焙烘處理對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 材料與紡織學院、絲綢學院，杭州 3008；.浙江出入境檢驗檢疫局 絲檢中心，杭州 300)

研究與技術

焙烘處理對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 材料與紡織學院、絲綢學院，杭州 310018；2.浙江出入境檢驗檢疫局 絲檢中心，杭州 310012)

是否經歷烘繭和煮繭工序是鮮繭和干繭繅絲工藝的本質區別，繭絲中水溶性的多酚類化合物屬于熱不穩定成分，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象，在不同條件下進行焙烘處理，采用高效液相色譜(HPLC)對焙烘后的生絲水提物進行檢測，并利用紫外光譜和紅外光譜對HPLC圖中不同保留時間的組分進行定性分析。結果表明，較低的焙烘溫度對鮮繭生絲微量組分的結構和含量影響不明顯，高溫焙烘會使鮮繭生絲中的多酚類物質大量流失，且焙烘5 h后保留時間為10～16 min微量組分接近于消失；紫外光譜和紅外光譜分析結果表明保留時間為10.13 min和13.25 min的物質結構相似，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

傳統的繅絲工藝是將收購的鮮蠶繭經高溫烘繭成為可儲存的干繭，然后再經過滲透煮繭，最后繅絲、復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，鮮蠶繭不再經過高溫烘繭、煮繭等工序，僅通過低溫儲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開始生產鮮繭生絲。但不少絲綢企業反映：鮮繭生絲織造性能較差，織物綢面容易出現質量問題[3]。所以，對繭絲屬性(鮮繭生絲或者干繭生絲)的鑒定顯得十分重要。目前國內已報道了多個可鑒別鮮繭生絲和干繭生絲的方法，其依據分別是基于生絲白度、單絲強度、含膠率等物理性能的差異[4-6]。這些方法具有一定的科學性，但不同產地、廠家繅制的生絲相關性質差異較大，因此，基于這些物理性質的鮮/干繭絲的檢測方法不具備普適性，并不實用。

繭絲中除絲膠、絲素外，還有少量的蠟、色素、碳水化合物和無機物等物質[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鮮繭生絲和干繭生絲中多酚微量組分進行分析，發現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/煮繭時間)不同，因此研究鮮繭生絲多酚類小分子隨焙烘溫度和時間的變化很有必要。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/干繭生絲的檢測方法，為鮮/干繭生絲的商業鑒別和后續研究提供借鑒。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

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

儀器：R201D型旋轉蒸發儀(上海亞榮儀器有限公司)，JP-100S型超聲波清洗機(深圳潔盟超聲清洗機有限公司)，DHG-9146A型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海浦東榮豐科學儀器有限公司)，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(北京普析通用儀器有限公司)，FD-1A-50冷凍干燥機(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地、同一批次)，每份樣品均置于烘箱中焙烘，焙烘溫度為80 ℃，時間分別為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。

重復上述操作，分別在90、100、105 ℃和110 ℃下對生絲樣品進行焙烘處理，焙烘時間梯度同上。

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，并在超聲波清洗機中(40 ℃，300 W)超聲輔助提取90 min，抽濾。將濾液置于旋轉蒸發儀上50 ℃旋轉蒸發濃縮至干，再加入1 mL去離子水置于超聲波清洗機中超聲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0.45 μm過濾膜過濾，轉移至HPLC樣品瓶中，待測。

1.2.3 高效液相色譜檢測

HPLC檢測條件：色譜柱為Spursil C18(250×4.6 mm，3.5 μm)，柱溫30 ℃，進樣量20 μL，流速1 mL/min，檢測波長280 nm。流動相為甲醇(A相)、水(B相)，梯度洗脫，流動相配比：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

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圖中保留時間為10.13 min和13.25 min)，采用紫外可見分光光度計對流分進行檢測，空白樣為去離子水，檢測波長為200～800 nm。

1.2.5 紅外光譜測試

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，測試其紅外吸收光譜。掃描波數范圍為4 000～500 cm-1，掃描間隔為2 nm。

2 結果與分析

2.1 紫外光譜分析

多酚類物質極性大，易溶于水，故將純水作為鮮繭生絲多酚類物質的提取溶劑。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別就在于是否含有保留時間為10～16 min組分色譜峰[9]，尤其以保留時間為10.13 min和13.25 min組分差異最為顯著。因此對保留時間為10.13 min和13.25 min組分進行收集并分析其結構，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。多酚類化合物雖然種類繁多，結構比較復雜，但其甲醇溶液在相應的紫外區卻有特定的吸收峰，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，保留時間為10.13 min的組分在3 425 cm-1左右處有強而寬的—OH伸縮振動吸收峰；該物質在2 930 cm-1和2 850 cm-1處有較弱的C—H伸縮振動吸收峰，可歸因于苯環及雜環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骨架的伸縮振動；1 250 cm-1處可能為酚羥基C—O伸縮振動吸收峰；1 101 cm-1處有明顯的醚鍵伸縮振動，歸因于苯環-雜環連接處的Ar—O—C的吸收；而在870 cm-1處很可能是苯環上孤立H的伸縮振動吸收。從紅外吸收光譜推測，該物質完全符合多酚類化合物的紅外光譜特征。

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

圖3 不同保留時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，保留時間不同的兩種物質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，在保證進樣濃度相同時，經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新的色譜峰，保留時間為2.42 min左右處的色譜峰穩定存在，而保留時間為10～16 min組分色譜峰強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，在實驗室溫度80、90 ℃下，鮮繭生絲經過不同時間焙烘處理后，保留時間為2.42 min組分色譜峰穩定存在且具有很強的檢測信號，而保留時間為10～16 min組分色譜峰也能較穩定的存在，其吸收峰強度只是略微降低，變化并不明顯。說明低溫焙烘對鮮繭生絲微量組分的影響并不大。

從圖4(c)(d)(e)可以看出，經較高溫度焙烘后，保留時間為10～16 min組分相對含量隨著焙烘時間的延長而逐漸降低，尤其以保留時間在10.13 min和13.25 min組分色譜峰強度下降得最為明顯，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鮮繭生絲微量組分具有顯著影響。這些多酚類小分子物質附著于繭絲表面絲膠層中，穩定性較差，高溫焙烘后大部分物質受熱會分解，導致繭絲中相應的微量組分大部分流失。在傳統干繭繅絲工藝中，蠶繭需要經過高溫烘繭殺蛹，且烘繭過程更加復雜，時間更長[12]，因此，高溫烘繭在實際繅絲工藝中對繭絲的微量組分影響可能更大。

圖5是鮮繭生絲水提物HPLC圖中保留時間為10～16 min組分相對含量與焙烘時間的關系圖。從圖5可以看出，在80 ℃和90 ℃下焙烘，保留時間為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，其相對含量也僅降低了8%。當溫度升高到100～110 ℃時，隨著焙烘時間延長，這部分物質峰面積占比減少明顯。從總體相對含量占比分析，焙烘溫度越高，時間越長，保留時間為10～16 min組分流失量越大。

圖5 保留時間為10～16 min組分相對含量與焙烘時間的關系Fig.5 Relationship between relative amount of components with retention time of 10-16 min and baking treatment time

3 結 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間集中于10～16 min段。其中，兩種最主要的組分(保留時間為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)焙烘對鮮繭生絲多酚微量組分影響并不大，而高溫焙烘會使得鮮繭生絲大部分多酚類物質流失。實際繅絲時，烘繭殺蛹的溫度一般處于100～110 ℃內，烘繭會使繭絲多酚類組分變性。加上后續的煮繭工序使得多酚類組分進一步流失，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，可以通過檢測繭絲中這些多酚類物質的相對含量對繭絲是否經歷高溫烘繭作出判斷，進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

浙江省質檢總局科技項目(2016IK282)