CN104693298A - 一种可产业化、批量采集众多蚕绢丝腺内蚕丝液的技术 - Google Patents

Abstract

一种可产业化、大批量采集众多蚕绢丝腺内天然蚕丝液的技术涉及纺织化纤、桑蚕养殖领域。现代高分子科学有关蚕吐丝现象实为蚕蛋白分子构象转变的研究成果开启了人工纺制蚕蛋白人造丝的大门。再生蚕丝液率先成功纺丝并取得手术线、面膜、隐形眼镜片等研发成效，但因其为化学法逆向制取，受制于环保、节能、废茧丝供给。而天然蚕丝液因人们尚未掌握批量采集蚕腹中取出的绢丝腺内天然蚕丝液的技术，屡失发展机遇。我们发明了先将众多绢丝腺破碎成碎粒，再过滤采集其中蚕丝液的“破碎、过滤法”能完成成千上万根绢丝腺内天然蚕丝液批量采集。可为批量纺制功能优于天然蚕丝、直径可变、能应对细旦化纤丝及牛奶、大豆类蛋白纤维挑战的蚕蛋白人造丝及生物医药诸领域产、学、研需求提供充足的蚕蛋白质原料。

Description

一种可产业化、批量采集众多蚕绢丝腺内蚕丝液的技术

技术领域：

本发明涉及纺织化纤领域及桑蚕养殖领域中可以纺制蚕蛋白人造丝的天然蚕丝液的采集方法。是一种运用“破碎、过滤法”批量从源自养殖领域桑蚕蚕腹中取出的众多蚕绢丝腺内采集天然蚕丝液的技术。该技术可解决困扰科技人员多年，严重影响天然蚕丝液研发进展的被公认难度比较大的“采液难题”。运用本技术采集的量产天然蚕丝液，不仅可用于纺制蚕蛋白人造丝，还能为高端生物医药、食品、轻化工等广泛领域提供源源不断的蚕蛋白原料及制品。

技术背景：

无论是桑蚕还是柞蚕类野蚕，每只蚕腹中均有一对蚕绢丝腺，腺内贮存着蚕用以吐丝的蚕丝液。蚕吐丝过程使腹中绢丝腺内蚕丝液经蚕咀处吐丝口吐出，随即在体外凝固为固态蚕丝。自古以来，国人就有从蚕体内取蚕丝液尝试人工制丝的冲动，有关资料记载了南宋时国人从野蚕腹中取出绢丝腺浸于醋中拉制鱼线的方法，而在豫、鄂、蜀等地，至今仍有人会类似的手法用桑蚕绢丝腺制鱼线。湖北襄阳民间形象地称其为“抽筋法”。但长久以来限于科技水平低，无法批量采集绢丝腺内丝液，国人仅停留在单体蚕及逐根绢丝腺内蚕丝液做鱼线水平，再无进展。从现代高分子科学有关蚕蛋白质研究理论角度解释，蚕吐丝现象是蚕蛋白分子在蚕吐丝即现代可称为“纺丝”过程这一“特定条件”下由水溶性无规线团构象向固态β折叠片层构象转变的结果。因而只要我们能获得一定数量的天然“蚕丝液”或再生法制取的“再生蚕丝液”，都可以通过现代人造丝纺丝工艺这种类似蚕吐丝即“纺丝”过程的“特定条件”制取我们所需的蚕蛋白人造丝，国人人工制丝千年意愿也可得以实现。在对蚕蛋白质研发过程中，由于采用化学方法将固态茧丝逆向配制再生蚕丝液的方法比从蚕腹中取出的成千上万根蚕绢丝腺内采集天然蚕丝液更容易，再生蚕丝液被优先研发，并取得一定成效，很快在纺织化纤、生物医药领域中手术线、面膜及隐形眼镜等项目上得到应用(见专利申请号20030108517.4，发明名称：再生蚕丝纤维的制造方法；专利申请号2005100244401.1，一种用醇类为凝固液的再生蚕丝纤维及制备方法；见王佳培、胡建恩、白雪芳、杜昱光，蚕丝素蛋白及其应用精细与专用化学品第12卷第12期2004年6月12日13～18)。而比再生蚕丝液更具环保及成本和供给优势等开发价值的天然蚕丝液因人们担心“采液难”，科研中未得到应有关注，研发步伐迟缓。天然蚕丝液“采液难”，除受制于养蚕季节制约外，“难”在两处：一是如何从五龄熟蚕腹中提取蚕绢丝腺，二是如何从取出的蚕绢丝腺内采集蚕丝液。第一个问题很容易解决。采用最原始的民间手工“抽筋法”中技能，3秒钟即可从一只蚕身上摘取被手工撕开的蚕皮处涌出的两根蚕绢丝腺(见附图图1)，所以并不难。真正难，难在第二个问题，难在如何从被摘取出的成千上万根如软体腔肠动物，似小蚯蚓弯曲细长，易粘连在一起的众多蚕绢丝腺内采集天然蚕丝液。这第二个问题即如何从这些蚕绢丝腺内采集蚕丝液，就是我们研究的核心内容。经过我们多年探索、试验，我们最终选用的“破碎、过滤法”可以解决从这些蚕绢丝腺内采集批量蚕丝液的难题。试验中，当我们看到蚕绢丝腺碎粒在高速旋转设备中甩在内壳上的斑斑丝液时，我们知道找对方法了。

发明内容：

这是一种采用“破碎、过滤法”从得到的众多待加工绢丝腺内采集纺制特别功能蚕蛋白人造丝及生物医药等领域所需天然蚕丝液的发明技术。以桑蚕为例，桑蚕腹中两根绢丝腺内贮存着蚕用以吐丝的蚕丝液。据测，每只成熟的五龄熟蚕可供吐丝约0.4～0.5克。以每户蚕农养两张蚕共5万只计，理论上可提供能制取20～25千克蚕丝的蚕丝液。运用我们发明的“破碎、过滤法”就可以从这5万只蚕中取出的10万根蚕绢丝腺内采集到我们需要的这些蚕丝液。具体方法是：选用破碎设备将一定批量蚕绢丝腺破碎、切割成小于绢丝腺直径的碎粒，再将含破碎时溅出的蚕丝液在内的绢丝腺全部碎粒部份投入能被施压的过滤设备系统内，滤出包括夹裹在碎粒中的蚕丝液即完成采液工作(参见附图图2)。

本发明技术方案是：考虑环保、易行，本发明技术以物理方法为主，主要手段是“破碎”和“过滤”。

1、将得到的待加工蚕绢丝腺(不管是手工还是机械摘取的)投入选用的腺体破碎设备。

2、破碎设备将投入的蚕绢丝腺切割破碎成小于3mm长短的碎粒状态。碎粒上附有原绢丝腺内贮存的有一定浓度(25％～28％左右)的液态天然蚕丝液。

3、将碎粒状态的绢丝腺再投入过滤系统中。

4、开启过滤系统内设备，绢丝腺碎粒及“溅出丝液”在外力作用下至滤网，其中蚕丝液部份经过滤网滤出，碎粒残渣被滤网隔断。滤出部份即我们采集的天然蚕丝液。

5、为尽可能采净每批碎粒中蚕丝液，可将过滤网初次刮取的残渣按1～4程序再次破碎采液并单独贮放。

6、蚕吐出的天然蚕丝所含成份，除主要成份是丝素蛋白外，还有少量丝胶蛋白(约占20～25％)，我们采集的蚕丝液中不可避免也有少量液态丝胶，若需高纯度蚕丝液，采液后可设法再“除胶提纯”。

7、虽然蛋白质相对稳定，但整个采液过程仍需控制相应温湿度，并自始至终做好防止蚕丝液变质的各类防范措施。

本发明有用效果是：

1、本发明破解了长期困扰人们的“批量采液”难题，开启了蚕绢丝腺内天然蚕丝液产业化采液通道，不但为快速推进天然蚕丝液全面研发提供了便利，也为纺制天然蚕丝液为原液的蚕蛋白人造丝提供了原料保障。人们期待已久的综合功能优于天然蚕丝，蚕蛋白纤维直径不受桑蚕吐丝口孔径约束，纤维纤度可依需重设，手感可柔可挺、截面可变异，可以原液环保染色，并能抗衡超细旦化学纤维及牛奶、大豆新型人造蛋白质纤维挑战的多品种蚕蛋白人造丝会源源不断面世，有利于我国桑蚕、丝绸服饰及化学纤维可持续发展。

2、本发明采集的批量蚕丝液不仅可用于纺织高档丝织品，而且也是生物医药、食品、轻化工等行业高端蛋白原料的重要来源。亦可采用3D打印成型技术制取现代生物医药工程所需的蚕蛋白人造生物制品。

3、本发明采集蚕丝液后残留在过滤网上的“残渣”含有丝胶，是化妆品等轻化工领域上佳原料。

4、本发明可应用于注入蜘蛛丝基因的蚕体丝液的提取，也适用于类似蚕绢丝腺形体特征，人们难以采集的软体腔肠动物及其它动植物、肉禽食品中腺管内人类所需液体的提取。

5、本发明为广大蚕农开拓了致富新路，以后蚕农不仅可通过传统养殖方式育蚕售茧，也可学习牛奶散户经营方式，为专业厂家提供熟蚕、或熟蚕内取出的蚕绢丝腺，甚至直接出售天然蚕丝液获益。

6、本发明技术设备投资少、投产快、易推广。其串连、催生了一条以采集天然蚕丝液为中心，上游涉及桑蚕养殖业，下游涉及纺织化纤、丝绸服饰及生物医药、食品、轻化工相关领域的高端新型产业链。

附图说明：

为使人们更贴切感受采集蚕腹中取出的绢丝腺内天然蚕丝液有关过程，为使业内科技人员快速掌握批量采集天然蚕丝液的本“破碎、过滤法”发明技术，我们特在说明书中配制一张有两幅附图的图纸。

·附图1，展示了五龄熟蚕形体及体内绢丝腺所处部位，展示了运用民间“抽筋法”中技法手工撕破蚕皮后，蚕体内一对绢丝腺在失去蚕皮束缚时立即从破口处涌出的场景，以及手工于此处摘取的绢丝腺的基本形态。其中附图1“1”为熟蚕解剖图；附图1“2”为绢丝腺从蚕皮破口处涌出场景；附图1“3”为蚕皮破口处摘取的“一对绢丝腺基本形态”。

·附图2(主图)，本图展示了采用“破碎、过滤法”从得到的众多蚕绢丝腺内采集天然蚕丝液的操作示意图。其中附图2“1”为堆置的从五龄熟蚕腹中取出的“待加工蚕绢丝腺”；附图2“2”为将以上待加工蚕绢丝腺投入破碎机后，“破碎机将腺体破碎切割成碎粒状态”的工作示意图；附图2“3”是被“破碎成碎粒状态的蚕绢丝腺投入过滤设备系统中采液”的工作示意图。经过过滤，图中排液口排出的液体就是我们运用“破碎、过滤法”从被加工蚕绢丝腺内采集的天然蚕丝液。

具体实施方式：

一、破碎蚕绢丝腺腺体

1、将分批放置的待加工蚕绢丝腺，依次投入破碎设备内。

2、被投入的蚕绢丝腺在破碎设备内，被切割破碎成小于3mm的碎粒状态。

二、开启过滤系统，从被破碎成碎粒状态的绢丝腺中采集天然蚕丝液：

1、将以上绢丝腺碎粒投入过滤系统过滤。

2、过滤中绢丝腺碎粒被过滤系统中过滤网阻断，天然蚕丝液经过过滤网滤出，即完成采液工作。

实例：

以下“破碎”工序的实例是本发明中核心技术。本实例使批量采集蚕绢丝腺内天然蚕丝液的设想成为现实。但此例不能被认为是限定的发明范围。

·本实例中被破碎对象为10只熟蚕中取出的20根蚕绢丝腺。

·本实例所用破碎设备为香港每时乐(国际)电器有限公司成都每时乐电器有限公司制造的MLS-218型家用“每时乐食品加工机”。

实例过程：

1、将20根蚕绢丝腺投入“每时乐食品加工机”加工部位的透明机罩内。(本次实例选用了该食品加工机配置的单刀片加工系统。)

2、按操作要求用手压启电机，操作者按着的加工部位透明机罩内部下面的刀片随即高速旋转，40秒内将机罩内20根绢丝腺全部切割破碎成我们所需尺寸的碎粒，部分碎粒中天然蚕丝液飞溅在机罩内壁。

3、抬起压按在透明机罩上的手，电机即停。然后旋下加工部位的这个透明机罩，刮取罩内及刀片底座上全部碎粒及溅出蚕丝液以备下工序过滤、采集。

Claims (6)

1.一种天然蚕丝液采集方法，其特征是采用“破碎、过滤法”批量从熟蚕腹中取出的众多蚕绢丝腺内采集天然蚕丝液的技术。

2.根据权利1所述，其特征是用破碎设备将绢丝腺破碎、切割成小于绢丝腺直径尺寸的碎粒状态。

3.根据权利1所述，其特征是将已破碎成碎粒状态的全部绢丝腺成份投入能承受压力的过滤设备系统中过滤。

4.根据权利1～3所述，其特征是采集经过过滤设备系统滤出的蚕丝液。

5.根据权利1-4所述，其特征是初次过滤完成后，刮下过滤网上滤渣，重复权利1-4，提高采液率。

6.根据权利1-5所述，其特征是过滤后产生的残渣可以制取丝胶。