淺析多種蠶絲脫膠方法

丁歡+胡嵐+龍莎+朱良紅+何勇

摘要：本文采用幾種化學(xué)和酶處理方法對(duì)蠶絲進(jìn)行脫膠，探索蠶絲的最佳脫膠方法。研究結(jié)果表明，生物酶法脫膠條件溫和，脫膠率較高，高達(dá)90%～100%，通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察各種脫膠絲的微觀表面圖，生物酶法脫膠對(duì)絲素表面不會(huì)產(chǎn)生損傷。因此得出結(jié)論生物酶法綜合脫膠效果較為理想。

關(guān)鍵詞：生絲;脫膠;脫膠率;SEM表征

1 ? ?引言

絲膠是一種球狀蛋白，產(chǎn)生于蠶體的中部絹絲腺[1]，以鱗片狀不規(guī)則地包覆在從后部絹絲腺進(jìn)入中部絲腺腔內(nèi)的絲素表面，并貯存在腺腔中，約占繭絲總重量的25%。絲膠對(duì)絲素起保護(hù)作用，但過多的絲膠會(huì)影響蠶絲的光澤和手感，還會(huì)影響其漂白效果，導(dǎo)致染色不勻，因此，蠶絲上的絲膠必須去除?？偨Y(jié)現(xiàn)有的蠶絲脫膠方法主要有：水浴煮沸脫膠、碳酸鈉脫膠、中性皂脫膠、高溫高壓脫膠及酶脫膠等方法[2-4]。由于絲膠對(duì)于化學(xué)藥劑的敏感性比絲素高，因此有研究設(shè)法通過化學(xué)方法對(duì)蠶絲進(jìn)行脫膠。化學(xué)脫膠的原理是利用絲膠和絲素對(duì)于堿類、無機(jī)酸等化學(xué)藥劑穩(wěn)定性的差異而去除絲膠。隨著研究的不斷深入，用生物酶對(duì)蠶絲進(jìn)行脫膠的研究也越來越廣泛。生物酶脫膠的主要原理是不同酶對(duì)蛋白質(zhì)的水解具有專一性和高效性。眾所周知，絲素和絲膠都是蛋白質(zhì)，但兩者在氨基酸的組成和結(jié)構(gòu)上差異甚大，前者屬線狀蛋白質(zhì)，后者屬球狀蛋白質(zhì)。絲膠中極性側(cè)鏈氨基酸含量較多，含量高達(dá)74%左右，而非極性側(cè)鏈氨基酸占25.39%[5-8]。然而，絲素中含量最高的是丙氨酸和甘氨酸，這些氨基酸形成結(jié)構(gòu)緊密結(jié)晶區(qū)，所以不易發(fā)生酶解反應(yīng)[9-10]。因此，利用蛋白酶能先與絲膠生成中間物，然后再經(jīng)水解放出原來的酶，通過適當(dāng)?shù)牡鞍酌复偈菇z膠水解。本文采用幾種化學(xué)和酶處理方法對(duì)蠶絲進(jìn)行脫膠，探索蠶絲的最佳脫膠方法。

2 ? ?試驗(yàn)部分

材料：生絲20/22D。

試劑：木瓜蛋白酶，胰蛋白酶，堿性蛋白酶，中性蛋白酶，風(fēng)味蛋白酶（南寧龐博生物工程有限公司），Na2CO3，Na3PO4，硼酸，硼砂，尿素，丁二酸（成都方正化工有限責(zé)任公司）。

儀器型號(hào)具體如表1。

表1 ? ?儀器型號(hào)廠家列表

3 ? ?脫膠條件

對(duì)于化學(xué)脫膠方法研究得比較廣泛也比較成熟，因此我們參考張雨青[11]的脫膠方法進(jìn)行了化學(xué)脫膠方法的條件設(shè)計(jì)。對(duì)于生物酶法脫膠條件的設(shè)計(jì)，根據(jù)各種酶的最高酶效條件進(jìn)行脫膠條件的設(shè)計(jì)，具體各種試劑的條件如表2所示。

4 ? ?結(jié)果與討論

4.1 ?脫膠率

對(duì)本研究中各種脫膠條件進(jìn)行3次重復(fù)取平均值，按照公式（1），計(jì)算得到各種脫膠方法對(duì)生絲20/22D進(jìn)行脫膠后的脫膠率，將所有結(jié)果匯總?cè)鐖D1所示。首先，我們可以明顯看出，用生物酶法脫膠整體的脫膠率均高于幾種化學(xué)脫膠方法。其次，化學(xué)方法中脫膠率最高的為尿素，是在強(qiáng)堿及高溫劇烈條件下對(duì)蠶絲進(jìn)行脫膠，脫膠率最高達(dá)到22%左右，而用蛋白酶脫膠條件均比較溫和，用蛋白酶脫膠除風(fēng)味蛋白酶外，本研究中其余5種蛋白酶的脫膠率均在25%。同時(shí)，化學(xué)脫膠會(huì)產(chǎn)生大量污水，以目前的生產(chǎn)技術(shù)，每加工1t的蠶絲就會(huì)有150kg～250kg的絲膠蛋白隨生產(chǎn)廢水流失，致使生產(chǎn)廢水中絲膠等有機(jī)物含量嚴(yán)重超標(biāo)，使水體富營(yíng)養(yǎng)化并喪失自凈能力[12-13]。而蛋白酶可以循環(huán)利用且可以通過簡(jiǎn)單的高溫方法進(jìn)行滅活。因此，利用蛋白酶脫膠是一種簡(jiǎn)便高效，節(jié)能減排的綠色型脫膠方法。

脫膠率 （%） = [（A0-A1）/A0] × 100 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

其中：A0——脫膠前生絲試樣的干重，g;

A1——脫膠后生絲試樣的干重，g。

4.2 ?掃描電子顯微鏡（SEM）表征

脫膠效果不但影響蠶絲的光澤和手感，還會(huì)影響其漂白效果和染色效果等各種后加工工序，因此，本文對(duì)各種脫膠方法脫膠前后試樣進(jìn)行了掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，結(jié)果如圖2所示。首先，通過觀察發(fā)現(xiàn)化學(xué)脫膠方法中因脫膠率低，脫膠不完全，因此脫膠后絲素表面相應(yīng)不同程度附著未脫去的絲膠。而相比之下，由于生物蛋白酶脫膠效率普遍較高，所以蠶絲表面都比較光滑平整，脫膠較為干凈。由于生物酶法脫膠條件比較溫和，因此脫膠后絲素表面幾乎沒有出現(xiàn)損傷和刻痕，而較為苛刻的化學(xué)條件下脫膠后絲素表面產(chǎn)生了不同程度的損傷和刻痕。綜上所述，生物酶法脫膠是一種簡(jiǎn)單高效、節(jié)能減排、綠色環(huán)保的理想脫膠法。

5 ? ?結(jié)論

比較不同方法脫膠，效果最好的是酶脫膠，酶脫膠過后絲素表面光潔，透明，基本無損傷。酶脫膠具有工序少、時(shí)間短、節(jié)約能源、利于環(huán)保和降低成本等優(yōu)勢(shì)，是脫膠工藝發(fā)展的重點(diǎn)。其中，木瓜蛋白酶脫膠綜合效果最好。

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（作者單位：重慶纖維檢驗(yàn)局）