印度人如何利用丝胶

唐思瑶

印度丝织行业认为，纺织材料可用于各行各业，如制药、医疗、工程、农业和食品。由于添加了大量化学物质，有些纺织材料还具备多功能活性。这些化学物质包括无机盐、有机物、酚类化合物和苯、抗生素、尿素和相关的化合物，甲醛衍生物以及胺合成染料。然而，大多数药剂对人体有害，并不环保。因此，研究人员正在寻找新的多功能的生物聚合物，它具有可持续性并对环境影响较小。

像聚合物和生物聚合物，它们都是由重复的化学成分与长长的分子链组成。前缀“生物”的意思是由活性生物体产生并能进行生物降解，因而对环境影响较小。因为对这些环境和生态问题的关注，研究人员一直在探索关于治疗和生产纺织产品方面具有多功能特性的各种天然生物聚合物，比如说海藻酸、环糊精、壳聚糖和丝胶蛋白。这种自然的生物聚合物可以让织物更芳香，可以驱蚊、阻燃、耐水，可以遮挡光线并具有抗菌活性。

与其他生物聚合物相比，印度的丝胶研究尚处于初级阶段。20年前，丝胶在印度一直被看作无用的副产品而遭丢弃，又因为其微生物降解时需消耗大气中的氧气而被扣上了环境污染的帽子。随后，人们对丝胶进行了广泛而深入的研究，发现了潜在的应用价值，这种潜力赋予其独特的生物化学和物理属性。丝胶蛋白的回收不仅降低了它对环境的影响，而且可以从回收与循环利用中产生显著的经济和社会效益。

丝胶：属于印度的天然高分子聚合物

蚕丝来自家蚕，在印度被看作一种天然的高分子聚合物，它具有色泽和性能，广泛应用于纺织业。蚕丝纤维由两种主要蛋白，丝素与丝胶组成。丝素是高度结晶化，纤维状的蛋白质，并与二硫键相连接，呈现出一种精致的双线二硫键，其连续粘层构成了蚕茧。印度丝织业界这样分析丝胶：

（一）丝胶的结构和性能

丝胶原为一种与高分子相接近而非结晶的，由25%至30%的丝蛋白构成的蛋白质。丝胶蛋白处于微张状态，约有35%的表面和63%的随机线圈呈无规则缠绕，又不具有螺旋形。丝胶蛋白是由18种氨基酸构成。这些氨基酸包含各种类型的侧基如氨基、羧基和羟基。此外，氨基酸、丝氨酸和天冬氨酸在丝胶中含量分别为33.4%和16.7%，其丝胶蛋白，如羟基氨基酸占丝胶总量的45.8%。它包含了42.3%的极性氨基酸和12.2%的非极性氨基酸。另外，蛋白质或多肽的氨基酸序列决定了其分子性质。

（二）丝胶分子量

丝胶是蛋白质的混合物，它具有不同的分子性质。它存在于广泛的分子量中，根据提取方法、温度、酸碱值、加工时间的不同，分子质量从10到300千道尔顿不等。通过高温和酸提取，丝胶的分子量在35～150千道尔顿范围内，而碱性溶液提取丝胶的分子量在15～75 千道尔顿的范围内，因此，丝胶会依据形态的改变而退化成丝胶肽或水解丝胶。

（三）丝胶的溶解度

分子量小于5～60千道尔顿的小丝胶肽能溶于冷水。相反，具有较高分子量的丝胶多肽，比如范围在60到300千道尔顿以上，就难溶于冷水，但可溶于热水。

（四）丝胶的热凝胶特性

丝胶有随意卷曲结构和表层结构形态。随意卷曲结构溶于热水，随着温度的降低，卷曲结构会转换成表层结构，从而形成凝胶。

（五）溶胶-凝胶的转变

丝胶具有溶胶-凝胶性能，这是因为它易溶于50～60摄氏度的水并可回到凝胶冷却状态。

（六）等价电位点

丝胶的等价电位点是4.3，因为它含有更多的酸性氨基酸残基。

印度如何提取丝胶

众所周知，丝胶是蚕丝脱胶后的产物。印度业界至今都没有真正实现丝胶的规模化加工，而多采用简单的加碱煮沸或用肥皂、碱、合成洗涤剂或有机溶剂如酒石酸进行加工，甚至有采用柠檬酸来去除去蚕丝蛋白中的丝胶。肥皂和洗涤剂的提取挺简单，它是印度目前应用最为广泛的技术。然而，肥皂和洗涤剂增加了污染还影响环境。基于蛋白水解酶，目前印度已有克服这些问题的方法。另一种方法是使用高温高压（英文缩写为HTHP）去除蚕丝的丝胶以确保无杂质。高温高压加热会产生烟雾，使其杂乱无序，且耗时甚至可损伤丝素。

目前世界所有与丝胶相关的研究都认为，丝胶具有潜在的开发价值，人们已意识到丝胶在商业产品中的重要地位，所以试图用各种方法进行加工，包括利用脱胶的方式进行提取。世界上一种新型的红外加热技术在丝胶加工业中流行开来。作为一种能有效激活丝胶且无污染的方法，与印度简单的热加工相比，能提高锅炉的热效率和加快升温速率。它被认为是一种可轻松控制加热温度，可方便应用并能显著节省空间和降低能耗的方法。红外机的工作原理是直接加热，以电磁波的形式直接将热量传递到丝胶内部，而不加热外围。但目前为止，红外加热技术还仅仅停留在理论上，并未真正用于印度的丝胶加工。

为提取丝胶，印度业界甚至尝试用微型、纳米过滤的方法从皂碱熔融金属中提取丝胶。丝胶蛋白粉还可通过喷雾干燥、冷冻干燥或托盘干燥等方法提取。除了对膜的研究外，印度还从生产丝绸的废水中通过乙醇沉淀法回收丝胶。不过到目前为止，这种方法有效性还很差，因为这需要大量使用乙醇，会引发环保问题，且经济成本太高。大量研究表明，要获得具有结构和功能特性的丝胶取决于提取的方法。不管怎样，印度最大化地从没有降解或损坏的废物中提取丝胶也不失为一种有效的方法。

印度如何利用丝胶

近年来，丝胶因具有独特的性能而得到印度业界的重视，如生物相容性、生物降解性、抗菌抑菌、抗紫外线、耐氧化性、吸湿性等等。丝胶的应用领域与其分子量的大小有区别。据印度纺织媒体报道，低分子量丝胶肽（小于20千道尔顿）和丝胶蛋白水解物被应用于化妆品行业，包括护肤和护发产品，保健品和药物。另一方面，高分子量的丝胶肽（大于20千道尔顿）大多被用作生物医药材料、可降解的生物材料、复合聚合物、功能性生物膜、凝胶和功能性纤维及织物。

印度也在开展丝胶的临床研究。丝胶由于具有生物活性，如细胞增殖，在人体组织修复工程中，丝胶被证明具有伤口愈合的功效，它通过激活胶原蛋白合成和减小伤口大小，而且不会引起过敏反应或炎症。丝胶的成分也提高了对人类皮肤成纤维细胞的附着培养，以及增强促进角膜伤口愈合的效果。因此印度已加大了对抗凝药物的药理研究，在抗癌和丝胶的抗冻活性方面，印度媒体也偶有报道。

丝胶含有丰富的丝氨酸，是化妆品行业的一个优秀的保湿剂。因为它的胶原蛋白能促进活性，所以它能增强皮肤弹性，还有抗皱纹和抗衰老的作用。丝胶蛋白可抑制酪氨酸酶活性，阻止皮肤黑色素生物合成。此外，印度人还发现丝胶对紫外线引起的急性损伤和肿瘤能起到抑制作用，通过在无毛小鼠皮肤减少氧化应激发挥抑制活性作用。因此，他们也开始走出一条独特的丝胶研发之路。

（http：//www.fibre2fashion.com/industry-article/7642/the-story-of-sericin-extraction-recovery-properties-and-its-application-on-textiles？page=1）