《Textile Research Journal》：Consumer perception and sensory characterization of bacterial cellulose as a sustainable textile material in a South African context
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纺织工业因其对水资源、化学试剂及动物源性材料的高消耗而日益受到批评，催生了对更可持续替代材料的需求。本研究通过考察其感官特性与消费者接受度，评估了细菌纤维素（Bacterial Cellulose）作为潜在生物基纺织材料的应用潜力。细菌纤维素以蜂蜜茶（Hone
纺织工业因其对水资源、化学试剂及动物源性材料的高消耗而日益受到批评，催生了对更可持续替代材料的需求。本研究通过考察其感官特性与消费者接受度，评估了细菌纤维素（Bacterial Cellulose）作为潜在生物基纺织材料的应用潜力。细菌纤维素以蜂蜜茶（Honeybush Tea）发酵培养基进行生产，并在感官评价前通过X射线衍射（X-ray Diffraction, XRD）、傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）、水分测量及力学测试进行表征，同时与皮革、乙烯基材料、帆布及塑料开展对比。消费者感知采用九点享乐量表（Nine-point Hedonic Scale）与全选法感官分析（Check-all-that-apply, CATA）进行评价。细菌纤维素最常被描述为外观光滑、质地黏腻且呈类皮肤特征，并伴有蔬菜味及酸醋气味。享乐评价显示消费者接受度处于中等水平（5.26 ± 1.91），在参评材料中位列倒数第二。对应分析（Correspondence Analysis）表明，细菌纤维素因具有光滑自然的外观而靠近皮革聚类，但因发酵相关气味及感知黏腻度而与之存在差异。表征结果显示其结晶度指数（Crystallinity Index）为35.8%，具有致密互连的纳米纤维网络，含水量（Moisture Content）为36%，回潮率（Moisture Regain）为56%，并表现出与纺织应用相关的可测量拉伸、撕裂及弯曲性能。这些发现表明，细菌纤维素在纺织应用中具有前景良好的视觉及触觉特性；然而，需改善其气味及表面特性以提升消费者接受度。本研究提供了南非消费者背景下细菌纤维素纺织品的早期实证评价之一，并有助于理解消费者对新兴生物基纺织材料的感知。
研究人员指出，全球纺织工业长期面临资源消耗与环境影响的严峻挑战，其对水资源、化学试剂及动物源性材料的高强度依赖持续受到学术界与产业界的批评，开发环境友好型替代材料已成为行业转型的迫切需求。消费者不仅通过纤维成分、颜色、纹理及设计等内在属性形成对纺织品的认知，更依赖视觉、触觉与嗅觉等多感官通道建立产品与使用者之间的互动联系，这些感官线索对舒适度、情绪反应及产品接受度具有决定性影响。传统感官评价方法如判别检验、描述性分析、偏好检验与享乐测试已较为成熟，近年来更发展出全选法（Check-all-that-apply, CATA，一种允许受试者勾选所有适用属性的快速感官问卷方法）、Napping、闪光剖面（Flash Profile）及时序感官支配（Temporal Dominance of Sensations）等灵活技术，并与先进统计分析相结合，被广泛应用于食品、化妆品及纺织品领域。其中，细菌纤维素（Bacterial Cellulose，由微生物发酵合成的高纯度纤维素材料）作为一种由木驹野村氏菌（Komagataeibacter xylinus，产纤维素的细菌）等微生物合成的生物聚合物，与植物纤维素共享相同分子式与化学结构，却具备高纯度、精细三维纤维网络及卓越保水能力，且可在数周内完成再生并可完全生物降解，在时尚与服装领域被视为纯素皮革及生物制造纺织品的理想候选。然而，既有研究多集中于通过工艺优化、复合增强及表面改性提升其物理力学性能，对消费者感官接受度及主观感知的评价相对匮乏，客观材料属性与消费者心理感知之间的关联机制尚未厘清。此外，现有实证证据主要生成于欧洲、北美及亚洲地区，非洲消费者，尤其是南非本土消费群体的感知数据极为有限。鉴于消费者的材料认知深受文化背景、既往经验、购买行为及可持续性诉求的影响，且不同地理区域间存在显著差异，在南非具体情境下开展实证评价，对于理解新兴生物基纺织品的市场定位与消费者行为具有重要的理论价值与现实意义。
基于上述背景，研究人员以南非本地易得的蜂蜜茶（Honeybush Tea）作为发酵基质，利用细菌与酵母菌共生培养物（Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast, SCOBY）进行细菌纤维素生产，随后整合多尺度材料学表征与消费者感官评价，系统探究其作为可持续纺织材料的应用潜力。研究得出核心结论：尽管细菌纤维素在视觉与触觉层面展现出光滑、类皮肤、高度柔软及优异可塑等理想感官属性，并在对应分析（Correspondence Analysis，一种展示样品与感官属性关联关系的多元统计方法）中与皮革因共享自然外观而呈现聚类趋势，但因发酵过程残留的挥发性有机化合物导致显著酸醋气味，加之高保水性引发的可感知黏腻表面，该材料最终仅获得中等的消费者接受度评分（5.26 ± 1.91），在皮革、乙烯基材料、帆布、细菌纤维素与塑料五种材料中位列倒数第二。材料表征进一步证实，其结晶度指数（Crystallinity Index，表征纤维素中结晶区域所占比例的指标）为35.8%，具有由缠结纤维素原纤维构成的致密三维纳米纤维网络，在标准纺织大气条件下含水量（Moisture Content）为36%，回潮率（Moisture Regain）为56%，同时表现出最大载荷40.83 N、最大载荷位移27.67 mm、撕裂强度265.26 mN及弯曲刚度36,355.54 mg·cm等可测量的力学性能。该研究的学术价值在于提供了南非消费者背景下针对细菌纤维素纺织品的早期系统性实证评价，为生物基材料在新兴市场中的消费者感知研究建立了关键基准数据，同时明确将气味控制与表面特性优化确立为从实验室研究迈向商业化应用必须突破的核心瓶颈。
在具体技术路径上，研究人员采用X射线衍射（X-ray Diffraction, XRD）测定纤维素结晶度，利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared, ATR-FTIR，通过样品表面反射获取化学结构信息的光谱技术）确认β-(1,4)-糖苷键等特征官能团结构，通过扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM，利用电子束观察材料表面微观形貌的分析手段）观察表面与三维纤维形态，并依据ASTM D2654、ISO 13934-1:1999、ASTM D1424-63及ASTM D1388-64标准分别测定水分参数、拉伸性能、撕裂强度与弯曲刚度。感官评价采用九点享乐量表（Nine-point Hedonic Scale，从极度不喜欢到极度喜欢的9级喜好度评分工具）测量总体喜好度，并运用全选法（Check-all-that-apply, CATA）问卷采集外观、质地与气味三个维度共20项感官属性的频次数据。统计分析采用单因素方差分析（One-way Analysis of Variance, ANOVA，用于比较三组及以上均值差异的参数统计方法）与Tukey-Kramer多重比较检验评价材料间享乐评分差异，Cochran's Q检验与Marascuilo程序确定属性选择频次的显著性，对应分析（Correspondence Analysis）构建二维感官映射以揭示材料间关联。消费者样本队列来源于南非自由邦大学（University of the Free State）招募的98名未经训练的消费者，其中女性79名、男性19名，年龄介于18至65岁，涵盖多种母语背景。
在享乐评分（Hedonic Scaling）方面，皮革以8.11 ± 1.03的均值居于首位并对应非常喜欢范畴，乙烯基材料与帆布得分分别为6.36 ± 1.58与5.92 ± 1.65，呈中等偏好，细菌纤维素以5.26 ± 1.91获得中性评价，塑料则以4.14 ± 1.76处于末位。全选法（CATA）分析显示，20项感官属性中有19项存在显著材料间差异，仅化学气味未达显著水平。在外观属性维度，由于缺乏可见纱线或编织结构且表面相对连续，细菌纤维素被高频感知为光滑，其频率与皮革无显著差异但显著高于帆布与乙烯基材料；同时因干燥后的褶皱表面形态与自然色泽，该材料获得类皮肤描述的最高频次，并在自然感知上仅次于皮革，表明其在视觉层面更接近天然材料而非合成材料。在触觉属性维度，细菌纤维素在柔软度上排名第二，在光滑度上与皮革无显著差异；其可弯曲特性获得最高频次，与27.67 mm的最大载荷位移量相呼应；刚度方面处于皮革与帆布之间，与36,355.54 mg·cm的弯曲刚度相吻合；然而该材料被显著更多地感知为黏腻，这与高保水性及富含羟基（O–H）的化学结构密切相关；尽管其强度感知频率在五种材料中倒数第二，但客观测试显示其最大载荷达40.83 N、撕裂强度为265.26 mN，表明消费者主观厚度直觉与材料实际抗撕破性能存在偏差。在气味维度，皮革因植物鞣剂而呈现最高泥土气味，细菌纤维素则表现出显著高于其他对比材料的酸醋与蔬菜气味，二者均与发酵过程中产生的有机酸及挥发性化合物直接相关。对应分析（Correspondence Analysis）的双因子解解释了84.95%的数据变异，其中第一维度（59.13%）依据气味特征将皮革与细菌纤维素同乙烯基材料、帆布及塑料明确区分，第二维度（25.82%）则依据黏腻度等触觉属性将塑料与细菌纤维素聚拢，揭示该材料当前处于天然与合成纺织品之间的中间感官定位。
综合讨论与结论部分，研究人员强调，细菌纤维素在南非消费情境下面临的核心感官瓶颈在于发酵残留挥发性有机物导致的酸醋气味，以及高保水性引发的表面黏腻触感，二者共同导致其消费者接受度未能达到皮革或乙烯基材料的水平。研究同时指出，跨文化研究表明纺织品触觉感知与材料重要性认知存在人群差异，故本研究结果应被视为南非特定消费情境下的基准发现，而非泛非洲或跨文化的普适性结论。研究局限性主要包括：消费者样本源于单一大学环境且以女性与年轻人为主，难以代表南非全国人口构成；采用未经训练的消费者小组，未实施正式感官小组一致性、重复性或描述词可靠性评估；缺乏透气性、表面粗糙度、摩擦行为、水活度及厚度变化等全面纺织物理化学表征，致使部分感官感知无法直接关联至微观形态或物理化学机制；此外，样本仅在单一材料状态下接受评价，未考察老化、长期储存及环境暴露的影响。研究结论明确指出，细菌纤维素已展现出作为可持续生物基纺织材料的巨大潜力，其光滑、类皮肤、柔软及可塑的感官特征与皮革具有可比性，但要实现商业化应用，未来研究必须通过强化纯化工艺、表面疏水改性、结构层积或复合材料构建等手段，系统性地解决气味与表面黏性问题；同时建议后续整合全面纺织表征与消费者感官评价，开展跨文化比较并评估不同干燥工艺与后处理对感官感知的影响，从而更准确地建立材料结构属性与消费者接受度之间的关联，推动该材料从实验室研究向时尚与服装产业转化。
