鲜茧生丝与干茧生丝理化性状的比较研究

朱良均，杨明英，邢秋明，谢启凡，金君，胡彬慧

（1.浙江大学应用生物资源研究所，浙江杭州 310058；2.湖州市纤维检验所，浙江湖州 313000）

鲜茧生丝与干茧生丝理化性状的比较研究

朱良均1，杨明英1，邢秋明2，谢启凡1，金君2，胡彬慧1

（1.浙江大学应用生物资源研究所，浙江杭州 310058；2.湖州市纤维检验所，浙江湖州 313000）

为了明确鲜茧生丝与干茧生丝的理化性能，采用六个庄口的蚕茧分别缫制的鲜茧生丝和干茧生丝，进行生丝样品的器械检测。结果表明，来源不同庄口的鲜茧生丝与干茧生丝，其清洁、洁净、断裂强度、断裂伸长率、切断、丝胶溶失率等性能无明显差异，而干茧生丝的抱合性能优于鲜茧生丝。鲜茧生丝与干茧生丝的热学性能和丝蛋白结构也无明显差异。

鲜茧生丝；干茧生丝；理化性能；比较

鲜茧生丝是指用鲜茧，或经冷冻、冷藏的鲜茧，缫制而成的生丝［1，2］。由于鲜茧缫丝工艺无需烘茧，只采用渗透渗润茧层处理，或采用轻渗透煮茧，可降低能耗，并充分利用蚕蛹，有利于提高缫丝企业的经济效益，目前已有较多企业采用鲜茧缫丝［3］。鲜茧生丝与干茧生丝由于缫丝工艺不同，受热处理不同，会直接造成茧丝性能的差异，这些差异也往往影响生丝性能，进而影响丝织及其产品［4～6］。因此，研究鲜茧生丝与干茧生丝性状，对于提高鲜茧缫丝质量，明确鲜茧生丝的使用性能等有重要意义。

本文采用六个庄口的蚕茧分别缫制的鲜茧生丝与干茧生丝样丝，进行器械检测和差示扫描量热、红外光谱分析，对比分析鲜茧生丝与干茧生丝的理化性能和丝蛋白结构的变化等，为丝织企业选择生丝原料和鲜茧生丝织物的研发提供参考。

1 材料及方法

1.1 材料

采用山东、广西、浙江等蚕茧主产区6个庄口的蚕茧，编号为A、B、C、D、E、F，同一庄口的蚕茧分别采用鲜茧缫丝工艺和干茧缫丝工艺，制得规格为23.3 dtex（20/22 D）的生丝。共6对12个生丝样品，每个生丝样品为10绞，供比较分析。

1.2 试验方法

1.2.1 物理性状检测

依据GB/T 1798-2008《生丝试验方法》［7］规定的设备和方法进行检验，包括清洁、洁净、断裂强度、断裂伸长率、切断、抱合、丝胶溶失率等。

1.2.2 仪器分析

1.2.2.1 差示扫描量热分析

分别称取约1.5 mg生丝样丝，剪碎成不超过3 mm的小段，放入铝箔坩埚中，盖上铝箔坩埚盖。采用差示扫描量热仪（DSC-822E，梅特勒-托利多公司），升温速度10℃/min，检测100℃至500℃范围内鲜茧生丝与干茧生丝的受热变化性能。

1.2.2.2 红外光谱分析

分别将鲜茧生丝与干茧生丝制成宽约2 cm的生丝平面样品，进行红外光谱（FTIR-8400S，SHIMAD⁃ZU，JAPAN）全反射检测。扫描次数为120次，分辨率4 cm-1，扫描范围4000-400 cm-1。

1.2.2.3 原子光谱检测

将鲜茧生丝和干茧生丝样品，分别称取0.5 g，加入5ml浓硝酸，在微波消解仪上消解2 h取出有机质，再将剩下的无机质定容50～100 ml，每组试样重复3次。采用原子吸收光谱仪（AA7000，SHIMADZU，JA⁃PAN）检测鲜茧生丝和干茧生丝样本的金属离子及含量，记录每个样本的数值，计算其平均值。

1.2.3 数据处理

将两种生丝的断裂强度、断裂伸长率和丝胶溶失率这三项测试结果，采用独立样本T检验方法分别进行显著性比较，得出鲜茧生丝与干茧生丝间上述3项性状的差异显著性。”

2 结果及分析

2.1 鲜茧生丝与干茧生丝物理性状的比较

2.1.1 清洁、洁净

图1、图2分别是鲜茧生丝与干茧生丝的清洁、洁净的检测结果。

由图1和图2可知，鲜茧生丝的洁净、清洁低于干茧生丝的分别有4组，所占组份百分率为66.7%。洁净指标绝对偏差最大值为2.25，最小值为0.55；清洁指标绝对偏差最大值为1.5，最小值为0.1。因此，鲜茧生丝与干茧生丝的清洁、洁净差异无规律性。

图1 鲜茧生丝与干茧生丝的洁净成绩Figure 1The neatness of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

图2 鲜茧生丝与干茧生丝的清洁成绩Figure 2The cleanness of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

2.1.2 抱合

表1是鲜茧生丝与干茧生丝的抱合力检测结果。

生丝表面被丝胶包覆，在摩擦过程中，由于外力的作用丝胶会脱落下来，直接表现为试验前后样本质量会发生减少。由表1可知，鲜茧生丝的抱合次数都低于干茧生丝的抱合次数，试验前后，试样的质量都发生了变化，总体变化表现出减少的趋势，鲜茧生丝质量变化率高于干茧生丝。

2.1.3 切断

表2是鲜茧生丝与干茧生丝的切断检测结果。

由表2可知，无论是鲜茧生丝，还是干茧生丝，切断数据分布过于随机性，各组份间数值变化无明显差异。

表1 鲜茧生丝与干茧生丝的抱合力Table1The cohesion of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

表2 鲜茧生丝与干茧生丝的切断次数Table2The breaking times of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

2.1.4 断裂强度

图3是鲜茧生丝与干茧生丝的断裂强度检测结果。

由图3可知，鲜茧生丝与干茧生丝的断裂强度的每组差值最大为0.3，最小差值为0.02，前4个对比组样品为鲜茧生丝的断裂强度略高于干茧生丝；后2个对比组样品为干茧生丝断裂强度略高于鲜茧生丝。因此，鲜茧生丝与干茧生丝的断裂强度几无差异。

2.1.5 断裂伸长率

图4是鲜茧生丝与干茧生丝的断裂伸长率检测结果。

由图4可知，鲜茧生丝与干茧生丝的伸长率的每组差值依次为-2.5、-0.3、0.5、1.4、0.4、-2.2，每组的伸长率数据过于随机性，组份间数值变化无规律。因此，鲜茧生丝与干茧生丝的伸长率无明显差异。

图3 鲜茧生丝与干茧生丝的断裂强度Figure 3The breaking strength of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

图4 鲜茧生丝与干茧生丝的断裂伸长率Figure 4The breaking elongation of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

2.1.6 丝胶溶失率

图5是鲜茧生丝与干茧生丝的丝胶溶失率检测结果。

由图5可知，鲜茧生丝与干茧生丝的丝胶溶失率，除了C组的干茧生丝胶含量高于鲜茧生丝，并达到显著差异以外，其余各组都没有达到显著差异。而且，丝胶溶失率数据分布过于随机性，组份间数值变化无规律，因此，鲜茧生丝与干茧生丝的丝胶含量的差异不明显。

2.2 鲜茧生丝与干茧生丝仪器分析结果比较

2.2.1 DSC分析

鲜茧生丝和干茧生丝的DSC分析结果如图6和表3所示。

图5 鲜茧生丝与干茧生丝的丝胶溶失率Figure 5The sericin dissolution rate of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

表3 生丝样品的热分解温度Table3The thermal decomposition temperature of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

根据图6 DSC曲线和表3数据可知，生丝样品的热分解温度在315℃～320℃之间，最大相差不超过5℃。根据DSC分析，可以明确生丝材料的热分解性能。通过比较可知，鲜茧生丝与干茧生丝的热分解温度没有明显差别，说明通过干茧加工工艺加工的样丝和通过鲜茧加工工艺的样丝的热学性能差别不大。因此，鲜茧生丝与干茧生丝的热性能无明显差异。

2.2.2 红外光谱分析

图7是鲜茧生丝与干茧生丝的红外光谱图。如图7可知，12个样丝均在红外波数为1518 cm-1和1620 cm-1左右出现2个吸收峰。1518 cm-1和1620 cm-1两个吸收峰是蚕丝蛋白β-折叠结构的特征吸收峰。通过红外光谱分析可知，无论是不同产地的生丝，还是同一个产地的两种加工工艺的生丝，特征峰基本都是一致的，都会在1518 cm-1和1620 cm-1的时候出现特征峰，说明所有检测的生丝样品的蚕丝蛋白是一致的。因此，鲜茧生丝与干茧生丝的蛋白质结构是相同的。

图6 鲜茧生丝与干茧生丝的DSC曲线Figure 6The DSC curves of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

图7 鲜茧生丝与干茧生丝的红外光谱图Figure 7The infrared spectrograms of fresh cocoon silk and dry cocoon silk

2.2.3 原子光谱分析

在缫丝过程中，由于受水、热或者化学助剂等的作用，生丝因多孔性而吸附一些物质，包括金属离子、有机物、脂肪和杂质等。原子吸收光谱能够检测样本中的金属离子及含量，通过检测明确不同来源鲜茧生丝与干茧生丝中金属离子及含量。

鲜茧生丝和干茧生丝样本的金属离子及含量的检测结果如表4所示。

表4 金属离子及含量Table4The content and kinds of metal ions

由表4可知，金属离子数据分布过于随机性，组份间数值变化无明显差异。因此，鲜茧生丝与干茧生丝中所含金属离子的种类相似，其含量没有明显差异。

3 结论

3.1 常规物理检验结果

鲜茧生丝虽然由于其前期的原料存储方式以及缫丝工艺的不同，致使其物理性能与干茧生丝会有一定的差异。但是，根据清洁、洁净、断裂强度、断裂伸长率、切断及丝胶溶失率等指标的对比试验数据表明，鲜茧生丝和干茧生丝间异质性变化不十分明显，变化趋势呈现起伏性和随机性，这些试验结果难于区别鲜茧生丝与干茧生丝。因此，常规物理检验方法不能鉴别鲜茧生丝与干茧生丝。

3.2 仪器分析结果

通过DSC分析可知，鲜茧生丝与干茧生丝的热分解温度没有明显差别，因此，鲜茧生丝与干茧生丝的热性能无明显差异。通过红外光谱分析可知，鲜茧生丝与干茧生丝的蛋白质结构变化没有明显差异。

通过原子光谱分析可知，鲜茧生丝与干茧生丝中所含金属离子的种类相似，其含量没有明显差异。

［1］朱良均，杨明英，谢启凡，等.一种提高鲜茧缫丝生丝抱合性能的方法［P］.国家发明专利，ZL 201410651510.5，2014.

［2］白燕川，刘辉芬，邹方清，等.桑蚕鲜茧一步缫丝的方法［P］.国家发明专利，ZL 03118854，2006.

［3］朱良均.缫丝方法创新的技术经济探讨［J］，蚕桑通报，2013，44（1）：8～10，19.

［4］朱良均，闵思佳.鲜茧冷藏和冷藏鲜茧的茧丝质研究［J］.丝绸，1991，11：52～54.

［5］朱良均，刘小甜，张海萍，等.偏光显微镜检验鲜茧生丝方法［P］.国家发明专利，ZL 201310017273.2，2013.

［6］朱良均，谢启凡，张海萍，等.生丝拉伸检验鲜茧生丝方法［P］.国家发明专利，ZL 201310018733.3，2013.

［7］卞幸儿，周颖，徐进，等.生丝试验方法GB/T 1798-2008［S］，北京，中国标准出版社，2008.

Study of Comparison on the Physical and Chemical Properties of the Fresh Cocoon Silk and Dry Cocoon Silk

ZHU Liang-jun1,YANG Ming-ying1,XING Qiu-ming2,XIE Qi-fan1,JIN Jun2,HU Bin-hui1
（1.Institute of Applied Bioresources,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China; 2.Huzhou Fiber Inspection,Huzhou 313000 Zhejiang,China）

Fresh cocoon silk and dry cocoon silk are reeled respectively with fresh cocoon and dry cocoon from six lots. All the silk samples are detected by instruments in order to have a better understanding of different physical and chemical properties between the fresh cocoon silk and dry cocoon silk.The results show that there is no obvious difference in the cleanness,neatness,breaking strength,elongation,breaking times and sericin dissolution rate between the fresh cocoon silk and dry cocoon silk.The cohesion performance of dry cocoon silk is better than that of fresh cocoon silk.There is no significant difference in the silk protein structure and thermal properties of fresh cocoon silk and dry cocoon silk.

fresh cocoon silk;dry cocoon silk;physical and chemical properties;comparison

TS146

A

0258-4069［2016］04-032-05

国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-22），国家茧丝绸发展基金项目（2012，2014）

朱良均（1956-），男，浙江诸暨人，教授，从事蚕丝生物材料、茧丝绸加工与检验研究。E-mail：ljzhu@zju.edu.cn