转基因彩茧性状与特征研究

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摘要:

针对转基因彩茧的外观特征、温度适应性、结构特征（显微结构、外观疵点）、性能特征（丝胶含量、断裂强度、断裂伸长、纤度曲线分布与变化）、缫丝特征（落绪情况、茧丝长度分布）等进行分析研究，得出转基因彩茧的主要性状表现与特征，为转基因彩茧缫丝工艺研究及实现产业化生产奠定基础。

关键词：转基因彩茧；性状；特征

以向仲怀院士为代表的西南大学家蚕研究团队，于2008年研究出 “一种利用色素蛋白创造家蚕彩色茧的方法，用家蚕转基因技术，在家蚕丝素中融合表达决定珊瑚礁等相关海洋生物体颜色的色素蛋白，从而创造出新的有色蚕茧。该发明所使用的方法一次性解决了家蚕茧色颜色种类少、色素结合不稳定两大难题，可简化丝织物的纺织工艺，消除染整工艺对蚕丝品质和人类健康的危害”（专利号：200810069492）。转基因彩茧与传统的白色蚕茧在结构、性能与特征上有哪些差别？在制丝、织造与印染等加工中应怎样进行工艺设计与控制，才能有效提高产能与价值？针对这些问题，我们运用专业理论，对转基因彩茧外观特征与性能进行大量试验与分析研究，为转基因彩茧缫丝工艺研究及实现产业化生产奠定基础。

1 转基因彩茧的外观特征

转基因彩茧的外观见图1，普通白茧的外观见图2。转基因彩茧的样品特征：手感硬、丝胶重、缩皱紧密、茧体中间厚两头薄、紫外光下见明显荧光反应。

2 温度适用性

温度适用性试验：通过温度梯度试验得出，煮茧温度≤55℃时，对转基因彩茧的颜色变化基本没有影响；55℃~70℃，有较小变化；75℃及以上影响较大，因此，缫丝生产中煮茧温度应控制在≤70℃。

3 结构与特征

比较转基因彩茧所缫制生丝与传统白茧所缫制生丝的显微结构特征与外观疵点，分析这些特征对缫丝生产的影响。转基因彩茧的绞丝和紫外光下转基因绞丝外观如图3、图4。

3.1 缫制生丝的表面特征

3.1.1 丝的横截面显微图

在显微镜下观察白丝和彩丝横截面图分别见图5、图6。

由图5、图6看出：1）白丝截面基本呈较为规则的半圆形或略带圆形的钝三角形；2）彩丝截面呈不规则形状，有半圆形、略带圆形的钝三角形、四边形、纺锤形、腰形等。

3.1.2 丝的纵向显微图

在显微镜下纵向观察白丝和彩丝分别见图7、图8。

由图7、图8看出：1）白丝丝条光滑、均匀、透明，单丝明显；2）彩丝丝条不匀、透明，显见节，单丝粘接，不易分离。

3.2 单丝外观疵点

茧丝外层和内层外观疵点见图9、图10。

由图9、图10看出：1）与白茧相比，彩茧外层存在纤维分裂，有肥大的异状纤维，这些部分容易发生切断，影响解舒；2）彩茧与白茧内层外观疵点状况较为接近。

4 性能特征

通过对蚕茧缫丝过程中影响解舒的主要性能、因素进行比较与分析，找出转基因彩茧与传统白茧在性能上的异同点，以利转基因彩茧的缫丝、织绸以及印染技术研究和工艺设计能顺利进行。

4.1 丝胶含量

含胶率试验结果见表1。

由表1得出：彩茧的含胶率比白茧高5.47%。

4.2 断裂强力和伸长

4.2.1 断裂强力

对百回茧丝粒内强力分布值和分布曲线进行数据分析，见表2和图11。

由图11看出：1）白丝平均强力高于转基因彩丝平均强力。2）白茧1~3层的丝强力平缓下降，3~7层的丝强力急剧下降；彩茧1~3层的丝强力下降较大，3~5层的丝强力上升，5~7层的丝强力平缓下降。3）对比白茧与彩茧的丝强力，可知：白茧1~4层的丝强力明显高于彩茧；5层较为接近；6~7层彩茧的丝强力高于白茧。

4.2.2 断裂伸长

对百回茧丝粒内伸长分布值和分布曲线进行数据分析，见表3和图12。

由图12看出：1）白丝平均伸长高于彩丝平均伸长。2）白茧1～3层的丝平均伸长平缓下降，3～6层的丝平均伸长几乎直线下降，6～7层的丝平均伸长缓慢下降；彩茧1～2层的丝平均伸长强力大幅下降，2～3层的丝平均伸长缓慢下降，3～4层的丝平均伸长略有上升，4～7层的丝平均伸长缓慢下降。 3）1～3层白茧伸长明显高于彩茧，4～5层接近，6～7层彩茧伸长高于白茧。

4.3 纤度曲线

4.3.1 粒间平均纤度变化曲线

粒间平均纤度变化曲线见图13。

由图13看出：1）白茧、彩茧粒间纤度变化曲线走势基本一致；2）彩茧曲线在上白茧曲线在下，彩茧比白茧整体纤度值高。

4.3.2 粒间纤度变异系数分析

粒间纤度变异系数见表4。

由表4得出：彩茧比白茧粒间纤度变异系数高4.89%。

4.3.3 粒内纤度分布曲线

白茧与彩茧粒内纤度分布曲线见图14。

由图14可以看出：白茧、彩茧粒内曲线走势基本一致；白茧和彩茧外层的平均纤度差异较大，内层差异较小；彩茧外、中层粒内纤度值大于白茧的纤度值，内层相反。

4.3.4 粒内纤度变异系数分析

粒内纤度变异系数见表5。

由表5得出：彩茧粒内变异系数比白茧的高14.2%。

5 缫丝特征

5.1 落绪情况

白茧和彩茧缫丝落绪情况比较见表6，茧丝百回分布见图15。

由表6得出：1）白茧缫丝时，外层落绪少、离解容易、单丝韧性好，内层单丝细、韧性差、易断；2）彩茧缫丝时，外层手感粗糙、丝胶重、易断头，内层丝胶少、丝细、韧性好、易离解。

5.2 茧丝长度强

茧丝长度分布见表7和图15。

由表7和图15看出：1） 60粒彩茧中有7粒茧只能缫到有效丝长200m，落绪后无法缫丝，而60粒白茧均可以缫丝到400m以上；2）舍弃不能缫丝的蚕茧后，余茧继续缫丝，其结果是彩茧优于白茧，白茧从第5层起依次以9、16、27、5的粒数分层减少，而彩茧从第3层起依次以0、0、5、21、16、8、1的粒数分层减少，减少速度彩茧明显慢。

6 分析与结论

6.1 分析

1）外观疵点显示：彩茧外层茧丝疵点比白茧的严重，彩茧内层茧丝疵点与白茧的较接近。

2）含胶率试验说明：彩茧丝胶含量比白茧的高。

3）强力、伸长数据显示：白茧外层丝强伸度较彩茧的好，彩茧里层丝强伸度较白茧的好。

4）纤度曲线显示：彩茧所缫制生丝较粗，纤度离散较大。

5）缫丝特征说明：白茧面层较易缫，彩茧里层较易缫。

6.2 结论

我们在近三年的时间里，通过几百次试验，完成了对蚕茧的含胶率、茧层特征、强伸度、粒内疵点、纤度曲线及外观疵点分析等相关性能参数的测试，收集、处理了几千组数据，系统分析了转基因彩茧性能特征，得到彩茧与白茧在以上多方面均存在差异，彩茧的主要性能特征为：1）丝胶重，尤其是外层丝胶更重，因此，难离解，理绪难；2）在温度超过70℃时变色；3）纤度变异大；4）节多。

因此，转基因彩茧的深加工，必须通过：1）控制煮茧、缫丝温度；2）运用纤度曲线理论，定纤与定粒相结合；3）创新制丝工艺技术；4）研究专用制丝助剂等才能实现。

本研究由重庆市纤检局“转基因彩茧创新制丝工艺研究课题小组”开展与完成，黄晓兰工程师，陈谊书检验员、周小娟检验员、唐俊检验员承担了部分试验，对他们谨致谢意。

（作者单位：重庆市纤维检验局）