印度人如何利用絲膠

唐思瑤

印度絲織行業(yè)認(rèn)為，紡織材料可用于各行各業(yè)，如制藥、醫(yī)療、工程、農(nóng)業(yè)和食品。由于添加了大量化學(xué)物質(zhì)，有些紡織材料還具備多功能活性。這些化學(xué)物質(zhì)包括無機(jī)鹽、有機(jī)物、酚類化合物和苯、抗生素、尿素和相關(guān)的化合物，甲醛衍生物以及胺合成染料。然而，大多數(shù)藥劑對人體有害，并不環(huán)保。因此，研究人員正在尋找新的多功能的生物聚合物，它具有可持續(xù)性并對環(huán)境影響較小。

像聚合物和生物聚合物，它們都是由重復(fù)的化學(xué)成分與長長的分子鏈組成。前綴“生物”的意思是由活性生物體產(chǎn)生并能進(jìn)行生物降解，因而對環(huán)境影響較小。因?yàn)閷@些環(huán)境和生態(tài)問題的關(guān)注，研究人員一直在探索關(guān)于治療和生產(chǎn)紡織產(chǎn)品方面具有多功能特性的各種天然生物聚合物，比如說海藻酸、環(huán)糊精、殼聚糖和絲膠蛋白。這種自然的生物聚合物可以讓織物更芳香，可以驅(qū)蚊、阻燃、耐水，可以遮擋光線并具有抗菌活性。

與其他生物聚合物相比，印度的絲膠研究尚處于初級階段。20年前，絲膠在印度一直被看作無用的副產(chǎn)品而遭丟棄，又因?yàn)槠湮⑸锝到鈺r需消耗大氣中的氧氣而被扣上了環(huán)境污染的帽子。隨后，人們對絲膠進(jìn)行了廣泛而深入的研究，發(fā)現(xiàn)了潛在的應(yīng)用價值，這種潛力賦予其獨(dú)特的生物化學(xué)和物理屬性。絲膠蛋白的回收不僅降低了它對環(huán)境的影響，而且可以從回收與循環(huán)利用中產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

絲膠：屬于印度的天然高分子聚合物

蠶絲來自家蠶，在印度被看作一種天然的高分子聚合物，它具有色澤和性能，廣泛應(yīng)用于紡織業(yè)。蠶絲纖維由兩種主要蛋白，絲素與絲膠組成。絲素是高度結(jié)晶化，纖維狀的蛋白質(zhì)，并與二硫鍵相連接，呈現(xiàn)出一種精致的雙線二硫鍵，其連續(xù)粘層構(gòu)成了蠶繭。印度絲織業(yè)界這樣分析絲膠：

（一）絲膠的結(jié)構(gòu)和性能

絲膠原為一種與高分子相接近而非結(jié)晶的，由25%至30%的絲蛋白構(gòu)成的蛋白質(zhì)。絲膠蛋白處于微張狀態(tài)，約有35%的表面和63%的隨機(jī)線圈呈無規(guī)則纏繞，又不具有螺旋形。絲膠蛋白是由18種氨基酸構(gòu)成。這些氨基酸包含各種類型的側(cè)基如氨基、羧基和羥基。此外，氨基酸、絲氨酸和天冬氨酸在絲膠中含量分別為33.4%和16.7%，其絲膠蛋白，如羥基氨基酸占絲膠總量的45.8%。它包含了42.3%的極性氨基酸和12.2%的非極性氨基酸。另外，蛋白質(zhì)或多肽的氨基酸序列決定了其分子性質(zhì)。

（二）絲膠分子量

絲膠是蛋白質(zhì)的混合物，它具有不同的分子性質(zhì)。它存在于廣泛的分子量中，根據(jù)提取方法、溫度、酸堿值、加工時間的不同，分子質(zhì)量從10到300千道爾頓不等。通過高溫和酸提取，絲膠的分子量在35～150千道爾頓范圍內(nèi)，而堿性溶液提取絲膠的分子量在15～75 千道爾頓的范圍內(nèi)，因此，絲膠會依據(jù)形態(tài)的改變而退化成絲膠肽或水解絲膠。

（三）絲膠的溶解度

分子量小于5～60千道爾頓的小絲膠肽能溶于冷水。相反，具有較高分子量的絲膠多肽，比如范圍在60到300千道爾頓以上，就難溶于冷水，但可溶于熱水。

（四）絲膠的熱凝膠特性

絲膠有隨意卷曲結(jié)構(gòu)和表層結(jié)構(gòu)形態(tài)。隨意卷曲結(jié)構(gòu)溶于熱水，隨著溫度的降低，卷曲結(jié)構(gòu)會轉(zhuǎn)換成表層結(jié)構(gòu)，從而形成凝膠。

（五）溶膠-凝膠的轉(zhuǎn)變

絲膠具有溶膠-凝膠性能，這是因?yàn)樗兹苡?0～60攝氏度的水并可回到凝膠冷卻狀態(tài)。

（六）等價電位點(diǎn)

絲膠的等價電位點(diǎn)是4.3，因?yàn)樗懈嗟乃嵝园被釟埢?/p>

印度如何提取絲膠

眾所周知，絲膠是蠶絲脫膠后的產(chǎn)物。印度業(yè)界至今都沒有真正實(shí)現(xiàn)絲膠的規(guī)?；庸?，而多采用簡單的加堿煮沸或用肥皂、堿、合成洗滌劑或有機(jī)溶劑如酒石酸進(jìn)行加工，甚至有采用檸檬酸來去除去蠶絲蛋白中的絲膠。肥皂和洗滌劑的提取挺簡單，它是印度目前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。然而，肥皂和洗滌劑增加了污染還影響環(huán)境?；诘鞍姿饷福壳坝《纫延锌朔@些問題的方法。另一種方法是使用高溫高壓（英文縮寫為HTHP）去除蠶絲的絲膠以確保無雜質(zhì)。高溫高壓加熱會產(chǎn)生煙霧，使其雜亂無序，且耗時甚至可損傷絲素。

目前世界所有與絲膠相關(guān)的研究都認(rèn)為，絲膠具有潛在的開發(fā)價值，人們已意識到絲膠在商業(yè)產(chǎn)品中的重要地位，所以試圖用各種方法進(jìn)行加工，包括利用脫膠的方式進(jìn)行提取。世界上一種新型的紅外加熱技術(shù)在絲膠加工業(yè)中流行開來。作為一種能有效激活絲膠且無污染的方法，與印度簡單的熱加工相比，能提高鍋爐的熱效率和加快升溫速率。它被認(rèn)為是一種可輕松控制加熱溫度，可方便應(yīng)用并能顯著節(jié)省空間和降低能耗的方法。紅外機(jī)的工作原理是直接加熱，以電磁波的形式直接將熱量傳遞到絲膠內(nèi)部，而不加熱外圍。但目前為止，紅外加熱技術(shù)還僅僅停留在理論上，并未真正用于印度的絲膠加工。

為提取絲膠，印度業(yè)界甚至嘗試用微型、納米過濾的方法從皂堿熔融金屬中提取絲膠。絲膠蛋白粉還可通過噴霧干燥、冷凍干燥或托盤干燥等方法提取。除了對膜的研究外，印度還從生產(chǎn)絲綢的廢水中通過乙醇沉淀法回收絲膠。不過到目前為止，這種方法有效性還很差，因?yàn)檫@需要大量使用乙醇，會引發(fā)環(huán)保問題，且經(jīng)濟(jì)成本太高。大量研究表明，要獲得具有結(jié)構(gòu)和功能特性的絲膠取決于提取的方法。不管怎樣，印度最大化地從沒有降解或損壞的廢物中提取絲膠也不失為一種有效的方法。

印度如何利用絲膠

近年來，絲膠因具有獨(dú)特的性能而得到印度業(yè)界的重視，如生物相容性、生物降解性、抗菌抑菌、抗紫外線、耐氧化性、吸濕性等等。絲膠的應(yīng)用領(lǐng)域與其分子量的大小有區(qū)別。據(jù)印度紡織媒體報道，低分子量絲膠肽（小于20千道爾頓）和絲膠蛋白水解物被應(yīng)用于化妝品行業(yè)，包括護(hù)膚和護(hù)發(fā)產(chǎn)品，保健品和藥物。另一方面，高分子量的絲膠肽（大于20千道爾頓）大多被用作生物醫(yī)藥材料、可降解的生物材料、復(fù)合聚合物、功能性生物膜、凝膠和功能性纖維及織物。

印度也在開展絲膠的臨床研究。絲膠由于具有生物活性，如細(xì)胞增殖，在人體組織修復(fù)工程中，絲膠被證明具有傷口愈合的功效，它通過激活膠原蛋白合成和減小傷口大小，而且不會引起過敏反應(yīng)或炎癥。絲膠的成分也提高了對人類皮膚成纖維細(xì)胞的附著培養(yǎng)，以及增強(qiáng)促進(jìn)角膜傷口愈合的效果。因此印度已加大了對抗凝藥物的藥理研究，在抗癌和絲膠的抗凍活性方面，印度媒體也偶有報道。

絲膠含有豐富的絲氨酸，是化妝品行業(yè)的一個優(yōu)秀的保濕劑。因?yàn)樗哪z原蛋白能促進(jìn)活性，所以它能增強(qiáng)皮膚彈性，還有抗皺紋和抗衰老的作用。絲膠蛋白可抑制酪氨酸酶活性，阻止皮膚黑色素生物合成。此外，印度人還發(fā)現(xiàn)絲膠對紫外線引起的急性損傷和腫瘤能起到抑制作用，通過在無毛小鼠皮膚減少氧化應(yīng)激發(fā)揮抑制活性作用。因此，他們也開始走出一條獨(dú)特的絲膠研發(fā)之路。

（http：//www.fibre2fashion.com/industry-article/7642/the-story-of-sericin-extraction-recovery-properties-and-its-application-on-textiles？page=1）