运动衣物汗臭味的来源分析

周碧红 胡俊文 彭丽媛

广州蓝月亮实业有限公司，广东广州，510760

与日常衣物相比，运动衣物上除了肉眼可见的污渍外，往往更容易产生异味问题，值得洗涤剂行业的高度关注。有必要分析清楚运动衣物上的污渍和异味的化学组成，结合运动衣物的面料特点，探讨异味产生的可能机制，为开发运动衣物的高效清洁方案奠定理论基础。

1 运动衣物上的污渍

人体在运动时，皮肤会大量出汗，贴身穿着的运动衣物容易被汗沾湿，特别是在长时间运动时，经常会出现运动衣物反复浸湿。在这类场景下，衣物上的污渍多以皮肤分泌物为主，与日常生活中的食物、饮品等污渍种类差异较大。

运动场景下最常见的皮肤分泌物，通常是汗腺和皮脂腺分泌物的混合物。

人体汗腺[1]一般包括外泌汗腺（eccrine sweat gland，又称小汗腺）、顶泌汗腺（apocrine sweat gland，又称大汗腺）和混合型汗腺（apoeccrine sweat gland ）。外泌汗腺数量最多，几乎在整个身体表面区域都有分布。外泌汗腺分泌的液体（多指狭义的汗水，起到调节体温的作用），主要由水、无机盐、乳酸、氨基酸、尿素和少量糖蛋白（如白细胞介素1）等组成，其中绝大部分是水（约占99%）[2-3]。被汗湿的衣物自然风干后，特别是深色运动服，容易出现一些白色印记，是汗水中无机盐等成分析出所致。这些成分的水溶性好，水洗很容易去除。顶泌汗腺则是分布在身体的特定区域，比如腋窝、乳晕、会阴等部位，由于顶泌汗腺向毛囊开放，其分泌物一般与皮脂混合存在，多呈现为由水、蛋白质、脂质和类固醇等组成的油性物质，且周期性分泌。混合型汗腺推测是在青春期从小汗腺发育而成，分布于肛门周围、腋窝等特定区域，其分泌与外分泌汗腺类似的水状液体，具体成分尚未阐明清楚。

运动过程中皮肤上的皮脂腺（sebaceous gland）也会分泌一定量的皮脂。皮脂腺几乎遍布除手掌和脚底外的所有皮肤，在胸部、背部、头部、腋窝等位置相对密集。尽管不同人种之间皮脂成分有所差异，但大多以脂质、角鲨烯和胆固醇类为主。有文献指出[4]，我国正常成人的皮脂组成为：胆固醇3.8%、胆固醇酯11.3%、蜡酯26.5%、鲨烯37.8%、总甘油酯类18.7%和其他微量化合物。其中，皮脂腺分泌的皮脂中甘油脂类多为甘油三酯，分泌到皮肤表面后，被毛囊中的微生物分解而产生甘油二酯、脂肪酸，进一步代谢为更长的饱和不饱和酸以及较小的挥发性酸、醛和醇等。有研究进一步表明[5]，皮脂中的脂肪酸以长链为主，其中C16和C18的分别占总脂肪酸的41.9%和26.9%，同时不饱和脂肪酸和支链脂肪酸都有一定占比。

皮肤分泌物会在穿着过程中从皮肤表面转移到衣物上。有报道表明[6-7]，一件重量为110～120g的T恤在穿着24 h后，其上的污垢量组成大约为：261 mg水溶性物质、599 mg中性脂质和100 mg游离脂肪酸。洗涤可以去除87%的水溶性物质、48%的中性脂质和75%的游离脂肪酸。因此，洗涤后的大部分残留污物是中性脂质，特别是甘油三酯，占残留污物的30%～50%[7]。还有研究表明[8]，刮擦出来的汗液所含的脂质量是不刮擦获得的汗水中脂质的4～10倍。运动过程中，衣物与皮肤会发生比日常穿着更大程度的摩擦，运动衣物上的脂质沾染量可能高于日常衣物。

皮脂则属于比较难清洗的污渍，且会随着穿洗次数的增多而累积。花王公司测试了25户家庭棉质汗衫多次循环穿洗（平均14.7次）的污渍情况[9]，试验表明，最后一次洗涤后，每克汗衫上可检测到17.0mg皮脂和0.9mg蛋白质，皮脂的残留率高达62%，洗净难度远高于蛋白类污渍（残留率约27%）。狮王公司系列专题[10-11]报道也证实了这一观点，并报道了采用过氧化氢与表面活性剂协同作用、脂肪酶等方法尝试提高皮脂的去除效率。纤维材质也会影响皮脂的去除率，运动衣多为聚酯面料，由于聚酯的疏水性，在吸收的皮脂量相同的情况下，聚酯中去除皮脂的难度也会更大[12]。随着皮脂污渍的积累，其中角鲨烯、不饱和的脂肪酸等成分会发生自氧化导致衣物发黄并难以洗净[13]。

除了皮肤分泌物污渍外，不同的运动种类可能会有一些其他污渍。比如，场馆设备类运动可能会沾染一些灰黑渍；户外运动可能容易沾上草渍、泥渍；运动受伤还可能会伴随血渍等。运动过程中油脂类分泌旺盛，运动衣上容易有细菌定植，可能产生类胡萝卜素之类的色素副产物，导致运动衣发黄变色[14]。此外，浅色的运动衣循环多次洗涤还容易因污渍沉积导致发灰变旧等。

2 运动衣物上的异味

不少运动人群会发现，与普通的衣物相比，在运动期间穿着的衣物，特别容易出现一股难闻的异味（消费者多描述为汗臭味），常规机洗或者手洗不能有效洗去这股异味，即便洗涤后觉得洗掉了，下次运动穿着出汗后很快就又会闻到臭味，是一种极不愉快的体验。这种气味的积累不仅影响日常生活的舒适度，也会缩短衣物穿着的生命周期。运动衣物上的异味化学组成究竟是什么？是如何产生的呢？

2.1 皮肤上产生的气味

虽然汗腺和皮脂腺的分泌物多数几乎无味，但在皮肤微生物的作用下，一些几乎无味的皮肤分泌物会被转化成挥发性的气味分子，因此人体皮肤会散发出很多挥发性代谢物，典型代表是腋臭。已知与腋臭有密切关系的分子包括短链和中链挥发性脂肪酸（VFA）、特定结构的硫醇和类固醇等，由皮肤微生物代谢皮肤分泌物产生[15-16]：①为大家所熟知的汗酸味主要为短链VFA，来源于长链脂肪酸的生物转化。丙酸杆菌、棒状杆菌等微生物具有很强的脂肪酶活性，可以将皮肤分泌物中的油性组分降解成脂肪酸和甘油。脂肪酸进一步被棒状杆菌等微生物利用，形成大量部分降解的产物（如β氧化代谢物）。同时，丙酸杆菌和葡萄球菌被证明可以将甘油和乳酸发酵成短链（C2-C3）VFA，呈现出乙酸、丙酸等强烈酸味。②一些特征气味的VFA来源于微生物对顶泌汗腺分泌蛋白质和角质化表皮蛋白水解产生、外泌腺分泌的支链脂肪族氨基酸的代谢，例如葡萄球菌、棒状杆菌等微生物可以将亮氨酸转化成异戊酸、缬氨酸转化为异丁酸、异亮氨酸降解成2-甲基丁酸等短链（C2-C5）VFA，也可以对谷氨酰胺结合物作用，产生如3-甲基-2-己烯酸（3M2H）、3-羟基-3-甲基-己酸（HMHA）等典型的中链（C6-C10）VFA等。③特定结构的硫醇，如3-甲基-3-巯基己醇（3M3SH）、3-巯基己醇、2-甲基-3-巯基丁醇等，被公认为是腋臭的重要气味组成，多由棒状杆菌、葡萄球菌代谢S-羟烷基半胱氨酸、S-羟烷基半胱氨酰甘氨酸等顶泌汗腺分泌物产生。④顶泌汗腺还会分泌一些类固醇前体物质，在棒状杆菌等微生物作用下，产生有气味的挥发性类固醇产物。东亚人受基因ABCC11（ATP-binding cassette transporter subfamily C member 11）的单核苷酸多态性（SNP，538G＞A）的影响，腋下皮肤中转运特征气味前体的活性下降[17]，导致腋臭关键气味成分3M2H、HMHA等的形成受到影响，恶臭程度显著下降[18]，但长链脂肪酸生物转化则不受该基因型的影响。

实际上非腋窝皮肤也会产生大量挥发性代谢物，其产生机制与腋窝挥发性代谢物类似。莫奈尔中心的研究者采用固相微萃取和溶剂萃取等方式，对背部和前臂等皮肤上的挥发性代谢物进行了全面概况分析[19]，发现乙酸、乳酸、酮类化合物（如6-甲基-5-庚烯-2-酮、香叶基丙酮等）、醛类化合物（C8-C12醛为主，如壬醛、癸醛等），以及低分子量的醇类化合物，几乎在每个受试者中都能检出。与腋臭的产生机制类似，非腋窝皮肤挥发性代谢物也是微生物的杰作。韩国仁荷大学的研究者[7]以甘油三酯为对象，阐述了常见的皮肤细菌（表皮葡萄球菌、表皮链球菌等）是如何将棉织物的甘油三酯代谢成各种羧酸、醛、醇、酮。DORMONT L等[20]对人体皮肤挥发物的化学组成进行了文献综述，指出其组成虽是高度多样化的，但归属于少数几个家族。文章[20]汇总了最常报告的25种化合物，包括乙酸、丙酸、3-羟基-2-丁酮、己醛、异戊酸、己酸甲酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮、辛醛、2-乙基-1-己醇、柠檬烯、苄醇、十一烷、壬醛、反式-2-壬醛、癸醛、吲哚、十一醛、香叶基丙酮、十五烷、十二酸甲酯、铃兰醛、十六烷、3-甲基-2-己烯酸、十四酸甲酯、十六酸甲酯，均为在自然体温下皮肤表面散发的人类气味的化合物，经常被报道在人体皮肤的挥发性特征中占主要地位。

2.2 衣物上产生的气味

汗湿衣物上这些难闻的气味，是一个复杂化学和生物过程的结果，通过分阶段（穿着、存放、洗涤及干燥、再次穿着）来跟踪衣物的异味来源是一个不错的分析思路[21]。

2.2.1 穿着阶段

人体在运动时会出汗，通过接触的方式，大量皮肤上分泌物、微生物，以及挥发性代谢产物会转移到衣物上。一般来讲，这个阶段织物容易沾染皮肤上的气味，呈现出与皮肤挥发性代谢产物相近的气味。

虽然身体气味的形成直接发生在皮肤上，但纺织品可能在气味物质的形成和保留中起重要作用。这是由于不同类型的纤维具有差异的表面性质和官能团，亲疏水性和极性差异较大，对挥发性物质起到了选择性吸附的作用。比如，棉织物极性较强，对异味的吸附力相对较低，只能吸附少量酸类、醛类化合物等。羊毛有较多的反应位点（如氨基酸侧链）和复杂的孔洞结构，提供了很多挥发物的吸附位点，容易“捕获”有气味的化合物，对醛、硫醚等都表现出很强的吸附特性，同时对气味的释放率非常低。聚酯对大多数气味有机物（醛、硫醚、酸等）都具有很高的吸附特性，同时由于表面比较光滑则容易将气味化合物释放出来，它的高吸附和高释放特性解释了它穿着后为什么经常比棉和羊毛气味更大[21]。

在这个阶段，汗水被纺织品吸入时，会携带大量皮肤分泌物和悬浮其中的皮肤微生物。纺织品吸附了大量的皮脂等分泌物，为微生物的进一步繁殖提供了营养源基础。

2.2.2 存放过程

微生物被带入纺织品中，会黏附在纺织品的纤维上，并利用吸附在纤维上的水分和营养成分（如皮脂），开始在织物上的新生命周期。运动过程中织物汗湿越厉害、吸收的分泌物越多，越有利于微生物黏附在纤维上的繁殖和代谢。

一般认为，潜在产生气味的细菌在纺织品上的生长，是造成衣服异味的重要原因。华中科技大学应用16s rRNA基因扩增子测序的方式，测定发现运动服上有大量的细菌DNA，绝对丰度排名靠前的多为人体皮肤和环境中常见的微生物，这些微生物能够在不同材质的纺织品上选择性定植[22]。因斯布鲁克医科大学使用DNA定量法证实了人体汗液中的皮肤细菌在合成纤维和天然纤维纺织品上有不同的生长表现[23]。根特大学的研究发现[17]，微球菌在聚酯和羊毛上选择性富集，葡萄球菌属对棉花和聚酯都具有较高的亲和力，丙酸杆菌属可在尼龙上选择性生长。这些微生物通过各种不同的代谢途径利用皮脂等污垢，产生多种多样的挥发性代谢产物，导致衣物最终呈现出强烈的恶臭味。

莱茵-瓦尔应用科技大学的研究人员[24]开发了一种基于藤黄微球菌、人葡萄球菌和杰氏棒状杆菌的细菌混合物的实验室模型，该模型可以产生“潮湿和肮脏的抹布样”恶臭气味类型，用于模拟衣物在潮湿条件下存储出现的恶臭气味，如二甲基二硫醚、二甲基三硫醚、吲哚等“湿织物样”恶臭挥发物。可以参考该模型，模拟研究运动衣物在存储过程中的气味变化情况。

由于本阶段运动已经停止，不再有新的汗液向纺织品上输送，水分在存放过程中会逐渐蒸发，微生物的活性会慢慢下降。相比之下，密闭环境下存放，比如放置在扎紧口的塑胶袋中，由于水分蒸发较慢，微生物活动更活跃，汗湿衣物会产生更强烈的异味。另外，随着衣物上水分的逐渐干燥，挥发性较低的中链脂肪酸变得浓缩，在特定条件下可能进一步释放气味，恶臭显著。同时，微生物会在毛细管力的作用下，发生因干燥而不可逆的强力黏附在纺织品纤维上，增加纺织品中微生物的清洗难度[25]。

2.2.3 洗涤及干燥过程

衣物上的恶臭气味会在洗涤剂和水流、机械力等作用下减少，但不能完全去除干净。韩国仁荷大学的研究者[7]考察了甘油三酯被表皮葡萄球菌代谢后，其挥发性产物在棉织物上的洗净情况，实验发现，大部分挥发性气味物质能够被水和洗涤剂去除，但己醛、壬醛等气味化合物会容易残留在织物上。英国诺森比亚大学对实际穿着的脏T恤的研究表明[26]，洗涤干燥后，T恤上总的挥发性气味物质浓度下降至25%～98%，洗去效率与气味物质的种类有关。一般认为极性的气味成分比非极性的气味成分容易去除。阿尔伯塔大学的研究[27]通过使用固相微萃取、气相色谱-火焰电离检测法等手段对衣物洗涤前后的气味情况进行分析后发现，在衣物上不能通过洗涤完全去除的气味化合物，随着洗涤周期增多会发生累积。洗涤过程中，棉织物上的气味去除比聚酯织物相对更有效。

相比而言，磨损织物上去除微生物的难度会大一些。随着洗涤温度的下降、快洗的普及，以及越来越少漂白剂的使用，洗涤效率降低可能会导致气味和微生物的积聚。微生物会在纺织品上、洗衣机中显著存活，发生交叉转移，甚至形成生物膜，难以通过常规洗涤去除[28]。生物膜的生长和累积，微生物代谢会更旺盛，加剧恶臭，同时还容易吸附尘垢，导致衣物变色。

在随之而来的干燥过程中，湿度、温度、光照、时长、通风等都可能对残留在衣物上气味分子和微生物产生影响，比如，温湿度和紫外线可能影响气味物质的挥发速度，以及与织物的结合牢度。再比如，快速干燥可以有效降低微生物的负荷量，而缓慢干燥则会导致纺织品上微生物负荷更高，使得纺织品形成“阴干臭”等特征气味。这些因素的共同作用，会导致形成独特的纺织品微生物组和特定的气味（特别是恶臭挥发物）。

值得注意的是，干燥会使细菌暴露在毛细管力下，毛细管力可以不可逆地将它们黏附在纺织纤维上。完全干燥后的生物膜，可能没有微生物活性，但生物膜中的油脂污垢、恶臭代谢物（如中长链的脂肪酸）也被牢牢地网罗住了，难以通过常规洗涤释放出来。部分细菌色素因菌体死亡而大量释放出来，还会导致纺织品变色。

2.2.4 再次穿着过程

洗涤后的衣物再次穿着，特别是开展运动或者在高热环境中，人体温度上升、汗液大量分泌，纺织品所处的环境会发生迅速改变，有些衣物可能会在穿上身很短时间内就爆发出恶臭味，其难闻程度比之前更甚。反复多次穿着的旧衣物，经清洗后，穿着过程中（特别是运动过程中）“爆发”异味。

造成“爆发”异味的原因比较复杂。一方面，洗涤过程不能有效洗净挥发性代谢物。随着衣物上水分的逐渐干燥，部分挥发性较低的成分（如中链脂肪酸）积累、浓缩，在特定条件下集中释放；另一方面，织物上累积的或者从环境中沾染的微生物会迅速“活化”，利用新的汗液、此前未洗净的污垢、干燥的生物膜等营养源，迅速生长繁殖，快速累积代谢产物。在衣物的使用周期内，污渍、微生物和恶臭挥发物会不断积累、持续发展。当衣物反复多次穿着、累积到一定量后，在合适的温度、湿度下，残留在织物上的气味物质和新产生的代谢产物的挥发速率会显著增加，表现出来就是“爆发”异味。

3 运动衣物的特殊性

经常运动的人会发现，与棉质T恤相比，涤纶T恤穿着运动后产生的气味明显更浓烈，专业的运动服比日常衣服更容易产生异味。这些痛点问题的产生，都与运动衣物的面料密切相关。

随着人们生活水平的提高，运动服饰的选择也越来越受到重视，很多人会在运动时选择专业的运动衣。运动衣物包括球衣、健身服、瑜伽服、户外运动服、泳衣等，一般具有热湿舒适性、压力舒适性等功能需求。不同运动场景下对于运动服的面料特性需求有所不同，如球类运动篮球、羽毛球等，运动量大、动作幅度大，导致大量出汗，对衣物要求有吸湿速干、透气、轻便柔软、优良的运动机能等；如健身服、瑜伽服，需要保证透气和练习时肌体不受拘束，吸湿速干，其中瑜伽服更多会要求透气性高的弹性面料。户外运动服和泳衣具有一些特殊的功能，本文的讨论暂不涉及。

出汗后汗液主要有汽态（潜汗）和液态（显汗）两种形式排出，当运动量较大时，则以液态汗液为主，因此贴身穿着的运动衣物必须具备吸湿速干功能，即能迅速将汗液从皮肤转移扩散至织物表层并快速蒸发，避免人体出现不舒适的黏体感、闷热感或湿冷感，穿着更舒适干爽。有资料显示，具有吸湿速干功能的运动服装占比已超过50%。国家标准《针织专业运动服装通用技术要求》（GB/T 29869-2013）也明确规定，专业运动服需要达到吸湿速干功能的各项性能指标，以满足运动员穿着运动时的功能性、舒适性。

传统的运动面料多采用棉纤维，具有很好的吸湿性，但棉纤维容易在汗湿后溶胀，影响面料透气性，同时棉纤维吸汗后也不容易蒸发，容易有湿冷感，因此现在吸湿速干运动衣物的纤维材质多数采用合成纤维的涤纶、锦纶、丙纶等为主，纯纺或与其他纤维混纺，其中涤纶材质最为常见。涤纶虽然可以快速干燥，但直接应用穿着舒适性仍不佳，因其本身疏水特性很容易产生闷热感，因此需要对其进行一定的改性提高吸湿性，比如使用异形截面纤维、中空纤维或超细纤维等物理手段，或者对涤纶纤维进行碱解之类的化学改性。同时，若要求面料有更好的伸展性、延伸性、回复性，也会添加氨纶进行混纺，一般含量在5%～15%之间。面料类型上，运动穿着的吸湿速干衣物多以针织物为主，便于运动舒展，而机织类的吸湿速干面料多用在衬衫、日常休闲服饰中。

大量研究表明，运动服异味问题与其纤维类型密切相关。与常见的棉等天然材质相比，涤纶为代表的合成纤维异味问题更为严重[29-30]。这是因为固有的纤维特性会影响服装的污染特性和微生物生存情况。

一方面，纤维材质和结构会影响皮脂污渍的吸附和洗净情况。运动衣常见面料以聚酯纤维为主，且织法上针织居多。研究发现[25]，聚酯材质相比棉等天然纤维亲油性好，能够吸收更多的皮脂。特别是有特殊纤维结构的吸湿速干运动衣，随着穿着时间增长，皮脂累积和亲水改性聚合物流失的条件下，根据Wenzel模型，超细/中空/异形纤维结构致使粗糙度系数更高，具有更强的疏水性和更有利于皮脂的藏匿，导致运动衣后期的皮脂清洗难度比普通衣物更大。皮脂在聚酯中沿纤维表面均匀分布，会强化对部分挥发性气味化合物的选择性“捕获”，特别是疏水性高的成分，如中链脂肪酸，进一步增加异味分子的清洗难度。另外，大量皮脂在纤维间的残留，为微生物的生长提供了有利的营养源条件。

另一方面，棉和涤纶纺织品之间细菌行为存在显著差异[25]。疏水性更强的纺织品比亲水性纺织品会黏附更多的细菌，因为其黏附的能量屏障较低。更强的细菌黏附会加速纤维表面相关生物膜的形成。生物膜的存在，会加强污垢、微生物、气味化合物在纤维上的吸附，通过不完全降解导致恶臭产生。此外，微生物会在棉和涤纶上选择性定植，有研究结果显示，倾向于在聚酯上定植的微生物其代谢产物气味的强烈程度更显著[22]。

4 运动衣物异味清洁方案展望

如前述所述，衣物异味的产生是一个复杂的链路（图1），有从皮肤上沾染的汗味，也有在运动衣上进一步滋生的汗臭味，与皮肤分泌物、微生物和运动衣的纤维面料特性等息息相关。

要真正解决运动衣物汗味问题，需要对整个异味产生链路进行全过程控制。建议从小分子异味物质、营养源和微生物等多维度考虑。洗涤阶段是深层清洁，除了提高衣物上小分子异味物质的洗去程度（去异味），还应重点关注皮脂和微生物（特别是生物膜，成分大多为eDNA、脂质、蛋白质和胞外多糖）的去除效果，即减少异味的前体物质和微生物赖以生存的营养源。同时，需要有技术可以去除、同时长效抑制运动服上能够产生的异味的微生物，控制小分子异味物质产生的幕后元凶。

综上，消费者生活习惯、环境、洗衣要求及洗涤意识正在改变，除了要求对“可视污垢”应具有洗净能力外，对“嗅觉污垢”的洗净能力（消除令人厌恶的异味）成为消费者在选购织物洗涤剂时十分看重的新价值点，值得整个洗涤行业高度重视，开发高效的清洁产品，以满足消费者的清洁需求。