历史上,全世界仅有少数几个国家和地区(苏丹、尼加拉瓜、我国新疆南疆等地区)的原棉黏性较高,纺纱时会粘缠罗拉、皮辊、皮圈,严重影响生产及棉纱质量。这主要是由于棉纤维外黏附糖类物质所致。近半个世纪以来,全球气候普遍变暖,加上生态影响,世界各主要产棉国原棉的含糖量普遍升高。非洲的苏丹、尼日尔、喀麦隆、马里,亚洲的印度和美洲的墨西哥等都是含糖较高的产棉国。近年来,美国有1/4原棉含糖过高,中国新疆等地的原棉含糖量呈逐渐上升趋势。
    一、棉纤维含糖定义
    棉纤维中所含糖分,是指含有的可溶性糖的总量,其中包括自身含有的生理糖(即内源糖)和附着于纤维表面的外源糖类物质(即外源糖)。视其分子大小可分为三类:单糖、低聚糖和多糖。单糖是纤维内最简单的多羟醛或多羟酮,具有还原性,如葡萄糖、果糖等。低聚糖是纤维中经水解产生的二分子、三分子或少数分子单糖,低聚糖中以双糖为最多,最常见的双糖是麦芽糖和蔗糖。多糖是纤维中经水解后产生的多个分子单糖,多糖虽属糖类却无糖味,如纤维素、淀粉等。
    棉纤维含糖用含糖量表示,即附着在棉纤维表面总糖(包括还原糖、非还原糖)重量占棉纤维试料重量的百分率。
    二、棉纤维含糖原因
    (一)外源糖含糖
    棉作物长有蚜虫、红铃虫等昆虫后,昆虫的分泌物粘附并涸于吐絮后的棉纤维上称外源糖。
    外源糖的主要成分为果糖、葡萄糖、蔗糖等糖类物质,蚜虫所产生的糖称为蜜露,现在一般将黏性外源糖统称为蜜露。
    外糖源含量主要受棉蚜排泄物的污染和秋季棉叶分泌物的影响。
    棉蚜是一种世界性的棉花害虫。伏蚜过多,会严重影响棉花产量;秋蚜过多,会污染棉纤维。秋蚜发生时正值棉铃吐絮期,蚜虫蜜露滴落在棉叶和棉铃花絮上,田间一片油光,触摸棉叶和棉瓣有强烈的粘着感。幼蚜日均排蜜17.113μg,成蚜为18.979μg。单株棉花上有蚜虫5000头,其中成蚜、幼蚜比为1∶3,则每株棉花上蚜虫每天排蜜达17.89mg。这样多的排泄物污染棉纤维,必然使其含糖量增大,新疆部分地区棉纤维可溶性糖的含量与棉蚜蜜露污染程度的关系见表5-1所示。
    棉株生长期干旱少雨,气温较高,发生蚜虫的情况就多,棉花黏性就会加重。新疆秋季温度下降快,尤其是夜温更低,为了多收霜前花,多采用早停水的方法促进棉花早熟,使土地干旱。
    这种低温干旱的环境条件,促使棉株分泌大量含糖物质,污染棉纤维。
    (二)内源糖含糖
    棉纤维中的纤维素本系叶绿素合成的糖(葡萄糖、果糖等还原糖)输入棉桃内的棉子中,进入棉纤维细胞里,再经聚合而成。虽然纤维素由α-葡萄糖(聚合度1000左右)聚合形成,但也形成部分低聚糖,在棉株生长末期(特别是霜后)还含有一定量单糖。
    内源糖的含量,受棉花品种特性的影响。据研究,在无外源污染的情况下,新疆的六个主要栽培品种:新陆早2号、新陆早3号、新陆中l号、新陆早1号、军棉1号和新陆中2号通过设点试验,1990～1991年连续两年的试验结果表明:各品种棉纤维含糖量差异很大,含糖量最少的是新陆早3号;新陆中2号的含糖明显低于新陆早2号和新陆早1号;而军棉1号和新陆中1号的含糖量居中。由此断定:品种遗传特性是决定棉纤维含糖量的主要因素之一。
    内源糖含量的差异也受外界气候条件,特别是温度的影响。研究者曾选用军棉1号,采用蒽酮比色法测定其含糖量,发现7～8月气温较高环境下形成的纤维的含糖量明显低于9月气温较低的环境下形成的纤维。这是由于9月时,新疆地区的夜间气温已降到15℃以下,抑制了纤维素合成酶的活力,还原糖只能不断积累,不能充分转化为纤维素,使较多的可溶性糖滞留在纤维中。
    总而言之,外源糖的含量受棉株品种、土壤条件、灌溉时期、平均气温、日夜温差等因素的影响。但外源糖存在于棉纤维壁巨原纤的缝隙和中腔内,不会影响棉纤维间及棉纤维与机件的粘附。在纺纱过程中,即使是在高温、高湿条件下,棉纤维回潮率也不会超过23%～27%,这些低聚内源糖也不会像有些人猜测的向外渗透而成外附糖。内源糖随地区、品种、季节的不同,含量有相当大的差异。因此,利用化学方法测量内源总含糖量,并不能确切得到外源糖的含量,也不能准确预知棉纤维黏性情况。
    因此,棉纤维在生产过程中发生粘附现象的主要原因是外源糖,并且是聚合度比较低的外源糖,发生降解的外源糖无显著黏性。