莨紗綢形成機理及薯莨色素與蠶絲蛋白的相互作用.pdf

1、莨紗綢是一種我國嶺南一帶特有的、擁有特殊織物風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格和性能源于其特殊的加工方式。絲織物經(jīng)過反復的浸染薯莨根塊的色素水提取物及在陽光下曝曬后，涂上河塘底泥，充分反應后洗掉浮泥，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)的理念和消費需求。然而，目前對莨紗綢織物形成過程中所涉及的多種科學問題仍知之甚少，這十分不利于今后莨紗綢的現(xiàn)代化生產(chǎn)。因此，對莨紗綢生產(chǎn)所涉及的一些基礎性科學問題進行研究，十分必要。
　　1）薯莨色素浸出物的化學組分。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，而不是其他常見的天然染料？這必然與薯莨色素浸出物的化學成分相關。因此，本研究對薯莨色素浸出物的組

3、分進行了分離、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化合物，含量為82.9％；其中，色素成分為以兒茶素/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濾色譜制備方法可對薯莨色素浸出物進行有效分離，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。
　　2）莨紗綢的形成。色素與河泥成分的反

4、應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成分。結(jié)果表明，在涂泥前，陽光曝曬對浸染織物上色素浸出物的主要成分沒有明顯的影響，陽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)生了明顯的以共價鍵結(jié)合的化學反應證據(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物質(zhì)，說明

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。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)合機理，考察了蠶絲纖維對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)合是一個自發(fā)進行、熵驅(qū)動、放熱的過程，作用力主要為疏水作用力，最終形成了難溶的蠶絲蛋白－色素絡合物。在干態(tài)下，薯莨色素與蠶絲蛋白之間可通過“多點氫鍵”結(jié)合，使得蠶絲蛋白大分子鏈之間形成“物理交聯(lián)”網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。薯莨色素對蠶絲蛋白的結(jié)合能力強，顯著強于天然金黃色蠶絲纖維中與蠶絲蛋白共生共存的色素（以葉黃素為主的類胡蘿卜素化合物），也強于一些文獻報道的

7、具有較強蛋白質(zhì)結(jié)合能力的多酚類化合物。蠶絲纖維對薯莨色素的吸附過程吻合Langmuir+Nernst二元吸附模型，結(jié)合作用力主要是氫鍵和疏水作用。蠶絲纖維對薯莨色素的吸附是一個熵增、吸熱和自發(fā)進行的過程。未脫膠蠶絲纖維對薯莨色素的平衡吸附量、染色標準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理。莨紗綢具有