第四節　香蕉莖纖維

一、概述

香蕉廣泛種植于熱帶、亞熱帶地區，是重要的經濟作物和糧食作物。據聯合國糧農組織（FAO）統計，2005～2008年，世界最主要的香蕉生產國分別為印度、中國、菲律賓、巴西、厄瓜多爾、印度尼西亞。2008年全球香蕉種植面積為481.76萬公頃，產量804.27萬噸。我國是香蕉的原產地之一，在海南、廣東、福建、廣西、云南等地均有大面積的種植。

香蕉的果實可以供人們食用，香蕉樹的莖稈可以用于紙漿造紙和制作層壓板。香蕉莖纖維藏于香蕉樹的韌皮內，屬于韌皮纖維類。香蕉莖纖維具有一般麻類纖維的優缺點，如強度高、伸長小、回潮率大、吸濕放濕快、纖維粗硬、初始模量高等。

香蕉樹的莖、葉資源豐富，僅我國莖葉產量約1800萬噸，其中可利用提取纖維的莖稈量約1200萬噸，不能提取的莖葉和蕉頭約600萬噸。目前農民以收獲果實為唯一目的，大量的莖稈資源作為廢棄物，全部被丟棄在田間地頭，既浪費又污染環境，并且全部依賴人工清理，費工費時，勞動強度大。根據初步的實驗，香蕉莖稈可提取0.8%的纖維，一般每畝有4～5噸莖稈可供提取纖維，即每畝可提取纖維32～40千克，按年莖稈量1200萬噸計算，可提取香蕉莖纖維9萬噸，纖維產量相當于200萬畝亞麻或100萬畝棉田的產量，可節省大量的土地資源，為我國紡織業提供了一種優質的新型紡織材料。且剩余的殘渣仍可制備有機肥或加工飼料等，不能提取纖維的香蕉莖葉和蕉頭經粉碎后，可作為肥料，用于增加土壤的有機質，減少化肥用量，改良土壤，建立有機生態循環系統，有助于香蕉產業的可持續發展。

雖然目前人們還未大規模地利用香蕉樹剝取纖維，但在印度等一些國家已有用香蕉纖維經黃麻紡紗機紡紗并用于制繩和麻袋。日本日清紡織公司與名古屋市立大學研究所合作，成功實現香蕉纖維的產品化。

通過研究人們發現，香蕉莖纖維的品質與香蕉品種及其在樹干上所處的位置有關。在香蕉樹干上縱向與徑向的部位不同，纖維的結構和性能也不相同。不同品種的香蕉樹上提取的香蕉莖纖維其結構和性能也有大差別。香蕉莖纖維的剝取是在其果實收獲后進行的。香蕉樹干上的纖維可以用手工方法或機械方法剝取。纖維剝取后，還要經洗滌、晾曬等預加工。

對香蕉纖維的開發利用，是一種變廢為寶、節約資源的過程，有助于減少或避免被拋棄的莖葉等副產品對環境的污染，同時天然的香蕉纖維易于降解，符合時下的環保理念和可持續發展戰略的要求。作為一種生態友好型纖維有著許多麻類纖維的優點，迎合了人們返璞歸真的心理；香蕉資源大都分布在廣大的農村，在一定程度可增加農民的收入，擴大就業，具有一定經濟和社會效益。

二、香蕉莖纖維的制取方法

香蕉莖纖維的制取有多種方法，主要有手工剝取法、機械法、化學法、生物酶化學聯合脫膠法等。

（一）機械法

用切割機切斷香蕉莖稈、用破片機沿其軸向破開，手工將莖稈撕開成片狀，片狀香蕉莖稈用手拉式菠蘿麻刮麻機提取纖維。

（二）化學法

1.上海出入境檢驗檢疫局與東華大學吳雄英等發明的香蕉莖韌皮制取方法

（1）預酸處理。用濃度為0.1%～0.4%（o.w.f.）的硫酸溶液在20～50℃下處理1～2h。

（2）堿煮。加入氫氧化鈉、亞硫酸鈉和焦磷酸鈉的混合溶液，沸煮1～3h。

（3）燜煮。加入氫氧化鈉與工業皂的混合溶液，在90～98℃下燜煮1～3h。

（4）漂白。加入濃度為2%～5%（o.w.f.）的次氯酸鈉溶液漂白5～12min。

（5）酸洗。加入濃度為0.1%～0.2%（o.w.f.）的硫酸溶液酸洗5～10min。

2.日本日清公司香蕉莖纖維的提取方法

（1）剝下香蕉莖上的皮，取出柔軟的纖維內皮。

（2）脫水、干燥處理。

（3）精練、解纖除雜質、打結或加捻成長絲，加捻成紗。

（4）紡紗。

3.專利101255608號介紹的提取方法

（1）香蕉莖粗麻。

①生石灰配制成3%石灰水溶液，使其在20～25℃的水中溶解。

②石灰水溶液經沉淀后，PH達到3.5～4.5時，將熟石灰濾出，取表面清水。

③采用輥軸壓榨機壓榨脫掉香蕉莖稈上的莖稈膠以備用。

④將壓榨粗加工后的香蕉莖稈皮放入石灰水溶液中，浸泡、搓洗、曬干、疏理、除去雜質。

⑤次氯酸鈉緩慢倒進20～25℃水中，配制成3%次氯酸鈉溶液，將莖稈麻放入次氯酸鈉溶液中，浸泡、漂白、曬干。

⑥N-十八烷基N'-亞乙基脲配制成1%N-十八烷基N'亞乙基脲溶液，用其將漂白、曬干后的莖稈麻浸泡并加熱至80℃后，自然降溫至室溫，撈出曬干，即可得到香蕉粗麻。

（2）香蕉莖細麻。

①配制2～3°B'e的洗米水。

②粗麻浸泡于洗米水，撈起、瀝干。

③置入3%～4%氫氧化鈉、1.3%～1.5%亞硫酸鈉、13%～15%碳酸鈉三者的混合溶液中，高壓、高溫進行處理，冷卻后用水清洗、敲打。

④用25～30°B'e的冰醋酸酸洗。

⑤用PH為7～8、濃度為1～2g/L的次氯酸鈉溶液浸泡，用水清洗后，放入0.4%～0.5%氫氧化鈉、0.8%～1%乳化劑、8%～10%茶籽油的混合溶液中浸泡。

⑥烘干或曬干，即可生產出類似棉花狀的纖維開松細麻。

（三）生物酶-化學聯合脫膠法

生物酶-化學聯合脫膠法的工藝流程如下：

試樣→浸酸（H2SO4）→水洗→生物酶脫膠→80℃熱水失活→水洗→堿氧一浴（NaOH和H2O2混合液）→水洗→酸洗（H2SO4）→水洗→脫水→上油→烘干→工藝纖維

三、香蕉莖纖維的結構與性能

（一）化學組成

香蕉莖纖維與亞麻、黃麻的化學組成見表1-4。

表1-4　香蕉莖纖維與亞麻、黃麻的化學組成比較

注　香蕉莖纖維的半纖維素是在1%NaOH溶液中測得的，而亞麻、黃麻的半纖維素是在2%NaOH溶液中測得的。

由表1-4可知，香蕉莖纖維中的纖維素含量低于亞麻、黃麻，而半纖維素、木質素的含量則較高。因此，其光澤、柔軟性、彈性、可紡性等均比亞麻、黃麻差，在纖維制備中要加強去除半纖維素、木質素的脫膠工藝。

（二）形態結構

香蕉莖纖維單纖維（細胞）長度比較短，只有2.0～3.8mm，單細胞的纖維素含量則可達58%～76%。香蕉莖纖維的單纖維寬度較細，在8～20μm。由于單纖維很短，實際使用時必須以束纖維形式進行。細的束纖維平均線密度3～5tex，粗的束纖維平均線密度8～10tex。

香蕉莖纖維橫截面呈腰圓形，粗細差異較大，其中一部分與棉纖維一樣呈耳狀，內有中腔，大部分類似苧麻、亞麻的腰圓形，中腔到胞壁之間存在明顯的裂紋，還有一些纖維沒有明顯的中腔，為實心的腰圓形。由此可知，香蕉莖纖維兼具有棉纖維和麻類纖維的截面特征。

香蕉莖纖維縱向有明顯橫節，與羊毛鱗片形狀相仿，有凹凸的特點，而且橫節貫穿整個纖維的橫向，纖維除了有橫節外，沿縱向還有長短粗細不一的豎紋。

香蕉莖纖維的形態如圖1-2所示。

（三）力學性能

香蕉莖纖維具有很高的強度和很小的伸長，其負荷-伸長拉伸曲線與麻、棉纖維比較接近。但纖維品種不同，強度和伸長性能上存在差異。香蕉莖纖維與亞麻、黃麻的比較見表1-5。

表1-5　香蕉莖纖維與亞麻、黃麻的比較

香蕉莖纖維還有與苧麻相接近的吸濕性能。它在23℃，65%相對濕度下的回潮率可達14.5%。通過比較發現香蕉莖纖維幾乎具有與苧麻、馬尼拉麻完全相同的吸濕特性。

（四）香蕉莖纖維的顯色反應

由于香蕉莖纖維性能與麻類纖維相近，可用顯色反應來進行區別。香蕉莖纖維與部分麻類纖維的顯色反應見表1-6。

用“氯化鋅+碘”和“碘+硫酸”試劑可以用來區別香蕉莖纖維和其他三種纖維（黃麻、劍麻和菽麻），因為香蕉莖纖維在試劑中呈淡黃色，而其他三種纖維呈深棕色。對硝基苯胺和高錳酸鉀也可以用來區別香蕉莖纖維和其他三種纖維。

表1-6　香蕉莖纖維與部分麻類纖維顯色反應表

四、香蕉莖纖維的應用

由于香蕉纖維具有質量輕、吸水性高且可自然降解等優點，不少國家，如日本、菲律賓、印度、馬來西亞和我國臺灣已開始進行香蕉莖稈纖維的開發利用，并已取得了一些商業成果。近年來，國內有關單位也進行了積極的研究探索。

2002年，日本日清紡公司與名古屋市大學研究所展開合作，已成功實現香蕉莖稈纖維的產品化。利用香蕉莖纖維（占30%）與棉（占70%）混紡，制成外套，如牛仔服、網球服等衣物。菲律賓利用香蕉莖稈纖維和菠蘿葉纖維制成barong tagalog——塔加拉服裝，以質薄著稱，很有民族特色，已成為商務禮服和旅游服飾。在印度，香蕉莖纖維主要用于制作家庭用品或裝飾品，如手提包、窗簾、坐墊等，也有經黃麻紡織設備加工的，用以制作繩索和麻袋等。我國臺灣和馬來西亞在很早的時候就有用香蕉莖稈纖維手工撕成條狀后，上織布機編織成香蕉布，然后再制作成衣服、布袋等。

在我國，香蕉纖維應用起步不久，生產企業較少，并且均處于開發、試生產階段，已生產出21英支純紡紗，以及與棉、黏膠纖維和絹絲混紡生產出了40英支香蕉纖維混紡紗。該紗線是一種新型的環保天然材料，織物可制作服裝、窗簾、毛巾、床單、帽子等。