淺析多種蠶絲脫膠方法

丁歡+胡嵐+龍莎+朱良紅+何勇

摘要：本文采用幾種化學和酶處理方法對蠶絲進行脫膠，探索蠶絲的最佳脫膠方法。研究結果表明，生物酶法脫膠條件溫和，脫膠率較高，高達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，生物酶法脫膠對絲素表面不會產生損傷。因此得出結論生物酶法綜合脫膠效果較為理想。

關鍵詞：生絲;脫膠;脫膠率;SEM表征

1 ? ?引言

絲膠是一種球狀蛋白，產生于蠶體的中部絹絲腺[1]，以鱗片狀不規則地包覆在從后部絹絲腺進入中部絲腺腔內的絲素表面，并貯存在腺腔中，約占繭絲總重量的25%。絲膠對絲素起保護作用，但過多的絲膠會影響蠶絲的光澤和手感，還會影響其漂白效果，導致染色不勻，因此，蠶絲上的絲膠必須去除。總結現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]。由于絲膠對于化學藥劑的敏感性比絲素高，因此有研究設法通過化學方法對蠶絲進行脫膠。化學脫膠的原理是利用絲膠和絲素對于堿類、無機酸等化學藥劑穩定性的差異而去除絲膠。隨著研究的不斷深入，用生物酶對蠶絲進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蛋白質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，但兩者在氨基酸的組成和結構上差異甚大，前者屬線狀蛋白質，后者屬球狀蛋白質。絲膠中極性側鏈氨基酸含量較多，含量高達74%左右，而非極性側鏈氨基酸占25.39%[5-8]。然而，絲素中含量最高的是丙氨酸和甘氨酸，這些氨基酸形成結構緊密結晶區，所以不易發生酶解反應[9-10]。因此，利用蛋白酶能先與絲膠生成中間物，然后再經水解放出原來的酶，通過適當的蛋白酶促使絲膠水解。本文采用幾種化學和酶處理方法對蠶絲進行脫膠，探索蠶絲的最佳脫膠方法。

2 ? ?試驗部分

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任公司）。

儀器型號具體如表1。

表1 ? ?儀器型號廠家列表

3 ? ?脫膠條件

對于化學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]的脫膠方法進行了化學脫膠方法的條件設計。對于生物酶法脫膠條件的設計，根據各種酶的最高酶效條件進行脫膠條件的設計，具體各種試劑的條件如表2所示。

4 ? ?結果與討論

4.1 ?脫膠率

對本研究中各種脫膠條件進行3次重復取平均值，按照公式（1），計算得到各種脫膠方法對生絲20/22D進行脫膠后的脫膠率，將所有結果匯總如圖1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脫膠方法。其次，化學方法中脫膠率最高的為尿素，是在強堿及高溫劇烈條件下對蠶絲進行脫膠，脫膠率最高達到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，化學脫膠會產生大量污水，以目前的生產技術，每加工1t的蠶絲就會有150kg～250kg的絲膠蛋白隨生產廢水流失，致使生產廢水中絲膠等有機物含量嚴重超標，使水體富營養化并喪失自凈能力[12-13]。而蛋白酶可以循環利用且可以通過簡單的高溫方法進行滅活。因此，利用蛋白酶脫膠是一種簡便高效，節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，本文對各種脫膠方法脫膠前后試樣進行了掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，結果如圖2所示。首先，通過觀察發現化學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損傷和刻痕，而較為苛刻的化學條件下脫膠后絲素表面產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單高效、節能減排、綠色環保的理想脫膠法。

5 ? ?結論

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、時間短、節約能源、利于環保和降低成本等優勢，是脫膠工藝發展的重點。其中，木瓜蛋白酶脫膠綜合效果最好。

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（作者單位：重慶纖維檢驗局）