桑繭浸漬后烘焙絲膠溶失性能分析測(cè)試

陸敏興，林海濤，康宇紅，劉水泉，丁紹敏

（1.廣西絹麻紡織科學(xué)研究所有限公司，廣西 南寧 530031；2.廣西科技大學(xué) 生物與化學(xué)工程學(xué)院，廣西 柳州 545006；3.廣西長(zhǎng)壽奧秘科技有限公司，廣西 崇左 532113）

絲素蛋白是蠶絲的主要纖維成分，絲膠蛋白則是起粘合作用的次要成分，相應(yīng)化學(xué)組分為18 種不同比例的氨基酸。絲素蛋白在蠶絲中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%～80%；絲膠屬球狀蛋白,分子量為1.4～31.4 萬，其中相對(duì)質(zhì)量含量較高的是絲氨酸（Ser）33.4%，天門冬氨酸（Asp）16.7%和甘氨酸（Gly）13.5%。絲素蛋白纖維材料的紡織服用性能優(yōu)異，可應(yīng)用于傳統(tǒng)紡織服飾；蠶絲蛋白的生物相容性和生物降解性良好，其酶解產(chǎn)物多肽具有乳化性、抗氧化性與降血壓、降低膽固醇和促進(jìn)體內(nèi)乙醇代謝等功能，在功能食品、醫(yī)藥材料及生化醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊[1-2]。魏子凱等[3]通過體外模擬蠶絲蛋白纖維在消化系統(tǒng)中的消化過程，探究了蠶絲蛋白纖維在經(jīng)過人工消化液的消化作用后的形貌變化，可為新型藥用材料或食用載體材料應(yīng)用提供參考。

在過去的20 年里，動(dòng)物性食物消費(fèi)量增加，谷類和根莖類食物消費(fèi)量下降，是我國(guó)居民膳食結(jié)構(gòu)改變的顯著特點(diǎn)，導(dǎo)致出現(xiàn)消化系統(tǒng)的代謝問題，在中老年群體中出現(xiàn)了肥胖癥、高血糖、高血脂和中風(fēng)、高血壓等多種慢性基礎(chǔ)疾病[4-6]，如遇上急性病毒交叉感染，更易對(duì)老年人身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

中醫(yī)藥歷史悠長(zhǎng)，是中國(guó)國(guó)粹，對(duì)急性瘟疫和各類基礎(chǔ)病都有顯著治療作用。如用于清熱解毒，治療咽喉腫痛，牙齦腫痛等癥，可選山豆根，橘紅、扁桃葉[7-8]與枇杷葉[9]等中藥材；明代醫(yī)圣李時(shí)珍所著的《本草綱目》對(duì)山豆根記有：“含之咽汁，解咽喉腫毒，極妙?！睂?duì)橘紅藥效記載：“橘紅佳品，利氣、化痰、止咳功倍于它藥?！鄙介~性平、味酸，含多種黃酮及黃酮甙、山楂酸、熊果酸等，主要功效有活血化痰、理氣通脈，可消食減肥，治療高血壓[10-11]?；被ㄗ裑12-13]，性微寒，味苦，可涼血止血，清肝瀉火，對(duì)心臟有保健功效，改善消化，排毒養(yǎng)顏，抗菌消炎，提高免疫力。

本實(shí)驗(yàn)先制備槐花籽汁和山楂葉提取液，浸漬桑繭后烘焙，通過化學(xué)法脫膠觀察桑繭外觀顏色變化以及不同溫度下烘焙對(duì)絲膠溶解性能的影響，進(jìn)而探索研究桑繭全組份載體對(duì)植物主要活性功能成分的有效吸附性，為開發(fā)具有醫(yī)藥保健功能的健康產(chǎn)品提供參考方法。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和主要儀器

桑蠶削口繭，廣西蠶業(yè)技術(shù)推廣總站提供；碳酸鈉、三聚磷酸鈉、尿素、氨水、苦味酸、胭脂紅等均為分析純；市售中藥材槐花籽、山楂葉，雕牌洗潔精；實(shí)驗(yàn)所使用的主要儀器如表1 所列。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器型號(hào)及廠商

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 槐花籽汁制備

先用去離子水冷洗槐花籽一遍，再按質(zhì)量比3%加去離子水配制足量，煮沸10min 后，過濾，冷卻備用。

1.2.2 山楂葉汁制備

先用去離子水冷洗山楂葉一遍，再用去離子熱水（80℃左右）清洗山楂葉一遍；按質(zhì)量比3%加去離子水足量，用高壓鍋（115～120℃）煮10～16min 后，過濾，用去離子水配制定量，冷卻備用。

1.2.3 桑繭浸漬后烘焙及化學(xué)脫膠實(shí)驗(yàn)流程

桑蠶削口繭→人工除雜→預(yù)處理→浸漬→離心脫水→烘干→烘焙（稱重）→化學(xué)脫膠→烘干（稱重）。

1.2.3.1 人工除雜

將桑蠶削口繭先人工除雜，每粒剪成6 瓣連底梅花型。稱取每份量4g 左右削口繭備用。

1.2.3.2 預(yù)處理

浸泡：配制洗潔精溶液（濃度2g/L），放入削口繭浸泡1～2h。

冷洗∶去離子水,每次5min，3 遍，離心脫水獲得預(yù)處理后的削口繭。

1.2.3.3 浸漬

以每份預(yù)處理削口繭試樣，按浴比1∶25，直接加入已配制好的3%槐花籽汁或3%山楂葉汁100mL，浸漬條件為45℃×1h。每批實(shí)驗(yàn)做好編號(hào)標(biāo)記。

1.2.3.4 烘干與焙燒

烘干為60℃×0.5～1.0h；烘焙分別按100℃×20min、120℃×20min、140℃×20min 3 種方案烘焙。

1.2.3.5 化學(xué)脫膠

主要工藝：在已制備好的烘焙桑繭中，加入水和脫膠試劑（碳酸鈉1.5g/L+三聚磷酸鈉0.5g/L），蠶繭與水的質(zhì)量比為1∶25，在溫度為90℃下進(jìn)行脫膠處理1.5h 后排液。

清洗處理與烘干：清洗處理為60℃二次，室溫水一次；烘干采用105℃×40min。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 苦味酸胭脂紅的配制方法

將1g 胭脂紅溶于25%的10mL 氨水中，加入20mL 去離子水，在攪拌器中加熱到45℃；冷卻后，再加入45mL 飽和苦味酸溶液，并加去離子水至100mL，以1mol/L HCl 溶液調(diào)節(jié)pH 值為8～9。

取脫膠蠶絲試樣適量，加入1mL 左右苦味酸胭脂紅溶液，使試樣正好浸沒在檢驗(yàn)液中，隔水沸熱5min；隨后用水沖洗試樣，觀察顏色：呈紅色，表示有絲膠殘留；呈黃色，脫膠完全。

1.3.2 掃描電子顯微鏡檢測(cè)

用日立S-570 型掃描電子顯微鏡觀察溶解后的蠶絲短纖維的形貌變化，工作電壓3.0kV。

1.3.3 傅立葉紅外光譜(FTIR)分析

取適量脫膠后蠶絲纖維，先以纖維切片器制粉末，接著將樣品與溴化鉀粉末混合壓片；在Nicolet5700 型紅外光譜儀測(cè)試，得到相應(yīng)光譜圖，最后分析蠶絲短纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化。

1.3.4 失重率

脫膠后桑繭以去離子水洗滌3 次，離心脫水，105℃×1h 烘干，平衡后稱重（%）與烘焙桑繭對(duì)比。

1.3.5 絲膠蛋白質(zhì)及氨基酸分析

絲膠蛋白質(zhì)檢驗(yàn)依據(jù)GB 5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；氨基酸檢驗(yàn)依據(jù)GB 5009.124-2016 《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》。

2 結(jié)果與討論

2.1 桑繭浸漬烘焙及脫膠重量變化

表2～3 分別反映了桑繭在浸漬槐花籽汁和山楂葉汁后經(jīng)過烘干及烘焙的重量，最后采用化學(xué)法脫膠的重量變化。李明忠[14]用園二色光譜法、DSC 熱分析法和紅外光譜法等手段研究了在不同溫濕度條件干燥，繭層絲膠結(jié)構(gòu)特性變化；絲膠蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)從無規(guī)卷曲將向β 折疊結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，聚集態(tài)結(jié)晶度有提高，這種改變屬于蛋白質(zhì)變性。本實(shí)驗(yàn)削口繭處理不同于直接烘燥加工，經(jīng)過前期浸泡清洗和植物提取液浸漬，然后烘干和烘焙；但從結(jié)構(gòu)本質(zhì)分析隨著烘焙溫度提高，其聚集態(tài)也提高，從而導(dǎo)致化學(xué)脫膠時(shí)絲膠膨潤(rùn)溶解度有所下降。

表2 桑繭浸漬槐花籽汁烘焙及脫膠重量變化

表3 桑繭浸漬山楂葉汁烘焙及脫膠重量變化

2.2 紅外光譜分析絲素蛋白結(jié)構(gòu)變化

彭澤冶等[15]研究了桑蠶絲纖維經(jīng)不同濃度0.05wt%、0.50wt%、1.00wt%碳酸鈉或碳酸氫鈉處理后的重量損失率。碳酸鈉濃度0.05wt%100℃沸煮2h,桑蠶絲重量損失率已經(jīng)達(dá)到25.0%，已脫膠完全；而要達(dá)到同樣效果，碳酸氫鈉濃度為0.50wt%，碳酸氫鈉濃度0.05wt%時(shí)重量損失率為23.6%。

王宗乾[16]分析認(rèn)為與生絲相比，脫膠蠶絲在酰胺帶1535～1514cm-1、1245～1220cm-1、700～696 cm-1吸收峰強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，3 個(gè)特征峰段均為β-折疊，脫膠后蠶絲的α-螺旋結(jié)構(gòu)比例降低，β-折疊結(jié)構(gòu)比例增加。

2.3 植物提取汁浸漬效果討論

表4 中列舉了槐花籽汁和山楂葉提取液浸漬后烘焙，再進(jìn)行化學(xué)脫膠桑繭外觀顏色感官對(duì)比，不同溫度下烘焙對(duì)絲膠溶解性能會(huì)產(chǎn)生一定作用。

表4 桑繭化學(xué)脫膠外觀顏色感官對(duì)比

3 結(jié)語

3.1 本實(shí)驗(yàn)通過桑繭全組份載體以槐花籽汁和山楂葉汁分別進(jìn)行浸漬吸附試驗(yàn)，烘焙后以化學(xué)法脫膠測(cè)試了絲膠的溶失性，結(jié)果表明失重率較高，這與脫膠條件設(shè)定有關(guān)。根據(jù)絲膠的溶解特性，宜調(diào)整脫膠溫度到70℃以下，pH 值中性或弱堿性，模擬人體消化環(huán)境開展進(jìn)一步研究。

3.2 槐米和山楂葉藥食同源，其應(yīng)用涉及食品、保健品、化妝品、藥品等領(lǐng)域，這與桑繭絲素蛋白和絲膠蛋白的綜合利用有共同方面。槐米含有黃酮類、植物甾類、鞣質(zhì)、烯酸及微量元素等多種活性成分,具有抗氧化、抑菌、抗炎癥、抑制腫瘤細(xì)胞增殖和調(diào)節(jié)糖脂代謝等多種功效；而山楂葉含有黃酮類和多酚,具有活血化瘀,預(yù)防心血管疾病、降糖降脂、延緩衰老、抑菌等功效。提取分離植物中有效成分并研究其主要活性功能成分的有效吸附載體，可開發(fā)具有醫(yī)藥保健功能的健康產(chǎn)品，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。