻等，作为新型环保材料的菠萝纤维也是其中一个。

菠萝纤维由纤维素、半纤维素、木质素等成分构成，其化学组成与黄麻等其他麻类纤维相似。下表为菠萝纤维的化学组分与黄麻的比较(%)。

表2 菠萝纤维的化学组分与黄麻比较(%)[2]

1.纤维素是重要的造纸原料，纤维素是由许多β型葡萄糖分子脱水聚合形成的高分子化合物，是纸张的主要化学成分。纤维素具有强度大的特点，理化性质比较稳定，不容易发生化学变化，其中纤维素在纸张中的含量越高就越有利于纸张耐久性。此外，使用纤维素含量高的植物纤维造纸时，不必为清除造纸纤维原料中所含的其他理化性能不稳定的物质而大量使用化学药品，这样造纸工艺流程对纤维素的损坏更少，更有利于纸张耐久性的提高。从表 2中得知，菠萝纤维与黄麻对比，菠萝纤维的纤维素比黄麻的要高，说明菠萝纤维造出的纸比黄麻纸更具有使用耐久性。

2.半纤维素在菠萝纤维生物质中的含量占28.5%-30%仅次于纤维素的含量，有研究表明[6]，在纸浆中加入适量的含有半纤维素的植物纤维可以让纸有足够的黏结力，增加纸张间的接合作用，从而提高纸张的物理强度。因此，半纤维素对提高纸浆得率、改善纸浆质量、生产特种纸张都有着重大意义[7]。

3.木质素是造纸用生木浆中化学性质最复杂,而且不需要太多的成分。在机械浆中木质素以其天然结构状态大量存在，从而影响木浆的膨胀性能、纤维强度和韧性。木质素在纤维原料里起的是粘结剂的作用，如果不去除的话，纤维原料是无法分离。同时，木质素存在于植物纤维细胞的四周，容易被氧化，尤其在光照下，氧化程度加剧。木质素氧化后变黄发脆。有些纸张如新闻纸(白报纸)容易发黄变脆,主要原因是纸中木质素被氧化。因此，纸张中木素含量越多，其耐久性越差。从表 2中看出，菠萝纤维造的纸张的耐久性比黄麻纸要好很多。

虽然大规模纸和纸板的生产使用非木材纤维原料的比率相对较低，但是利用非木材造纸有助于减少对造纸木材的需要量，并能大规模种植和收割，且周期短。利用菠萝叶作为制浆造纸用纤维原料，可制得满意的造纸用浆，为新型的植物纤维的造纸原料。

(四)其他

作为新型环保材料的菠萝纤维有着巨大的发展潜力，在我国，菠萝纤维发展的还不是很迅速，但是它的应用在皮革、纺织等处的应用却是完美的。菠萝纤维也在交通上也有着广泛应用，用其生产的针剌非织造布可用作车内座椅装饰面料、帐篷等；菠萝纤维还有着韧性强、强度高的功能，因此可用用来做麻绳、绳索等材料。同时，菠萝纤维还可用于塑料、屋顶材料、手工工艺品等。由于菠萝纤维也有着透气性好和抑菌性的功能，后期也可制作一些透气性良好的抑菌创可贴、敷料巾等，都是一些不错的选择。

四、总结

目前，在我国，菠萝纤维作为新型环保材料来说，符合环保和可持续发展战略，值得我们去积极推广，而且我国对纤维处理技术、纤维提取技术、纺织产品的研发均取得了较大的进步和阶段性的成果，已具备商业化的开发条件，尤其是利用天然抗菌的特性去开发功能纺织产品的潜力巨大。但由于政治、经济、文化等因素的影响滞后不前，这就需要我们积极去探索、开发和利用菠萝纤维。