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蚕丝结构与丝素丝胶

Silk Structure: Fibroin and Sericin
蚕丝结构与丝素丝胶
丝素 Fibroin占 70%~80%,β-折叠结晶,不溶于水,提供强力与光泽
丝胶 Sericin占 20%~30%,无定形球状蛋白,热水可溶,起粘合与保护作用
丝素氨基酸甘氨酸(约 44%)、丙氨酸(约 30%)、丝氨酸(约 12%)
结晶结构β-折叠(β-sheet)片层,反平行排列,高度取向
其他成分蜡质、色素、碳水化合物、灰分(共约 2%~3%)
蚕丝由内层的丝素(纤维蛋白,β-折叠结晶结构)与外层的丝胶(球状蛋白,可水溶)组成,两者的差异是脱胶、染色与丝鸣等特性的基础。

丝素的分子结构

丝素的氨基酸组成非常简单:甘氨酸(Gly)约 44%、丙氨酸(Ala)约 30%、丝氨酸(Ser)约 12%,三者合计超过 85%。

主要序列为重复的 (Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser)ₙ —— 侧链基团极小(甘氨酸侧链只是 H,丙氨酸是 CH₃),分子链可以紧密排列。

分子链采取"β-折叠"(β-sheet)构象:链呈锯齿状伸展,相邻链之间反向平行排列,通过大量氢键连接成片层(sheet),片层之间靠范德华力堆叠。

这种高度结晶、高度取向的结构 → 丝素强力高(约 3~4 cN/dtex)、不溶于水、耐化学性相对较好。

结晶度约 50%~60%,无定形区提供柔韧性与吸湿性。

丝胶的作用与去除

  • 丝胶是蚕吐丝时包裹在丝素外的"保护胶",使两根丝素粘合成茧丝并固定茧的形状。
  • 丝胶是无定形球状蛋白(无结晶),分子链亲水基团多 → 在热水中溶胀、在碱性或酶作用下水解 → 溶解去除。
  • 丝胶含量:桑蚕丝约 20%~30%,柞蚕丝约 12%~15%(因此柞蚕丝脱胶更温和)。
  • 脱胶后:丝素显露 → 光泽优雅、手感柔软滑爽、吸湿与染色性提升;但重量损失 20%~25%("练减率"),强力略有下降。
  • 副产品:脱胶废水中的丝胶可回收(用于化妆品保湿剂、生物医学材料、食品)——这是丝绸印染厂"变废为宝"的方向。

丝鸣(Scroop)

  • 真丝织物(尤其经过稀酸处理的)在相互摩擦时会发出特有的"沙沙"声,称为"丝鸣"(scroop)。
  • 成因:脱胶后的丝素表面在稀酸(如醋酸、酒石酸)处理后变得微微发涩(表面丝素分子收缩、形成微小凹凸),摩擦时产生粘滑(stick-slip)振动 → 发声。
  • 这被视为真丝品质(尤其厚重缎类、塔夫绸)的标志之一——"有丝鸣"意味着丝胶脱得干净、丝素完好。
  • 工艺:脱胶后浸轧稀有机酸(1~3 g/L 醋酸或酒石酸),不水洗直接烘干。
  • 注意:丝鸣不是必然(未做酸处理的丝可能没有),也不是真丝的绝对判据(部分仿丝整理也能做出来)。

丝素的损伤与保护

  • 碱:丝素在碱性条件下水解(肽键断裂),pH > 9 时损伤明显 → 精练与染色宜在 pH 5~8(弱酸至中性)。
  • 氯:次氯酸钠会溶解丝素 → 严禁氯漂(只能用双氧水或还原漂白)。
  • 光:紫外线使丝素中的酪氨酸、色氨酸氧化 → 泛黄 + 强力下降(真丝耐光性是天然纤维中最差的)。
  • 热:干热 120 ℃ 以上开始泛黄;熨烫宜 120~150 ℃ 垫布。
  • 酸:比棉耐酸(稀酸短时间损伤小),但浓无机酸(硫酸、盐酸)会使丝素溶胀溶解。
  • 盐:汗液中的盐分(尤其高温下)会损伤丝素 → 真丝衣物应及时洗涤。

相关词条

  • 桑蚕丝(fib-mulberry-silk)
  • 蚕丝(silk)
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  • 脱胶与精练
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