鮮繭絲與干繭絲性狀對(duì)比研究

文/趙媛 黎國(guó)勇 馬林 曹軼群 譚凱燕 劉坤

鮮繭繅絲古已有之，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，產(chǎn)能提高，收獲的鮮繭短時(shí)間內(nèi)無(wú)法全部加工而化蛹成蛾，為延長(zhǎng)鮮繭貯存時(shí)間，方便運(yùn)輸存放，出現(xiàn)烘干殺蛹并逐漸形成干繭繅絲技術(shù)[1]。

鮮繭繅絲省略了烘繭與煮繭兩個(gè)步驟，繅絲成本降低，且繅絲副產(chǎn)物鮮繭蛹的市場(chǎng)需求不斷增加。自2010年部分繅絲企業(yè)在利益驅(qū)使下自建冷庫(kù)，收儲(chǔ)鮮繭，轉(zhuǎn)向鮮繭繅絲[2]。鮮繭絲出現(xiàn)初期，織綢企業(yè)普遍對(duì)鮮繭絲評(píng)價(jià)不高，一方面鮮繭絲沒(méi)有明確標(biāo)注，價(jià)格基本與同質(zhì)干繭絲相同，另一方面在干繭絲占主導(dǎo)地位的情況下，企業(yè)工藝不能適應(yīng)鮮繭絲，各道工序問(wèn)題頻發(fā)。至今，織綢企業(yè)工藝調(diào)整，基本適應(yīng)鮮繭絲，對(duì)鮮繭絲的態(tài)度已經(jīng)轉(zhuǎn)變，從拒絕到主動(dòng)，不論鮮、干繭絲均以絲等級(jí)確定其織造工藝，以最終產(chǎn)品為導(dǎo)向，但高端綢廠織造緞?lì)惤z織物時(shí)，只會(huì)采用干繭絲。

鮮繭絲確實(shí)有異于干繭絲的性能，我們?cè)诳隙r繭繅絲技術(shù)創(chuàng)新帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也要看到這些性能的改變對(duì)后續(xù)絲綢生產(chǎn)帶來(lái)了困擾。本文從鮮繭絲與干繭絲的質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)、表面形態(tài)、分子結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行研究，對(duì)比兩者性能、結(jié)構(gòu)存在的差異，為加強(qiáng)絲綢企業(yè)質(zhì)量控制，提升檢驗(yàn)單位服務(wù)效能提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

收集南寧、柳州、宜州、百色不同莊口的鮮繭10份，各莊口鮮繭分為兩組，一組放入冷庫(kù)，一組通過(guò)烘干工藝干燥后放入常溫繭庫(kù)。冷庫(kù)中的鮮繭經(jīng)過(guò)真空滲透、繅絲、復(fù)搖整理得到鮮繭絲，常溫繭庫(kù)中的干繭經(jīng)過(guò)真空滲透、煮繭、繅絲、復(fù)搖整理繅絲得到干繭絲。

將得到的10份鮮繭分別標(biāo)記為1、2、3，……，8、9、10，共10份。每份鮮繭分別獲得的鮮繭絲和干繭絲各10組，其中鮮繭絲標(biāo)記為X1、X2、X3、X4，……，X9、X10，與之對(duì)應(yīng)的干繭絲標(biāo)記為G1、G2、G3、G4，……，G9、G10，見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 生絲物理指標(biāo)測(cè)試

鮮繭絲和干繭絲的斷裂強(qiáng)度測(cè)試、生絲抱合性能測(cè)試、生絲含膠率測(cè)試所用設(shè)備均按GB/T 1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》執(zhí)行。

表1 繭絲基本信息

1.2.2 縱向超微形態(tài)觀察

利用日本JSM-6610LV型電子掃描顯微鏡在放大500倍下觀察生絲縱向表面形態(tài)。取約1cm蠶絲粘貼于導(dǎo)電膠，置于樣品臺(tái)，用日立JFC-1600儀器鍍金（40mA，30S），在掃描電鏡加速電壓5kV下觀察拍片。

1.2.3 紅外光譜測(cè)試

生絲裁剪為約5cm，捆綁成束，利用配備ZeSe晶體ATR附件的PerkinElmer Frontier(美國(guó)PE)測(cè)定繭絲紅外光譜，波長(zhǎng)掃描范圍500 cm-1～4000cm-1，分辨率2cm-1，累計(jì)掃描次數(shù)15次。相同條件下每個(gè)樣品測(cè)試3次，取平均結(jié)果進(jìn)行光譜分析。

1.2.4 高效液相色譜測(cè)試

利用高效液相色譜儀（品牌:熱電DIONEX，型號(hào)：Ultimate 3000）對(duì)鮮繭絲與干繭絲的水溶性微量組分進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)條件按浴比為1:10（g/mL)，柱溫：50℃，柱壓范圍：170bar～70bar（2320psi～1015psi，1bar≈14.5psi，1psi=6.895kPa=0.06895bar）進(jìn)行。

1.2.5 氨基酸測(cè)試

繭絲中的蛋白質(zhì)經(jīng)鹽酸水解成為游離氨基酸，經(jīng)離子交換柱分離后，與茚三酮溶液產(chǎn)生顏色反應(yīng)，再通過(guò)可見(jiàn)光分光光度檢測(cè)器測(cè)定，以外標(biāo)法定量，計(jì)算氨基酸含量。

利用德國(guó)賽卡姆 Sykam 全自動(dòng)氨基酸分析儀，茚三酮柱后衍生來(lái)檢測(cè)，檢測(cè)器采用570nm、440nm雙波長(zhǎng)可見(jiàn)光分光光度，洗脫泵流速為0.45mL/min，衍生泵流速為0.25mL/min，柱溫為58℃～74℃梯度控溫，反應(yīng)器溫度130℃，壓力0bar～40bar。選用57min水解法，茚三酮停止時(shí)間為43.0min。

2 結(jié)果與討論

2.1 斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率對(duì)比分析

表2為鮮繭絲與干繭絲斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)試結(jié)果。不同莊口的鮮繭絲斷裂強(qiáng)度區(qū)間為（32.31～37.35）cN/tex，干繭絲斷裂強(qiáng)度區(qū)間為（31.59～36.45）cN/tex，兩種生絲斷裂強(qiáng)度重合區(qū)域?yàn)椋?2.31～36.45）cN/tex，斷裂強(qiáng)度重合區(qū)域大，沒(méi)有出現(xiàn)增強(qiáng)或減弱。

對(duì)比同一莊口的鮮繭絲與干繭絲斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率的數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)有7組鮮繭絲斷裂強(qiáng)度大于干繭絲斷裂強(qiáng)度，而鮮繭絲的斷裂伸長(zhǎng)率均低于干繭絲，這表明鮮繭絲抵抗外力能力增加，變形能力減弱。

2.2 生絲抱合性能對(duì)比分析

按照GB/T 1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》，每個(gè)樣品進(jìn)行10次抱合測(cè)試，取其平均值為最終結(jié)果。

表3為鮮繭絲與干繭絲抱合性能測(cè)試的結(jié)果，不同莊口的鮮繭絲與干繭絲的抱合次數(shù)不存在顯著性差異。同一莊口鮮繭絲與干繭絲抱合次數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，有7組鮮繭絲抱合次數(shù)少于干繭絲，最大相差10次并出現(xiàn)2次，在GB/T 1797—2008《生絲》標(biāo)準(zhǔn)中生絲抱合的分級(jí)區(qū)間為10，說(shuō)明同一莊口的鮮繭絲抱合性能不如干繭絲。

表2 鮮繭絲與干繭絲斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率

表3 鮮繭絲與干繭絲抱合性能測(cè)試

2.3 生絲含膠率對(duì)比分析

表4為鮮繭絲與干繭絲含膠率測(cè)試結(jié)果。不同莊口的鮮繭絲含膠率區(qū)間為21.60%～25.23%，干繭絲含膠率區(qū)間為20.78%～25.53%，鮮繭絲含膠率平均值23.59%，大于干繭絲的22.83%。

同一莊口鮮繭絲與干繭絲含膠率對(duì)比，有7組（第2、3、4、5、6、8、10組）鮮繭絲含膠率高于干繭絲，其中第6組相差最大，鮮繭絲高于干繭絲2.55個(gè)百分點(diǎn)?？砂l(fā)現(xiàn)，同一莊口鮮繭絲含膠率高于干繭絲。

表4 鮮繭絲與干繭絲含膠率

2.4 縱向超微形態(tài)對(duì)比分析

分析10組鮮繭絲與干繭絲的電子顯微鏡照片可知，同一莊口鮮繭絲與干繭絲在生絲表面、生絲邊緣、絲膠顆粒、絲條并合、絲膠包覆一個(gè)或幾個(gè)方面有細(xì)微區(qū)別，但是不同莊口的鮮繭絲與干繭絲的區(qū)別沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)律，圖1是從10組結(jié)果中選取出的兩組樣品（第5組、第7組）電子顯微鏡照片。

另外測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于同一樣品，取樣部位不同，外觀表現(xiàn)也會(huì)出現(xiàn)差異。

圖1 鮮繭絲與干繭絲電子顯微鏡照片（第5組、第7組）

2.5 紅外光譜對(duì)比分析

蠶絲主要由絲素蛋白和絲膠組成，由于絲素蛋白和絲膠含有豐富的甘氨酸、絲氨酸和丙氨酸氨基酸殘基，因此，蠶絲紅外光譜在3280 cm-1和1068 cm-1附近出現(xiàn)明顯的羥基吸收，在2920 cm-1和2850 cm-1附近出現(xiàn)弱的亞甲基對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)吸收，并在另外1620 cm-1、1515 cm-1和1230 cm-1附近出現(xiàn)明顯的酰胺基團(tuán)特征吸收，選取兩組（第5組、第7組）光譜圖，見(jiàn)圖2。

比較發(fā)現(xiàn)，鮮繭絲與干繭絲的亞甲基伸縮振動(dòng)吸收有差異，使得繭絲紅外光譜在（3000～2800）cm-1波長(zhǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)細(xì)微的變化，因此，截?。?000～2800）cm-1波長(zhǎng)范圍紅外光譜，以經(jīng)過(guò)3000cm-1和2800cm-1兩點(diǎn)的直線為基線，扣除基線，并經(jīng)過(guò)面積歸一化后得到10組鮮繭絲和干繭絲在（3000～2800）cm-1波長(zhǎng)范圍的光譜圖，以第5組、第7組為例，見(jiàn)圖3。鮮繭絲與干繭絲相比在2917cm-1和2850cm-1的吸收增強(qiáng)，而2926cm-1和2875cm-1的吸收減弱。計(jì)算繭絲在2917cm-1與2926cm-1透過(guò)率比值、2850cm-1與2875cm-1透過(guò)率的比值，結(jié)果見(jiàn)表5。利用t-test (two population) 方法對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，在P＜0.05的條件下干繭絲與鮮繭絲的T2917/T2926和T2850/T2875的差異明顯，但是P＜0.01 的條件下差異不明顯。

蠶絲的羥基和酰胺基團(tuán)具有明顯的紅外吸收，但是，由于ATR-FTIR光譜分析方法本身的特點(diǎn)造成不同樣品測(cè)試時(shí)紅外譜圖的基線和吸收強(qiáng)度略有差異，對(duì)鮮繭絲和干繭絲紅外光譜的直接比較造成困難。由圖2可以看到，繭絲在（4000～3750）cm-1波長(zhǎng)范圍基本沒(méi)有吸收，因此，把圖2中各組樣品紅外譜圖向上平移使該波長(zhǎng)范圍透過(guò)率平均值為100%，并乘以一定的校正系數(shù)使各譜圖具有相同的吸收峰面積，處理得到10組干繭絲和鮮繭絲在（1750～500） cm-1波長(zhǎng)范圍的光譜圖，見(jiàn)圖4（第5組、第7組）。結(jié)果顯示，鮮繭絲與干繭絲羥基的伸縮振動(dòng)吸收差異不大，但是與鮮繭絲相比，干繭絲酰胺基團(tuán)的特征吸收略有減小，并以酰胺II帶（1600～1500） cm-1的變化最為明顯，分析繭絲在1514 cm-1與1069 cm-1透過(guò)率的比值（1-T1514）/（1-T1069），結(jié)果見(jiàn)表6。利用t-test （two population）方法對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，在P＜0.05的條件下干繭絲與鮮繭絲的（1-T1514）/（1-T1069）值的差異明顯，但是P＜0.01 的條件下差異不明顯。

圖2 干繭絲與鮮繭絲紅外光譜對(duì)比（第5組、第7組）

圖3 鮮繭絲與干繭絲在（3000～2800）cm-1波長(zhǎng)范圍光譜對(duì)比（第5組、第7組）

表5 鮮繭絲與干繭絲在2917 cm-1與2926 cm-1波長(zhǎng)透過(guò)率比值、在2850 cm-1與2875 cm-1波長(zhǎng)透過(guò)率比值

圖4 鮮繭絲與干繭絲在（1750～500）cm-1波長(zhǎng)范圍光譜對(duì)比（第5組、第7組）

表6 鮮繭絲與干繭絲在1514 cm-1與1069 cm-1波長(zhǎng)透過(guò)率比值（1-T1514）/（1-T1069）

2.6 高效液相色譜對(duì)比分析

在所得的10組樣品色譜圖中，第2組、第6組鮮繭絲的色譜圖中保留時(shí)間為1.5min組分色譜峰穩(wěn)定存在且具有很強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)，保留時(shí)間為10min～15min組分色譜峰也能較穩(wěn)定地存在，吸收峰強(qiáng)度變化不明顯。這兩組干繭絲的色譜圖中保留時(shí)間為1.5min組分色譜峰同樣是穩(wěn)定存在且具有很強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)，但保留時(shí)間為10min～15min組分色譜峰下降明顯，特別是第6組接近消失。其余8組鮮繭絲與干繭絲樣品色譜圖10min到15min對(duì)比色譜峰無(wú)典型差異。

圖5為鮮繭絲與干繭絲高效液相色譜圖，以第5組、第6組為例，分別代表10min～15min組分色譜無(wú)變化、色譜明顯下降。綜合評(píng)價(jià)高效液相色譜圖變化發(fā)現(xiàn)其趨勢(shì)呈現(xiàn)起伏性和隨機(jī)性，水溶性微量組分無(wú)規(guī)律性差異。

圖5 鮮繭絲與干繭絲高效液相色譜圖（第5組、第6組）

2.7 氨基酸對(duì)比分析

表7是各樣品中氨基酸總量，由表可知，鮮繭絲與干繭絲的水解氨基酸總量均很高，全部在90%以上，樣品都不溶于水，這說(shuō)明無(wú)論鮮繭絲，還是干繭絲的主要成分都是蛋白質(zhì)及多肽，總量均大于90%。鮮繭絲水解氨基酸總量范圍為90.81%～92.9%，干繭絲水解氨基酸總量范圍91.29%～93.29%，兩者的水解氨基酸總量重合區(qū)域較小。不同莊口鮮繭絲與干繭絲水解氨基酸總量存在差異。同一莊口的鮮繭絲與干繭絲，鮮繭絲的水解氨基酸總量均低于干繭絲的，但差別不大，一般只有1%左右。

同一莊口鮮繭絲與干繭絲的水解氨基酸種類(lèi)主要有17種，同一樣品各種氨基酸的含量高低差別很大，含量較高的幾種依次是甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、酪氨酸、天冬氨酸，這5種氨基酸之和占氨基酸總量的80%以上，這與紅外光譜的結(jié)果相對(duì)應(yīng)。不同莊口生絲各類(lèi)氨基酸含量無(wú)明顯差異，同一莊口干繭絲與鮮繭絲的各類(lèi)氨基酸含量也極為接近。

3 結(jié)論

同一莊口的鮮繭絲與干繭絲對(duì)比，斷裂強(qiáng)度無(wú)明顯差異，鮮繭絲的斷裂伸長(zhǎng)率均低于干繭絲，鮮繭絲抱合性能弱于干繭絲，鮮繭絲含膠率高于干繭絲。

表7 繭絲水解氨基酸總量

利用掃描電子顯微鏡觀察鮮繭絲與干繭絲縱向表面超微形態(tài)，兩者無(wú)差異，同一樣品取樣部位不同，表面形態(tài)會(huì)有明顯差異。

鮮繭絲與干繭絲高效液相色譜圖變化趨勢(shì)呈現(xiàn)起伏性和隨機(jī)性，兩者水溶性微量組分無(wú)規(guī)律性差異。

鮮繭絲與干繭絲的水解氨基酸總量、各類(lèi)氨基酸含量極為接近，無(wú)明顯差異。

紅外光譜測(cè)試中，鮮繭絲與干繭絲的亞甲基伸縮振動(dòng)吸收略有差異，使得繭絲紅外光譜在（3000～2800）cm-1波長(zhǎng)范圍內(nèi)出現(xiàn)細(xì)微的變化，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，鮮繭絲與干繭絲在波長(zhǎng)2917 cm-1與2926 cm-1透過(guò)率的比值，波長(zhǎng)2850 cm-1與2875 cm-1透過(guò)率的比值有明顯區(qū)別，另外與鮮繭絲相比，干繭絲酰胺基團(tuán)的特征吸收略有減小，并以酰胺II帶（1600～1500）cm-1的變化最為明顯，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析鮮繭絲與干繭絲在1514 cm-1與1069 cm-1吸光率的比值（1-T1514）/（1-T1069）有顯著差異。