摘要： 為了完好地保留蠶絲上的絲膠，擴大蠶絲的應用領域，文章通過改變蠶吐絲結繭的習性，引導180只成熟桑蠶在表面光滑的方形PVC平板(66 cm×220 cm)上進行吐絲，得到一款輕薄且均勻的蠶絲膜材。該蠶絲膜材呈半透明狀，厚度為0.18 mm，平方米質量為38 g/m2，掃描電鏡下膜材上的蠶絲形態呈現出規則的交叉分層疊放，孔隙分布均勻，孔隙率為83.76%。通過一系列的實驗，對蠶絲膜材的干濕強力、伸長、透氣、抗菌等性能進行測試。實驗結果顯示，該膜材在干態下的強力大于濕態，干態下的斷裂伸長小于濕態伸長，各部分透氣均勻，對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌均具有一定的抗菌性。

　　關鍵詞： 蠶絲膜材;輕薄;結構;抗菌;性能測試;絲膠膜

　　基金項目： 江蘇省高等職業教育產教融合集成平臺建設計劃項目(蘇教職函〔2019〕26號);江蘇省高職院校教師專業帶頭人高端研修項目(蘇教師函〔2020〕23號);江蘇省青藍工程優秀教學團隊項目(蘇教師〔2019〕3號);江蘇省產學研合作項目(BY2020336);江蘇省高等職業教育高水平專業群建設項目(蘇教職函〔2020〕31號)

　　蠶絲是一個復雜的蛋白質復合體，除了絲素和絲膠以外，還有著很多生物學活性的蛋白質組分[1]。蠶絲是一種可以應用在諸多高新產業的材料[2]。蠶絲中富含的絲素可以抑制微生物的生長[3]，已廣泛應用于化妝品、醫藥領域及制備生物材料[1]。絲素蛋白還是一種良好的光學材料，絲素蛋白固定酶可以制成酶傳感器。絲素膜是將絲素溶解后再生得到的薄膜狀物，絲素膜又稱絲蛋白膜，可用作創面保護膜，避免創口感染。天然絲膠蛋白具有良好的生物相容性，在美容護膚、抗炎和保健產品中已有應用，由絲膠蛋白制成的絲膠膜、組織工程支架材料等也已擴展應用到生物醫學領域[1，4]。對絲膠進行改性，可以改善絲膠膜的性能，進一步增加其適用性[5-6]。絲素與絲膠的共混膜，可以作為膠囊的殼材[7]。絲素與其他材料共混成膜后，可以改善純絲素膜的性能[8-9]。此外，轉基因技術可以明顯改善絲素膜的結構和性能，使其作為生物醫用材料的優勢更加明顯[10]。

　　上述多項膜材都是以桑蠶繭的繭殼為實驗材料，或者是從繅絲后的廢水里提取絲膠，取材不便且質量難以保證。從源頭上提高繭絲的利用率，提升原材料質量，高效、快捷地得到品質更好的蠶絲材料，是各項科研實施與轉化的基礎保障。還有學者嘗試利用非織造成網等多種技術將蠶絲直接加工成膜，結果顯示這些方法或者不適合蠶絲，或者對蠶絲的成分和性能會造成一定的損失[11-12]。

　　本文介紹了一種輕薄型蠶絲膜材的制備方法，利用了平板絲的生產原理，將蠶的吐絲場所限定為二維結構的平板，通過合適的工藝條件，人為控制熟蠶在平面上來回爬行吐絲，制備得到的蠶絲膜材保留了蠶絲自然的特性，省去了復雜的成分分離與合成工序。并對得到的膜材表觀形貌、力學性能、抗菌性能進行測試分析，探討其在美容面膜、醫用口罩等領域的應用前景。該膜材的生產方法亦可推廣到轉基因蠶，以及通過給蠶喂食特殊成分的飼料，得到特殊功能的蠶絲膜材，為進一步研究開發和有效利用蠶絲提供理論支持。

　　1 實 驗

　　1.1 材料和儀器

　　成熟桑蠶200只(廣西八園農業科技有限公司)，直徑為10 cm表面光滑的圓形PVC平板20個，66 cm×220 cm表面光滑的方形PVC平板(配有自動變光系統)1個，同批次的普通蠶繭。

　　1.2 輕薄型蠶絲膜材的制備

　　將同一批20只成熟桑蠶分別放置于20小塊表面光滑的圓形平面上吐絲制備平面繭。平面繭的制備過程如圖1(a)所示，待其完成吐絲靜置不動一段時間之后，將蠶蛹拿掉，繭絲稱重，得到平面繭的平均質量為0.31 g。為了制備輕薄型蠶絲膜材，參考市面上輕薄型半透明384銅氨纖維面膜布的平方米質量為38.4 g/m2，將4組180只熟蠶均勻放置在66 cm×220 cm的方形平板上，以制作合適面密度的膜材。由于蠶在吐絲結繭的時候需要背光的場所，所以在膜材制作過程中，為了更好地控制熟蠶使其吐出的蠶絲成膜更加均勻，采用一套自動變光系統，分別位于吐絲區域的四個方向，按照一定的時間，自動開啟一部分燈光，同時關閉一部分燈光，引導蠶向同一個方向邊移動邊吐絲，吐絲過程如圖1(b)所示。吐絲完畢之后，通過裁剪得到22 cm×22 cm方形的蠶絲膜材，如圖1(c)所示。

　　1.3 性能測試

　　1.3.1 掃描電鏡

　　采用JSM-5600LV掃描電子顯微鏡(日本JEOL公司)，對蠶絲膜材及普通蠶繭的表觀形貌進行對比。

　　1.3.2 厚度測試

　　采用YG(B)141D織物厚度儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)，參考標準GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》中的測試方法，對蠶絲膜材的厚度進行測試，壓重砝碼為25 cN，加壓時間為10 s。

　　1.3.3 孔隙率

　　裁取10塊尺寸為15 cm×15 cm的蠶絲膜材，烘干24 h后置于大氣中調濕，分別對每個試樣進行稱重，取平均值代入下式計算，得到蠶絲膜材的平方米質量m為38 g/m2。

　　m=102G0L×B(1)

　　式中：G0為試樣質量，g;L為試樣長度，cm;B為試樣寬度，cm。

　　蠶絲的密度ρ是1 300 kg/m3[13-14]，厚度σ來源于13.2的測試結果。根據下式[15]可以計算出蠶絲膜材的孔隙率n。

　　n=1-mρσ(2)

　　1.3.4 力學性能測試

　　采用HT-101PT單柱拉力機(杭州金邁儀器有限公司)對蠶絲膜材進行力學性能測試，將試樣裁剪成尺寸為10 mm×100 mm的長方形。樣品拉伸速度為100 mm/min，隔距50 mm。通過下式將測試所得的斷裂強力和斷裂伸長換算為應力與應變，應用Origin軟件得到相應的應力-應變曲線。

　　應力(MPa)=強力(N)×10-6面積(m2)(3)

　　應變/%=伸長(mm)隔距(mm)×100(4)

　　1.3.5 透氣性能測試

　　本文采用YG461E-Ⅲ全自動透氣量儀(寧波紡織儀器廠)，參考標準GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》中的測試方法，對蠶絲膜材的透氣性能進行測試，選擇面積為20 cm2圓形通氣孔、壓強為100 Pa。

　　1.3.6 抗菌性能測試

　　將測試樣品紫外照射30 min滅菌。取三個100 mL錐形瓶，按照分組分別向其中加入10 mg測試樣品，然后加入5 mL配置好的細菌懸液和45 mL的LB液體培養基。對照組為加5 mL細菌懸液和45 mL的LB液體培養基。然后置于恒溫振蕩器中(37 ℃、200 r/min)振蕩培養8 h，吸取菌液做連續10倍的稀釋(本文采用1︰106、1︰107和1︰108三個稀釋比例)后，均勻涂布于LB固體培養基上，37 ℃培養18 h，拍照并記錄菌落數。

　　作者： 王慧玲

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