生物表面活性剂-盐协同作用解析及其在穆加丝素蛋白提取中的活性调控机制

本研究针对传统丝绸脱胶工艺污染重、能耗高的问题，创新性地采用印度紫荆（Acacia concinna）粗提生物表面活性剂（BSE）与Na2 CO3 混合体系，系统优化反应参数，实现24.8%脱胶率的同时显著降低废水污染，为绿色丝绸加工提供新范式。

　　

丝绸作为"纤维皇后"，其核心成分丝素蛋白（fibroin）在生物医学领域展现出巨大潜力，但传统脱胶工艺面临严峻环境挑战。目前主流的碱法脱胶虽效率较高，但强碱性条件易损伤纤维结构，且每处理1kg纤维需消耗1800MJ能量，排放的含丝胶废水占丝绸工业污染的50%以上。酶法虽温和却成本高昂，酸性工艺又需精密pH控制。印度紫荆果实提取的生物表面活性剂（Biosurfactant Extract, BSE）虽被证实能通过胶束作用温和剥离丝胶，但其单独使用效率有限。

来自中国的研究团队在《Materials Chemistry and Physics》发表的研究中，创新性地将BSE与微量Na₂
CO₃
（3×10^-4
g/mL）复合，通过系统优化参数实现了高效绿色脱胶。研究采用印度阿萨姆地区穆加蚕（Antheraea assamensis）茧丝为原料，结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）等技术，揭示了盐离子对BSE临界胶束浓度（CMC）的调控机制及其增效原理。

表面活性分析
实验证实Na⁺
通过屏蔽BSE糖环亲水基团，使其CMC从0.018 g/mL降至0.012 g/mL，促进胶束形成。电导率测试显示离子强度增加使胶束聚集数从56升至89，动态光散射测得粒径缩小至189 nm，表面张力降至41.2 mN/m。

脱胶工艺优化
在85℃、60分钟条件下，0.012 g/mL BSE与Na₂
CO₃
混合体系实现24.8%脱胶率。SEM显示处理后的纤维表面光滑无损伤，XRD证实保留β-折叠晶体结构，TGA显示热稳定性提升至285℃。力学测试表明断裂强度达3.8 cN/dtex，优于传统碱法处理的2.5 cN/dtex。

作用机制解析
Na₂
CO₃
电离的CO₃
^2-
破坏丝胶蛋白氢键网络，而BSE胶束通过疏水作用包裹降解产物。红外光谱显示处理后纤维酰胺I带位移至1625 cm^-1
，证实β-结构完整性。

该研究不仅建立了能耗降低51%的绿色脱胶新工艺，更开创性地揭示了生物表面活性剂-盐协同作用机制。这种混合体系可将废水COD值降低67%，为丝绸工业可持续发展提供关键技术支撑。作者Manoja Das等指出，该方法可扩展至其他天然蛋白纤维处理，在组织工程支架制备等领域具有重要应用前景。