莨紗綢形成機(jī)理及薯莨色素與蠶絲蛋白的相互作用.pdf

1、莨紗綢是一種我國(guó)嶺南一帶特有的、擁有特殊織物風(fēng)格及穿著舒適性的天然涂層絲綢產(chǎn)品，其手感滑軟挺括，透濕透氣性好，織物色牢度高，且具有抗菌、抗氧化等生物活性。莨紗綢成衣后穿著涼爽舒適，十分適合夏季服用。莨紗綢特殊的織物風(fēng)格和性能源于其特殊的加工方式。絲織物經(jīng)過(guò)反復(fù)的浸染薯莨根塊的色素水提取物及在陽(yáng)光下曝曬后，涂上河塘底泥，充分反應(yīng)后洗掉浮泥，在織物的表面形成一層黑亮的純天然的涂層。目前，莨紗綢只能以薯莨色素提取物和河塘底泥為加工原料，全靠手

2、工和歷代積累的經(jīng)驗(yàn)加工，其落后的生產(chǎn)方式不符合現(xiàn)代工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的理念和消費(fèi)需求。然而，目前對(duì)莨紗綢織物形成過(guò)程中所涉及的多種科學(xué)問(wèn)題仍知之甚少，這十分不利于今后莨紗綢的現(xiàn)代化生產(chǎn)。因此，對(duì)莨紗綢生產(chǎn)所涉及的一些基礎(chǔ)性科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究，十分必要。
　　1）薯莨色素浸出物的化學(xué)組分。生產(chǎn)莨紗綢所用的染料為什么必須是植物薯莨的色素浸出物，而不是其他常見(jiàn)的天然染料？這必然與薯莨色素浸出物的化學(xué)成分相關(guān)。因此，本研究對(duì)薯莨色素浸出物的組

3、分進(jìn)行了分離、定性和定量研究。結(jié)果顯示，薯莨根塊的水浸出物主要是多酚類(lèi)化合物，含量為82.9％；其中，色素成分為以?xún)翰杷?表兒茶素為結(jié)構(gòu)單元的縮合單寧2~5聚體，占浸出物總質(zhì)量的57.5%；浸出物中另含有11.1%的多糖成分和6.0%的未知成分。本研究所采用的凝膠過(guò)濾色譜制備方法可對(duì)薯莨色素浸出物進(jìn)行有效分離，所得色素組分的純度可滿足結(jié)構(gòu)鑒定的要求，該分離方法為本課題的后續(xù)研究打下了基礎(chǔ)。
　　2）莨紗綢的形成。色素與河泥成分的反

4、應(yīng)是莨紗綢形成涂層的主要原因，因此，分析了莨紗綢表面沉積物的化學(xué)成分。結(jié)果表明，在涂泥前，陽(yáng)光曝曬對(duì)浸染織物上色素浸出物的主要成分沒(méi)有明顯的影響，陽(yáng)光曝曬很可能只是起到干燥、固化色素浸出物的作用。涂泥后，色素浸出物與河泥中的成分發(fā)生了較牢固的結(jié)合，但是，未發(fā)現(xiàn)兩者之間發(fā)生了明顯的以共價(jià)鍵結(jié)合的化學(xué)反應(yīng)證據(jù)。XPS分析表明，成品莨紗綢正面黑色涂層含有較高含量的腐殖質(zhì)特征結(jié)構(gòu)物質(zhì)及存在少量的金屬元素，而未發(fā)現(xiàn)莨紗綢反面表面存在此類(lèi)物質(zhì)，說(shuō)明

5、河泥中的天然高分子化合物—腐殖質(zhì)是形成莨紗綢正面黑色涂層物質(zhì)的主要成分之一。莨紗綢正面黑亮涂層是薯莨縮合單寧色素及河泥中的腐殖質(zhì)成分、金屬離子協(xié)同（絡(luò)合）作用形成的。
　　3）薯莨色素與蠶絲的結(jié)合。生產(chǎn)莨紗綢使用的是桑蠶、柞蠶絲織物，而不宜使用棉、化纖等織物，否則得不到較牢固的涂層。顯然，莨紗綢涂層的牢度與薯莨色素浸出物和蠶絲之間的親和性密切相關(guān)。因此，較系統(tǒng)地研究了薯莨色素浸出物的主要成分－縮合單寧色素與蠶絲絲素及絲膠蛋白之間的

6、結(jié)合機(jī)理，考察了蠶絲纖維對(duì)薯莨色素的吸附行為。結(jié)果表明，在溶液中，薯莨色素與絲素及絲膠蛋白的結(jié)合是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行、熵驅(qū)動(dòng)、放熱的過(guò)程，作用力主要為疏水作用力，最終形成了難溶的蠶絲蛋白－色素絡(luò)合物。在干態(tài)下，薯莨色素與蠶絲蛋白之間可通過(guò)“多點(diǎn)氫鍵”結(jié)合，使得蠶絲蛋白大分子鏈之間形成“物理交聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。薯莨色素對(duì)蠶絲蛋白的結(jié)合能力強(qiáng)，顯著強(qiáng)于天然金黃色蠶絲纖維中與蠶絲蛋白共生共存的色素（以葉黃素為主的類(lèi)胡蘿卜素化合物），也強(qiáng)于一些文獻(xiàn)報(bào)道的

7、具有較強(qiáng)蛋白質(zhì)結(jié)合能力的多酚類(lèi)化合物。蠶絲纖維對(duì)薯莨色素的吸附過(guò)程吻合Langmuir+Nernst二元吸附模型，結(jié)合作用力主要是氫鍵和疏水作用。蠶絲纖維對(duì)薯莨色素的吸附是一個(gè)熵增、吸熱和自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。未脫膠蠶絲纖維對(duì)薯莨色素的平衡吸附量、染色標(biāo)準(zhǔn)親和力及染色熱顯著高于脫膠蠶絲纖維。金屬離子后處理可顯著提高薯莨色素在蠶絲上的固著牢度，這與莨紗綢生產(chǎn)過(guò)程中金屬離子起到的作用相一致。
　　4）薯莨色素的抗菌活性及抗菌機(jī)理。莨紗綢具有