三个家蚕品种茧丝机械性能对比试验

彭梦媛，黄文功，黄凌，陶程，黄小丹，蒙艺英，张桂征，闭立辉

（1.广西大学农学院，南宁市 530004；2.广西壮族自治区蚕业科学研究院，南宁市 530007）

三个家蚕品种茧丝机械性能对比试验

彭梦媛1，黄文功2，黄凌2，陶程1，黄小丹1，蒙艺英2，张桂征2，闭立辉2

（1.广西大学农学院，南宁市 530004；2.广西壮族自治区蚕业科学研究院，南宁市 530007）

通过对3个实验室饲养的两广二号、桂蚕N2、华康2号茧丝断裂强力和断裂伸长率测试，并对单茧平均茧丝断裂强力和断裂伸长率及其茧内变异进行对比分析。结果显示，两广二号、桂蚕N2、华康2号的单茧平均茧丝断裂强力均值分别为11.057 cN、11.195 cN、11.848 cN，差异显著；茧内茧丝断裂强力变异分别为24.963、17.589、21.909，差异显著；单茧平均茧丝断裂伸长率分别为24.560%、25.692%、25.537%，差异显著；茧内茧丝断裂伸长率变异均值分别为18.865、16.789、17.430，差异不显著。

茧丝；断裂强力；断裂伸长率；变异系数

蚕丝是一种优良的天然蛋白质纤维，素有“纤维皇后”的美称。自21世纪以来，随着科学技术的不断发展，蚕丝不仅可以用来作为高级的纺织原料，其在医药领域、材料领域、食品领域以及美容行业等均得到了广泛的应用。目前，凭借桑蚕丝优异的综合机械性能而制成的复合材料备受瞩目。迄今为止，国内外众多学者及专家就蚕丝的结构及其性能之间的关系进行了不同层面的研究与探讨。

蚕丝是由丝胶和丝素两部分组成，丝胶约占20%～30%，主要起到粘结与保护丝素的作用，对茧丝强伸力的贡献很小；丝素占蚕丝纤维的70%～80%，是蚕丝的主要组成部分，是蚕丝强伸力的主要贡献者。J.Pe’rez-Rigueiro等[1-2]研究发现茧丝中丝胶的存在几乎不增加丝纤维的抗拉伸形变，因此脱胶蚕丝具有更高的价值，其强度和韧性均比未脱胶蚕丝要高，但脱胶过程中的物理和化学因素易对丝素纤维造成损伤影响蚕丝的机械性能[3]。家蚕茧丝在不同环境条件中的机械性能也存在着差异。陈新等[4]研究了不同温度下桑蚕丝的力学性能，结果表明：在实验温度范围内，茧丝初始模量和断裂强度皆随温度的升高而降低；王建南等[5]探讨了真丝在氯化钙溶液中的分纤举动与力学性能，研究表明，随着丝纤维的溶解，纤维表面出现较为明显的分纤举动，同时纤维内部大分子的聚集态结构发生变化，分子间的结合力减弱，强伸力下降。此外，R.Rajkhowa等[6]对印度丝纤维的拉伸应力应变和恢复特性及其结构的依赖性进行了研究，与较粗的蚕丝纤维相比，细蚕丝纤维具有较高的强度和较好的模量，相对密度和双折射率都比较高，但断裂伸长率较低。其次，桑蚕丝由于其结构更紧密，分子量更高，这使得它具有弹性而非粘弹性纤维的特性。为了更好地利用丝茧的机械性能，拓展其在生物材料等领域的新用途，陈福佳等[7]调查了丝茧（家蚕）多层结构及力学性能，结果发现，茧的内层丝胶含量较少但纤维间结合紧密。

张月华等[8]研究了家蚕品种茧丝强伸力差异及相关分析，结果表明，茧丝强度与断裂强力、断裂伸长和断裂伸长率在0.01的水平上具有很强的正相关性；茧丝强伸力与全茧量、茧层量、茧丝量无相关，它们之间是独立遗传。黄文功等[9]对桂蚕2号在折蔟、方格蔟和花蔟3种蔟具上营茧的茧丝断裂强力和伸长率及其茧内变异进行测试研究，结果表明采用这3种蔟具营茧对茧丝的断裂强力及其变异的影响差异不显著，但对茧丝断裂伸长率及其变异的影响差异显著。

由前人的研究可见，茧丝的力学性能受到品种内部遗传因子、物理化学因素、蔟具等影响。茧丝的机械性能进而会影响到蚕茧和生丝的机械性能[10]。本研究旨在对亚热带推广应用的家蚕品种茧丝机械性能进行测试对比研究，为缫丝织绸工艺的改进提供理论依据。

1 试验设计

1.1 材料和仪器

1.1.1 试验材料 本试验蚕品种为两广二号、桂蚕N2以及华康2号，由广西壮族自治区蚕业科学研究院供种，由柳州、玉林和河池三个省级实验室试验点于2015年秋季饲养，采用方格蔟营茧。

1.1.2 试验仪器 缫丝设备采用数控单茧缫丝设备；强力、伸长率测试设备采用上海新纤仪器有限公司生产的XQ-2纤维强伸度仪；上海精宏实验设备有限公司生产的DK-S22型电热恒温水浴锅。

1.2 试验方法

样茧煮透后用自制的数控单茧缫丝设备以1 m/s的速度缫丝，每间隔30 m抽取一个丝样，用双面胶将丝样两端固定在内长度约为10 cm的纸片上，保持丝样一定的松弛卷曲以便于脱水收缩到自然的状态，在20±1℃、75%～85%RH环境条件下保护2 d后测试，每个地区的每一种品种抽10粒样茧。

用XQ-2纤维强伸度仪测试单茧所取样丝的断裂强力、断裂伸长率，夹距20 mm，拉伸速度为10 mm/ min，给予0.15 cN预张力。通过XQ-2纤维强伸度仪配套系统，统计出单茧平均茧丝断裂强力、平均茧丝断裂伸长率及茧内变异系数（CV）。

2 结果分析

2.1 单茧茧丝断裂强力分析

两广二号、桂蚕N2、华康2号单茧平均茧丝断裂强力均值分别为11.057 cN、11.195 cN、11.848 cN（表1），SPSS分析结果显示sig=0.042，P＜0.05，差异显著（表2）。多重比较结果（表3）显示，两广二号与华康2号之间断裂强力的差异显著，桂蚕N2的断裂强力与两广二号和华康2号差异不显著。

表1 品种间力学性能均值

表2 单茧平均茧丝断裂强力方差分析

表3 品种间力学性能比较

2.2 单茧茧内茧丝断裂强力变异分析

两广二号、桂蚕N2、华康2号品种间茧内茧丝断裂强力变异均值分别为24.963、17.589、21.909，SPSS分析结果显示sig=0.000，P＜0.05，差异显著（表4）。多重比较结果显示（表3），这三种品种之间茧内茧丝断裂强力变异的差异均显著，桂蚕N2的强力变异最小，两广二号的强力变异最大，华康2号的强力变异介于桂蚕N2和两广二号之间。

表4 单茧茧内茧丝断裂强力方差分析

2.3 单茧平均茧丝断裂伸长率分析

两广二号、桂蚕N2、华康2号单茧平均茧丝断裂伸长率均值分别为24.560%、25.692%、25.537%，作反正弦角度转换后用SPSS进行方差分析，结果显示sig=0.038，P＜0.05，差异显著（表5）；多重比较结果显示（表3），两广二号单茧平均茧丝断裂伸长率最小，与桂蚕N2、华康2号间均差异显著；桂蚕N2与华康2号间差异不显著。

表5 单茧平均茧丝断裂伸长率方差分析

续表5

2.4 茧内茧丝断裂伸长率变异分析

两广二号、桂蚕N2、华康2号品种间茧内茧丝断裂伸长率变异均值分别为18.865、16.789、17.430， SPSS分析结果显示sig=0.116，P＞0.05，差异不显著（表6）。

表6 茧内茧丝断裂伸长率变异方差分析

3 小结

3.1 断裂强力及其变异

通过对两广二号、桂蚕N2、华康2号3个品种蚕茧的单茧平均茧丝断裂强力及其茧内变异进行对比分析，华康2号平均断裂强力最大，为11.847 cN，桂蚕N2次之，为11.193 cN，两广二号最小，为11.057 cN；SPSS分析结果显示，两广二号与华康2号之间断裂强力差异显著；桂蚕N2的断裂强力与两广二号和华康2号差异均不显著。这三个品种之间茧内茧丝断裂强力变异分别为24.963、17.593、21.910，品种间差异均显著。试验结果表明3个家蚕品种间蚕丝断裂强力及茧内变异存在较大的差异。

3.2 断裂伸长率及其变异

通过对两广二号、桂蚕N2、华康2号3种品种的单茧平均茧丝断裂伸长率及其茧内变异进行方差分析，两广二号、桂蚕N2、华康2号单茧平均茧丝断裂伸长率分别为24.560%、25.693%、25.537%，两广二号与桂蚕N2、华康2号差异显著，桂蚕N2和华康2号差异不显著；这三种品种之间茧内茧丝断裂伸长率变异分别为18.867、16.800、17.430，品种间差异不显著。试验结果表明3个家蚕品种间断裂伸长率有显著差异，但茧内变异未表现出明显差异。

4 讨论

理论上说，华东地区的家蚕品种茧丝纤度比广西的南亚热带家蚕品种茧丝纤度大，从试验结果看出，来自华东地区的华康2号茧丝断裂强力均比广西南亚热带品种两广二号和桂蚕N2大，但断裂伸长率却是最小，两广二号与之相反。分析这一现象是最根本因素是纤度差异或其他原因引起的茧丝性质差异有待下一步研究。

［1］ Pérez-Rigueiro J，Elices M，Llorca J，et al.Tensile properties of silkworm silk obtained by forced silking［J］.Journal of Applied Polymer Science，2001，82（82）：1928-1935.

［2］ Pérez-Rigueiro J，Viney C，Llorca J，et al.Mechanical properties of single-brin silkworm silk［J］.Journal of Applied Polymer Science，2000，75（10）：1270-1277.

［3］ 高香芬，左保齐.不同脱胶方法对蚕丝机械性能的影响［J］.丝绸，2008，45（12）：30-33.

［4］ 陈新，周平，姚文华，等.不同温度下桑蚕丝的力学性能［J］.高等学校化学学报，2001，22（9）：1592-1596.

［5］ 王建南，陈宇岳，盛家镛，等.真丝在氯化钙溶液中的分纤举动与力学性能［J］.丝绸，2002，39（2）：8-10.

［6］ Rajkhowa R，Gupta V B，Kothari V K.Tensile stress-strain and recovery behavior of Indian silk fibers and their structural dependence［J］.Journal of Applied Polymer Science，2000，77（11）：2418-2429.

［7］ Chen F，Porter D，Vollrath F.Silk cocoon（Bombyx mori）：Multi-layer structure and mechanical properties［J］.Acta Biomaterialia，2012，8（7）：2620-2627.

［8］ 张月华，徐安英，李木旺，等.家蚕品种茧丝强伸力差异及相关分析［J］.丝绸，2006，43（7）：28-30.

［9］ 黄文功，蒙艺英，张桂征，等.三种蔟具营茧对家蚕茧丝力学性能的影响［J］.广西蚕业，2015，52（3）：13-17.

［10］ 谢启凡，胡彬慧，杨明英，等.家蚕茧及其茧丝和生丝的机械性能概述［J］.蚕业科学，2015，41（6）：1120-1126.

S886.4；

A；

1006-1657（2016）02-0036-5

2016-05-30；

2016-06-05

信息］彭梦媛（1993—），女，硕士研究生，主要研究茧丝微结构。E-mail：pmy1375032580@163.com

信息］闭立辉（1967—），男，本科，研究员。E-mail：gxblh@163.com