脫膠工藝對(duì)蠶絲溶解及再生絲素蛋白纖維性能的影響

吳惠英

(蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 蘇州 215009)

脫膠工藝對(duì)蠶絲溶解及再生絲素蛋白纖維性能的影響

吳惠英

(蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 蘇州 215009)

為探究脫膠工藝與蠶絲溶解及纖維成形之間的關(guān)系，討論了脫膠溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脫膠次數(shù)對(duì)蠶絲脫膠率、蠶絲表面形貌、絲素溶解度以及再生絲素蛋白纖維結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明：蠶絲脫膠率隨Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)與脫膠次數(shù)的增加而增加，當(dāng)Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、脫膠3次時(shí)，脫膠絲素纖維表面出現(xiàn)明顯劈裂的微原纖結(jié)構(gòu)，纖維的斷裂強(qiáng)度下降了27.6%。絲膠的去除程度對(duì)絲素溶解及再生絲素纖維的結(jié)構(gòu)有所影響，溶解時(shí)間隨Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脫膠次數(shù)的增加而減少，再生絲素蛋白纖維的力學(xué)性能隨脫膠程度的加深而降低，當(dāng)Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%、脫膠3次時(shí)，再生絲素蛋白纖維直徑均勻、表面光滑、結(jié)構(gòu)緊密且力學(xué)性能較好。

脫膠工藝； 再生絲素蛋白纖維； 脫膠率； 蠶絲

蠶絲是目前常用的一種紡織用天然纖維，主要由絲膠和絲素組成，包覆于蠶絲表面的絲膠作為一種黏結(jié)劑將2條截面呈三角形、半結(jié)晶的絲素包裹而形成桑蠶絲。絲膠在紡織過程中對(duì)絲素起保護(hù)作用，但在用于生物組織材料中需要對(duì)其進(jìn)行去除。外包于絲素表面的絲膠基本沒有力學(xué)性能，在使用過程中通常將其去除[1]，將蠶絲纖維用于生物組織材料的研發(fā)，脫膠是極其重要的一步。絲膠蛋白屬于天然水溶性球蛋白，其極性氨基酸含量高，結(jié)晶度低，易發(fā)生膨化、溶解；絲素蛋白呈直線形，結(jié)構(gòu)緊密，具有較高的取向度和結(jié)晶度[2]，不溶于水，呈現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。

在應(yīng)用于生物組織材料中時(shí)，天然蠶絲需經(jīng)脫膠處理得到脫膠絲素后才能被使用[3-4]，因此，絲膠去除程度對(duì)絲素在生物組織材料中的應(yīng)用十分重要，脫膠不徹底，將會(huì)引起炎癥反應(yīng)，但過度脫膠會(huì)對(duì)蠶絲纖維的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞[5-6]。因此，對(duì)脫膠工藝的探討將對(duì)蠶絲溶解及纖維再生具有十分重要的研究?jī)r(jià)值和實(shí)際意義。

本文采用常用的碳酸鈉溶液對(duì)天然蠶絲進(jìn)行脫膠，討論脫膠溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脫膠次數(shù)對(duì)蠶絲脫膠率、蠶絲表面形貌的影響，分析脫膠溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脫膠次數(shù)對(duì)再生絲素蛋白纖維成形及結(jié)構(gòu)性能的影響。通過掃描電鏡觀察不同脫膠條件下脫膠后的絲素纖維以及再生絲素蛋白纖維的表面形貌變化，探討不同脫膠脫膠對(duì)脫膠絲素纖維在溶劑中的溶解行為的影響以及所制得的再生絲素蛋白纖維力學(xué)性能的差異，從而獲得蠶絲溶解及再生絲素蛋白纖維成形的最優(yōu)化脫膠工藝。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

纖維：桑蠶絲，浙江湖州宏成紡織有限公司。

試劑：碳酸鈉(Na2CO3，分析純，上海試劑總廠)，無水氯化鈣(CaCl2，分析純，上海試劑總廠)，98%甲酸(FA，分析純，江蘇強(qiáng)盛化工有限公司)。

日立S-4800場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，日本日立公司；Instron3365型萬能材料試驗(yàn)機(jī)，美國(guó)英斯特朗公司；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鞏義市英峪予華儀器廠；009-300-S-D(MT-Ⅲ)型脈動(dòng)無級(jí)變速器，國(guó)營(yíng)寧坡海洋漁業(yè)公司漁機(jī)廠；WZS-50F2型微量泵，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)儀器有限公司；玻璃注射器，金壇市第二注射器廠。

1.2 天然桑蠶絲的脫膠及溶解過程

1.2.1 天然桑蠶絲的脫膠

稱取一定量的天然桑蠶絲，采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%的Na2CO3溶液按1∶20的浴比沸煮30 min，以此質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)天然蠶絲分別脫膠2、3、4次，再使用溫度高于60 ℃的去離子水清洗，于60 ℃條件下的烘箱里進(jìn)行烘干，獲得脫膠蠶絲，分別命名為S1、S2、S3。

脫膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響：分別選用0.01%、0.05%、0.1%的Na2CO3溶液按1∶20的浴比沸煮30 min，按上述溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)脫膠3次，再使用溫度高于60 ℃的去離子水清洗，于60 ℃條件下的烘箱里進(jìn)行烘干，獲得脫膠蠶絲，分別命名為SI、SII、SIII。

1.2.2 脫膠絲素的溶解

將上述不同脫膠條件下獲得的脫膠絲素在常溫條件下溶于質(zhì)量配比為m(CaCl2)∶m(FA)=5∶95的混合溶液中，溶解近3 h后得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.0%的再生絲素蛋白溶液，備用。

1.2.3 纖維成形

將溶解后獲得的再生絲素蛋白溶液用自制的濕法紡絲裝置制備再生絲素蛋白纖維[7]，以去離子水為凝固浴，控制紡絲的速率達(dá)到5 mL/h，調(diào)節(jié)纖維卷繞的速率為10 r/min，后牽伸2倍，室溫條件下進(jìn)行紡絲及后牽伸。

1.3 纖維性能測(cè)試

1.3.1 脫膠率測(cè)定

以烘干稱重法表征纖維的脫膠率，將脫膠前后的樣品放入溫度為(65±2)℃的烘箱中烘至質(zhì)量變化在允許范圍內(nèi)，之后取出置于干燥器中冷卻，室溫下放置12 h后稱量，得到相應(yīng)的干態(tài)質(zhì)量，計(jì)算脫膠率：

式中：W0為桑蠶絲脫膠前干態(tài)質(zhì)量，g；W1為桑蠶絲脫膠后干態(tài)質(zhì)量，g。

1.3.2 絲素溶解度測(cè)定

絲素溶解過程設(shè)定為25 ℃溶解條件下在相同溶解時(shí)間1 h內(nèi)絲素的溶解情況。取脫膠后的絲素若干，稱取溶解前后絲素干態(tài)質(zhì)量，溶解率為

式中：S0為溶解前絲素干態(tài)質(zhì)量，g；S1為溶解后剩余絲素干態(tài)質(zhì)量，g。

1.3.3 纖維形貌觀察

室溫下，在試樣測(cè)試面噴金后，采用日本日立S-4800型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡觀察纖維的表面形貌。

1.3.4 纖維力學(xué)測(cè)試

室溫下，在試樣測(cè)試面噴金后，采用Instron3365型萬能材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試脫膠后蠶絲及再生絲素蛋白纖維的力學(xué)性能，設(shè)定測(cè)試夾距為10 mm，拉伸速率10 mm/min，初始張力0.2 cN，強(qiáng)力與伸長(zhǎng)的精度分別為0.01 cN和0.01 mm，測(cè)試溫度25 ℃，相對(duì)濕度為(50±5)%，每類樣品測(cè)試根數(shù)為20根。

2 結(jié)果與分析

2.1 脫膠對(duì)蠶絲脫膠率的影響

絲膠以鱗狀粒片不規(guī)則地附著于絲素的外圍，約占繭層質(zhì)量的25%，并含有少量蠟質(zhì)、碳水化合物、色素和無機(jī)成分。絲膠是以無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)為主，含有少部分的β-折疊構(gòu)象，α-螺旋構(gòu)象基本沒有[8]，處于內(nèi)層的絲膠含β-折疊構(gòu)象的比例較高，如果當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，外層絲膠中的無規(guī)卷曲向β-折疊構(gòu)象會(huì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)化。蠶絲的絲膠包覆于絲素之外，并有4層包覆層，由于絲膠蛋白包覆層的水溶性由外到內(nèi)依次減弱，結(jié)晶度依次變大，因而外層的絲膠最易去除。

圖1 不同脫膠條件下脫膠絲素的表面形貌Fig.1 Morphology of degummed silk by different degummed way

為達(dá)到天然蠶絲脫膠的目的，可采用多種方式，如：酸、堿、皂、高溫高壓及酶處理等，但脫膠工藝不當(dāng)會(huì)直接影響脫膠絲素的性能，進(jìn)而影響絲素進(jìn)一步的再生加工。本文選擇相對(duì)溫和的Na2CO3溶液對(duì)蠶絲進(jìn)行沸煮脫膠處理，旨在對(duì)天然蠶絲脫膠的同時(shí)盡可能降低對(duì)絲素的損傷。絲膠的最外層的包覆層首先受到堿液的作用，在堿性溶液中吸收堿而發(fā)生溶脹，溶解或水解成可溶性的氨基酸鹽，外層絲膠逐漸被去除，隨著脫膠過程的持續(xù)，內(nèi)層的絲膠也逐漸被去除。當(dāng)脫膠2次(S1)、采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%(SII)Na2CO3溶液處理后，蠶絲的脫膠率較低；當(dāng)脫膠3次、采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05% Na2CO3溶液處理后，蠶絲的脫膠率為25.6%(S2、SII)，隨著脫膠次數(shù)的增多，脫膠率逐漸增加，脫膠3次后，脫膠率變化小于1%，結(jié)合脫膠后的絲素表面形貌，可以判斷絲膠幾乎被脫凈；SIII方式獲得的蠶絲脫膠率達(dá)到了28.4%，結(jié)合脫膠后的絲素表面形貌，該條件下絲素纖維受到了比較嚴(yán)重的損傷，這說明脫膠次數(shù)以及Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)蠶絲的脫膠過程有較大的影響，結(jié)果見表1所示。

表1 不同脫膠條件下蠶絲的脫膠率

2.2 脫膠對(duì)絲素表面形貌及力學(xué)性能的影響

圖1(a)～(c)示出不同脫膠次數(shù)后絲素表面形貌。圖1(d)～(f)示出經(jīng)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Na2CO3溶液脫膠后的絲素表面形貌。

脫膠2次后，絲素表面基本光滑，絲素的斷裂強(qiáng)度幾乎沒有發(fā)生變化，只下降了0.8%；脫膠3次后，絲素表面光滑，外觀平整，其斷裂強(qiáng)度下降8.9%；第4次脫膠完成后，絲素的表面有許多縱向凹槽[9]，其斷裂強(qiáng)度下降11.3%。當(dāng)Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時(shí)，絲素纖維發(fā)生明顯的裂解，纖維主體仍保持但纖維表面出現(xiàn)了劈裂的微原纖結(jié)構(gòu)，絲素的斷裂強(qiáng)度下降了27.6%，堿性較強(qiáng)時(shí)，水分子與絲素蛋白發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子肽鏈水解[10]，絲素的力學(xué)性能有所下降，結(jié)果見表2所示。這說明在絲膠被脫凈的情況下，Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加會(huì)使絲素纖維受到比較嚴(yán)重的損傷。

表2 不同脫膠條件下脫膠絲素的力學(xué)性能

2.3 脫膠對(duì)絲素溶解性的影響

脫膠后的絲素仍不溶于水，但可溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和部分中性鹽溶液[11]，但這些溶劑在絲素溶解過程中對(duì)其破壞性較強(qiáng)，本文采用的溶劑體系對(duì)絲素的溶解行為有別于傳統(tǒng)溶解方法，水化作用使羧基極易在纖維表面吸附，絲素分子鏈間的范德華力、分子間氫鍵被削弱，絲素分子內(nèi)、分子間氫鍵作用被破壞，實(shí)現(xiàn)絲素在納米原纖水平的溶解，這與傳統(tǒng)溶解絲素的方法有所差別。此外，鹽離子與絲素分子中的極性氨基酸殘基形成絡(luò)合物[12]，纖維內(nèi)部的晶區(qū)結(jié)構(gòu)被破壞。

脫膠過程是絲素溶解的首要環(huán)節(jié)，也會(huì)對(duì)其溶解行為產(chǎn)生一定的影響。本文將不同脫膠條件下的絲素在相同溶解條件溶解發(fā)現(xiàn)，溶解35 min后，Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、脫膠3次后的絲素(SIII)已完全溶解，而此時(shí)Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%、脫膠2次后的絲素(SI)此時(shí)才溶解了53.8%，相對(duì)(S1)的溶解度低，說明脫膠時(shí)Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)比脫膠次數(shù)對(duì)絲素溶解的影響大，蠶絲在脫膠過程中的脫膠率越大，絲膠去除的越徹底，絲素越容易在溶劑中發(fā)生溶解，所需的溶解時(shí)間越短，結(jié)果見表3所示。

表3 不同脫膠條件下絲素的溶解度

2.4 再生絲素蛋白纖維的成形過程

纖維的濕法紡絲過程，主要過程是紡絲溶液經(jīng)噴絲頭擠出，在凝固浴中冷卻固化，溶劑和凝固劑發(fā)生雙擴(kuò)散現(xiàn)象，當(dāng)擴(kuò)散系數(shù)和凝固固化速率達(dá)到相對(duì)平衡，最終形成了結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的纖維[13]。

文中的再生絲素蛋白溶液是采用CaCl2/FA溶劑體系溶解絲素得到的具有納米原纖水平的再生絲素蛋白溶液[14]，以具有納米原纖結(jié)構(gòu)的紡絲液、水作為凝固浴進(jìn)行纖維的成形制備，再生絲素蛋白溶液中的蛋白質(zhì)大分子重新分布排列，并與溶劑相互作用發(fā)生脫水、凝聚及靜電聚集等過程[15]，溶液經(jīng)過噴絲頭時(shí)分子間距離進(jìn)一步靠近，在親疏水性作用下分子鏈伸展通過氫鍵作用相互連接。紡絲液進(jìn)入凝固浴中呈凝膠狀[16]，有效降低了溶劑向凝固浴的擴(kuò)散速度，進(jìn)一步的剪切、拉伸作用后[17]，纖維結(jié)構(gòu)更加均勻、致密化程度更高。

本文基于紡絲液中納米原纖結(jié)構(gòu)的保留進(jìn)行紡絲，在制得的再生絲素蛋白纖維表面也可觀察到原纖結(jié)構(gòu)，基于天然納米原纖是蠶絲優(yōu)異理化性質(zhì)的關(guān)鍵因素，本文采用的方法有望獲得力學(xué)性能更高的再生絲素纖維。同時(shí)，這也是一種在常溫條件下以水為非溶劑致相分離、促進(jìn)凝膠化過程，從而形成纖維的綠色紡絲工藝。

2.5 脫膠對(duì)再生絲素纖維結(jié)構(gòu)性能的影響

采用不同脫膠工藝制得的再生絲素溶液進(jìn)行紡絲，獲得的再生絲素纖維經(jīng)過2倍牽伸后的表面形貌有著明顯差異，如圖2所示。圖2(a)～(c)為不同脫膠次數(shù)后絲素溶解再生形成的再生絲素纖維。當(dāng)蠶絲脫膠2次時(shí)，蠶絲表面仍有少量殘留絲膠，殘留絲膠對(duì)絲素溶解有一定的影響，再生絲素蛋白纖維表面為扁平狀(S1)；當(dāng)蠶絲脫膠3次時(shí)，再生絲素溶液紡絲成形經(jīng)進(jìn)一步的剪切、拉伸作用后，獲得的再生絲素纖維直徑均勻，表面光滑(S2、SII)，結(jié)構(gòu)緊密，纖維成形性好，并表現(xiàn)出良好的可牽伸性，牽伸2倍后纖維斷裂強(qiáng)度達(dá)到(9.5± 1.7)cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到(31.2 ± 5.2)%；當(dāng)蠶絲脫膠4次時(shí)，再生絲素纖維縱向出現(xiàn)明顯的溝槽(S3)。圖2(d)～(f)為經(jīng)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)Na2CO3溶液脫膠后絲素溶解再生形成的再生絲素纖維，當(dāng)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的Na2CO3溶液脫膠后，絲素纖維被部分破壞，形成的再生絲素纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，纖維表面粗糙，在后道的牽伸過程較困難，經(jīng)過牽伸作用后也很難形成有序結(jié)構(gòu)(SIII)，所形成的纖維的力學(xué)性能也不理想，斷裂強(qiáng)度只有(6.2 ±2.8) cN/dtex，結(jié)果見表4所示。

圖2 不同脫膠條件下再生絲素纖維的表面形貌Fig.2 Morphology of regenerated silk fibroin fiber by different degummed way

表4 不同脫膠條件下再生絲素纖維的力學(xué)性能

3 結(jié) 論

經(jīng)上述分析研究可知，脫膠工藝的不同對(duì)蠶絲溶解及再生絲素纖維的結(jié)構(gòu)性能有較大影響。Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脫膠次數(shù)增加，蠶絲表面的絲素去除的越徹底，脫膠絲素纖維表面劈裂的微原纖結(jié)構(gòu)越明顯，隨之脫膠絲素纖維的斷裂強(qiáng)度下降越多，當(dāng)Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、脫膠3次時(shí)，纖維的斷裂強(qiáng)度下降了27.6%。此外，絲素溶解再生過程中，絲素溶解時(shí)間會(huì)隨Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、脫膠次數(shù)的增加而減少，脫膠工藝對(duì)纖維的成形及結(jié)構(gòu)有一定的影響，當(dāng)Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、脫膠3次時(shí)，絲素纖維被部分破壞，形成的再生絲素蛋白纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，纖維表面粗糙。實(shí)驗(yàn)得到制備再生絲素纖維的最優(yōu)脫膠工藝為Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%、脫膠3次，所形成的纖維直徑均勻、表面光滑、結(jié)構(gòu)緊密且力學(xué)性能好。

[1] 王偉,齊魯.絲膠蛋白材料的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].絲綢, 2009(11):38-41. WANG Wei, QI Lu. The sericin protein material′s research and the application progresses[J]. Journal of Silk, 2009(11):38-41.

[2] 周庭森.蛋白質(zhì)纖維制品的染整[M].北京:中國(guó)紡織出版社, 2002:119-143. ZHOU Tingsen. Dyeing and Finishing of Protein Fiber Products[M]. Beijing: China Textile & Apparel Press, 2002:119-143.

[3] KUNDU B, KURLAND N E, BANO S, et al. Silk proteins for biomedical applications: bioengineering perspectives[J]. Progress in Polymer Science, 2014, 39: 251-267.

[4] ROCKWOOD D N, PREDA R C, YUCEL T, et al. Materials fabrication from bombyx mori silk fibroin[J]. Nature Protocols, 2011(6): 1612-1631.

[5] TEH T K H, TOH S L, GOH J C H. Optimization of the silk scaffold sericin removal process for retention of silk fibroin protein structure and mechanical properti-es[J].Biomed Mater, 2010(5):68-75.

[6] 周小進(jìn),董雪.不同脫膠方法對(duì)蠶絲性能的影響[J].針織工業(yè), 2013(4):33-48. ZHOU Xiaojin, DONG Xue. An analysis on the influence of different degumming methods on silk properties[J]. Knitting Industries, 2013(4):33-48.

[7] 吳惠英,左保齊.氯化鈣-甲酸溶解體系再生絲素長(zhǎng)絲的制備及其性能[J].紡織學(xué)報(bào), 2016, 37(2):1-6. WU Huiying, ZUO Baoqi. Preparation and properties of regenerated silk fibroin filaments using CaCl2-formid acid system[J]. Journal of Textile Research, 2016, 37(2):1-6.

[8] ZHU Liangjun, ARAI M, HIRABAYASHI K. Relationship between adhensive properties and structure of sericin in cocoon filaments[J]. Journal of Sericultural Science of Japan, 1995,64(5):420-426.

[9] 龍丹,閆書芹,盧晨,等.脫膠次數(shù)對(duì)樟蠶絲物理性能與表面結(jié)構(gòu)的影響[J].武漢紡織大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 28(6)：1-5. LONG Dan, YAN Shuqin, LU Chen, et al. The degummed times effect on the physical properties and surface structure of Camphor silk[J]. Journal of Wuhan Textile University, 2015, 28(6):1-5.

[10] 劉作平,邢鐵玲,盛家鏞,等. 2種蛋白酶對(duì)柞蠶繭的脫膠工藝條件及脫膠效果[J]. 蠶業(yè)科學(xué), 2014, 40(1):64-68. LIU Zuoping, XING Tieling, SHENG Jiayong, et al. Degumming technological condition and effect of two protease to tussah silkworm cocoons[J]. Science of Sericulture, 2014, 40(1):64-68.

[11] 吳惠英,左保齊,周燕.氯化鈣/甲酸溶解體系下氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)蠶絲溶解性的影響[J].紡織學(xué)報(bào), 2014, 35(12):1-6. WU Huiying, ZUO Baoqi, ZHOU Yan. Effect of CaCl2concentration on solubility of silk in CaCl2-formid acid system[J]. Journal of Textile Research, 2014, 35(12):1-6.

[12] ZHOU P, XIE X, KNIGHT D P, et al. Effects of pH and calcium ions on the conformational transitions in silk fibroin using 2D Raman correlation spectroscopy and 13C solid state NMR[J]. Biochemistry 2004, 43(35): 11302-11311.

[13] 楊東潔.纖維紡絲工藝與質(zhì)量控制[M].北京：中國(guó)紡織出版社, 2008:114-120. YANG Dongjie. Fiber Spinning Process and Quality Control[M].Beijing: China Textile & Apparel Press, 2008:114-120.

[14] ZHANG Feng, LU Qiang, YUE Xiaoxiao, et al. Regenerated silk fibroin fiber with high quality wet spinning from CaCl2-formic acid solvent[J]. Acta Biomaterialia, 2015, 12(15):139- 145.

[15] 邵偉力.再生絲素蛋白纖維的制備及機(jī)理研究[D].鄭州：中原工學(xué)院, 2013:58-62. SHAO Weili.Study on the mechanism and preparation of regenerated silk fibroin fibers[D]. Zhengzhou: Zhongyuan University of Technology,2013:58-62.

[16] ZHONG Tianyi, JIANG Zhijuan, WANG Peng, et al. Silk fibroin/copolymer composite hydrogels for the controlled and sustained release of hydrophilic drugs[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2015,494(1):264-270.

[17] KIM H J, UM I C. Effect of degumming ratio on wet spinning and post drawing performance of regenerated silk[J]. International Journal of Biological Macromolecule, 2014, 67:387-393.

Influence of degumming process on the silk dissolution and properties of regenerated silk fibroin fibers

WU Huiying

(SuzhouInstituteofTrade&Commerce,Suzhou,Jiangsu215009,China)

In order to study the relationship between the degumming process and silk dissolution and fiber formation, the influence of the concentration of degumming solution and degumming times on degumming rate, silk surface morphology and fibroin solubility and the structure and properties of regenerated silk fibroin fiber were investigated. The results indicat that the degumming rate increase with the increase of the concentration of degumming solution and degumming times. When the concentration of Na2CO3is 0.1% and degumming is performed for 3 times, fibrils obviously appear on the surface of degummed silk fiber, with the breaking strength decreasing by 27.6%. The degree of removal of sericin has an impact on the dissolution process and the structure of regenerated silk fibroin. The dissolving time decreases with the increase of the concentration of degumming solution and degumming times. When the concentration of Na2CO3is 0.05% and degumming is performed for 3 times, the obtained regenerated silk fibroin fiber has smooth surface, compact structure and good mechanical properties.

degumming process; regenerated silk fibroin fiber; degumming rate; silk

10.13475/j.fzxb.20161001806

2016-10-11

2017-05-15

2014年度江蘇省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(BK20141207)；2016年蘇州市科技計(jì)劃重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目(SYG201604)

吳惠英(1980—)，女，講師，博士。主要從事絲蛋白生物材料的應(yīng)用研究。E-mail：why_1220@sina.com。

TS 141.8

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