鮮繭繅絲現(xiàn)狀與展望*

張 青

(家蠶基因組生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蠶桑生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，重慶 400715；浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，杭州 310000)

繅絲是從蠶繭中順序離解出若干根繭絲并將它們抱合成絲的工藝過(guò)程[1]。古代繅絲是直接將未出蛾的鮮繭加工成絲，由于當(dāng)時(shí)繅絲效率低，致使未經(jīng)任何處理的鮮繭出現(xiàn)嚴(yán)重的出蛾或霉?fàn)€現(xiàn)象。烘繭技術(shù)克服了鮮繭不易保存的缺點(diǎn)，從而使干繭繅絲成為主要的繅絲方式。干繭繅絲的主要工藝流程為：鮮繭收購(gòu)→熱風(fēng)干燥→剝繭→選繭→高溫觸蒸→真空滲透→煮繭→繅絲→平衡、給濕→平衡、復(fù)搖→編絲→絞絲→配色→打包[2]。該工藝過(guò)程的能耗高、副產(chǎn)品價(jià)值低，隨著近年蠶繭、勞動(dòng)力及煤炭等成本的上漲而面臨困境。而鮮繭冷凍貯藏、蠶基因改良及滅活保鮮等技術(shù)的發(fā)展解決了鮮繭貯藏的技術(shù)問(wèn)題，使鮮繭繅絲在絲綢行業(yè)重新得到重視和發(fā)展。

與干繭繅絲不同，鮮繭繅絲是將收購(gòu)到的蠶繭置于冷凍庫(kù)中殺蛹、儲(chǔ)藏而制備繅絲所用繭，具體工藝過(guò)程為：鮮繭收購(gòu)→鮮繭冷藏→混繭、剝繭、選繭→真空滲透→繅絲→復(fù)搖整理→打包入庫(kù)[3]。鮮繭繅絲不需要烘繭與煮繭，可降低能耗，很好地保留蟬蛹的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，有利于提高繅絲企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也更環(huán)保。鮮繭繅絲還可有效地避免由于烘繭不當(dāng)對(duì)蠶繭品質(zhì)造成的不利影響，且所得的鮮繭絲較好地保留了天然生絲獨(dú)特的風(fēng)度、絲鳴、彈性、柔軟及光澤等特性[4]。近年來(lái)廣西、山東等地的許多企業(yè)已開(kāi)始使用鮮繭繅絲，但鮮繭絲的品質(zhì)一直是絲綢行業(yè)爭(zhēng)論不休的問(wèn)題之一。因?yàn)轷r繭絲的部分性能比干繭絲差，鮮繭絲冒充干繭絲就給絲綢行業(yè)和出口貿(mào)易造成了混亂和困擾。目前，鮮繭絲基本性能及其與干繭絲鑒別方法、鮮繭絲絲織品產(chǎn)品性能等基礎(chǔ)研究是絲綢產(chǎn)業(yè)亟待解決的問(wèn)題。此外由于干繭與鮮繭繭質(zhì)的不同，使得成熟的干繭繅絲工藝及干繭絲紡織工藝并不完全適用于鮮繭繅絲及鮮繭絲，因此有必要對(duì)鮮繭無(wú)煮繭繅絲的工藝以及基于鮮繭絲的紡織工藝進(jìn)一步優(yōu)化。

本文綜述了鮮繭絲基本性能的研究近況，對(duì)比分析了干繭絲和鮮繭絲在成分、熱學(xué)性質(zhì)、抱合力等方面的差異，希望為干繭絲和鮮繭絲的鑒別提供方法。概述了鮮繭無(wú)煮繭繅絲工藝優(yōu)化的研究進(jìn)展，探討了發(fā)展鮮繭繅絲所需的配套設(shè)施和技術(shù)，對(duì)鮮繭繅絲行業(yè)提出適當(dāng)?shù)慕ㄗh，以期為鮮繭繅絲和絲綢行業(yè)的健康繁榮發(fā)展提供參考。

1 鮮繭絲和干繭絲的性能對(duì)比

1.1 成分差異

由于工藝不同，鮮繭絲和干繭絲的成分有一定差異。首先是絲膠含量不同：鮮繭繅絲由于沒(méi)有煮繭工序，整個(gè)過(guò)程采用低溫工藝，因此比干繭繅絲的絲膠溶失少，制備的鮮繭絲條一般含有更多的絲膠[5-6]。龍輝等[7]比較研究了廣西不同莊口蠶繭所得干繭絲和鮮繭絲絲膠含量后得出：同一莊口的蠶繭制得的干繭絲絲膠含量低于鮮繭絲絲膠含量，但不同莊口蠶繭制得的鮮繭絲和干繭絲的含膠量無(wú)規(guī)可循。蔣小葵等[5]對(duì)比研究了來(lái)自不同產(chǎn)地、不同廠家、不同莊口、不同品種的干、鮮繭樣絲的絲膠含量后認(rèn)為：當(dāng)含膠率低于24%時(shí)就是干繭絲，當(dāng)含膠率高于26%時(shí)就是鮮繭絲，含膠量在24%～26%之間則不能準(zhǔn)確判斷其為干繭絲或鮮繭絲。此外高溫烘焙會(huì)使鮮繭中的熱不穩(wěn)定成分分解、揮發(fā)或發(fā)生變化，導(dǎo)致干繭絲中僅有酯類(lèi)含量較高，而鮮繭絲中含有黃酮類(lèi)、多酚類(lèi)、酰胺類(lèi)、飽和烴類(lèi)、烯烴類(lèi)、酯類(lèi)和芳香類(lèi)等化合物。其中長(zhǎng)鏈酯類(lèi)1-乙酸二十六烷基酯(C28H56O2)是鮮繭經(jīng)高溫烘焙后由其微量組分發(fā)生結(jié)構(gòu)演變產(chǎn)生的，可用于鮮繭絲和干繭絲的鑒別[8]。另外某些莊口蠶繭所制備的鮮繭絲相比干繭絲有更低的氨基酸含量[7]。雖然鮮繭絲和干繭生組成成分上有一定差異，但兩者均以無(wú)規(guī)卷曲和β-折疊的silk II型晶體結(jié)構(gòu)為主[6]。

1.2 熱力學(xué)性能差異

干繭絲和鮮繭絲在部分熱力學(xué)性能上也有一定的差異性。兩者玻璃化轉(zhuǎn)變溫度都在215 ℃左右，熱分解溫度均在320 ℃左右，經(jīng)600 ℃熱處理后的質(zhì)量損失率均為65%左右。然而動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能分析表明，鮮繭絲比干繭絲有更低的儲(chǔ)能模量和損耗模量，說(shuō)明鮮繭絲比干繭絲剛性差、黏性少，但伸縮性更好[6，9]，平均斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率都更高，且鮮繭生絲纖維的拉伸穩(wěn)定性也更好[6]。

1.3 抱合力差異

雖然鮮繭絲相比于干繭絲有一定優(yōu)勢(shì)，但其抱合力卻不如干繭絲。在干繭繅絲過(guò)程中，兩次分別長(zhǎng)達(dá)5～6.5 h、溫度為90 ℃～110 ℃的烘干工序使干繭絲表面絲膠發(fā)生較大變形，提高了結(jié)晶度，也使其繭絲抱合力增強(qiáng)[10]。也有研究認(rèn)為鮮繭繅絲比干繭繅絲工藝溫度低，因而絲膠彭潤(rùn)度低，這導(dǎo)致鮮繭生絲抱合力小且不均勻[6]，卻也使鮮繭絲的白度優(yōu)于干繭絲。干繭繅絲的高溫烘繭和蒸煮繭過(guò)程會(huì)造成芳香族氨基酸的氧化而使生絲變黃，蛹油的溢出也會(huì)污染繭層，降低了干繭生絲白度[6]。

1.4 用途差異

鮮繭絲由于抱合力不夠，不適合做經(jīng)絲使用。鮮繭絲和干繭絲作為梭織緯線的使用也表現(xiàn)出一定的差異性，即鮮繭絲在絡(luò)絲、并絲、捻絲等工序的斷頭率、倒筒過(guò)程中的清糙次數(shù)和生絲表面的疵點(diǎn)明顯高于干繭絲[11]。鮮繭絲織品的面料不如干繭絲織品面料美觀，練白平方米質(zhì)量也更低，且其染色均勻性和牢固性都不如干繭絲綢，不適合做高檔面料[7，12]。鮮繭絲織物的折皺回復(fù)角、抗彎長(zhǎng)度、靜態(tài)懸垂系數(shù)都比干繭絲織物小，因而其抗皺性稍差[2]。不過(guò)鮮繭絲織物的手感柔軟，光澤度、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和透濕性也比干繭絲織物更理想[2，13]。但也有部分研究表明鮮繭絲斷裂伸長(zhǎng)率更低[14]。

2 鮮繭繅絲工藝的優(yōu)化

2.1 冷藏工藝優(yōu)化

鮮繭繅絲是通過(guò)冷藏的方式保存蠶繭，避免其出蛾或霉變。冷藏工藝直接決定了繭質(zhì)的優(yōu)劣及后續(xù)繅絲工藝的優(yōu)化。早期研究表明冷藏溫度對(duì)繅絲成績(jī)略有影響：溫度越低，生絲品質(zhì)越好，且在15 ℃～18 ℃±1 ℃～2 ℃時(shí)既能保全繭質(zhì)還能補(bǔ)正繭質(zhì)[15]。冷藏工藝對(duì)好蛹率的影響顯著，冷藏溫度為3 ℃，冷藏時(shí)間為15 d以下時(shí)可獲得高的好蛹率[16]。若需要使鮮繭內(nèi)蛹體長(zhǎng)時(shí)間保持新鮮，則冷藏溫度需要低于-20 ℃[17]。

2.2 脫膠工藝優(yōu)化

同干繭繅絲一樣，為了解舒容易，鮮繭繅絲前也要對(duì)蠶繭進(jìn)行脫膠處理。通常用的脫膠方法有堿脫膠、皂脫膠和酶脫膠等。早期研究表明把鮮繭浸漬于含有N-長(zhǎng)鏈酰氨基酸的溶液里能使解舒容易、產(chǎn)量增進(jìn)，所繅得生絲手觸柔軟、色白、光澤好并富有彈性[4]。這種N-長(zhǎng)鏈酰氨基酸解舒劑中酰基的碳鏈約含8～20個(gè)碳原子，是飽和或不飽和的長(zhǎng)鏈酰基，而其氨基酸的種類(lèi)對(duì)解舒率沒(méi)有影響。陳景浩等[18]研究了木瓜蛋白酶用于鮮繭繅絲脫膠的工藝技術(shù)，認(rèn)為最佳工藝條件為：酶濃度4 g/L、溶液pH值7.0、脫膠溫度35 ℃、脫膠時(shí)間2 h。該條件下平均脫膠率為23.42%，解舒率平均達(dá)82.4%，單根生絲纖維斷裂強(qiáng)度平均為12.52 cN，且所得鮮繭絲表面光滑。該木瓜蛋白酶脫膠工藝有望用于鮮繭繅絲。

2.3 繅絲工藝優(yōu)化

封寶山等[19]研究了索緒湯溫度、理緒湯溫度和絲鞘長(zhǎng)度對(duì)解舒率、萬(wàn)米吊糙、繅折、生絲抱合力、生絲清潔成績(jī)和潔凈成績(jī)的影響。研究表明解舒率、萬(wàn)米吊糙、繅折和生絲清潔成績(jī)顯著受索緒湯溫度和理緒湯溫度的影響，生絲抱合力顯著受絲鞘長(zhǎng)度的影響。在他們的實(shí)驗(yàn)條件下，最優(yōu)工藝條件為：索緒湯溫度80 ℃、理緒湯溫度40 ℃、絲鞘長(zhǎng)度10 cm。

鮮繭絲不能用于紡織高檔面料主要是由于鮮繭絲的抱合力和抱合穩(wěn)定性不夠[14]。一般而言含膠率高則抱合性好。鮮繭絲含膠率一般高于干繭絲，因而影響鮮繭絲抱合性能的應(yīng)該是繭絲抱合時(shí)絲膠的膠著溫度以及受到的擠壓力。具體到鮮繭繅絲工藝中，提高繅絲湯溫度可提高繭絲絲膠膠著力，而溫度太高會(huì)使萬(wàn)米吊糙增多，大約40 ℃左右較合適。增加繅絲車(chē)速可增加生絲抱合時(shí)受到的擠壓力，進(jìn)而提高鮮繭絲的抱合性能，但會(huì)降低生絲拉伸性能，使絲條發(fā)硬。此外在設(shè)置繅絲車(chē)速時(shí)，還應(yīng)兼顧蠶繭繭質(zhì)、繭絲廠條件、繭絲纖度、解舒率和添緒效率等因素。增加絲鞘長(zhǎng)度可改善鮮繭絲抱合性能，但會(huì)增加繅絲故障、降低解舒率、影響生絲拉伸性能，一般絲鞘長(zhǎng)度以10 cm～12 cm為宜[19-20]。此外適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化處理也能改善鮮繭絲的抱合性能。微波預(yù)處理、濕熱處理以及戊二醛處理都能提高鮮繭絲的抱合力和抱合穩(wěn)定性，三者結(jié)合用于鮮繭繅絲能更好地提高鮮繭絲的抱合穩(wěn)定性。這三種處理方式主要影響了絲膠的結(jié)構(gòu)，并沒(méi)有對(duì)絲素產(chǎn)生影響，有望用于改善鮮繭絲織物綢面起毛、絲條紕裂等缺點(diǎn)，提高鮮繭絲的使用性[21]。

3 建議和展望

3.1 基礎(chǔ)研究方面的建議

鑒于鮮繭和干繭本身繭質(zhì)的區(qū)別，鮮繭繅絲本該有其適合的繅絲工藝，但因?yàn)楦衫O繅絲發(fā)展歷史悠久、工藝成熟，許多企業(yè)鮮繭繅絲時(shí)仍沿用干繭繅絲的部分工藝條件。但繅得的鮮繭絲綜合性能不夠優(yōu)良，不適合作為高檔緞面的原料。目前對(duì)鮮繭繅絲工藝有一定的研究和改進(jìn)，但仍未形成系統(tǒng)、規(guī)范的鮮繭繅絲工藝體系，不能繅得性能優(yōu)異、穩(wěn)定的鮮繭絲。因而研發(fā)適合于鮮繭的繅絲工藝體系以獲得兼具手感柔軟、透濕性好、延伸性好和抱合性能優(yōu)異的鮮繭絲是鮮繭繅絲亟待解決的基礎(chǔ)問(wèn)題。此外，目前后續(xù)的織造、練、染和整工藝也是根據(jù)干繭絲的絲質(zhì)來(lái)定的，這些工藝條件的優(yōu)化也是鮮繭絲紡織行業(yè)必須盡快開(kāi)展的工作。最后研發(fā)高效便捷的鑒別鮮繭絲和干繭絲的檢驗(yàn)技術(shù)也有利于絲綢行業(yè)穩(wěn)定有序地發(fā)展。

3.2 配套設(shè)施方面的建議

目前大部分繅絲廠都是以干繭繅絲為前提進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造的，為了適應(yīng)鮮繭繅絲的發(fā)展，部分配套設(shè)施也要相應(yīng)地調(diào)整：(1)合理布局蠶繭冷庫(kù)，鮮繭基地大型繭站的繭庫(kù)以及絲廠的繭庫(kù)也要配置適量鮮繭冷藏庫(kù)；(2)繅絲機(jī)等繅絲設(shè)備也應(yīng)根據(jù)鮮繭繅絲的需要有所改進(jìn)，以適應(yīng)鮮繭繅絲[22]。

3.3 行業(yè)方面的建議

在沒(méi)有系統(tǒng)行業(yè)規(guī)范的情況下，企業(yè)自成一體所生產(chǎn)的鮮繭生絲質(zhì)量參差不齊。鮮繭絲與干繭絲在抱合力、織物美觀及染色性上存在差距。這樣的鮮繭絲混入市場(chǎng)會(huì)給國(guó)內(nèi)絲綢行業(yè)以及對(duì)外貿(mào)易都帶來(lái)極大的煩惱、爭(zhēng)議和不安。目前，鮮繭絲和干繭絲共存的情況已形成并將長(zhǎng)期存在。我們希望在絲綢行業(yè)安定有序的基礎(chǔ)上發(fā)展鮮繭繅絲，提出以下幾點(diǎn)建議：(1)盡快建立起鮮繭繅絲的行業(yè)規(guī)范；(2)鑒于基于鮮繭絲的練、染和整等紡織工藝還沒(méi)建立起來(lái)，目前仍沿用干繭絲紡織的相關(guān)工藝，因而建議鮮繭生絲應(yīng)該按照GB/T11797-2008《生絲》的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)；(3)流入市場(chǎng)的鮮繭絲須明確標(biāo)注“鮮繭絲”，以便后續(xù)生產(chǎn)企業(yè)可選擇性地用絲，或根據(jù)絲的品質(zhì)調(diào)整產(chǎn)品規(guī)格設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝，以減少企業(yè)因不明用絲造成不必要的損失。

4 小結(jié)

鮮繭繅絲由于能耗低、副產(chǎn)品價(jià)值高等優(yōu)勢(shì)逐漸在絲綢行業(yè)再次興起，但制得的鮮繭絲抱合力差、紡織品品質(zhì)不夠高等限制了鮮繭繅絲的發(fā)展。鮮繭絲在成分、部分熱力學(xué)性能、力學(xué)和色澤等各方面與干繭絲有一定差異，既折射出鮮繭絲的市場(chǎng)價(jià)值，也有助于推動(dòng)對(duì)兩者鑒別技術(shù)的發(fā)展。研究者需要探索并重視鮮繭繅絲在冷藏工藝、脫膠工藝和繅絲工藝上的方案優(yōu)化以及鮮繭絲紡織工藝的優(yōu)化——以使鮮繭絲得到最佳利用。今后的改進(jìn)方向應(yīng)盡量保證“基礎(chǔ)研究、配套設(shè)施、行業(yè)”三管齊下，全面保證鮮繭繅絲的健康持續(xù)發(fā)展，并進(jìn)一步為絲綢行業(yè)的穩(wěn)定、繁榮提供幫助。