焙烘處理對(duì)鮮繭生絲多酚微量組分的影響

王聰磊， 馬明波， 董鎖拽， 潘璐璐， 周文龍(.浙江理工大學(xué) 材料與紡織學(xué)院、絲綢學(xué)院，杭州 3008；.浙江出入境檢驗(yàn)檢疫局 絲檢中心，杭州 300)

研究與技術(shù)

焙烘處理對(duì)鮮繭生絲多酚微量組分的影響

王聰磊1， 馬明波1， 董鎖拽2， 潘璐璐2， 周文龍1
(1.浙江理工大學(xué) 材料與紡織學(xué)院、絲綢學(xué)院，杭州 310018；2.浙江出入境檢驗(yàn)檢疫局 絲檢中心，杭州 310012)

是否經(jīng)歷烘繭和煮繭工序是鮮繭和干繭繅絲工藝的本質(zhì)區(qū)別，繭絲中水溶性的多酚類化合物屬于熱不穩(wěn)定成分，在繅絲工序中易于變性或流失。因此，分析繭絲中的多酚類化合物來鑒別鮮繭/干繭生絲具備可行性，文章分析了焙烘處理過程中鮮繭生絲多酚微量組分的變化。以同一批次的鮮繭生絲作為研究對(duì)象，在不同條件下進(jìn)行焙烘處理，采用高效液相色譜(HPLC)對(duì)焙烘后的生絲水提物進(jìn)行檢測(cè)，并利用紫外光譜和紅外光譜對(duì)HPLC圖中不同保留時(shí)間的組分進(jìn)行定性分析。結(jié)果表明，較低的焙烘溫度對(duì)鮮繭生絲微量組分的結(jié)構(gòu)和含量影響不明顯，高溫焙烘會(huì)使鮮繭生絲中的多酚類物質(zhì)大量流失，且焙烘5 h后保留時(shí)間為10～16 min微量組分接近于消失；紫外光譜和紅外光譜分析結(jié)果表明保留時(shí)間為10.13 min和13.25 min的物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，均是多酚類化合物。

焙烘；鮮繭生絲；多酚；高效液相色譜；紅外光譜

傳統(tǒng)的繅絲工藝是將收購的鮮蠶繭經(jīng)高溫烘繭成為可儲(chǔ)存的干繭，然后再經(jīng)過滲透煮繭，最后繅絲、復(fù)搖整理成為一定卷裝形式的生絲，這種生絲稱為干繭生絲。反之，鮮蠶繭不再經(jīng)過高溫烘繭、煮繭等工序，僅通過低溫儲(chǔ)存真空滲透就直接繅制而成的生絲，稱為鮮繭生絲[1-2]。鮮繭繅絲工序少，節(jié)省能耗，且蠶蛹可更為有效利用，綜合效益高，因此越來越多的繅絲企業(yè)開始生產(chǎn)鮮繭生絲。但不少絲綢企業(yè)反映：鮮繭生絲織造性能較差，織物綢面容易出現(xiàn)質(zhì)量問題[3]。所以，對(duì)繭絲屬性(鮮繭生絲或者干繭生絲)的鑒定顯得十分重要。目前國內(nèi)已報(bào)道了多個(gè)可鑒別鮮繭生絲和干繭生絲的方法，其依據(jù)分別是基于生絲白度、單絲強(qiáng)度、含膠率等物理性能的差異[4-6]。這些方法具有一定的科學(xué)性，但不同產(chǎn)地、廠家繅制的生絲相關(guān)性質(zhì)差異較大，因此，基于這些物理性質(zhì)的鮮/干繭絲的檢測(cè)方法不具備普適性，并不實(shí)用。

繭絲中除絲膠、絲素外，還有少量的蠟、色素、碳水化合物和無機(jī)物等物質(zhì)[7]。桑蠶繭絲中含有一些多酚類化合物，如槲皮素、山柰酚等多種黃酮[8]。這些多酚類小分子附著在絲膠上，熱穩(wěn)定性差，水溶性較好，在干繭繅絲法烘繭、煮繭工序中，受到高溫和浸潤作用很容易變性、降解或溶失，導(dǎo)致其在繭絲中的含量減少。有研究表明，利用高效液相色譜對(duì)鮮繭生絲和干繭生絲中多酚微量組分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鮮繭生絲中多酚類組分成分多，含量高；而干繭生絲中的這些成分極少，證明利用液相色譜分析鮮/干繭生絲的多酚類成分來鑒別兩者具有較好的可行性[9]。鑒于不同廠家所使用的繅絲工藝(主要是烘/煮繭溫度和烘/煮繭時(shí)間)不同，因此研究鮮繭生絲多酚類小分子隨焙烘溫度和時(shí)間的變化很有必要。本文利用高效液相色譜分析了不同條件焙烘處理時(shí)鮮繭生絲中多酚類成分和含量的變化，以期完善基于分析繭絲中多酚類組成的鮮/干繭生絲的檢測(cè)方法，為鮮/干繭生絲的商業(yè)鑒別和后續(xù)研究提供借鑒。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：桑蠶鮮繭絲及干繭生絲(浙江省杭州檢驗(yàn)檢疫局)，去離子水、超純水、色譜純甲醇(杭州高晶精細(xì)化工有限公司)。

儀器：R201D型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮儀器有限公司)，JP-100S型超聲波清洗機(jī)(深圳潔盟超聲清洗機(jī)有限公司)，DHG-9146A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司)，OHRUS電子分析天平(AR124CN，奧豪斯儀器上海有限公司)，TU-1950雙光束紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限公司)，F(xiàn)D-1A-50冷凍干燥機(jī)(上海比朗儀器有限公司)，Nicolet 5700傅里葉紅外光譜儀(美國Thermo Nicolet公司)，Waters-E2695高效液相色譜儀(美國沃特斯科技有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 鮮繭生絲的焙烘

稱取5.0 g鮮繭生絲樣品4份(鮮繭生絲樣品源于同一產(chǎn)地、同一批次)，每份樣品均置于烘箱中焙烘，焙烘溫度為80 ℃，時(shí)間分別為0、1、3 h和5 h。焙烘完成后取出生絲樣品并剪碎至1 cm以下的小段。

重復(fù)上述操作，分別在90、100、105 ℃和110 ℃下對(duì)生絲樣品進(jìn)行焙烘處理，焙烘時(shí)間梯度同上。

1.2.2 鮮繭生絲提取液的制備

將焙烘后剪碎的繭絲樣品置于200 mL燒杯中，加入125 mL去離子水并攪拌，使繭絲樣品完全被浸潤，并在超聲波清洗機(jī)中(40 ℃，300 W)超聲輔助提取90 min，抽濾。將濾液置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上50 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至干，再加入1 mL去離子水置于超聲波清洗機(jī)中超聲1～2 min加速溶解提取物，最后將制備得到的淺黃色提取液經(jīng)0.45 μm過濾膜過濾，轉(zhuǎn)移至HPLC樣品瓶中，待測(cè)。

1.2.3 高效液相色譜檢測(cè)

HPLC檢測(cè)條件：色譜柱為Spursil C18(250×4.6 mm，3.5 μm)，柱溫30 ℃，進(jìn)樣量20 μL，流速1 mL/min，檢測(cè)波長280 nm。流動(dòng)相為甲醇(A相)、水(B相)，梯度洗脫，流動(dòng)相配比：0 min(15%A，85%B)；17 min(100%A，0%B)；20 min(100%A，0%B)；30 min(15%A，85%B)。

1.2.4 紫外-可見光譜檢測(cè)

利用1.2.3方法制備鮮繭生絲的多酚類組分，收集一定量各流分的鮮繭生絲水提物(HPLC圖中保留時(shí)間為10.13 min和13.25 min)，采用紫外可見分光光度計(jì)對(duì)流分進(jìn)行檢測(cè)，空白樣為去離子水，檢測(cè)波長為200～800 nm。

1.2.5 紅外光譜測(cè)試

將收集到的各流分濃縮至黏糊狀后冷凍干燥成粉末，取少量粉末與溴化鉀混勻、壓片，測(cè)試其紅外吸收光譜。掃描波數(shù)范圍為4 000～500 cm-1，掃描間隔為2 nm。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外光譜分析

多酚類物質(zhì)極性大，易溶于水，故將純水作為鮮繭生絲多酚類物質(zhì)的提取溶劑。鮮/干繭生絲水提物的高效液相色譜圖如圖1所示，可以明顯看出兩種生絲的主要區(qū)別就在于是否含有保留時(shí)間為10～16 min組分色譜峰[9]，尤其以保留時(shí)間為10.13 min和13.25 min組分差異最為顯著。因此對(duì)保留時(shí)間為10.13 min和13.25 min組分進(jìn)行收集并分析其結(jié)構(gòu)，兩種組分的紫外吸收光譜如圖2所示。

圖1 鮮繭生絲和干繭生絲水提物的HPLC譜圖Fig.1 HPLC chromatograms of water extracts from fresh raw silk and dry raw silk

圖2 不同保留時(shí)間流分的紫外吸收光譜Fig.2 UV spectrograms of the fractions with different retention time

桑葉富含多酚類化合物，幼蠶食桑葉長大，吐絲結(jié)繭，因此繭絲中含有少量的來源于桑葉中的天然多酚類物質(zhì)。多酚類化合物雖然種類繁多，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但其甲醇溶液在相應(yīng)的紫外區(qū)卻有特定的吸收峰，因此可通過紫外吸收大致判斷化合物種類。從圖2中保留時(shí)間為10.13 min和13.25 min組分的紫光吸收光譜可見，兩者均在220 nm及280 nm左右處含有芳香族化合物所具有的E帶及B帶紫外特征吸收，符合多酚類化合物的紫外吸收特征，說明這兩種物質(zhì)很可能是多酚類化合物[10]。

2.2 紅外光譜分析

圖3是保留時(shí)間為10.13 min和13.25 min組分的紅外吸收光譜圖。從圖3可以看出，保留時(shí)間為10.13 min的組分在3 425 cm-1左右處有強(qiáng)而寬的—OH伸縮振動(dòng)吸收峰；該物質(zhì)在2 930 cm-1和2 850 cm-1處有較弱的C—H伸縮振動(dòng)吸收峰，可歸因于苯環(huán)及雜環(huán)上的次甲基及亞甲基；在1 600、1 402 cm-1處的吸收歸因于苯環(huán)骨架的伸縮振動(dòng)；1 250 cm-1處可能為酚羥基C—O伸縮振動(dòng)吸收峰；1 101 cm-1處有明顯的醚鍵伸縮振動(dòng)，歸因于苯環(huán)-雜環(huán)連接處的Ar—O—C的吸收；而在870 cm-1處很可能是苯環(huán)上孤立H的伸縮振動(dòng)吸收。從紅外吸收光譜推測(cè)，該物質(zhì)完全符合多酚類化合物的紅外光譜特征。

保留時(shí)間為13.25 min組分的紅外光譜，顯示出該物質(zhì)在3 430 cm-1左右處的吸收很強(qiáng)且寬，可能是酚羥基及雜環(huán)上的R—OH的伸縮振動(dòng)；在2 900 cm-1左右處有兩個(gè)吸收峰，可能是亞甲基或次甲基的C—H伸縮振動(dòng)；在1 600、1 510 cm-1和1 430 cm-1顯示出明顯的苯環(huán)骨架的振動(dòng)吸收峰；在1 300 cm-1處顯示含有較少的亞甲基面外彎曲振動(dòng)；1 090 cm-1處的吸收歸屬于醚鍵的伸縮振動(dòng)，且吸收峰較強(qiáng)；877 cm-1處為苯環(huán)上孤立H的伸縮振動(dòng)吸收峰。從紅外光譜可以推測(cè)出保留時(shí)間為13.25 min的物質(zhì)也符合多酚類化合物的特征。

圖3 不同保留時(shí)間流分的紅外吸收光譜Fig.3 FT-IR spectrograms of fractions with different retention times

從以上分析可以看出，保留時(shí)間不同的兩種物質(zhì)的紅外光譜均符合多酚類化合物紅外光譜的特征，且兩者在1 700 cm-1左右處沒有吸收峰，表明兩者均不含有羰基[11]，說明兩者不屬于黃酮類化合物(黃酮類化合物含有酮基)。這與兩者的紫外吸收光譜特征一致，表明兩者很可能是除黃酮類化合物的其他多酚類化合物。

2.3 鮮繭生絲水提物的液相色譜圖

圖4為鮮繭生絲經(jīng)不同條件焙烘處理后其水提物的高效液相色譜圖。從HPLC圖可以看出，在保證進(jìn)樣濃度相同時(shí)，經(jīng)過不同條件焙烘處理后，鮮繭生絲水提物色譜圖中沒有出現(xiàn)新的色譜峰，保留時(shí)間為2.42 min左右處的色譜峰穩(wěn)定存在，而保留時(shí)間為10～16 min組分色譜峰強(qiáng)度有不同程度的減弱。

圖4 不同焙烘條件鮮繭生絲水提物的HPLC譜圖Fig.4 HPLC chromatograms of water extracts from fresh raw silk under different baking treatment conditions

從圖4(a)(b)可以看到，在實(shí)驗(yàn)室溫度80、90 ℃下，鮮繭生絲經(jīng)過不同時(shí)間焙烘處理后，保留時(shí)間為2.42 min組分色譜峰穩(wěn)定存在且具有很強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)，而保留時(shí)間為10～16 min組分色譜峰也能較穩(wěn)定的存在，其吸收峰強(qiáng)度只是略微降低，變化并不明顯。說明低溫焙烘對(duì)鮮繭生絲微量組分的影響并不大。

從圖4(c)(d)(e)可以看出，經(jīng)較高溫度焙烘后，保留時(shí)間為10～16 min組分相對(duì)含量隨著焙烘時(shí)間的延長而逐漸降低，尤其以保留時(shí)間在10.13 min和13.25 min組分色譜峰強(qiáng)度下降得最為明顯，在焙烘5 h后，這些色譜峰接近于消失。這說明高溫焙烘處理對(duì)鮮繭生絲微量組分具有顯著影響。這些多酚類小分子物質(zhì)附著于繭絲表面絲膠層中，穩(wěn)定性較差，高溫焙烘后大部分物質(zhì)受熱會(huì)分解，導(dǎo)致繭絲中相應(yīng)的微量組分大部分流失。在傳統(tǒng)干繭繅絲工藝中，蠶繭需要經(jīng)過高溫烘繭殺蛹，且烘繭過程更加復(fù)雜，時(shí)間更長[12]，因此，高溫烘繭在實(shí)際繅絲工藝中對(duì)繭絲的微量組分影響可能更大。

圖5是鮮繭生絲水提物HPLC圖中保留時(shí)間為10～16 min組分相對(duì)含量與焙烘時(shí)間的關(guān)系圖。從圖5可以看出，在80 ℃和90 ℃下焙烘，保留時(shí)間為10～16 min組分色譜峰峰面積占比變化并不明顯，即使在90 ℃焙烘5 h，其相對(duì)含量也僅降低了8%。當(dāng)溫度升高到100～110 ℃時(shí)，隨著焙烘時(shí)間延長，這部分物質(zhì)峰面積占比減少明顯。從總體相對(duì)含量占比分析，焙烘溫度越高，時(shí)間越長，保留時(shí)間為10～16 min組分流失量越大。

圖5 保留時(shí)間為10～16 min組分相對(duì)含量與焙烘時(shí)間的關(guān)系Fig.5 Relationship between relative amount of components with retention time of 10-16 min and baking treatment time

3 結(jié) 論

1)鮮繭生絲中含有一些干繭生絲不具有的成分，在本文的HPLC分析條件下，鮮繭生絲的這些特征成分的保留時(shí)間集中于10～16 min段。其中，兩種最主要的組分(保留時(shí)間為10.13 min和13.25 min)為除黃酮類化合物以外的其他多酚類化合物。

2)低溫(90 ℃以下)焙烘對(duì)鮮繭生絲多酚微量組分影響并不大，而高溫焙烘會(huì)使得鮮繭生絲大部分多酚類物質(zhì)流失。實(shí)際繅絲時(shí)，烘繭殺蛹的溫度一般處于100～110 ℃內(nèi)，烘繭會(huì)使繭絲多酚類組分變性。加上后續(xù)的煮繭工序使得多酚類組分進(jìn)一步流失，使干繭生絲及鮮繭生絲中的多酚類組分含量差異更明顯。因此，可以通過檢測(cè)繭絲中這些多酚類物質(zhì)的相對(duì)含量對(duì)繭絲是否經(jīng)歷高溫烘繭作出判斷，進(jìn)而可以鑒別未知生絲是鮮繭生絲還是干繭生絲。

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Effectofbakingtreatmentonpolyphenolstracecomponentsinfreshrawsilk

WANGConglei1,MAMingbo1,DONGSuozhuai2,PANLulu2,ZHOUWenlong1
(1. College of Materials and Textiles, Institute of Silk, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China;2. Silk Inspection Center, Zhejiang Entry-Exit Inspection & Quarantine Bureau, Hangzhou 310012, China)

The essential difference between fresh raw silk and dry raw silk is whether the raw silk undergoes the dry heat treatment and cooking cocoon. The water-soluble polyphenols in raw silk are thermo-unstable components which are denatured or lost in the reeling process. Therefore, it is feasible to identify fresh raw silk and dry raw silk through analyzing the polyphenols in raw silk. The change of polyphenol trace components in fresh raw silk during baking treatment was researched in this paper. The same batch of fresh raw silk was used as the research object, and baking treatment was carried out under different conditions. The water extracts of fresh raw silk were detected by high performance liquid chromatography (HPLC), and the components with different retention time in HPLC were qualitatively analysed via UV and FT-IR spectroscopy. The results indicate that the structure and content of polyphenol trace components in fresh raw silk have no significant change after baking treatment at low temperature. However, Baking treatment at high temperature results in a great loss of polyphenols in fresh raw silk, and trace components are close to disappear after baking for 5 h and the retention time of 10-16min; The UV and FT-IR spectrums analysis results show that the structures of the components with the retention times of 10.13 min and 13.25 min are similar, which are polyphenols.

baking treatment; fresh raw silk; polyphenols; HPLC; FT-IR

TS102.33

A

1001-7003(2017)10-0001-06 < class="emphasis_bold">引用頁碼

頁碼: 101101

10.3969/j.issn.1001-7003.2017.10.001

2016-12-28;

2017-09-01

浙江省質(zhì)檢總局科技項(xiàng)目(2016IK282)