徐新雨　楊娟亞　張文靜　閆佳敏　江文斌

摘要：為研究當(dāng)前普遍存在的蠶農(nóng)提前采繭售繭對(duì)繭絲性能的影響，通過(guò)選用兩個(gè)不同莊口、繭季、品種的樣繭為原料，觀察家蠶化蛹過(guò)程中蛹體變化情況，測(cè)定蠶繭解舒性能、生絲清潔及潔凈成績(jī)、抱合性能、力學(xué)性能等多項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)果表明：提前采繭會(huì)影響家蠶化蛹率和存活率，采繭越早毛腳率越高;提前采繭對(duì)蠶繭的解舒性能影響較大，特別是集中采繭的方式會(huì)導(dǎo)致繭絲膠著和絲條離解困難;提前采繭不會(huì)對(duì)繭絲的微觀結(jié)構(gòu)和二級(jí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，對(duì)生絲的清潔及潔凈成績(jī)、抱合性能和力學(xué)性能影響不大。研究發(fā)現(xiàn)提前采繭會(huì)對(duì)蠶繭及繭絲性能產(chǎn)生影響，為保證生絲品質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)在適期內(nèi)進(jìn)行采繭。

關(guān)鍵詞：蠶繭;提前采繭;繭絲;生絲;性能測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：TS195.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009265X（2022）03012207

Effects of different cocoon harvesting conditions on bave properties

XU Xinyu YANG?Juanya ，ZHANG Wenjing YAN Jiamin JIANG Wenbin

Abstract： To investigate the influence of silkworm farmers' ?common practice of early cocoon harvesting and selling on the performance of cocoon silk， two sample cocoons with different lots， cocoon seasons and silkworm varieties were selected as raw materials to observe the changes of pupae in the process of silkworm pupation， measure the reelability of cocoon， raw silk cleanness and neatness performance， cohesion performance， mechanical properties and other related indicators. The results showed that early cocoon harvesting would affect silkworm pupation rate and survival rate， and the earlier cocoon harvesting， the higher the immature cocoon rate. It would have a great influence on the reelability of cocoon， and in particular， the centralized cocoon harvesting method will lead to difficulty in silk gumming and silk sliver dissociation. But early cocoon harvesting would not affect the microstructure and secondary structure of cocoon silk， with slight effect on the cleanness and neatness performance， cohesion performance and mechanical properties of raw silk. It is found that early cocoon harvesting will influence the performance of cocoon and cocoon silk. In order to ensure the quality of raw silk and silk products， cocoon should be harvested during an appropriate period.

Key words： cocoon; early cocoon harvest; cocoon silk; raw silk; performance testing

中國(guó)是世界上最大的繭絲綢生產(chǎn)國(guó)與貿(mào)易國(guó)，蠶繭和生絲的產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的70%以上[1]。蠶繭質(zhì)量是中國(guó)繭絲綢行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)，直接關(guān)系到生絲品質(zhì)、產(chǎn)品檔次等問(wèn)題[2]。但由于蠶繭市場(chǎng)的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，蠶農(nóng)過(guò)早采繭售賣(mài)的現(xiàn)象屢禁不止，使得蠶繭質(zhì)量與生絲品質(zhì)受到嚴(yán)重影響。正常情況下，熟蠶在上蔟吐絲后需經(jīng)5～7 d方可蛻皮化蛹[3]，而未化蛹繭則因仍保持蠶的形態(tài)（毛腳）被稱(chēng)為毛腳繭，它會(huì)給繅絲企業(yè)帶來(lái)不少危害[4]：收繭時(shí)受到采繭、運(yùn)輸、繭處理等震動(dòng)，蛹皮易破損造成體液滲出，特別是在烘繭過(guò)程中，蛹油從破口滲出污染繭層。此外，毛腳繭不易均勻適干[5]，毛腳受熱掙扎時(shí)會(huì)抓破繭內(nèi)層，導(dǎo)致繭絲斷頭增加，在影響生絲質(zhì)量的同時(shí)造成資源浪費(fèi)，制約了繭絲綢工業(yè)的發(fā)展。

已有研究表明[6]，毛腳繭的數(shù)量與蠶繭重量成正比，毛腳率越高，蠶繭越重，這也是導(dǎo)致蠶農(nóng)急于出售毛腳繭的原因之一。王澤林[7]研究了采繭時(shí)間對(duì)家蠶繭質(zhì)的影響，各蠶期采繭適期分別為：春蠶繭上簇后第5.5～6.5 d，夏秋蠶繭上簇后第5.0～5.5 d，晚秋蠶繭上簇后第6.0～7.0 d。閔思佳等[8]以次下繭率、繭解舒率、出絲率等方面反映了全化蛹繭的繭質(zhì)優(yōu)于毛腳繭和正在化蛹的繭。錢(qián)忠兵[9]對(duì)不同采繭時(shí)間的蠶繭質(zhì)量和繅絲成績(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)、測(cè)定和比對(duì)，證實(shí)了過(guò)早采繭對(duì)繭質(zhì)和絲質(zhì)的影響及破壞。本文選用兩個(gè)具有代表性的樣繭為原料，研究不同采繭條件對(duì)繭絲性能的影響，為逐步推進(jìn)毛腳繭相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)督管理辦法的制定提供參考依據(jù)。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料

供試蠶繭選自海寧、湖州兩個(gè)莊口。海寧莊口為晚秋繭，家蠶品種為秋豐×白玉，上蔟時(shí)間為2020年10月13日15時(shí)，取樣時(shí)間為2020年10月17日（上蔟96 h后），采用集中取樣方式;湖州莊口為春繭，家蠶品種為農(nóng)科2號(hào)，上蔟時(shí)間為2021年5月21日20時(shí)，首次采繭取樣時(shí)間為2021年5月25日（上蔟88 h后），之后是采用每日采繭取樣方式。因蠶繭受家蠶品種、飼育過(guò)程、上蔟環(huán)境等條件影響，原料性狀及采繭時(shí)間存在差異，故本實(shí)驗(yàn)取樣時(shí)間依據(jù)當(dāng)?shù)夭煌Q期的采繭佳期推算確定。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

Y731D抱合力機(jī)（常州華紡紡織儀器有限公司）、Ultra55場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（德國(guó)Carl Zeiss公司）、Nicolet 5700型傅里葉紅外光譜儀（美國(guó)尼高力公司）、WT10002型電子天平（成都普瑞遜電子有限公司）、YG012電子復(fù)絲強(qiáng)力儀（南通三思機(jī)電科技有限公司）、Y172纖維切片器（常州市第二紡織儀器廠）、XGQ2000型電熱鼓風(fēng)干燥箱（佛山市烈動(dòng)電器有限公司）。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1鮮繭切剖及試樣處理

集中采繭已上蔟96 h的海寧莊口鮮繭，分為5等份，除當(dāng)日所需的鮮繭外，其余蠶繭均模擬工廠收繭方式，集中于繭袋內(nèi)堆放，分別于上蔟后96、120、144、168、192 h開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，記試樣編號(hào)為a0、b0、c0、d0、e0。湖州莊口鮮繭則在上蔟88 h后進(jìn)行每日等量采繭，除當(dāng)日所需的鮮繭外，其余蠶繭不做任何采摘、移動(dòng)等，確保不影響家蠶正常吐絲，并分別于上蔟后88、112、136、160、184 h開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，記試樣編號(hào)為a1、b1、c1、d1、e1。每組試樣依據(jù)等粒等量法抽取3份各100粒蠶繭做切剖實(shí)驗(yàn)，對(duì)每份蠶繭逐粒切剖，記錄全蛹、毛腳、病蠶等準(zhǔn)確粒數(shù)。剩余蠶繭用電熱鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行烘干處理，頭沖120 ℃處理3.0 h，二沖90 ℃處理3.0 h。

1.3.2蠶繭解舒性能測(cè)試

按照GB/T 9111-2015《桑蠶干繭試驗(yàn)方法》對(duì)蠶繭進(jìn)行解舒試驗(yàn)，測(cè)試條件：繅絲線(xiàn)速度（104±13） m/min，繅絲溫度（32±2） ℃，索緒溫度（84±2） ℃，緒數(shù)5緒，繅制生絲規(guī)格為22.2/24.4 dtex。蠶繭的解舒率、萬(wàn)米吊糙分別按式（1）、式（2）計(jì)算。

式中：R為解舒率，%;C為繅絲粒數(shù)，粒;T為添緒次數(shù)，粒;N為萬(wàn)米吊糙，次;N0為吊糙次數(shù)，次;L0為生絲總長(zhǎng)，m。

1.3.3生絲清潔及潔凈性能測(cè)試

清潔、潔凈度均為評(píng)定生絲品質(zhì)的主要考察項(xiàng)目，按照GB/T 1798-2008《生絲試驗(yàn)方法》，利用均勻檢驗(yàn)室內(nèi)的橫式回光燈與黑板進(jìn)行測(cè)定。清潔檢驗(yàn)時(shí)視線(xiàn)保持離黑板0.5 m，對(duì)照清潔標(biāo)準(zhǔn)樣照，分辨清潔疵點(diǎn)類(lèi)型并按要求扣分記錄;潔凈檢驗(yàn)時(shí)，將黑板向內(nèi)傾斜5°，在視線(xiàn)離黑板0.5 m處，對(duì)照潔凈標(biāo)準(zhǔn)樣照評(píng)分，計(jì)算平均潔凈成績(jī)。

1.3.4生絲抱合性能測(cè)試

將各試樣的生絲在恒溫恒濕條件下平衡12 h以上，溫度（20±2） ℃，濕度（60±5）%。按照GB/T 1798-2008《生絲試驗(yàn)方法》，采用Y731D抱合力機(jī)對(duì)生絲的抱合性能進(jìn)行檢驗(yàn)，摩擦速度為130次/min，在半數(shù)以上絲條中出現(xiàn)6 mm及以上絲條開(kāi)裂時(shí)記錄摩擦次數(shù)，并以20只絲錠的平均值取整數(shù)作為抱合次數(shù)。

1.3.5生絲力學(xué)性能測(cè)試

在同等恒溫恒濕條件下使用YG012電子復(fù)絲強(qiáng)力儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件為：拉伸速度150 mm/min，拉伸隔距100 mm，預(yù)加張力（0.05±0.01） cN/dtex，每組重復(fù)10次，取平均值。

1.3.6生絲表面形貌觀察

將試樣進(jìn)行鍍金處理，使用Ultra55型掃描電子顯微鏡掃描觀察試樣表面形貌，電壓為2 kV，放大倍數(shù)為1000倍。

1.3.7生絲紅外光譜測(cè)試

將試樣用Y172型纖維切片器切成粉末，與KBr混合研磨均勻，壓成透明薄片，采用Nicolet 5700型傅里葉紅外光譜儀測(cè)試，測(cè)定范圍4000～400 cm-1，分辨率4 cm-1。

2結(jié)果與討論

2.1不同采繭條件對(duì)家蠶化蛹結(jié)果的影響

兩個(gè)莊口蠶繭連續(xù)5個(gè)實(shí)驗(yàn)日的化蛹率結(jié)果如圖1（a）所示，實(shí)驗(yàn)日1（海寧96 h，湖州88 h）蠶繭的化蛹率均為0%，并在實(shí)驗(yàn)日2（海寧120 h，湖州112 h）和實(shí)驗(yàn)日3（海寧144 h，湖州136 h）出現(xiàn)較大增幅，大部分家蠶已化蛹完畢。實(shí)驗(yàn)日4（海寧168 h，湖州160 h）和實(shí)驗(yàn)日5（海寧192 h，湖州184 h）增幅漸緩，海寧莊口于此時(shí)進(jìn)入穩(wěn)定期，可知該莊口家蠶在上蔟96 h后已吐完絲完全，并經(jīng)兩晝夜完成化蛹過(guò)程。湖州莊口在實(shí)驗(yàn)日5還有小幅提升，總化蛹率略高于海寧莊口。如圖1（a）可知，提前采繭會(huì)影響家蠶化蛹情況，采繭越早，化蛹率越低，毛腳數(shù)越多。

死蠶率結(jié)果如圖1（b）所示，海寧莊口的死蠶率顯著高于湖州莊口，且每日均有增加，在實(shí)驗(yàn)日5時(shí)達(dá)到9.3%，湖州莊口的死蠶率穩(wěn)定在2.0%左右，因?yàn)樘崆凹胁衫O會(huì)驚擾正在吐絲或化蛹的家蠶，導(dǎo)致其中止吐絲，而吐絲也是家蠶排除體內(nèi)多余氨基酸的過(guò)程，如不能正常吐絲完畢則會(huì)導(dǎo)致氨基酸在體內(nèi)富集中毒而亡。此外，因家蠶品種、蠶期不同，其受環(huán)境因素影響程度也不同，海寧莊口為晚秋蠶最后一期，晚秋時(shí)氣溫前高后低、秋綿雨多、濕度大、葉質(zhì)相對(duì)較差[10]，致病率高且病菌傳播速度快，導(dǎo)致在蠶繭受到蛆蟲(chóng)侵害或采繭時(shí)碰撞受驚等影響下，病弱蠶容易出現(xiàn)無(wú)法正?；蓟蚧癁閴挠嫉那闆r，故化蛹率相對(duì)較低。而湖州莊口為春蠶，春季氣候適宜，是一年中最佳的養(yǎng)蠶期，病蟲(chóng)害相對(duì)少，化蛹率高。

2.2不同采繭條件對(duì)蠶繭解舒性能的影響

蠶繭的解舒是指繅絲時(shí)繭層絲縷離解的難易程度，解舒的好壞，對(duì)于產(chǎn)質(zhì)量和繅折都有很大影響[11]。兩個(gè)莊口蠶繭的解舒率和萬(wàn)米吊糙測(cè)試結(jié)果如表1所示。海寧莊口的解舒率逐步小幅提升，但在實(shí)驗(yàn)日5快速下降，這是由于過(guò)早的集中采繭影響了家蠶吐絲，使其無(wú)法連續(xù)吐出“S”型或“8”字型繭絲，導(dǎo)致繭絲異常產(chǎn)生脆弱點(diǎn)，同時(shí)還會(huì)造成絲縷重疊，繭絲之間互相膠著，絲條離解困難，而隨著集中堆放時(shí)間的延長(zhǎng)，蠶所吐出的異常絲也愈多，其對(duì)解舒率的影響在實(shí)驗(yàn)日5突顯。湖州莊口的解舒率在短短幾日內(nèi)有17.94%的提升，且隨著采繭時(shí)間的延后，解舒率越高。因該莊口為每日定量采繭，家蠶在上簇期間不受其他外力干擾，所吐出的絲具有連續(xù)性，繭絲質(zhì)量高，落緒次數(shù)隨之減少。因湖州莊口家蠶上簇時(shí)間稍晚，實(shí)驗(yàn)日1時(shí)家蠶的絹絲液仍分泌旺盛，正直大量吐絲階段，烘繭前絹絲液纖維化程度低，內(nèi)層繭絲相對(duì)較細(xì)且脆弱，落緒次數(shù)大量增加，解舒率隨之降低。兩個(gè)莊口10個(gè)試樣的萬(wàn)米吊糙次數(shù)差異不大，即繭絲上存在的病疵和纇節(jié)數(shù)量受提前采繭的影響較小。湖州莊口實(shí)驗(yàn)日5的萬(wàn)米吊糙次數(shù)最低，蠶繭品質(zhì)最佳。

2.3不同采繭條件對(duì)生絲性能的影響

2.3.1生絲的清潔、潔凈成績(jī)及抱合性能

生絲的清潔、潔凈成績(jī)以及抱合性能指標(biāo)直接關(guān)系到其可織造性和織物品質(zhì)，不同采繭條件下的測(cè)定結(jié)果如表2所示。依據(jù)GB/T 1797-2008《生絲》對(duì)生絲的清潔和潔凈指標(biāo)進(jìn)行了評(píng)級(jí)判斷：對(duì)于纖度等于或低于76.7 dtex的生絲，其清潔成績(jī)?cè)?8.0分及以上評(píng)為6A，98.0分以下97.5分及以上評(píng)為5A;潔凈成績(jī)?cè)?5.00分及以上評(píng)為6A，95.00分以下94.00分及以上評(píng)為5A。對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，兩個(gè)莊口的生絲清潔成績(jī)均高于98.0分，達(dá)到6A。海寧莊口潔凈成績(jī)存在上下波動(dòng)，2個(gè)試樣達(dá)6A，其余3個(gè)試樣僅為5A，而湖州莊口5個(gè)試樣潔凈成績(jī)較穩(wěn)定，均達(dá)6A，所以提前集中采繭會(huì)略微影響絲條上存在的小纇數(shù)量[12]，但從批量角度看影響程度不大。兩個(gè)莊口的抱合性能差異較小，因絲膠的膠著性能[13]是影響抱合的首要因素，可見(jiàn)提前采繭雖對(duì)單根繭絲有所影響，但對(duì)繭絲之相互膠著抱合的牢固程度影響較小，經(jīng)摩擦后分裂的難易程度不相上下。

2.3.2生絲的力學(xué)性能

生絲是由數(shù)根繭絲相互抱合并由絲膠粘合而成的，當(dāng)其受到的拉伸外力大于繭絲絲膠之間的膠著力時(shí)[14]，便會(huì)發(fā)生斷裂。表3為不同采繭條件下生絲的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果，海寧莊口前4日的平均斷裂強(qiáng)度略有起伏，但差異不大，在第5日時(shí)有了突破性的增長(zhǎng)。湖州莊口則是5日均保持平穩(wěn)增長(zhǎng)后趨于平緩，且前4日的平均斷裂強(qiáng)度均比海寧莊口高。

生絲的斷裂強(qiáng)度與繭絲和繭層密切相關(guān)，一般從繭外層第100回開(kāi)始繭絲的斷裂強(qiáng)力開(kāi)始增大，在第200～400回時(shí)有最大值，后減小至最內(nèi)層，當(dāng)上蔟時(shí)間延長(zhǎng)，家蠶的吐絲量逐步減少，繭絲強(qiáng)力逐漸平穩(wěn)，所以可以判定湖州莊口生絲的斷裂強(qiáng)度幾乎不受采繭因素影響。但海寧莊口因?yàn)榧胁衫O的大幅動(dòng)作干擾了家蠶的正常吐絲，使其來(lái)不及在400回前吐出高強(qiáng)度的繭絲，故其強(qiáng)力的峰值出現(xiàn)時(shí)間較晚，在實(shí)驗(yàn)日5達(dá)到最高，此時(shí)與海寧莊口幾乎持平。從平均斷裂伸長(zhǎng)率來(lái)看，湖州莊口仍舊保持穩(wěn)定，海寧莊口5日內(nèi)的最大差值為2.68%，所以提前集中采繭容易導(dǎo)致生絲力學(xué)性能不穩(wěn)定。

2.4不同采繭條件對(duì)生絲形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

2.4.1表面形貌

兩個(gè)莊口分別在實(shí)驗(yàn)日1和實(shí)驗(yàn)日5的表面形貌如圖2所示，可見(jiàn)，4組試樣形貌一致，縱向排列整齊，表面均分布有深淺不一的溝槽，可見(jiàn)不同采繭方式和采繭時(shí)間均沒(méi)有對(duì)生絲的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯影響。但同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)，采繭時(shí)間較早的兩個(gè)試樣圖2（a）、圖2（c）表面相對(duì)粗糙，有明顯的細(xì)小絲膠顆粒堆積，可能是因?yàn)檫^(guò)早采繭導(dǎo)致家蠶不能穩(wěn)定分泌絹絲液造成的，圖2（b）、圖2（d）雖不完全光滑，但相較平整。

2.4.2傅里葉紅外光譜

生絲的紅外光譜測(cè)試一般會(huì)得到以下三個(gè)波數(shù)范圍的振動(dòng)區(qū)間[15]，分別為酰胺Ⅰ譜帶（1700～1600 cm-1）、酰胺Ⅱ譜帶（1600～1500 cm-1）和酰胺Ⅲ譜帶（1300～1200 cm-1）。圖3為兩個(gè)莊口的紅外光譜測(cè)試結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，同個(gè)莊口不同采繭時(shí)間的生絲二級(jí)結(jié)構(gòu)特征吸收峰相互接近且偏差較小。兩者分別在波數(shù)為1652 cm-1和1654 cm-1時(shí)出現(xiàn)酰胺Ⅰ譜帶吸收峰;均在1515 cm-1處出現(xiàn)酰胺Ⅱ譜帶吸收峰;分別在1232 cm-1和1228 cm-1出現(xiàn)酰胺Ⅲ譜帶吸收峰。這三個(gè)吸收峰均對(duì)應(yīng)蠶絲蛋白中的β折疊結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)不同的采繭條件并未對(duì)生絲二級(jí)結(jié)構(gòu)造成影響。

3結(jié)論

采用提前集中采繭和每日采繭的方式對(duì)不同莊口、繭季、品種的家蠶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)家蠶化蛹情況以及繭絲性能影響進(jìn)行研究，得到的結(jié)論如下：

a）提前采繭會(huì)對(duì)家蠶的化蛹情況產(chǎn)生影響，越早采繭毛腳率越高，且集中采繭的方式會(huì)因過(guò)早觸碰、移動(dòng)、搬運(yùn)蠶繭而影響蠶吐絲化蛹過(guò)程，同時(shí)造成家蠶死亡率增加。

b）提前采繭對(duì)蠶繭的解舒性能影響較大，特別是在家蠶吐絲尚未完全結(jié)束時(shí)就提前采繭，易導(dǎo)致落緒次數(shù)增加，解舒率低下。而現(xiàn)有繭交易市場(chǎng)普遍存在的提前集中采繭現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致繭絲異常膠著，且隨集中堆放時(shí)間的延長(zhǎng)，加重絲條離解困難，大大影響蠶繭解舒。

c）提前采繭不會(huì)對(duì)繭絲的微觀結(jié)構(gòu)和二級(jí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，對(duì)生絲的清潔及潔凈成績(jī)、抱合性能和力學(xué)性能也未產(chǎn)生明顯影響，但集中采繭會(huì)容易增加繭絲表面的絲膠顆粒堆積，同時(shí)導(dǎo)致生絲的潔凈及力學(xué)性能的不穩(wěn)定。

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收稿日期：20210801網(wǎng)絡(luò)出版日期：20210827

基金項(xiàng)目：湖州市科技計(jì)劃公益性技術(shù)應(yīng)用研究（重點(diǎn)）項(xiàng)目（2020GZ03）;浙江理工大學(xué)本科生科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（11150432662012）

作者簡(jiǎn)介：徐新雨（1997-），女，浙江嘉興人，碩士研究生，主要從事現(xiàn)代紡織加工技術(shù)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面的研究。

通信作者：江文斌，Email：hfjjwb@163.com