摘要：
羊绒是我国珍贵的特种动物纤维，由于其化学性质与羊毛相近，鉴别非常困难。利用显微镜鉴别山羊绒是目前行之有效的方法之一，但由于类山羊绒的不断出现和山羊绒鳞片结构的变异，山羊绒与类山羊绒的鳞片鉴别特征相近，比较容易产生误判。本文通过比较近红外技术以及显微镜试验方法在羊绒羊毛鉴别上的优劣势，提出近红外技术应用于羊毛羊绒实际鉴别工作中的几点可行性方案。
关键词： 羊毛；羊绒；检测；近红外光谱；可行性
羊绒属于稀有的特种动物纤维，是一种珍贵的纺织原料，国外称其为“纤维的钻石”、“软黄金”。由于山羊绒和绵羊毛在化学组成上非常相似，近20 年间，尽管国内及国际上的研究人员不断努力，寻求DNA 技术、计算机图像识别技术等方法鉴别山羊绒与其他动物纤维，但目前的羊绒鉴别仍然主要是依靠显微镜观察。在国际市场上，羊绒制品的质量良莠不齐。不少商家为了降低价格成本，加入羊毛以及其他纤维，特别是羊羔毛、超细羊毛、剥鳞毛、牦牛绒等，有时制假者对羊毛拉细和去鳞等处理后，显微镜方法也难以奏效。
近红外光谱是20 世纪90 年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析技术，其与化学计量学结合时能在一定程度上抵消其光谱峰重叠、信息弱等缺点。目前近红外技术已经应用于医药、化工、农产品检测等各个行业和部门。在近红外谱区，对纺织工业中纺织材料，纺织化学品、织物上整理剂的分析以及反应过程、反应机理的研究都已经成功应用在实际生产过程中，随着近红外光谱技术的发展，及其分析速度快，无需前处理，分析过程中无需化学试剂属于绿色分析等优点，纺织工业中应用近红外光谱技术进行质量监控和定量、定性分析织物的组分及物理参数等越来越广泛[1] 。
由于羊绒的优异性能和产量稀少、价格昂贵等原因，为维护消费者权益，保证羊绒产品质量， 提高我国羊绒市场在国际贸易中的地位，寻找快速准确的羊绒鉴别方法已成为当务之急。本文通过对比近红外技术以及显微镜试验方法在羊绒羊毛检测上的优劣势，提出近红外技术应用于羊毛羊绒实际鉴别工作中的几点可行性方案。
1 山羊绒与绵羊毛检测工作现状
1.1 显微投影法
目前常用的检测方法是光学投影显微镜法，其原理是根据特种动物纤维与绵羊毛的鳞片结构特征区别：（1） 羊绒鳞片比羊毛薄，在显微镜下光线的透过性能好，透光均匀，纤维亮度均匀，无阴影感；而羊毛纤维的鳞片厚，透光不均匀，毛干多阴影感。（2） 羊绒鳞片包覆毛干紧密，翘角很小，比较光滑平贴；而羊毛由于鳞片比较厚，导致翘角大，表面突起较多，缺少平滑感。（3） 羊绒鳞片长度较长，间距大，排列密度大；羊毛的鳞片长度短，间距小，排列密度小。（4） 羊绒纤维毛干均匀，很少扭转，变形；而羊毛纤维毛干不均匀，扭转较多[2]。尽管羊绒、羊毛纤维存在以上这些特征的差别，但有时候这些特征区别非常细小。纤维投影法操作的具体步骤是利用人眼在投影显微镜下（放大500倍）逐根分辨出各类纤维1500根，并分别记录其根数，同时测量其直径，通过公式计算出特种动物纤维与绵羊毛的重量百分比[3]。
1.2 显微投影法的优缺点
由于羊绒、羊毛属于天然纤维，其形态不断受到环境和品种的影响而变化，有经验的检验人员能够对羊绒羊毛进行鉴别，因此依靠人眼辨别仍然是目前羊绒羊毛鉴别的主要方法，而且这种方法的成本较低。
但是受到显微镜放大倍数和景深的限制，图像分辨率较低，受样品颜色影响较大，如果是深色样品需使用保险粉脱色再测，对样品会有一定损伤，造成辨别难度加大，而且一般为暗室操作，一个样品的测试时间大约1小时左右，对检验人员的视力影响较大。其检验结果的准确性在很大程度上依赖于检验人员的经验，是一项主观检验。因此，相同样品在不同实验室检验，得到的结果可能存在差异。
2 近红外检测技术在羊绒羊毛鉴别方面的进展
2.1 近红外法
近年来应用近红外光谱对纺织品及羊绒羊毛进行鉴别的研究越来越多，其中赵国《利用近红外光谱技术进行羊毛、羊绒鉴别》利用5批羊毛羊绒共30个样品采用定性方法进行了建模，并采用模型对原样品进行了验证，验证结果良好[4]。苏桂芳等《可见—近红外光谱用于鉴别山羊绒与细支绵羊毛的研究》中应用可见—近红外光谱方法并结合主成分分析和人工神经网络，选用了30个样品建立了山羊绒与绵羊毛的鉴别模型，运用此模型能够准确地对山羊绒和细支绵羊毛的16个未知样品进行辨别[5]。袁洪福等《纺织纤维及其制品非破坏性快速鉴别方法的可行性研究》中提到利用不同颜色、不同形态和结构的羊毛羊绒原料、混纺产品共79个样品进行研究，采用系统树方法对样品光谱数据进行无监督聚类分析。采用主成分算法对光谱数据进行压缩，通过主成分模式空间作图法分析样品的聚类和区分情况。采用SIMCA算法研究组成相近样品的纤维差别，使用马氏距离区分不同种类的样品。采用微分和多元光散射校正算法消除噪声和基线漂移对光谱数据的影响。当剔除7个异常样本后，羊绒、羊毛和二者的混纺之间获得清晰分离[6]。以上这些研究都表明了采用近红外进行羊绒、羊毛定性定量检测的可行性。
2.2 近红外光谱技术的优缺点
近红外光线具有很强的穿透能力，在检测羊绒羊毛样品时，不需要进行任何前处理就可以穿透，也不需要任何化学试剂，对样品无破坏，节省大量的人力和物力。和常规分析方法相比，测试重现性好，分析成本低，对操作人员的要求不苛刻，经过简单的培训就可胜任工作。既不会对环境造成污染，又可以节约大量的试剂费用。
近红外仪器的测定时间短，几分钟甚至几秒钟就可完成测试，并打印出结果。近红外光谱的信息必须由计算机进行数据处理及统计分析一个样品取得光谱数据后可以立即得到定性或定量分析结果，整个过程可以在不到2min内完成，而且可以通过样品的一张光谱计算出样品的各种组成或性质数据。
当然，近红外光谱分析也有其固有的缺点，由于是一种间接测量手段，需要用参考方法（一般是化学分析方法）获取一定数量的样品数据，因此测量精度永远不能达到该参考方法的测量精度，建立模型也需要一定的化学计量学知识、费用以及时间。近红外光谱包含的信息量丰富，且不需要样品制备，是一种理想的分析方法，在纺织领域必将有广阔的前景。
3 实际工作中的可行性方案
投影显微镜法和近红外技术在羊绒羊毛鉴别的检测上各有千秋，目前投影显微镜法仍然是普遍采用的方法，这种方法成本低，且对于经验丰富的检验员而言，可靠性也有一定保证。但是随着近红外技术的发展，无损快速、摆脱人为干扰、解放劳动力的近红外技术将会是羊绒羊毛检测的未来发展趋势。如何能够在实际工作中将二者有效地结合，取长补短，本文提出以下方案：
第一阶段，样本制作和设备选取阶段：选取或制作尽可能多的有确定数值的羊绒羊毛样品作为样本，样本中的羊绒含量分布覆盖5%～95%，涵盖不同羊绒产区的羊绒，形态覆盖常见形态如：散纤维、针织片、机织面料、纱线等。选取性能优良的近红外设备，特别是适合纺织品谱图提取的测样附件。
第二阶段，建模阶段：通过近红外设备的测样附件对样品进行谱图提取，多次采样，提高准确性。采用适当的化学计量法对提取的谱图进行分析，去除噪声、基线漂移等影响，对羊绒羊毛的样本进行定量建模。
第三阶段，测试和改进阶段：近红外技术的试验阶段，利用建好的模型对样本进行还原测试，查看其吻合度，然后使用已知数值的盲样对建好的模型进行测试，一方面验证近红外技术的稳定性，另一方面增加近红外谱图的数量，调整和改进模型的可靠性。
第四阶段，逐步应用阶段：应用初期可采用近红外方法对样品进行初检、显微镜辅助的方法，通过显微镜法对近红外的方法得出的结果进行验证，一方面降低了人工，另一方面对于近红外无法辨别的样品可采用显微镜法弥补，提高了检测的效率和准确性。
第五阶段，技术推广阶段：将通过验证的成熟的分析模型固化在便携式的近红外设备中，通过通用性的设备和软件，使近红外检测羊绒羊毛的技术在行业内得到推广。
4 总结
显微镜鉴别山羊绒是目前行之有效的方法之一，但由于类山羊绒的不断出现和山羊绒鳞片结构的变异，山羊绒与类山羊绒的鳞片鉴别特征相近，比较容易产生误判。目前近红外在羊绒羊毛定量上的研究表明：虽然羊绒和羊毛化学成分极其相近，光谱之间差别很小，但是通过化学计量学方法抽提特征信息，可以实现二者之间的有效鉴别。但是因为羊毛羊绒之间的差别微弱，少数异常样本对聚类分析的影响非常敏感，异常样品尚待今后继续研究和分析。本文考虑了两种方法的优劣势，提出了综合性的解决方案：利用大量的样本数量建立近红外光谱方法，同时考虑到羊绒和羊毛的天然纤维特性，总会有少数异常样本存在，因此，建立一个以近红外技术为主、投影显微镜法为辅的测试方法，是目前较为可行的解决途径。
参考文献：
[1] 严衍禄，赵龙莲，韩东海，等.近红外光谱分析基础与应用[M].北京：中国轻工业出版社，2005.
[2] 金美菊，阮勇，石东亮，等.羊绒与羊毛纤维的鉴别检测综述[J].山东纺织科技，2007（4）：33-35.
[3] GB/T 16988—1997 特种动物纤维与绵羊毛混合物含量的测定[S].
[4] 赵国樑，徐静.利用近红外光谱技术进行羊毛羊绒鉴别[J].毛纺科技，2006（1）：42-45.
[5] 吴桂芳，朱登胜，何勇.可见—近红外光谱用于鉴别山羊绒与细支绵羊毛的研究[J].光谱学与光谱分析[J].2008（06）：62-65.
[6] 袁洪福，常瑞学，田玲玲，等.纺织纤维及其制品非破坏性快速鉴别方法的可行性研究[J].光谱学与光谱分析，2010（5）：79-83.
（作者单位：北京市纺织纤维检验所）