天然紫色家蚕丝的结构与性能研究

天然紫色家蚕丝的结构与性能研究

目前，中国的蚕茧原料主要由白色蚕茧生产的白厂丝控制。除了白色，还有黄色、金黄色、粉色、肉色、黄绿色和绿色的蚕茧丝。黄绿色、绿色的色素属类黄酮素,其它颜色的色素属类胡萝卜素,这些色素都来源于桑叶,从家蚕的消化器官进入绢丝腺并积累于丝胶中,而使蚕丝着色。因此,研究开发含天然色素的彩色蚕丝及其产品,在健康、环保方面有着十分重要的意义。外观及形态结构如光泽、颜色、表面纵向结构、横截面结构等,是评定纤维和织物质量的重要指标。光泽是指纤维表面对光线的反射,而纤维横截面特征对纤维的光泽有重要的影响。家蚕白色茧丝的横截面呈三角形,可使纤维表面产生的反射光亮增强,而且蚕丝纤维由原纤组成,每根原纤又由许多微原纤组成,加之蚕丝特有的丝胶-丝素双组分结构,使照射到丝纤维或织物的光线进入纤维内部后层层反射、折射形成闪光效应,产生匀化反射光的效果,因而蚕丝表面的光泽亮丽、柔和。本研究的供试材料是一种具有天然黄色的家蚕丝,其蚕品种由茧丝质优、茧丝量多的白色茧二化性家蚕与茧丝质差、茧丝量少的黄色茧二化性家蚕杂交选育获得,其蚕茧生产、生丝加工工艺已较成熟。我们研究观察了天然黄色家蚕丝的外观和横截面形态结构,并与普通白色家蚕丝、柞蚕丝以及来源于柬埔寨的多化性黄茧家蚕丝进行了比较研究。1材料和方法1.1家蚕生丝和黄蝶家蚕生丝天然黄色家蚕茧由苏州大学生命科学学院提供。天然黄色家蚕生丝和普通白色家蚕生丝由江苏南通如皋天利制丝有限公司缫制提供;多化性黄茧家蚕生丝由柬埔寨HATADA国际蚕业研究发展中心提供;柞蚕生丝购自辽宁丹东丝绸有限责任公司。1.2方法1.2.1顶空液的制备0.2%Na2CO3精炼液,生丝与精炼液的浴比1∶100,94~98℃处理60min,取出用蒸馏水充分洗涤,重复操作1次,烘至适干,备用。1.2.2离子刻蚀条件采用哈氏切片器并用火棉胶固定,切取各种蚕丝纤维样品横向截面。离子刻蚀条件为电压1kV,电流8mA,时间20min。刻蚀后对样品再作导电处理。1.2.3电镜观察采用日本日立S-470型冷场发射扫描电镜观察供试生丝纤维的横截面形态。2结果与分析2.1化性黄蝶家蚕丝纤维截面形状图中显示出天然黄色家蚕丝纤维的横截面结构(图1-A)与普通白色家蚕丝纤维(图1-B)、多化性黄茧家蚕丝纤维(图1-C)的截面形状类似,主要为不规则三角形。在图1显示的横截面上,多化性黄茧家蚕丝的边缘出现向内凹陷,而天然黄色家蚕丝和普通白色家蚕丝的断面边缘则光滑饱满。柞蚕丝的横截面(图1-D)呈长椭圆形。4种蚕丝纤维的横截面形态从图2中也可以得出同样的结论。2.2多化性黄蝶家蚕丝纤维截面电镜扫描图采用离子刻蚀技术可以反映出不同蚕丝间的抗侵蚀差异,即反映蚕丝内部组织结构的松散程度。当蚕丝纤维的原纤和原纤之间组织结构存在差异时,离子刻蚀轰击后,其表面的弱结构会均匀地发生剥离,呈现出簇团状表面特征,由此可以判断耐侵蚀的差异性。图2和图3是几种蚕丝纤维经离子刻蚀处理后的横截面的电镜扫描图。图2显示,普通白色家蚕丝纤维横截面边缘出现大量的裂口(图2-B),天然黄色家蚕丝纤维(图2-A)和柞蚕丝纤维(图2-D)的边缘裂口较少,而多化性黄茧家蚕丝纤维的横截面边缘仍旧光滑完整(图2-C),没有出现明显的裂口。从放大8000倍的扫描图(图3)看,离子刻蚀后,普通白色家蚕丝纤维内部原纤之间的空穴(图3-B)较天然黄色家蚕丝纤维(图3-A)的大,而多化性黄茧家蚕丝的空穴最小(图3-C)。并且,普通白色家蚕丝纤维内部巨原纤大多形成为孤立的片状(图3-B箭头所示),但天然黄色家蚕丝的原纤内部主要为密实的巨原纤簇团状及簇团之间连接或交叉形成网络状(图3-A箭头所示),类似于多化性黄茧家蚕丝纤维和柞蚕丝纤维(图3-D)。以上两种现象说明,天然黄色家蚕丝纤维更类似多化性黄茧家蚕丝纤维,其内部原纤表面的组织结构比普通白色家蚕丝纤维紧密。2.3家蚕丝和蚕丝在不同的异形面上的对比图4显示了4种蚕丝的颜色和光泽感。可以看出,天然黄色家蚕丝的颜色(图4-A)比较鲜艳,颜色深度略次于多化性黄茧家蚕丝(图4-C)。另外,天然黄色家蚕丝的光泽优雅、柔和亮丽,而且2种黄色丝的光泽(图4-A和图4-C)明显优于白色家蚕丝(图4-B)和柞蚕丝(图4-D)。柞蚕丝具有天然的土黄色,但光泽感较差。一般丝纤维横截面的边或角越多,就越接近圆形截面的效果,那么光泽感就越差。图1的电镜扫描结果显示,天然黄色家蚕丝纤维的断面呈三角形状,这样的断面不仅能使纤维表面产生的反射光亮增强,而且使反射光伴有一定的色散和闪光效应,这也是横截面显楕圆形的柞蚕丝纤其光泽不如家蚕丝的一个重要因素。3开发应用的重要性天然黄色家蚕丝纤维的断面形态主要为三角形,边缘光滑饱满,与普通白色家蚕丝的断面形态相似。多化性黄茧家蚕丝断面形态也似三角形,但边缘向内凹陷。天然黄色家蚕丝纤维内部原纤表面的组织结构比普通白色家蚕丝纤维更为致密,巨原纤簇团结构比普通白色家蚕丝纤维密实,类似于多化性黄茧家蚕丝纤维和柞蚕丝纤维。天然黄色家蚕丝的颜色鲜艳,光泽亮丽柔和,优于普通白色家蚕丝和柞蚕丝。作为纺织品原料,天然黄色家蚕丝在服用性能及提升产品品位方面将更优于普通白色家蚕丝和柞蚕丝。由于天然黄色家蚕丝的色素主要存在于丝胶中,因此采用环保技术进行蚕丝的稳定固色是其开发应用的重要环节,也是我们进一步研究的一个重要课题。参考文献(References)TamuraY,NakajimaK,NagayasuK,etal.Flavonoid5-glucosidesfromthecocoonshellofthesilkworm,Bombyxmori[J].Phytochemistry,2002,59:275-278KuriokaA,YamazakiM.Purificationandidentificationofflavonoidsfromtheyellowgreencocoonshell(sasamayu)ofthesilkworm,Bombyxmori[J].BiosciBiotechnolBiochem,2002,66:1396-1399TabunokiaH,HigurashiaS,NinagibO,etal.Acarotenoid-bindingprotein(CBP)playsacrucialroleincocoonpigmentationofsilkworm(Bombyxmori)larvae[J].FEBSLetters,2004,567:175-178李栋高,蒋蕙钧.丝绸材料学[M].北京:中国纺织出版社,1994:434-436王建南,徐世清,裔洪根,等.天然