不同采繭條件對繭絲性能的影響

徐新雨　楊娟亞　張文靜　閆佳敏　江文斌

摘要：為研究當前普遍存在的蠶農提前采繭售繭對繭絲性能的影響，通過選用兩個不同莊口、繭季、品種的樣繭為原料，觀察家蠶化蛹過程中蛹體變化情況，測定蠶繭解舒性能、生絲清潔及潔凈成績、抱合性能、力學性能等多項指標。結果表明：提前采繭會影響家蠶化蛹率和存活率，采繭越早毛腳率越高;提前采繭對蠶繭的解舒性能影響較大，特別是集中采繭的方式會導致繭絲膠著和絲條離解困難;提前采繭不會對繭絲的微觀結構和二級結構產生影響，對生絲的清潔及潔凈成績、抱合性能和力學性能影響不大。研究發現提前采繭會對蠶繭及繭絲性能產生影響，為保證生絲品質和產品質量，應在適期內進行采繭。

關鍵詞：蠶繭;提前采繭;繭絲;生絲;性能測試

中圖分類號：TS195.5文獻標志碼：A文章編號：1009265X（2022）03012207

Effects of different cocoon harvesting conditions on bave properties

XU Xinyu YANG?Juanya ，ZHANG Wenjing YAN Jiamin JIANG Wenbin

Abstract： To investigate the influence of silkworm farmers' ?common practice of early cocoon harvesting and selling on the performance of cocoon silk， two sample cocoons with different lots， cocoon seasons and silkworm varieties were selected as raw materials to observe the changes of pupae in the process of silkworm pupation， measure the reelability of cocoon， raw silk cleanness and neatness performance， cohesion performance， mechanical properties and other related indicators. The results showed that early cocoon harvesting would affect silkworm pupation rate and survival rate， and the earlier cocoon harvesting， the higher the immature cocoon rate. It would have a great influence on the reelability of cocoon， and in particular， the centralized cocoon harvesting method will lead to difficulty in silk gumming and silk sliver dissociation. But early cocoon harvesting would not affect the microstructure and secondary structure of cocoon silk， with slight effect on the cleanness and neatness performance， cohesion performance and mechanical properties of raw silk. It is found that early cocoon harvesting will influence the performance of cocoon and cocoon silk. In order to ensure the quality of raw silk and silk products， cocoon should be harvested during an appropriate period.

Key words： cocoon; early cocoon harvest; cocoon silk; raw silk; performance testing

中國是世界上最大的繭絲綢生產國與貿易國，蠶繭和生絲的產量占全球總產量的70%以上[1]。蠶繭質量是中國繭絲綢行業發展的關鍵一環，直接關系到生絲品質、產品檔次等問題[2]。但由于蠶繭市場的無序競爭，蠶農過早采繭售賣的現象屢禁不止，使得蠶繭質量與生絲品質受到嚴重影響。正常情況下，熟蠶在上蔟吐絲后需經5～7 d方可蛻皮化蛹[3]，而未化蛹繭則因仍保持蠶的形態（毛腳）被稱為毛腳繭，它會給繅絲企業帶來不少危害[4]：收繭時受到采繭、運輸、繭處理等震動，蛹皮易破損造成體液滲出，特別是在烘繭過程中，蛹油從破口滲出污染繭層。此外，毛腳繭不易均勻適干[5]，毛腳受熱掙扎時會抓破繭內層，導致繭絲斷頭增加，在影響生絲質量的同時造成資源浪費，制約了繭絲綢工業的發展。

已有研究表明[6]，毛腳繭的數量與蠶繭重量成正比，毛腳率越高，蠶繭越重，這也是導致蠶農急于出售毛腳繭的原因之一。王澤林[7]研究了采繭時間對家蠶繭質的影響，各蠶期采繭適期分別為：春蠶繭上簇后第5.5～6.5 d，夏秋蠶繭上簇后第5.0～5.5 d，晚秋蠶繭上簇后第6.0～7.0 d。閔思佳等[8]以次下繭率、繭解舒率、出絲率等方面反映了全化蛹繭的繭質優于毛腳繭和正在化蛹的繭。錢忠兵[9]對不同采繭時間的蠶繭質量和繅絲成績進行了試驗、測定和比對，證實了過早采繭對繭質和絲質的影響及破壞。本文選用兩個具有代表性的樣繭為原料，研究不同采繭條件對繭絲性能的影響，為逐步推進毛腳繭相關規范、標準和監督管理辦法的制定提供參考依據。

1實驗

1.1實驗材料

供試蠶繭選自海寧、湖州兩個莊口。海寧莊口為晚秋繭，家蠶品種為秋豐×白玉，上蔟時間為2020年10月13日15時，取樣時間為2020年10月17日（上蔟96 h后），采用集中取樣方式;湖州莊口為春繭，家蠶品種為農科2號，上蔟時間為2021年5月21日20時，首次采繭取樣時間為2021年5月25日（上蔟88 h后），之后是采用每日采繭取樣方式。因蠶繭受家蠶品種、飼育過程、上蔟環境等條件影響，原料性狀及采繭時間存在差異，故本實驗取樣時間依據當地不同蠶期的采繭佳期推算確定。

1.2實驗儀器

Y731D抱合力機（常州華紡紡織儀器有限公司）、Ultra55場發射掃描電子顯微鏡（德國Carl Zeiss公司）、Nicolet 5700型傅里葉紅外光譜儀（美國尼高力公司）、WT10002型電子天平（成都普瑞遜電子有限公司）、YG012電子復絲強力儀（南通三思機電科技有限公司）、Y172纖維切片器（常州市第二紡織儀器廠）、XGQ2000型電熱鼓風干燥箱（佛山市烈動電器有限公司）。

1.3實驗方法

1.3.1鮮繭切剖及試樣處理

集中采繭已上蔟96 h的海寧莊口鮮繭，分為5等份，除當日所需的鮮繭外，其余蠶繭均模擬工廠收繭方式，集中于繭袋內堆放，分別于上蔟后96、120、144、168、192 h開展實驗，記試樣編號為a0、b0、c0、d0、e0。湖州莊口鮮繭則在上蔟88 h后進行每日等量采繭，除當日所需的鮮繭外，其余蠶繭不做任何采摘、移動等，確保不影響家蠶正常吐絲，并分別于上蔟后88、112、136、160、184 h開展實驗，記試樣編號為a1、b1、c1、d1、e1。每組試樣依據等粒等量法抽取3份各100粒蠶繭做切剖實驗，對每份蠶繭逐粒切剖，記錄全蛹、毛腳、病蠶等準確粒數。剩余蠶繭用電熱鼓風干燥箱進行烘干處理，頭沖120 ℃處理3.0 h，二沖90 ℃處理3.0 h。

1.3.2蠶繭解舒性能測試

按照GB/T 9111-2015《桑蠶干繭試驗方法》對蠶繭進行解舒試驗，測試條件：繅絲線速度（104±13） m/min，繅絲溫度（32±2） ℃，索緒溫度（84±2） ℃，緒數5緒，繅制生絲規格為22.2/24.4 dtex。蠶繭的解舒率、萬米吊糙分別按式（1）、式（2）計算。

式中：R為解舒率，%;C為繅絲粒數，粒;T為添緒次數，粒;N為萬米吊糙，次;N0為吊糙次數，次;L0為生絲總長，m。

1.3.3生絲清潔及潔凈性能測試

清潔、潔凈度均為評定生絲品質的主要考察項目，按照GB/T 1798-2008《生絲試驗方法》，利用均勻檢驗室內的橫式回光燈與黑板進行測定。清潔檢驗時視線保持離黑板0.5 m，對照清潔標準樣照，分辨清潔疵點類型并按要求扣分記錄;潔凈檢驗時，將黑板向內傾斜5°，在視線離黑板0.5 m處，對照潔凈標準樣照評分，計算平均潔凈成績。

1.3.4生絲抱合性能測試

將各試樣的生絲在恒溫恒濕條件下平衡12 h以上，溫度（20±2） ℃，濕度（60±5）%。按照GB/T 1798-2008《生絲試驗方法》，采用Y731D抱合力機對生絲的抱合性能進行檢驗，摩擦速度為130次/min，在半數以上絲條中出現6 mm及以上絲條開裂時記錄摩擦次數，并以20只絲錠的平均值取整數作為抱合次數。

1.3.5生絲力學性能測試

在同等恒溫恒濕條件下使用YG012電子復絲強力儀進行測試，測試條件為：拉伸速度150 mm/min，拉伸隔距100 mm，預加張力（0.05±0.01） cN/dtex，每組重復10次，取平均值。

1.3.6生絲表面形貌觀察

將試樣進行鍍金處理，使用Ultra55型掃描電子顯微鏡掃描觀察試樣表面形貌，電壓為2 kV，放大倍數為1000倍。

1.3.7生絲紅外光譜測試

將試樣用Y172型纖維切片器切成粉末，與KBr混合研磨均勻，壓成透明薄片，采用Nicolet 5700型傅里葉紅外光譜儀測試，測定范圍4000～400 cm-1，分辨率4 cm-1。

2結果與討論

2.1不同采繭條件對家蠶化蛹結果的影響

兩個莊口蠶繭連續5個實驗日的化蛹率結果如圖1（a）所示，實驗日1（海寧96 h，湖州88 h）蠶繭的化蛹率均為0%，并在實驗日2（海寧120 h，湖州112 h）和實驗日3（海寧144 h，湖州136 h）出現較大增幅，大部分家蠶已化蛹完畢。實驗日4（海寧168 h，湖州160 h）和實驗日5（海寧192 h，湖州184 h）增幅漸緩，海寧莊口于此時進入穩定期，可知該莊口家蠶在上蔟96 h后已吐完絲完全，并經兩晝夜完成化蛹過程。湖州莊口在實驗日5還有小幅提升，總化蛹率略高于海寧莊口。如圖1（a）可知，提前采繭會影響家蠶化蛹情況，采繭越早，化蛹率越低，毛腳數越多。

死蠶率結果如圖1（b）所示，海寧莊口的死蠶率顯著高于湖州莊口，且每日均有增加，在實驗日5時達到9.3%，湖州莊口的死蠶率穩定在2.0%左右，因為提前集中采繭會驚擾正在吐絲或化蛹的家蠶，導致其中止吐絲，而吐絲也是家蠶排除體內多余氨基酸的過程，如不能正常吐絲完畢則會導致氨基酸在體內富集中毒而亡。此外，因家蠶品種、蠶期不同，其受環境因素影響程度也不同，海寧莊口為晚秋蠶最后一期，晚秋時氣溫前高后低、秋綿雨多、濕度大、葉質相對較差[10]，致病率高且病菌傳播速度快，導致在蠶繭受到蛆蟲侵害或采繭時碰撞受驚等影響下，病弱蠶容易出現無法正常化蛹或化為壞蛹的情況，故化蛹率相對較低。而湖州莊口為春蠶，春季氣候適宜，是一年中最佳的養蠶期，病蟲害相對少，化蛹率高。

2.2不同采繭條件對蠶繭解舒性能的影響

蠶繭的解舒是指繅絲時繭層絲縷離解的難易程度，解舒的好壞，對于產質量和繅折都有很大影響[11]。兩個莊口蠶繭的解舒率和萬米吊糙測試結果如表1所示。海寧莊口的解舒率逐步小幅提升，但在實驗日5快速下降，這是由于過早的集中采繭影響了家蠶吐絲，使其無法連續吐出“S”型或“8”字型繭絲，導致繭絲異常產生脆弱點，同時還會造成絲縷重疊，繭絲之間互相膠著，絲條離解困難，而隨著集中堆放時間的延長，蠶所吐出的異常絲也愈多，其對解舒率的影響在實驗日5突顯。湖州莊口的解舒率在短短幾日內有17.94%的提升，且隨著采繭時間的延后，解舒率越高。因該莊口為每日定量采繭，家蠶在上簇期間不受其他外力干擾，所吐出的絲具有連續性，繭絲質量高，落緒次數隨之減少。因湖州莊口家蠶上簇時間稍晚，實驗日1時家蠶的絹絲液仍分泌旺盛，正直大量吐絲階段，烘繭前絹絲液纖維化程度低，內層繭絲相對較細且脆弱，落緒次數大量增加，解舒率隨之降低。兩個莊口10個試樣的萬米吊糙次數差異不大，即繭絲上存在的病疵和纇節數量受提前采繭的影響較小。湖州莊口實驗日5的萬米吊糙次數最低，蠶繭品質最佳。

2.3不同采繭條件對生絲性能的影響

2.3.1生絲的清潔、潔凈成績及抱合性能

生絲的清潔、潔凈成績以及抱合性能指標直接關系到其可織造性和織物品質，不同采繭條件下的測定結果如表2所示。依據GB/T 1797-2008《生絲》對生絲的清潔和潔凈指標進行了評級判斷：對于纖度等于或低于76.7 dtex的生絲，其清潔成績在98.0分及以上評為6A，98.0分以下97.5分及以上評為5A;潔凈成績在95.00分及以上評為6A，95.00分以下94.00分及以上評為5A。對照標準，兩個莊口的生絲清潔成績均高于98.0分，達到6A。海寧莊口潔凈成績存在上下波動，2個試樣達6A，其余3個試樣僅為5A，而湖州莊口5個試樣潔凈成績較穩定，均達6A，所以提前集中采繭會略微影響絲條上存在的小纇數量[12]，但從批量角度看影響程度不大。兩個莊口的抱合性能差異較小，因絲膠的膠著性能[13]是影響抱合的首要因素，可見提前采繭雖對單根繭絲有所影響，但對繭絲之相互膠著抱合的牢固程度影響較小，經摩擦后分裂的難易程度不相上下。

2.3.2生絲的力學性能

生絲是由數根繭絲相互抱合并由絲膠粘合而成的，當其受到的拉伸外力大于繭絲絲膠之間的膠著力時[14]，便會發生斷裂。表3為不同采繭條件下生絲的力學性能測試結果，海寧莊口前4日的平均斷裂強度略有起伏，但差異不大，在第5日時有了突破性的增長。湖州莊口則是5日均保持平穩增長后趨于平緩，且前4日的平均斷裂強度均比海寧莊口高。

生絲的斷裂強度與繭絲和繭層密切相關，一般從繭外層第100回開始繭絲的斷裂強力開始增大，在第200～400回時有最大值，后減小至最內層，當上蔟時間延長，家蠶的吐絲量逐步減少，繭絲強力逐漸平穩，所以可以判定湖州莊口生絲的斷裂強度幾乎不受采繭因素影響。但海寧莊口因為集中采繭的大幅動作干擾了家蠶的正常吐絲，使其來不及在400回前吐出高強度的繭絲，故其強力的峰值出現時間較晚，在實驗日5達到最高，此時與海寧莊口幾乎持平。從平均斷裂伸長率來看，湖州莊口仍舊保持穩定，海寧莊口5日內的最大差值為2.68%，所以提前集中采繭容易導致生絲力學性能不穩定。

2.4不同采繭條件對生絲形態結構的影響

2.4.1表面形貌

兩個莊口分別在實驗日1和實驗日5的表面形貌如圖2所示，可見，4組試樣形貌一致，縱向排列整齊，表面均分布有深淺不一的溝槽，可見不同采繭方式和采繭時間均沒有對生絲的微觀結構產生明顯影響。但同時也能發現，采繭時間較早的兩個試樣圖2（a）、圖2（c）表面相對粗糙，有明顯的細小絲膠顆粒堆積，可能是因為過早采繭導致家蠶不能穩定分泌絹絲液造成的，圖2（b）、圖2（d）雖不完全光滑，但相較平整。

2.4.2傅里葉紅外光譜

生絲的紅外光譜測試一般會得到以下三個波數范圍的振動區間[15]，分別為酰胺Ⅰ譜帶（1700～1600 cm-1）、酰胺Ⅱ譜帶（1600～1500 cm-1）和酰胺Ⅲ譜帶（1300～1200 cm-1）。圖3為兩個莊口的紅外光譜測試結果，可以發現，同個莊口不同采繭時間的生絲二級結構特征吸收峰相互接近且偏差較小。兩者分別在波數為1652 cm-1和1654 cm-1時出現酰胺Ⅰ譜帶吸收峰;均在1515 cm-1處出現酰胺Ⅱ譜帶吸收峰;分別在1232 cm-1和1228 cm-1出現酰胺Ⅲ譜帶吸收峰。這三個吸收峰均對應蠶絲蛋白中的β折疊結構，可見不同的采繭條件并未對生絲二級結構造成影響。

3結論

采用提前集中采繭和每日采繭的方式對不同莊口、繭季、品種的家蠶進行實驗，對家蠶化蛹情況以及繭絲性能影響進行研究，得到的結論如下：

a）提前采繭會對家蠶的化蛹情況產生影響，越早采繭毛腳率越高，且集中采繭的方式會因過早觸碰、移動、搬運蠶繭而影響蠶吐絲化蛹過程，同時造成家蠶死亡率增加。

b）提前采繭對蠶繭的解舒性能影響較大，特別是在家蠶吐絲尚未完全結束時就提前采繭，易導致落緒次數增加，解舒率低下。而現有繭交易市場普遍存在的提前集中采繭現象，則會導致繭絲異常膠著，且隨集中堆放時間的延長，加重絲條離解困難，大大影響蠶繭解舒。

c）提前采繭不會對繭絲的微觀結構和二級結構產生影響，對生絲的清潔及潔凈成績、抱合性能和力學性能也未產生明顯影響，但集中采繭會容易增加繭絲表面的絲膠顆粒堆積，同時導致生絲的潔凈及力學性能的不穩定。

參考文獻：

[1]朱雪鳳.中國繭絲綢的發展現狀及趨勢研究[J].現代商貿工業，2019，40（32）：35.

ZHU Xuefeng. Research on the development status and trend of Chinese cocoon silk[J]. Modern Business Trade Industry， 2019， 40（32）： 35.

[2]王亞兵.蔟中管理與收烘環節提高蠶繭質量的策略[J].蠶桑通報，2011，42（4）：48.

WANG Yabing. Strategies for improving cocoon quality in spinning time management and cocoon harvesting and cocoon drying[J]. Bulletin of Sericulture， 2011， 42（4）： 48.

[3]滕啟躍.送走毛腳繭：絲綢產業轉型升級的第一步[J].中國纖檢，2014（13）：3435.

TENG Qiyue. Off rough cocoon： the first step for silk industry transformation and upgrading[J]. China Fiber Inspection， 2014（13）： 3435.

[4]高明輝，國琳琳，畢海忠，等.關于毛腳繭判定方法的探討[J].中國纖檢，2018（11）：6669.

GAO Minghui， GUO Linlin， BI Haizhong， et al. Discussion on the determination method of early gathering cocoon[J]. China Fiber Inspection， 2018（11）： 6669.

[5]任倩.浙江、江蘇絲綢協會發出倡議和呼吁：不收毛腳繭！[J].紡織服裝周刊，2014（19）：11.

REN Qian. Zhejiang， Jiangsu Silk Association issued initiatives and appeals： no early gathering cocoons！[J].Textile& Apparel Weekly， 2014（19）： 11.

[6]丁劍剛.影響蠶繭質量的主要原因和技術措施[J].中國纖檢，2008（4）：35.

DING Jiangang. Main reasons and technical measures affecting cocoon quality[J]. China Fiber Inspection，2008（4）： 35.

[7]王澤林.不同采繭時間對家蠶繭質的影響[J].蠶學通訊，2008，28（4）：2528.

WANG Zelin. Effects of the timing of harvesting on the quality of silkworm cocoon[J].Newsletter of Sericultural Science， 2008， 28（4）： 2528.

[8]閔思佳，黃國瑞，朱良均，等.采繭遲早與繭質繭價關系的研究[J].蠶桑通報，1992，23（3）：4547.

MIN Sijia， HUANG Guorui， ZHU Liangjun， et al. Study on the relationship between cocoon harvesting time and cocoon quality and price[J]. Bulletin of Sericulture， 1992， 23（3）： 4547.

[9]錢忠兵.不同采繭時間對蠶繭質量的影響[J].中國蠶業，2014，35（1）：3840.

QIAN Zhongbing. Effect of different cocoon picking time on cocoon quality[J]. China Sericulture， 2014， 35（1）： 3840.

[10]汪增超.晚秋蠶飼養技術[J].蠶學通訊，2013，33（4）：4546.

WANG Zengchao. Late autumn silkworm rearing techniques[J].Newsletter of Sericultural Science， 2013， 33（4）： 4546.

[11]朱良均，姚菊明.家蠶繭解舒機理的研究[J].蠶業科學，1998，24（1）：1518，63.

ZHU Liangjun， YAO Juming. Study on the mechanism of cocoon reelability[J]. Acta Sericologica Sinica， 1998， 24（1）： 1518， 63.

[12]呂振飛，邢秋明，孫再俊，等.不同烘繭溫度對繭絲品質的影響[J].現代紡織技術，2019，27（1）：1114，31.

L Zhenfei， XING Qiuming， SUN Zaijun， et al. Effects of different drying temperature on the quality of cocoon silk[J]. Advanced Textile Technology， 2019， 27（1）： 1114， 31.

[13]高輝，張文靜，黃思思，等.腈綸織物絲膠改性整理及其性能[J].現代紡織技術，2021，29（5）：95102.

GAO Hui， ZHANG Wenjing， HUANG Sisi， et al. Study on the modification and properties of acrylic fabric with sericin[J]. Advanced Textile Technology， 2021，29（5）：95102

[14]趙蘭，江文斌，黃思思，等.小濕返成筒干燥裝置及工藝研究[J].現代紡織技術，2020，28（5）：7783.

ZHAO Lan， JIANG Wenbin， HUANG Sisi， et al. Research on the drying device and process of wet winding or rereeling machine on small reels[J]. Advanced Textile Technology， 2020， 28（5）： 7783.

[15]周雨，江文斌，汪小東，等.超聲波輔助蠶繭低溫索緒工藝研究[J].蠶業科學，2021，47（1）：5966.

ZHOU Yu， JIANG Wenbin， WANG Xiaodong， et al. Research on lowtemperature cocoon brushing process assisted with ultrasound[J]. Acta Sericologica Sinica， 2021， 47（1）： 5966.

收稿日期：20210801網絡出版日期：20210827

基金項目：湖州市科技計劃公益性技術應用研究（重點）項目（2020GZ03）;浙江理工大學本科生科技創新計劃項目（11150432662012）

作者簡介：徐新雨（1997-），女，浙江嘉興人，碩士研究生，主要從事現代紡織加工技術與產品開發方面的研究。

通信作者：江文斌，Email：hfjjwb@163.com