毛的组成及性质之皮质层解析

一、毛

毛在动物皮上的纵断面如图1-5所示。

在电子显微镜下观察成熟毛的切面，可以看到毛是由2～3个同心圆构成的，由外向内的同心圆分别是毛的鳞片层、皮质层和髓质层。不同种类的动物和不同种类的毛，各层所占比例不同。鳞片层很薄，占毛径的1%～2%，皮质层与髓质层占毛径比例差异较大。一些种类的毛没有髓质层，如图1-6所示。

图1-5 毛纵切面

图1-6 显微镜下的北极熊毛

（一）鳞片层

鳞片层覆于毛的表面，是片状胶质细胞组织，鳞片的根部附着于皮质层，游离端指向毛尖，像鱼鳞般重叠覆盖于毛表面，故称鳞片层，如图1-7和图1-8所示。鳞片层很薄，厚度为0.5～3μm，约占毛纤维质量的10%。不同类型的毛或同一根毛不同位置上的鳞片大小、厚薄、形状、排列紧密程度不同，例如水貂皮、银狐皮针毛根部的鳞片呈披针形，向上端逐步过渡为倒三角形、菱形，至毛尖段，呈波浪形。鳞片在毛表面排列有环形、非环形以及砌形。其中环形鳞片绕毛干一周，鳞片自上而下彼此套在一起，毛尖和细绒毛如山羊绒毛多呈这种形态。环形鳞片层对光线的吸收和反射比较均匀，毛纤维的光泽比较柔和。非环形鳞片较小，一个鳞片不能将毛干包围起来，而是以鱼鳞或竹笋壳状相互交错，包绕毛干表面，一般针毛及部分粗毛的鳞片多属此种情况。非环形鳞片对光线的反射能力较强。

图1-7 针毛鳞片

图1-8 绒毛鳞片

鳞片是毛纤维独有的表面结构，它赋予毛特殊的摩擦性能、毡缩性能、吸湿性以及不同于其他纤维表面的光泽和手感。同时鳞片层也是阻碍化学试剂如染料向毛纤维内渗透的天然“障壁”。通常鳞片间排列越紧密，鳞片层越厚，鳞片表面越光滑，其毛也就越坚挺，光泽也越强，化学试剂向毛内的渗透就越难。如果鳞片排列不紧密，乃至自由端相互翘离，如绒毛根部的鳞片，则翘起的鳞片很容易相互交错钩挂，造成毛纤维黏结，在加工过程中应注意防止。采用羊毛仿羊绒、粗毛细化等工艺操作时，需要进行脱鳞片处理，以消除鳞片层对毛纤维手感等诸多方面的影响。

制定毛皮染色等毛被处理工艺时，要考虑不同毛纤维的鳞片结构特征，通过控制染色条件来达到不同的染色效果，例如染色时，绒毛在较低的温度下就可着色，而针毛着色就需要较高的温度。在较低pH条件下利于绒毛上色，在较高pH条件下则利于针毛上色。

（二）皮质层

皮质层是毛的主要组成部分，它是由稍扁平而长的纺锤状皮质细胞胶合组成的。皮质细胞沿着毛的中心纵轴，环绕髓质层紧密排列。皮质细胞由很多平行排列着的巨纤丝（粗纤维）组成，巨纤丝由几百根微纤丝（小纤丝）组成，而微纤丝是由基本原纤丝组成的，11个基本原纤丝组成1根微纤丝。基本原纤丝即角蛋白分子，富含胱氨酸，所以说毛纤维的主要成分是角蛋白，角蛋白的化学性质较稳定。在皮质细胞外面包有细胞膜，中心有细胞核残余，细胞间有一种有多肽链和其他物质组成的无定形细胞间质，起黏结细胞的作用，它使细胞得以有限移动，从而使毛具有挠性。细胞间质为非角蛋白质，含少量胱氨酸，化学性质不及角蛋白稳定，易被化学药剂和酶降解，所以皮质层必须由外面的鳞片层加以保护。在有色毛的皮质层中，还含有黑色素颗粒，有时也有红色的含铁色素。

皮质层的发达程度决定毛纤维的机械强度、弹性强弱、抗拉作能力、纺纱性能及容纳染料的能力。如海豹毛的皮质层厚度为毛直径的96%～98%，强度很高，鹿毛和有些皮上的干死毛皮质层很不发达，强度很差，在加工过程中容易成片地折断，也很难被染色。

（三）髓质层

髓质层也称毛髓，存在于毛的中心部分，由结构疏松、充满空气的薄壁细胞组成。细胞内和细胞间有空气腔，毛的保暖性由这层决定，在髓质层中也含有色素颗粒，如图1-9所示。

图1-9 髓质层

毛分为有髓毛、无髓毛。有髓毛中的髓质层有线状、点状和间断状等。针毛都是有髓毛，细毛羊皮的毛为无髓毛，粗羊毛是有髓毛，两型毛一段有髓、一段无髓。在光学显微镜下可以看到髓质细胞有单柱组型、多柱组型和网型三类。髓质层过于发达的毛粗直、僵硬，脆而易断，不易着色，如老羊皮上的粗毛、干死毛，生长在高原地带老旱獭皮上的针毛等。

二、毛根与毛囊

（一）毛根

毛露在皮板外面的部分叫作毛干，就是人们通常所说的毛，毛干在皮内的延伸部分叫作毛根；毛根最下面的膨大部分叫作毛球，毛球的形状像葱头，里面包着毛乳头。毛乳头与皮连为一体，其中有丰富的微血管和淋巴管，它们将养料输送给毛球底部的细胞，维持其生命，并进行繁殖。随着这些细胞的繁殖和衍生，就逐渐形成毛根及其以上的部分。毛球表面细胞硬化后变成毛的鳞片层，内层细胞逐渐伸长和硬化变成皮质层的纺锤状细胞，而附在毛乳头上端的毛球上部细胞则皱缩、干燥形成毛髓。由毛球底部到毛球，再到毛根和毛干，其组织成分由前角蛋白逐渐衍化为软角蛋白，进而发展成为硬角蛋白。由毛的质层到皮质层再到鳞片层的角蛋白为硬角蛋白。前角蛋白分子中不含双硫键交联，结构稳定性差，最易受化学试剂、酶等作用而破坏；软角蛋白含少量的双硫键交联，但含硫量低于3%，含脂类物质较多，耐热性差，组织疏松而柔软；硬角蛋白含大量的双硫键交联，含硫量高于3%，含脂类物质较少，结构牢固，组织紧密有序，化学性质较软角蛋白和前角蛋白稳定得多。

正在成长的毛是通过毛球与毛乳头紧密相嵌而连接的，比较牢固，不容易脱落。毛成长结束，进入换毛期时，毛乳头萎缩，毛球组织则发生深刻变化，毛球上部和中部的细胞逐渐硬化，迅速与附着在毛乳头上的毛球基部的活细胞分离，此时毛囊收缩，使毛根逐渐上升，停留在毛囊上部，直到脱落。旧毛脱落之前，毛乳头细胞又开始繁殖，长出新毛。处于换毛期间，毛囊中有新毛和旧毛，新毛的毛根长入皮内更深处，与皮结合牢固，不易掉下，旧毛毛根浅，易脱落。

（二）毛囊

1.构造

毛囊由毛袋和毛根鞘两部分组成。外层叫作毛袋，由胶原纤维和弹性纤维构成；内层叫作毛根鞘，由表皮细胞组成，它是由皮板的表皮在有毛生长处凹入真皮内所形成的凹陷部分。毛根位于其中，毛的发生和成长都在毛囊内进行，毛囊和毛根倾斜地长在皮内，与真皮表面成一定的角度，毛囊上有导管与脂腺连接。

毛袋上的胶原纤维非常细小，但编织紧密。构成毛袋的胶原纤维一部分呈环状包围整个毛囊，另一部分则顺毛囊生长方向排列，弹性纤维和网状纤维分布于其间支撑着这个胶原纤维编织成的网络。

毛根鞘可分为外毛根鞘和内毛根鞘。其中外毛根鞘的上部包括表皮角质层在内的各层，下部则与表皮的黏液层相似，主要由活细胞组成；内毛根鞘的组成与表皮的角质层根相似，毛根鞘上部的角蛋白属软角蛋白，毛根鞘的最下部属前角蛋白区。

2.形态

毛囊的大小、形态、深入皮内程度、倾斜角度和密度、排列方式等与动物的种类、年龄、生长阶段有关。有的动物皮如猪皮、牛皮等只有一种简单毛囊，一个毛囊中只生长一根毛。而有些动动物皮如貂皮、狐皮、狗皮、猫皮等的毛囊属于复合毛囊。一个复合毛囊中生长着数根至数十根毛。复合毛囊又有针毛囊（初级毛囊）和绒毛囊（次级毛囊）之分。针毛囊中生长着一根针毛和一组绒毛；绒毛囊中只生长一组绒毛。复合毛囊中组成毛组的毛根数因动物种类不同可由几根到几十根不等，如蓝狐皮高达50根之多，水貂皮也有10～20根之多，猫皮和狗皮有数根至十余根。每组毛撮在一起呈倾斜状从同一毛囊口长出皮面，在皮囊出口处形成瓶颈，从皮面向下，毛囊逐渐变大，毛根散开并有了各自的毛根鞘，整个毛囊呈上小下大状，所以当复合毛囊中有一根毛尤其是针毛掉了以后，毛组变松，其他毛容易掉下。毛皮动物皮的毛囊在皮上绝大部分成群分布，且分布形状较有规律。如猪皮3个毛囊成一群，山羊皮3～5个毛囊成一群，细毛羊皮的十几个毛囊成一群。

毛囊和毛根长入皮内的深度也因动物种类、年龄不同，差异很大。如牛毛长入皮内深度1/5～1/3处；一般绵羊皮长入皮内约2/3处；水貂皮、狗皮、猪皮的毛根几乎贯穿整个真皮层，到达皮下组织长入皮内的脂肪锥上。针毛较绒毛长长入皮内更深处，对于这种皮，加工时去肉、削匀要特别小心，以防削去毛乳头和毛球引起掉毛、溜针、透毛。有些皮的毛囊在皮内还弯曲成钩形、拐杖形和镰刀形等。

从毛根和毛囊的形状以及在皮内生长情况看，毛之所以能牢固地长在皮上，一是由于毛囊把毛根紧紧地包围着；二是通过毛球把与皮相连的毛乳头紧紧地嵌住，所以在加工过程中只要破坏或削弱了毛根与皮的这种联系就会引起毛根松动，导致掉毛或达到脱毛的目的。尤其是毛球和毛根鞘底部的前角蛋白质，性质不稳定，是化学试剂、酶等作用的主要对象。

三、毛被

（一）组成

所有生长在皮板上的毛总称毛被。构成毛被的毛有绒毛、针毛和锋毛。

绒毛细、短、柔软，数量最多，整根毛粗细基本相同，并带有不同的弯曲，色调较一致。绒毛的鳞片结构不如针毛和锋毛的致密，因而光泽较柔和，易被染色和褪色。由于绒毛数量占毛被的95%以上，从而在动物体与空气之间形成了一个使体温不易散失、外界空气不易侵入的隔热层，这是毛皮御寒的重要原因，追求绒毛丰厚是饲养毛皮动物的要求之一。毛皮制品中绒毛的丰足程度也是其品质优劣的重要判定标准。

针毛一般呈直形，其上段呈纺锤形或柳叶形。针毛比锋毛短、细，比绒毛粗、长，上段鳞片层结构致密，有较好的弹性，盖在绒毛层上起着防湿和保护绒毛不被磨损、不易黏结的作用，因此也称为盖毛。针毛不易被染色和褪色。针毛有明显的颜色和较强的光泽，有的还有明显的色节，使毛被形成特殊的美丽颜色，有的针毛也有一定的弯曲，形成毛被的特殊花弯。针毛的质量和数量、分布状况直接决定毛被的美观和耐磨性，是影响毛皮质量的重要因素。针毛数量占毛被的2%～4%。

锋毛也称箭毛、定向毛，呈锥形或圆柱形，是毛被中最粗、长、直、硬的毛。锋毛弹性好，在动物体上起着传导感觉及定向的作用。锋毛数量甚少，仅占毛被的0.1%～0.5%，但对于某些头、腿、尾巴、胡须有特殊要求的皮张，锋毛的多少及分布状况对毛被质量起着重要作用。

（二）形态

毛被有3种形态。

①具有锋毛、针毛和绒毛的毛被：具有这类毛被的动物很少，已知的有草兔和麝鼠等。

②具有针毛和线毛的毛被：这类皮最多，如貂皮、狐皮、狗皮、猫皮等。

③只具有一种毛型的毛被：这类皮也不多，已知的有鼹鼠皮，纯种细毛羊皮的毛被仅具有绒毛；孢子、獐子、麝、鹿等的毛被仅具有针毛。

（三）毛在皮上的分布

毛在皮上的分布有4种情况。

①单毛分布型：毛呈单根分布，每根毛有各自的毛囊，如牛皮、马皮、狍子皮、獐子皮的毛。

②简单组分布型：毛按一定的形式排列成组或群，每组中有一至数根针毛。每根毛具有各自的毛囊，如猪皮、山羊皮的毛被。

③簇状分布型：若干线毛或若干绒毛与针毛，组成一个毛组，长在一个复合的毛囊中，数个毛组又紧靠在一起组成一簇毛。这类皮很多，如貂皮、黄狼皮、狐皮等。

④复杂组分布型：若干绒毛或若干绒毛与针毛形成毛组，长在复合毛囊中，几个毛组组成一簇毛，若干个毛簇又围绕着一个锋毛或粗针毛组成一个更复杂的毛组。草兔皮、麝鼠皮的毛被属于这种情况，有些皮的个别部位如银狐皮的背、脊、臀部也有这种情况。

总之，在大千世界，毛皮动物种类繁多，其毛被千姿百态，而且随着养殖业的逐步发展和毛皮加工技术的不断进步，毛皮制品的普及率会越来越高，花色品种也会越来越多。

四、毛被更换和原料皮季节特征

动物的毛都有一定的生长期和更换期，在一定气候条件下，动物的毛陆续脱落，在脱落的同时或脱落一段时间后，又长出新毛，组成新的毛被，这个过程称为毛被更换。

动物毛被在更换过程中所呈现的特征，是鉴别原料皮质量的主要依据。因此，了解和掌握动物毛被的更换规律，对毛皮加工很重要。

（一）毛被的更换过程

当毛的成长期结束，进入换毛期，毛乳头萎缩，毛球组织则发生深刻变化，毛球上部和中部细胞逐渐硬化，迅速与附着在毛乳头上的毛球基底部的活细胞分离，此时毛囊收缩，使毛根逐渐上升，停留在毛囊的上部，直到脱落，旧毛脱落之前，毛乳头细胞又开始繁殖，形成新毛。

（二）毛被的更换规律

毛被更换分为生理更换、季节更换和病理更换三种类型。季节更换是研究的重点。多数野生动物的更换速度较快，家畜较慢，冬眠动物和水陆两栖动物则更慢。动物毛被的季节更换有以下几种情况：

①一年更换两次：大多数非冬眠动物的毛被每年更换两次，春季更换冬毛，生长夏毛；秋季更换夏毛，生长冬毛。冬毛一般在立春后开始脱落，夏毛一般在立秋前后开始脱落。

②一年更换一次：冬眠动物如熊、旱獭等的毛被更换比较特殊，一年只更换一次，更换时间较长，一般是在冬眠醒来后一个时期就开始逐渐脱去较丰厚的毛绒，同时缓慢长出新毛绒，新毛绒要到下次冬眠前才能完全成熟。

当年出生的幼畜、幼兽，有些在出生时无毛，经过一段时间，才开始生长毛被；有些出生时毛被已覆盖很好。不论是胎毛被还是后生毛被，均称为胎毛。胎毛一般只在秋季更换一次，当年幼畜、幼兽毛被的更换时间要比正常更换期迟。

③长年零星更换：两栖动物和长毛兔等，没有明显的毛被更换期，而是经常零星脱落，经常零星补充生长。

两栖动物如水獭、鼹鼠等，穴居于陆地，活动于水中，因洞穴很深，冬暖夏凉，常年温度变化不大，所以，毛被脱落不很明显，换毛期特别长，几乎终年不断。在春季，毛绒开始从颈部或其他部位不断地零星脱落，随之，在毛绒脱落的毛囊内又长出新的毛绒，直到晚冬才成熟。春季毛绒比秋季脱落得多，补充生长得少；老弱动物比壮年动物脱落得多，补充生长得少。

④一年更换三次：有资料报道有的动物毛一年更换三次，例如家猫。

⑤不脱换：指毛绒生长期很长，一般超过一年以上，多达十几年不脱换，目前在野生动物中还未曾发现，只是经过人工定向培养的少数毛皮动物如细毛绵羊、半细毛绵羊、高代改良羊等有此情况。美奴利细毛羊10年不进行剪毛，未发现脱毛，只是毛绒生长速度减慢。

（三）毛被更换顺序

因季节不同毛被更换的先后顺序及部位也有差异。

①春季：春季毛绒一般是从前向后脱落，最先是颈部、头部和前腿，其次是两肋和腹部，然后进一步扩展到背部，最后是臀部和尾部。夏毛也按此顺序生长。

②秋季：秋季换毛是脱去夏毛、生长冬毛，夏毛一般是从后向前脱落，即先从尾部、臀部开始，然后是背部和两肋，再逐渐扩展到腹部和颈部，最后是头部和腿部。冬毛也按此顺序生长。

（四）毛被成熟期

按动物品种、生活习性及气候等因素，毛被成熟期分为四类：(www.xing528.com)

①早期成熟类：是指毛被在霜降前后至立冬前（即农历9月上旬至下旬）成熟的动物。例如灰鼠、银鼠等。

②中期成熟类：是指毛被在立冬至小雪（即农历9月中旬至10月中旬）成熟的动物。例如紫貂、扫雪等。

③晚期成熟类：是指毛被在小雪至大雪以后（即农历9月中旬至10月下旬）成熟的动物。例如狐狸、虎、狗、雪兔、紫貂、扫雪等。

④最晚期成熟类：是指毛被在大雪以后（即农历10月下旬以后）成熟的动物。例如麝鼠、水獭等。

了解毛被成熟期，利于掌握猎取屠宰最佳时间，以便取得优良原料皮。

（五）原料皮季节特征

动物宰杀季节不同，质量就不同，一般分为冬季皮、秋季皮、春季皮和夏季皮。

①冬季皮：由立冬至立春所产的皮。此期间气候寒冷，家畜、野兽为抵御寒冷的侵袭，全部换成冬季毛绒，特征是针毛稠密、整齐，底绒丰厚、灵活，色泽光亮，皮板细致，质量最好。

②秋季皮：由立秋至立冬所产的皮。此期间气候逐渐转冷，畜、兽的夏毛逐渐脱落，开始长出短的冬季毛绒。特征是早秋皮针毛粗短，夏毛未脱净，皮板硬厚；中秋皮针毛较短，底线丰厚，光泽较好，皮板较厚，质量较好。

③春季皮：由立春至立夏所产的皮。这时候气候逐渐转暖，畜、兽丰厚的冬季毛绒逐渐脱落，换成稀短的夏毛。特征是早春皮的底绒稍欠灵活，皮板稍厚；正春皮的针毛略显弯曲，底绒已显黏结，干涩无光，皮板较厚。晚春皮的针毛枯燥、弯曲、凌乱，底绒黏结，皮板硬厚。

④夏季皮：由立夏至立秋所产的皮。特征是仅有针毛而无底绒，或底绒较少且稀短而干燥，皮板枯薄，大部分没有制裘价值。

上述原料皮的皮板与毛被随季节变化而呈现的特征，仅是一般规律，由于动物生长地区的气候、生活条件以及动物体质的不同，又有所差别，故应区别对待。

五、角蛋白及毛的形成

角蛋白是动物毛被、表皮、趾甲、羽毛以及蹄、角等的基本蛋白质。它的特点是含半胱氨酸较多，两个半胱氨酸反应后生成一个含双硫键的胱氨酸。由于角蛋白中有较多的双硫键，使其显示出特殊的坚固性，在动物体中起保护和防寒作用。羽毛、毛的鳞片层及皮质层的角蛋白属硬角蛋白，含硫量高（＞3%），含脂类物质少，结构牢固，组织紧密有序，较为坚硬。表皮角质层、毛髓和毛根鞘上部的角蛋白属软角蛋白，含硫量低于3%，含脂类物质多，耐热性差，组织疏松而柔软。

角蛋白属纤维状蛋白质，与其他蛋白质一样，许许多多的氨基酸通过肽键连接起来形成长肽链。形成角蛋白长肽链的氨基酸中，有较多胱氨酸，约占11%，它对角蛋白的结构和性能起决定性作用；有大量侧链上带羟基的氨基酸，约占18%，其中以丝氨酸和苏氨酸最多；有大量极性氨基酸，约占25%，其中酸性氨基酸比碱性氨基酸多，所以毛的等电点偏酸性范围。侧链上极性基团多，使分子结构更稳定，同时也决定了角蛋白的物理学和化学性能；没有羟脯氨酸，羟赖氨酸也没有或很少。角蛋白结构复杂，其中胱氨酸上的双硫键可能在不同的长肽链间形成交联，也可能在一条肽链中代替肽键，将两个肽段连起来，还可能在一条肽链内存在。示意如下：

毛发角蛋白是典型的α—角蛋白，X—衍射法研究发现其长肽链在空间各自形成像弹簧一样的右手α—螺旋，3根这样具有右手α—螺旋结构的长肽链向左缠绕再拧成一个直径约2nm的绳状左手超螺旋（三股螺旋），该复合螺旋即角蛋白分子。螺旋之间有许多双键和氢键等，使角蛋白分子结构得以稳定。角蛋白分子中的螺旋链有非常好的延伸性，当拉伸时，螺旋被撑开，当外力消除后，螺旋间的双硫键、氢键等使分子结构复原。

角蛋白分子连接成直径约2nm的基本原纤丝（也称原纤丝、原纤维），9根原纤丝围绕2根原纤丝构成直径约8nm的微纤丝（微纤维），几百根微纤丝平行排列聚集成直径约为200nm的巨纤丝（也称粗纤维），在微纤丝间的空隙内充满着有很高硫含量的无定形基质。许多巨纤丝平行束缚生成皮质细胞。呈纺锤状的皮质细胞顺毛轴方向堆积成毛纤维的皮质层。一根典型的羊毛纤维直径约为20μm，它由大约2000nm横截面的细胞堆积而成。在这些细胞中，粗纤维沿轴向排列，所以毛纤维具有高度有序的结构：α—螺旋 → 三股螺旋（角蛋白分子）→ 基本原纤丝（原纤丝、原纤维）→ 微纤丝（微纤维）→ 巨纤丝（粗纤维）→ 皮质细胞 → 毛纤维。

六、角蛋白及毛的性质

构成毛纤维的角蛋白具有蛋白质的基本化学、物理性质。因分子中有大量双硫键存在，又使其具有某些特殊性质。毛纤维的性质与角蛋白的性质密切相关。

（一）角蛋白的两性及等电点

角蛋白与其他蛋白质一样具有两性，其等电点为4～5。用酸性染料染毛被时，后期要加甲酸将溶液pH降低到4左右，即低于毛的等电点，使毛角蛋白带正电荷，以便与阴离子型染料牢固结合。

（二）酸、碱对角蛋白的作用

1.酸的作用

酸可以与角蛋白分子上的氨基反应，使其生成带正电荷的铵离子。但一般来说角蛋白在酸性溶液中比在碱性溶液中的结构稳定，这主要是酸不易使双硫键遭受破坏，酸对角蛋白的破坏作用主要表现为对肽键的作用。在40℃以下，弱酸和低浓度下的强酸对角蛋白及毛无显著影响，而高温、高浓度强酸处理，会使角蛋白的肽键、离子键等被破坏，从而使角蛋白或毛遭到破坏或溶解。例如用1mol/L盐酸溶液在80℃下将毛处理8h，有35%的肽键被破坏；将毛在浓度5g/L的硫酸溶液中煮沸2h，毛蛋白溶解5.4%；在5g/L的盐酸液中于125℃下密闭处理5h，毛完全溶解。有机酸的作用比无机酸的作用温和，因此在毛皮加工中广泛应用甲酸和乙酸。

虽然在毛皮生产准备和鞣制工段不会遇到上述强烈条件，但毛皮在染色、烫毛、直毛、拔色等操作中会遇到高温、高浓度的酸处理，因此应予以重视。一般当溶液pH≥4时，酸对角蛋白无显著影响，pH＜4时，酸对毛开始有较显著的破坏，当pH＜3时，破坏作用增强，见表1-3、表1-4和图1-10。

表1-3 羊毛对不同酸的吸收量 单位：%

表1-4 羊毛在酸的作用下的变化

注：1mol/L HCl，80℃。

图1-10 羊毛对不同酸的吸收量

（a）酸吸收（b）洗后残留量

硫酸盐酸甲酸醋酸

2.碱的作用

碱能与角蛋白分子上的羧基反应，使其成为电离羧基（—COO^-）。碱也能使角蛋白分子中的双硫键遭到破坏，从而使角蛋白分子遭到破坏。当然碱也能使肽键断裂使角蛋白分子瓦解。总之，碱对角蛋白有明显的溶解作用，根据不同的作用条件，有的断裂双硫键释放出硫化氢和硫，如碱法脱毛；有的破坏肽键本身。例如在pH为8的碱性溶液中角蛋白即受损伤，当pH为10～11时角蛋白被显著破坏，毛在这种情况下变黄、发脆、光泽暗淡、粗糙；还有碱作用于毛囊的毛根鞘或毛球底部的软角蛋白或前角蛋白，此处娇嫩的双硫键被破坏，就会使毛根松动甚至掉毛。但有时也利用碱对角蛋白的这种作用，如对难上色的毛纤维进行碱液净毛、开毛等预处理。

碱溶液对毛的溶解作用是随碱的种类、浓度、温度、作用时间而改变的，碱性越弱、温度越低、作用时间越短，对毛的溶解作用越小，反之对毛的破坏作用大，见表1-5。

表1-5 在一定条件下碱对毛的溶解作用

用1mol/L NaOH溶液在0～3℃条件下，短时间处理羊毛会使盐键断裂，致使纤维肿胀，容易变形；用0.1mol/L NaOH溶液在22℃条件下作用于羊毛，一部分双硫键与碱作用生成硫化双丙酸并释放出游离硫，其他部分双硫键则生成氨基丙酸、硫化氢和硫；从表1-5可以看出用0.6mol/L的NaOH溶液于80～90℃下，只需要作用1h就可以使毛完全溶化。纯碱和氨水的作用比较缓和。例如在20℃，用纯碱（10g/L）和氨水（3.5g/L）溶液处理兔毛2h，不会引起显著变化。

（三）氧化剂、还原剂对角蛋白的作用

氧化剂和还原剂都对角蛋白有破坏作用，这主要是因为氧化剂和还原剂都能破坏双硫键，虽然作用机理不同。

1.氧化剂

角蛋白对氧化剂很敏感。除了巯基和双硫键、甲硫氨酸中的甲硫基以外，组氨酸的咪唑基、色氨酸的吲哚基及酪氨酸的羟基等也可以被氧化。双氧水、亚氯酸钠、高锰酸钾、过甲酸、过乙酸等都可以氧化角蛋白。氧化的特异性除了与氧化剂种类有关外，还受到溶液pH及某些催化剂的影响。

过氧化氢（即双氧水）是毛皮加工中最常用的氧化剂，在与蛋白质反应时一般进攻巯基、甲硫基等。当有一定的金属离子如Fe²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Mn²⁺等或碱存在时也能进攻双硫键、色氨酸和酪氨酸残基。在酸性条件下双氧水对巯基和双硫键均不太敏感，但在碱性条件下，双氧水对双硫键的作用能力极强，所以可以利用双氧水在碱性条件下脱毛。氧化剂还能破坏毛的色素，从而达到退色漂白的目的。用双氧水对毛皮漂白退色时应尽可能在中性和弱酸性条件下进行，否则可能使毛质损失，毛变干枯、变细，形成勾针，甚至脱毛。

有机过氧酸是双硫键的有效氧化剂。在有机过氧酸的作用下，双硫键氧化反应是不可逆的，并且由此可得到可溶性角蛋白衍生物。过甲酸和过乙酸是常用的有机过氧酸，使用适当过量的而又不至于引起肽键水解的有机过氧酸，可以定量地将胱氨酸氧化成磺基丙氨酸。

2.还原剂

还原剂对毛的作用在制革工艺中得到广泛应用，硫化钠和硫氢化钠是强还原剂，在碱性条件下可以脱毛甚至把毛全部溶化掉。如果还原剂种类和工艺条件选择适当，则可以用于毛纤维的弯曲或伸直和脱色与漂白。例如用巯基乙酸的稀淡溶液处理毛被，可使其柔软而塑化，在0.3～0.4MPa、50～60℃下，用花板可对毛被压花；保险粉、二氧化硫脲等可以对毛被进行漂白与褪色。毛被染整中，常用还原剂如德克林、雕白粉、二氧化硫脲、氯化亚锡作为拔色剂。

（四）角蛋白的交联反应

在还原角蛋白的半胱氨酰之间引入新的交联，可以对毛角蛋白实施有效地化学修饰。交联剂是具有适当活性的多官能度试剂，并且几何尺寸合适。为实现交联反应，角蛋白上必须有适应反应的侧链基团。常用的交联剂有二氯代烃、酰化剂、醛类等。在芳香族二氯代烃被用于角蛋白多肽链的分离和分析研究中发现，卤代烷交联可以提高毛角蛋白的抗拉强度和对酶、蠹虫的抵抗能力。醛类的交联作用对毛皮加工具有重要意义，迄今仍公认醛类直毛固定剂对毛被的固定效果最好，另外醛鞣对毛被的固定作用也是显而易见的。

（五）酶对角蛋白的作用

酶对天然毛角蛋白作用不明显，这主要是由于毛纤维具有高度致密的晶体结构，特别是在分子内和分子间的双硫键交联。但是经氧化剂和还原剂处理的可溶性角蛋白，像其他蛋白一样，则可以被酶水解。皮蠹虫的消化系统中存在一种双硫键还原酶，可以还原角蛋白，虫蛀即是如此。对毛角蛋白双硫键进行化学改性，可以防虫蛀。对于毛皮加工而言，酶助浸水、酶软化要尽可能避免酶对角蛋白的作用，而制革酶脱毛则是要发挥酶对角蛋白的作用。

（六）毛纤维的吸湿性和保暖性

毛纤维表面鳞片层表面有磷脂—固醇双分子层，这层物质具有一定的隔水性和憎水性，因此干净的毛上水滴不会自动扩散。毛纤维鳞片损伤或鳞片表面双分子膜层损伤后，毛的这种憎水性将会降低或消失。另一方面，由于组成毛鳞片层和皮质层的角蛋白分子侧链上有相当数量的氨基、羟基、脂基等极性基团，它们能与水分子形成氢键，同时毛纤维的非结晶区和巨原纤维之间、原纤维之间、微原纤维之间的缝隙和孔洞能容纳水分并为水分子进出开辟了通道，所以毛纤维可以从空气中吸收水蒸气。毛的饱和吸水值可达毛蛋白质质量的30%。角蛋白不溶于水，吸水后表现为溶胀，毛吸水达到饱和后，直径可增大18%～20%，毛长度增大量较小，仅为1.2%～1.8%。毛的这种溶胀是由于角蛋白结构单元沿纤维轴向的缘故。毛溶胀时，毛孔直径增大。毛吸收水分和保持水分的性能比其他纤维好，例如在相对湿度65%的条件下，羊毛的标准吸湿率为16%，棉花为7%，锦纶为0.4%～0.5%。因此毛制品穿着舒适、防潮、吸汗、保暖，在高度潮湿的空气中，人不感觉特别潮湿，人出汗时不感到汗湿，在干燥的空气中或遇冷风吹袭时不感到干或冷。

（七）毛被的感官性能

毛被的感官性能是毛和毛被颜色、光泽、弹性、柔软度、长度、细度、花纹、花案、花型等共同作用形成的总体结果。毛的这些性能特点与动物种类、年龄、生活居住地区气候条件、饲养状况等密切相关。毛和毛被有各种各样的外观，可谓“千姿百态”。毛的颜色是由于毛的皮质层中含有色素的结果，它可以存在在整个毛中，也可以存在于毛的局部，使毛被形成不同的颜色感觉和斑纹。毛的光泽、柔软度、弹性也有大有小。对羊毛的弯曲特性研究表明，卷曲的毛皮质层由正、副两种皮质细胞组成，两种皮质细胞在毛两侧并列排布，形成双边结构，由于正、副皮质的物质和结构有差异，引起内应力不一致，导致天然毛卷曲，形成不同的毛被花案和花型。毛的卷曲波幅及波形对毛的手感有显著影响，波幅大的毛手感柔软，波形越接近平面型的毛的手感越柔软。

（八）毛的成毡性

毛的成毡性能，归根到底，是毛在外力的作用下散乱爬动的结果。因为毛上的鳞片生长都是指向毛尖，所以毛将永远保持根端向前运动的方向。同时毛又具有复杂多向的弯曲或蜷曲以及较大的拉伸变形后的急性恢复能力。这种蜷缩性和急恢复弹性使得毛在压缩与除压、正向与反向搓揉等重复机械力的作用下进行杂乱的爬动，从而形成了不可恢复的杂乱交编、缠结成毡。因此，毛成毡的原因是：

①毛上鳞片的存在。

②它具有巨大的拉伸变形能力和很大的横向变形，这使得毛在很大的各种方向的外力作用下，也会产生相当显著的纵向的变形。

③毛具有很大的拉伸恢复系数，特别是急弹性的恢复系数。

④毛具有天然的蜷曲。

⑤细度越细越易成毡。

毛细鳞片相互交钩、插接紧密，另外，毛所在介质的种类、浓度、pH、温度、湿润状态等，都影响到毛的成毡性能。甲醛可以降低毛的拉伸和横向变形，氧化剂、氯处理破坏了毛鳞也降低毛的成毡性。成毡是毛皮产品应极力避免的现象。

（九）毛的物理性能

①拉伸性质：毛纤维的物理性能有自己的特点。无髓绒毛在汽干条件下断裂伸长率为35%～45%，在汽蒸条件下可达到100%左右。有髓毛纤维的断裂伸长率较无髓绒毛低。毛纤维的拉伸弹性恢复率是各种天然纺织纤维中恢复率最高的。所以毛纤维在湿热处理下可以拉长。如果拉伸长度不超过原长度的1倍，当拉力消失，则毛纤维仍可基本恢复到原来长度。当拉伸过长，且拉力和湿热处理时间又较长时，拉力消失后毛不能再回缩，形成永久性伸长，这是湿热、化学、拉力对毛角蛋白共同作用的结果，是角蛋白的α—螺旋结构转为β—折叠结构的结果。剪绒羊皮的直毛技术和日常生活中的拉烫头发依据的就是毛纤维的永久伸长原理。

②密度：毛的密度较小，棉花为1.54g/cm³，黏胶纤维为1.5～1.52g/cm³，羊毛为1.32g/cm³，兔毛为0.96～1.11g/cm³。

③导热性：毛的导热性低，保温能力强，且能吸收紫外线，因此穿着舒适保温，有益身体健康。

④绝缘性：毛纤维在干态是良好的绝缘材料，但在吸湿后，电阻明显下降。各种毛纤维干态的电容率很小，均在5F/m左右，但随吸湿率增加，电容率也随之明显增加。

⑤折射率：毛纤维是各种天然纺织纤维中双折射率最低的纤维。

⑥温度对毛的影响：毛在100～105℃的干热空气中失去水分，手感变得粗糙，但回到湿润空气中能迅速吸湿恢复柔软感。在120～130℃干热下开始分解，释放出氨和硫化氢。温度继续升高时，毛开始发黄，200℃时发焦，300℃时炭化，并发出强烈臭味。毛与火焰接触时，炭化形成充气的炭球，燃烧生成物没有黏性，与皮肤接触时不会造成严重烧伤，而能形成一种热障，阻碍热的进一步传导。