桑蠶繭不同干燥工藝對繭絲質(zhì)量及品質(zhì)評價的影響

陳濤　宋江超　張美蓉　姚曉慧　伍冬平

摘要：為探究不同干燥工藝對蠶繭質(zhì)量和品質(zhì)的影響，制定蠶繭加工領(lǐng)域亟需的蠶繭干燥技術(shù)與蠶絲品質(zhì)評價技術(shù)規(guī)程，對供試的桑蠶鮮繭采用不同干燥工藝處理，比較鮮繭、半干繭、干繭及過干繭4個試驗(yàn)組的蠶繭與繭絲質(zhì)量指標(biāo)，即解舒率、繭絲纖度、清潔、潔凈、萬米吊糙次數(shù)及生絲表面觀察和紅外分析，評價不同試驗(yàn)組的蠶繭與繭絲品質(zhì)。研究結(jié)果表明：鮮繭繅絲可提高解舒率，減少萬米吊糙次數(shù)，但鮮繭生絲的表面絲膠顆粒更加明顯，恰當(dāng)?shù)暮胬O工藝處理更有助于補(bǔ)正繭質(zhì)，提高生絲品位。

關(guān)鍵詞：桑蠶繭;干燥工藝;蠶繭質(zhì)量;繭絲;品質(zhì)評價

中圖分類號：TS143. 214;S886.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-7003（2019）12-0066-06

引用頁碼：121110

2016年中國桑蠶鮮繭產(chǎn)量62. 41萬t，可生產(chǎn)生絲約8萬t[1]。雖然生絲總體質(zhì)量平穩(wěn)，但高等級產(chǎn)品尤其是6A級生絲的占比低。而高等級生絲對蠶繭原料質(zhì)量要求度高[2]，所以保證蠶繭原料的品質(zhì)顯得尤為重要。中國有優(yōu)質(zhì)桑蠶品種和地理環(huán)境適宜的蠶繭生產(chǎn)基地，除進(jìn)一步加強(qiáng)桑蠶的飼養(yǎng)過程和收購管理外，蠶繭加工技術(shù)也是對生絲品質(zhì)優(yōu)劣起決定性影響的因素之一。但目前中國原料繭的規(guī)模化加工標(biāo)準(zhǔn)缺失，無法滿足國際繭絲交易市場和繅絲工業(yè)對原料繭品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的需求。制定蠶繭加工領(lǐng)域亟需的蠶繭干燥技術(shù)與蠶絲品質(zhì)評價技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——《桑蠶繭干燥技術(shù)規(guī)程》和《桑蠶鮮（干）繭蠶絲品質(zhì)評定技術(shù)規(guī)程》，有利于實(shí)現(xiàn)加工標(biāo)準(zhǔn)與紡織需求對接，提升蠶絲產(chǎn)業(yè)規(guī)?；庸べ|(zhì)量與效益。蠶繭干燥（烘繭）是原料繭處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，《桑蠶繭干燥技術(shù)規(guī)程》適用于桑蠶繭干燥，用標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)促進(jìn)蠶繭質(zhì)量的提高和效益的增加，是進(jìn)行繭質(zhì)評價檢測的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程。此外，鮮繭繅絲由于省去烘繭環(huán)節(jié)降低生產(chǎn)成本，以及副產(chǎn)品鮮蛹的高產(chǎn)值等優(yōu)勢，廣西近90%的繅絲企業(yè)已經(jīng)開展鮮繭繅絲[34]。然而業(yè)界對鮮繭絲存在較大分歧，有認(rèn)為用鮮繭繅制的生絲和用干繭繅制的生絲相比，白度、斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長率等性能更優(yōu)[5];也有認(rèn)為鮮繭絲存在絲膠含量高，生絲抱合力不好等問題。筆者認(rèn)為，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定對專業(yè)和行業(yè)的發(fā)展要有預(yù)測性和先見性，對不同類型繭繅制的產(chǎn)品應(yīng)予以說明。

因此，針對蠶繭不同干燥程度對于繭質(zhì)鑒定的影響，鮮繭絲和干繭絲不同品質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)等兩方面內(nèi)容，本研究以鮮繭和經(jīng)不同干燥工藝處理的3種類型蠶繭為材料，參照GB/T 9111-2015《桑蠶干繭試驗(yàn)方法》和GB/T 1798-2008《生絲試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，按照GB/T 9176-2016《桑蠶干繭》和GB/T1797-2008《生絲》對繭絲質(zhì)量和繅制生絲的品質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)。

1 試驗(yàn)

1.1 材料和儀器設(shè)備

材料：2018年5月購進(jìn)當(dāng)年新鮮春蠶繭供試，品種為菁松×皓月（江蘇省海安縣蠶種場）。

儀器設(shè)備：車子風(fēng)扇白控式烘繭灶（鎮(zhèn)江維德鍋爐有限公司），F(xiàn)D102型剝繭機(jī)（浙江省雙林絲廠），RS-1000型繭質(zhì)智能測試機(jī)（四川省絲綢科學(xué)研究院），YG777型全自動通風(fēng)式快速恒溫箱、Y731型杜潑浪式抱合機(jī)（南通三思機(jī)電科技有限公司），DMFY型單面復(fù)搖機(jī)、HBJ920型黑板機(jī)（內(nèi)江市東興區(qū)華檢生絲檢驗(yàn)設(shè)備經(jīng)營部），TY8000-CRE型等速伸長試驗(yàn)儀（常州第二紡織儀器廠有限公司），日立高新AeroSurf1500臺式掃描電鏡（日立高新公司），F(xiàn)TIR-650傅里葉變換紅外光譜儀（天津港東科技股份有限公司）。

1.2方法

1.2.1蠶繭干燥工藝

供試蠶繭經(jīng)不同干燥工藝處理，分為鮮繭、半干繭、干繭及過于繭4個試驗(yàn)組。烘繭處理如下：1）鮮繭，不進(jìn)行干燥處理;2）半干繭，僅進(jìn)行頭沖干燥工藝;3）干繭，進(jìn)行頭沖和二沖干燥工藝;4）過干繭，完成頭沖和二沖干燥工藝后，繼續(xù)保持80℃烘干約2h至蛹體可捏碎成粉。蠶繭的干燥處理具體參數(shù)見表l。

1.2.2繭絲質(zhì)量測試與調(diào)查

4個試驗(yàn)組樣品剝繭、選繭和煮繭等工藝，以及潔凈試驗(yàn)和萬米吊糙次數(shù)調(diào)查均參照GB/T9111-2015《桑蠶干繭試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)操作，并以相同的繅絲工藝進(jìn)行繭絲質(zhì)檢驗(yàn)（圖1），繅絲工藝如下：

1）解舒檢驗(yàn)：100粒作五緒八粒定繅：

2）繅絲檢驗(yàn)：繅絲緒數(shù)10緒：目的纖度22. 22/24.44 dtex（20/22 D）;

3）繅絲湯溫：（43±2）℃，索緒湯溫（94±2）℃;

4）車速：解舒線速90～96 m/min，繅絲線速90～96 m/min。

1.2.3生絲性能測試

采用掃描電子顯微鏡對蠶絲樣品表面形貌進(jìn)行檢測。等速伸長試驗(yàn)儀（ CRE）測試生絲強(qiáng)度，隔距長度100 mm，動夾持器移動的恒定速度150 mm/min。強(qiáng)力讀取精度≤0. 01 kg（0.1 N），伸長率讀取精度≤0.1%。利用杜潑浪式抱合機(jī)調(diào)查生絲抱合性能。采用紅外光譜儀對樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，掃描范圍400～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)64次。

1.3測算方法

1.3.1繭絲質(zhì)量檢驗(yàn)

繭絲質(zhì)量檢驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算公式及文中涉及到的其余參數(shù)的計(jì)算公式參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9111-2015《桑蠶干繭試驗(yàn)方法》。

1.3.2生絲性能測試

生絲性能測試（生絲含膠率、斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度、抱合力等）檢驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算公式及文中涉及到的其余參數(shù)的計(jì)算公式參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1798-2008《生絲試驗(yàn)方法》。

2結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的解舒率

解舒率是衡量繅絲時繭絲離解難易程度的重要指標(biāo)，解舒率高表示繭絲容易離解，利于繅絲，反之則表示繭質(zhì)差。不同干燥程度蠶繭的解舒率如圖2所示。鮮繭試驗(yàn)組解舒率最高，為92. 84%;過干繭試驗(yàn)組最低，為80. 90%。鮮繭、半干繭試驗(yàn)組與干繭試驗(yàn)組和過干繭試驗(yàn)組相比差異顯著（P≤0.05），鮮繭試驗(yàn)組與半干繭試驗(yàn)組相比差異不顯著（P>0. 05）。由于鮮繭未經(jīng)高溫、高濕的烘干過程，繭層絲膠未發(fā)生變性，其絲膠仍然保持原有的溶解性。煮繭時，在高溫水的作用下，內(nèi)外層絲膠均能快速膨潤、溶解，蠶繭易達(dá)到適熟狀態(tài)，從而有利于繭絲離解 [6]。因此，與其他試驗(yàn)組相比，鮮繭試驗(yàn)組解舒率最高。

2.2經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的繭絲纖度

繭絲纖度表示繭絲的粗細(xì)程度，不同干燥程度蠶繭的繭絲纖度變化情況如圖3所示。過干繭試驗(yàn)組繭絲纖度最高2. 951 dtex（2.656 D）：鮮繭試驗(yàn)組最低2. 852 dtex（2. 567 D）。鮮繭試驗(yàn)組的繭絲纖度與其他試驗(yàn)組蠶繭相比差異顯著（P≤0.05），而半干繭、干繭和過干繭試驗(yàn)組的繭絲纖度無顯著差異（P>0.05）。鮮繭試驗(yàn)組蠶繭由于沒有經(jīng)過高溫烘燥處理，絲膠變性程度比較低，故而在煮繭和繅絲過程中，絲膠更容易溶失，所以相對于其他試驗(yàn)組，鮮繭繭絲纖度較小。

2.3經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的繭絲潔凈和清潔

清潔和潔凈是桑蠶干繭主要的質(zhì)量指標(biāo)，也是決定生絲等級的主要項(xiàng)目。不同干燥程度蠶繭繭絲的潔凈和清潔成績?nèi)鐖D4、圖5所示。干繭試驗(yàn)組潔凈最高，為96. 00分;其次是半干繭試驗(yàn)組，潔凈為95. 00分;鮮繭和過干繭試驗(yàn)組潔凈最低，均為94. 50分。干繭試驗(yàn)組清潔成績最高，為99.0分;其次為半干繭試驗(yàn)組和過干繭試驗(yàn)組，分別為98.5分和98.0分;鮮繭試驗(yàn)組的清潔成績最低，為97.5分。潔凈和清潔成績在4個試驗(yàn)組間呈現(xiàn)出相同的變化規(guī)律：干繭試驗(yàn)組最優(yōu)，鮮繭試驗(yàn)組最低。

相對于干繭而言，鮮繭在剝繭過程中更容易產(chǎn)生由于蠶蛹受傷引起的內(nèi)部繭層污染，而在選繭過程中不易發(fā)現(xiàn)，所以誤選率較高。在繅絲時上繭夾雜有次繭、甚至有下繭，這都會增加各個環(huán)節(jié)小糙和小纇產(chǎn)生的幾率，從而影響繭絲的清潔和潔凈。此外，鮮繭的繭層絲膠未經(jīng)變性且溶解性好，導(dǎo)致原料繭抗煮能力差、膠著點(diǎn)處解舒抵抗較小，在繅絲時易產(chǎn)生環(huán)纇，也會導(dǎo)致潔凈成績下降[7]。

綜上所述，根據(jù)不同干燥程度蠶繭繭絲的清潔和潔凈成績判斷，在現(xiàn)有的工藝條件下，相對于鮮繭來說，適干繭更適合高品位、高等級生絲的繅制。這是由于鮮繭繅絲的原料繭未經(jīng)烘繭工序，而恰當(dāng)?shù)暮胬O工藝不僅可以保全繭質(zhì)，還能補(bǔ)正繭質(zhì)，適烘有利于生絲潔凈成績的提高。

2.4經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的萬米吊糙

萬米吊糙指根據(jù)所繅制生絲的規(guī)格，平均每繅制萬米生絲所發(fā)生的吊糙次數(shù)。不同干燥程度蠶繭的萬米吊糙比較如圖6所示。鮮繭、半干繭、干繭、過干繭試驗(yàn)組的萬米吊糙次數(shù)依次升高，但差異不顯著。鮮繭試驗(yàn)組的萬米吊糙成績較干繭繅絲低，這是由于鮮繭內(nèi)外層絲膠在真空滲透和高溫索緒后膨潤、軟化均勻，絲膠均勻分布在絲素周圍，繭絲能夠從絲膠黏結(jié)點(diǎn)處順次離解，不順次離解的情況較少。

2.5經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭繅制的生絲表面形貌

采用掃描電子顯微鏡對不同干燥工藝處理蠶繭的生絲形態(tài)進(jìn)行觀察（圖7），各試驗(yàn)組生絲表面縱向形態(tài)基本相同，一根生絲由多根繭絲并合而成。樣品生絲表面均含有絲膠和細(xì)微的溝槽，且鮮繭生絲表面溝槽更多一些，這與許鳳麟[8]、蓋國平等[9]的研究結(jié)果相一致。經(jīng)過烘繭過程的生絲表面絲膠均比鮮繭試驗(yàn)組生絲要少，干繭試驗(yàn)組生絲表面比較順滑，鮮繭試驗(yàn)組生絲表面的絲膠顆粒更加明顯。這是由于鮮繭試驗(yàn)組不經(jīng)過烘繭處理，比干繭試驗(yàn)組絲膠溶失少，并且絲膠在絲素纖維表面分布雜亂、不勻稱所致。

2.6經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的生絲強(qiáng)度和抱合力

為探究不同干燥工藝處理蠶繭繅制的生絲是否存在性能差異，對不同試樣組的斷裂伸長率、斷裂強(qiáng)度、抱合力進(jìn)行測定，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。表2顯示，鮮繭、半干繭、干繭和過干繭的生絲斷裂強(qiáng)度和抱合性能沒有顯著差異。

2.7經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭繅制的生絲紅外光譜分析

為探究不同干燥工藝處理蠶繭繅制生絲的表面基團(tuán)變化，本研究對樣品進(jìn)行了紅外光譜檢測（圖8）。從圖8可以看出，所有樣品特征峰位置一致，均在3 279.5 cm-1（酰胺I）、1 621.9 cm-1（酰胺I）、1 518.9 cm-1（酰胺Ⅱ）和l 232.4 cm-1（酰胺Ⅲ）處，說明經(jīng)過不同程度的烘燥處理樣品的表面基團(tuán)沒有明顯差異。在烘燥程度增加后特征峰變得更強(qiáng)，說明隨著烘燥程度的增加，生絲樣品的吸光率增強(qiáng)，但是總體上看蠶繭烘燥沒有對生絲的表面基團(tuán)造成明顯的影響。

3結(jié)論

通過分析，鮮繭試驗(yàn)組的解舒率最優(yōu)，鮮繭繭絲纖度較小;干繭試驗(yàn)組的清潔和潔凈成績最好;萬米吊糙次數(shù)隨試驗(yàn)組樣品的干燥程度依次升高;鮮繭<半干繭<干繭<過干繭，但差異不顯著。生絲表面形貌觀察對比發(fā)現(xiàn)，繅制生絲樣品表面縱向形態(tài)一致，其中鮮繭試驗(yàn)組生絲的表面絲膠顆粒更加明顯：生絲的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率和抱合力均沒有明顯區(qū)別;紅外光譜分析顯示生絲樣品的表面基團(tuán)沒有明顯變化。與經(jīng)過烘繭處理的試驗(yàn)組相比，鮮繭試驗(yàn)組的解舒率明顯升高，但清潔和潔凈成績降低，目前工藝條件下干繭更適合于繅制高等級生絲。而恰當(dāng)?shù)暮胬O工藝處理，有利于補(bǔ)正繭質(zhì)，提高蠶繭等級和生絲等級。在一定干燥程度范圍內(nèi)（半干繭和干繭）蠶繭的繭絲質(zhì)成績影響不大，但過干繭的解舒率明顯降低，清潔和潔凈成績也顯著下降?！渡ＰQ繭干燥技術(shù)規(guī)程》應(yīng)對蠶繭干燥工藝中的處理溫度和時間進(jìn)行相應(yīng)規(guī)范。

此外，針對鮮繭絲的各種爭議和問題，《桑蠶鮮（干）繭蠶絲品質(zhì)評定技術(shù)規(guī)程》需要明確生絲類型，對不同類型繭繅制的產(chǎn)品應(yīng)予以說明。建立鮮繭絲和干繭絲的不同評價標(biāo)準(zhǔn)，并引導(dǎo)鮮繭絲后續(xù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，還需要探索新的加工工藝，推廣鮮繭繅絲標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)程，以提高鮮繭繅絲的生絲品位和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國纖維檢驗(yàn)局.2016年度生絲質(zhì)量分析報告[J].中國纖檢，2017 （9）：36-39.

China Fiber Inspection Bureau. An analysis report to annualsilk quality in 2016[J].China Fiber Inspection，2017（9）：36-39.

[2]中國纖維檢驗(yàn)局.2015年度生絲產(chǎn)品質(zhì)量分析報告[J].中國纖檢，2016（7）：28-31.

China Fiber Inspection Bureau. Analysis report for raw silkquality in 2015[J]. China Fiber Inspection， 2016（7）： 28-31.

[3]龍輝，羅志祥，謝鈞，等.廣西鮮繭繅絲現(xiàn)狀分析[J].中國纖檢，2014（ 15）：24-27.

LONC Hui， LUO Zhixiang， XIE Jun， et al. Analysis ofGuangxi fresh cocoon silk reeling situation[J].

China FiberInspection， 2014（ 15）：24-27.

[4]張洪曲，馬德坤，劉季平，等.廣西鮮繭繅絲現(xiàn)狀調(diào)查與思考[J].四川蠶業(yè)，2014， 42（4）：10-12.

ZHANG Hongqu， MA Dekun， LIU Jiping， et al.Investigation and thinking on the status quo of fresh silk inGuangxi[J].Sichuan Sericulture， 2014， 42 （4）： 10-12.

[5]陳景浩，陳興，張新宇，等.木瓜蛋白酶用于鮮繭繅絲脫膠的工藝試驗(yàn)[J].蠶業(yè)科學(xué)，2016 ，42（1）：111-117.

CHEN Jinghao， CHEN Xing， ZHANG Xinyu， et al. Pulpprotease used in the degumming of fresh silk [J]. Science ofSericulture， 2016 ，42（1）：111-117.

[6]黃繼偉，封寶山，陶立全，等.桑蠶鮮繭與干繭繅絲成績的對比分析[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2014， 45（5）：887-890.

HUANG Jiwei， FENG Baoshan， TAO Liquan， et al.Comparative analysis of silk reeling results between mulberrysilkworm fresh cocoons and dry cocoons[J]. Joumal ofSouthem Agriculture， 2014， 45（5）：887-890.

[7]黃繼偉，洪基武，林海濤，等.鮮繭繅生絲與干繭繅生絲的性能對比[J].絲綢，2013，50（11）：28-32.

HUANG Jiwei， HONG Jiwu， LIN Haitao， et al.Contrast onproperties of the fresh cocoon silk and the dried cocoon silk[J]. Journal of Silk， 2013， 50（11）： 28-32.

[8]許鳳麟.提高生絲柔軟性的途徑及影響因素的研究[D].杭州：浙江理工大學(xué)，2015.

XU Fenglin. Study on Ways to Improve the Softness of RawSilk and Its Influencing Factors[ D]. Hangzhou： ZhejiangSci-Tech University， 2015.

[9]蓋國平，李艷，蔣小葵，等.鮮繭牛絲與干繭生絲的耐微脫膠性對比[J].絲綢，2016， 53（2）：26-31.

GE Guoping， LI Yan， JIANG Xiaokui， et al.A coruparativestudy of anti-microdegumming property of fresh cocoon rawsilk and dried cocoon raw silk[J]. Journal of Silk， 2016，53（2）：26-31.

收稿日期：2019-07-01;修回日期：2019-11-15

基金項(xiàng)目：國家重大研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)（2016 YFF0201900）

作者簡介：陳濤（1968—），男，副研究員，主要從事蠶桑質(zhì)量安全與標(biāo)準(zhǔn)化的研究。