动物毛发纤维是自 毛囊生长具有多细胞结构,由角蛋白组成的纤维,形成一些动物的套毛、鬃毛和尾毛[1]。动物毛发纤维种类很多,主要有绵羊毛、山羊绒、马海毛、骆驼绒、兔毛、牦牛毛等。此类纤维是纺织工业的重要原料,它具有许多优良特性,如弹性好、吸湿性好、保暖性好、不易沾污、光泽柔和等[2]。长期以来,人们期望着动物毛发纤维客观分析技术的发展。对于纺织工业和纺织贸易,动物毛发纤维的客观鉴别是极其重要的,它可以规范纺织纤维含量的标识,这对于昂贵的纤维如羊绒更加重要。
随着检测分析技术的发展,动物纤维定量分析方法的国际标准也在不断的更行发展。现对动物纤维定量分析方法系列国际标准进展进行概述。
第一阶段:标准的提出、制定和发布
ISO 17751:2007 Textile-Quantitative analysis of animal fibres by microscopy- Cashmere, wool, speciality fibres and their blends,纺织品,显微镜法测定动物毛发纤维含量-羊绒,羊毛,特种纤维及其混合物。
该标准由国际标准化组织/纺织品技术委员会/纤维与纱线分技术委员会(ISO/TC 38/SC 23)提出并制定,2007年发布实施。
该方法标准的试验原理是:显微镜法鉴别动物毛发纤维,主要依据纤维品种的不同,其鳞片结构(鳞片高度、鳞片密度、鳞片形态)和纤维直径等方面存在差异,通过显微镜的放大观察,找出它们之间的差异,达到鉴别纤维的目的。纤维镜法分为光学投影显微镜法(Light Microscopy, LM)和扫描电子显微镜法(Scanning Electron Microscopy,SEM)。光学投影显微镜法:将纤维样片在投影显微镜下放大500倍,根据纤维的纵向形态和横截面形态特征综合鉴别纤维。采用此方法观察、鉴别纤维,要求检验熟悉各类纤维的纵向和横向截面形态特征,才能进行准确鉴别[3]。扫描电子显微镜法:扫描电子显微镜放大倍数为1000倍及以上,可对纤维的细节(例如羊毛鳞片厚度)进行更加精确的观察、测量和判断。
第二阶段:标准的修订
由于该方法标准的在世界纺织行业和贸易中的广泛应用,依据标准的实际使用情况和进一步发展的需求,2012年开始对该标准进行了修订,并根据方法使用的仪器不同将该标准分为了两个部分。目前标准进展至国际标准草案(DIS)阶段。
ISO 17751-1,Textile-Quantitative analysis of animal fibres by microscopy- Cashmere, wool, speciality fibres and their blends part 1: Light Microscope method. 纺织品,显微镜法测定动物毛发纤维含量-羊绒,羊毛,特种纤维及其混合物 第1部分:光学投影显微镜法。
ISO 17751-2,Textile-Quantitative analysis of animal fibres by microscopy- Cashmere, wool, speciality fibres and their blends part 2: Scanning Electron Microscopy method. 纺织品,显微镜法测定动物毛发纤维含量-羊绒,羊毛,特种纤维及其混合物 第2部分:扫描电子显微镜法。
第三阶段:标准的扩充
一方面,传统显微镜法主观因素大,耗时长,准确率不高,同时随着羊毛等动物毛发纤维剥鳞、拉伸、放缩处理等技术的发展,使得显微镜法逐渐显现出其局限性。另一方面,对纤维客观鉴别的要求日益增加使得新的检测方法的国际标准应运而生。新的标准更加灵敏、客观、快速、准确,无疑是对传统检测方法的有效补充。
1、DNA法
ISO 18074 Textile-Identification animal fibres by DNA analysis method- Cashmere, wool, speciality fibres and their blends,纺织品,DNA法鉴定动物毛发纤维-羊绒,羊毛,特种纤维及其混合物。
该标准由国际标准化组织/纺织品技术委员会/含量与化学测试工作组(ISO/TC 38/WG 22)于2011年提出,2013年开始制定,目前标准进展至最终国际标准草案(FDIS)阶段。
该标准的试验原理:DNA是由脱氧核糖核酸组成的长链多聚物,每种动物都有特定的DNA碱基序列,利用这种特定标记的差别,通过聚合链式反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增、测序,得到各自的DNA碱基序列,从而确定各自的种属,达到准确鉴定纤维的目的。由于动物毛发纤维的基因组DNA主要存在于毛囊部位,而纺织服装用的动物纤维一般没有毛囊,因而只能提取不同动物毛发纤维中的线粒体DNA,通过比较线粒体DNA的特征碱基序列差异来定性鉴定动物毛发纤维[4]。
该方法避免了人为因素的影响,检测准确性、灵敏度高。但该方法关键的技术难点在于DNA的提取。主要原因在于纺织服装用的动物纤维一般经过了较多的前处理,例如碱处理、染色处理等,是动物纤维的线粒体DNA受到了较大的破坏。因此适用于染色程度低或浅色染色的样品。且动物毛发纤维存放时间较长容易造成DNA发生降解,影响DNA的有效提取,给鉴定造成很大的困难[5]。
2、MALDI-TOF MS法
NWIP, Textiles – Qualitative and quantitative analysis of animal hair fibers by MALDI-TOF MS method – Wool, cashmere, yak、some other animal hairs and their blends.
该标准新提案由ISO/TC 38/WG 22于今年4月正式提出。
该方法的试验原理:相对于DNA,动物毛发纤维中蛋白质不易遭受破坏,且易于提取。而不同种动物毛发纤维来源的蛋白,其氨基酸序列(一级结构)都不同,当蛋白被水解后,产生的肽片段序列也各不相同,因此其肽质量指纹图也具有特征性,由此可以鉴定动物毛发纤维[6]。肽质量指纹谱(Peptide Mass Fingerprinting, PMF)是蛋白质被识别特异酶切位点的蛋白酶水解后得到的肽片段的质量图谱。采用基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法(MALDI-TOF-MS)测得肽质量指纹谱(PMF)然后在相应数据库中查询识别的方式鉴定蛋白质。
该方法具有适用范围广对经整理和深色样品同样使用,可定量,检测时间短等优点。
由动物毛发纤维定量定性分析方法国际标准发展的三阶段可以看出,一方面科学技术的革新和发展促进了标准的完善和发展,另一方面,标准的制修订要依托科技的进步,从而对传统的标准进行有效改进和补充。标准在传统和革新中的平衡、循序渐进,不仅可以带来相关行业健康、可持续发展,同时可以增进贸易的公平化、公正化和全球化。