桑茧浸渍后烘焙丝胶溶失性能分析测试

陆敏兴，林海涛，康宇红，刘水泉，丁绍敏

（1.广西绢麻纺织科学研究所有限公司，广西 南宁 530031；2.广西科技大学 生物与化学工程学院，广西 柳州 545006；3.广西长寿奥秘科技有限公司，广西 崇左 532113）

丝素蛋白是蚕丝的主要纤维成分，丝胶蛋白则是起粘合作用的次要成分，相应化学组分为18 种不同比例的氨基酸。丝素蛋白在蚕丝中的质量分数为70%～80%；丝胶属球状蛋白,分子量为1.4～31.4 万，其中相对质量含量较高的是丝氨酸（Ser）33.4%，天门冬氨酸（Asp）16.7%和甘氨酸（Gly）13.5%。丝素蛋白纤维材料的纺织服用性能优异，可应用于传统纺织服饰；蚕丝蛋白的生物相容性和生物降解性良好，其酶解产物多肽具有乳化性、抗氧化性与降血压、降低胆固醇和促进体内乙醇代谢等功能，在功能食品、医药材料及生化医学等领域应用前景广阔[1-2]。魏子凯等[3]通过体外模拟蚕丝蛋白纤维在消化系统中的消化过程，探究了蚕丝蛋白纤维在经过人工消化液的消化作用后的形貌变化，可为新型药用材料或食用载体材料应用提供参考。

在过去的20 年里，动物性食物消费量增加，谷类和根茎类食物消费量下降，是我国居民膳食结构改变的显著特点，导致出现消化系统的代谢问题，在中老年群体中出现了肥胖症、高血糖、高血脂和中风、高血压等多种慢性基础疾病[4-6]，如遇上急性病毒交叉感染，更易对老年人身体健康产生严重影响。

中医药历史悠长，是中国国粹，对急性瘟疫和各类基础病都有显著治疗作用。如用于清热解毒，治疗咽喉肿痛，牙龈肿痛等症，可选山豆根，橘红、扁桃叶[7-8]与枇杷叶[9]等中药材；明代医圣李时珍所著的《本草纲目》对山豆根记有：“含之咽汁，解咽喉肿毒，极妙。”对橘红药效记载：“橘红佳品，利气、化痰、止咳功倍于它药。”山楂叶性平、味酸，含多种黄酮及黄酮甙、山楂酸、熊果酸等，主要功效有活血化痰、理气通脉，可消食减肥，治疗高血压[10-11]。槐花籽[12-13]，性微寒，味苦，可凉血止血，清肝泻火，对心脏有保健功效，改善消化，排毒养颜，抗菌消炎，提高免疫力。

本实验先制备槐花籽汁和山楂叶提取液，浸渍桑茧后烘焙，通过化学法脱胶观察桑茧外观颜色变化以及不同温度下烘焙对丝胶溶解性能的影响，进而探索研究桑茧全组份载体对植物主要活性功能成分的有效吸附性，为开发具有医药保健功能的健康产品提供参考方法。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和主要仪器

桑蚕削口茧，广西蚕业技术推广总站提供；碳酸钠、三聚磷酸钠、尿素、氨水、苦味酸、胭脂红等均为分析纯；市售中药材槐花籽、山楂叶，雕牌洗洁精；实验所使用的主要仪器如表1 所列。

表1 实验仪器型号及厂商

1.2 实验方法

1.2.1 槐花籽汁制备

先用去离子水冷洗槐花籽一遍，再按质量比3%加去离子水配制足量，煮沸10min 后，过滤，冷却备用。

1.2.2 山楂叶汁制备

先用去离子水冷洗山楂叶一遍，再用去离子热水（80℃左右）清洗山楂叶一遍；按质量比3%加去离子水足量，用高压锅（115～120℃）煮10～16min 后，过滤，用去离子水配制定量，冷却备用。

1.2.3 桑茧浸渍后烘焙及化学脱胶实验流程

桑蚕削口茧→人工除杂→预处理→浸渍→离心脱水→烘干→烘焙（称重）→化学脱胶→烘干（称重）。

1.2.3.1 人工除杂

将桑蚕削口茧先人工除杂，每粒剪成6 瓣连底梅花型。称取每份量4g 左右削口茧备用。

1.2.3.2 预处理

浸泡：配制洗洁精溶液（浓度2g/L），放入削口茧浸泡1～2h。

冷洗∶去离子水,每次5min，3 遍，离心脱水获得预处理后的削口茧。

1.2.3.3 浸渍

以每份预处理削口茧试样，按浴比1∶25，直接加入已配制好的3%槐花籽汁或3%山楂叶汁100mL，浸渍条件为45℃×1h。每批实验做好编号标记。

1.2.3.4 烘干与焙烧

烘干为60℃×0.5～1.0h；烘焙分别按100℃×20min、120℃×20min、140℃×20min 3 种方案烘焙。

1.2.3.5 化学脱胶

主要工艺：在已制备好的烘焙桑茧中，加入水和脱胶试剂（碳酸钠1.5g/L+三聚磷酸钠0.5g/L），蚕茧与水的质量比为1∶25，在温度为90℃下进行脱胶处理1.5h 后排液。

清洗处理与烘干：清洗处理为60℃二次，室温水一次；烘干采用105℃×40min。

1.3 测试方法

1.3.1 苦味酸胭脂红的配制方法

将1g 胭脂红溶于25%的10mL 氨水中，加入20mL 去离子水，在搅拌器中加热到45℃；冷却后，再加入45mL 饱和苦味酸溶液，并加去离子水至100mL，以1mol/L HCl 溶液调节pH 值为8～9。

取脱胶蚕丝试样适量，加入1mL 左右苦味酸胭脂红溶液，使试样正好浸没在检验液中，隔水沸热5min；随后用水冲洗试样，观察颜色：呈红色，表示有丝胶残留；呈黄色，脱胶完全。

1.3.2 扫描电子显微镜检测

用日立S-570 型扫描电子显微镜观察溶解后的蚕丝短纤维的形貌变化，工作电压3.0kV。

1.3.3 傅立叶红外光谱(FTIR)分析

取适量脱胶后蚕丝纤维，先以纤维切片器制粉末，接着将样品与溴化钾粉末混合压片；在Nicolet5700 型红外光谱仪测试，得到相应光谱图，最后分析蚕丝短纤维内部结构变化。

1.3.4 失重率

脱胶后桑茧以去离子水洗涤3 次，离心脱水，105℃×1h 烘干，平衡后称重（%）与烘焙桑茧对比。

1.3.5 丝胶蛋白质及氨基酸分析

丝胶蛋白质检验依据GB 5009.5-2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》；氨基酸检验依据GB 5009.124-2016 《食品安全国家标准 食品中氨基酸的测定》。

2 结果与讨论

2.1 桑茧浸渍烘焙及脱胶重量变化

表2～3 分别反映了桑茧在浸渍槐花籽汁和山楂叶汁后经过烘干及烘焙的重量，最后采用化学法脱胶的重量变化。李明忠[14]用园二色光谱法、DSC 热分析法和红外光谱法等手段研究了在不同温湿度条件干燥，茧层丝胶结构特性变化；丝胶蛋白质结构从无规卷曲将向β 折叠结构转化，聚集态结晶度有提高，这种改变属于蛋白质变性。本实验削口茧处理不同于直接烘燥加工，经过前期浸泡清洗和植物提取液浸渍，然后烘干和烘焙；但从结构本质分析随着烘焙温度提高，其聚集态也提高，从而导致化学脱胶时丝胶膨润溶解度有所下降。

表2 桑茧浸渍槐花籽汁烘焙及脱胶重量变化

表3 桑茧浸渍山楂叶汁烘焙及脱胶重量变化

2.2 红外光谱分析丝素蛋白结构变化

彭泽冶等[15]研究了桑蚕丝纤维经不同浓度0.05wt%、0.50wt%、1.00wt%碳酸钠或碳酸氢钠处理后的重量损失率。碳酸钠浓度0.05wt%100℃沸煮2h,桑蚕丝重量损失率已经达到25.0%，已脱胶完全；而要达到同样效果，碳酸氢钠浓度为0.50wt%，碳酸氢钠浓度0.05wt%时重量损失率为23.6%。

王宗乾[16]分析认为与生丝相比，脱胶蚕丝在酰胺带1535～1514cm-1、1245～1220cm-1、700～696 cm-1吸收峰强度明显增强，3 个特征峰段均为β-折叠，脱胶后蚕丝的α-螺旋结构比例降低，β-折叠结构比例增加。

2.3 植物提取汁浸渍效果讨论

表4 中列举了槐花籽汁和山楂叶提取液浸渍后烘焙，再进行化学脱胶桑茧外观颜色感官对比，不同温度下烘焙对丝胶溶解性能会产生一定作用。

表4 桑茧化学脱胶外观颜色感官对比

3 结语

3.1 本实验通过桑茧全组份载体以槐花籽汁和山楂叶汁分别进行浸渍吸附试验，烘焙后以化学法脱胶测试了丝胶的溶失性，结果表明失重率较高，这与脱胶条件设定有关。根据丝胶的溶解特性，宜调整脱胶温度到70℃以下，pH 值中性或弱碱性，模拟人体消化环境开展进一步研究。

3.2 槐米和山楂叶药食同源，其应用涉及食品、保健品、化妆品、药品等领域，这与桑茧丝素蛋白和丝胶蛋白的综合利用有共同方面。槐米含有黄酮类、植物甾类、鞣质、烯酸及微量元素等多种活性成分,具有抗氧化、抑菌、抗炎症、抑制肿瘤细胞增殖和调节糖脂代谢等多种功效；而山楂叶含有黄酮类和多酚,具有活血化瘀,预防心血管疾病、降糖降脂、延缓衰老、抑菌等功效。提取分离植物中有效成分并研究其主要活性功能成分的有效吸附载体，可开发具有医药保健功能的健康产品，延伸产业链，提升经济价值和社会效益。