Натуральний шовк
Мета: вивчити натуральний шовк, властивості шовку, основні терміни.
План:
Натуральний шовк.
Властивості шовку.
Отримують натуральний шовк розмотуючи кокони тутового шовкопряда, який в своєму розвитку проходить чотири етапи: метелик відкладає яєчка, із яких весною розвивається гусінь; гусениця звиває кокон із ниток, що виділяються її залозами; в коконі гусениця перетворюється в лялечку, потім в метелика, який, виділяючи лужну рідину, робить отвір у коконі і вилітає назовні (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Тутовий шовкопряд
1 — гусениця, 2 — кокон, 3 — метелик
Шовк відрізняється від інших природних волокон відсутністю клітинної будови. Шовкове волокно складається з двох ниток, утворених білком фіброїном, які склеєні іншим білком — серицином.
Шовк-сирець вміщує 75-80 % фіброїну, 20-25 % серицину. В процесах підготовки до фарбування серицин повністю видаляється, і готові нитки натурального шовку майже на 100 % складаються з фіброїну.
Електронно-мікроскопічні дослідження свідчать про фібрилярну структуру шовкового волокна. Фібрилярність є причиною одного із дефектів шовкового волокна - моховатості.
Крім фіброїну і серицину - речовин білкової природи до складу коконної нитки входить невелика кількість сполук, що видаляються ефіром і етиловим спиртом; забарвлюючі речовини.
Фіброїн відноситься до фібрилярних білків і відносна молекулярна маса його коливається від 80000 до 100000.
Цікаво відмітити, що фіброїн, який знаходиться в шовковідділювальній залозі гусениці шовкопряда, розчинний у воді, у нього відсутня орієнтація і він наближається до глобулярних протеїнів. Утворення β-конфігурації ланцюгів у фіброїні шовкового волокна відбувається при випусканні шовковини (шовкова нитка) гусеницею. При цьому виникають великі сили тиску, що розкручують поліпептидні ланцюги.
Цей процес пов'язаний, очевидно, з перегрупуванням водневих зв'язків із внутрішньо-молекулярних, характерних для розчинної глобулярної форми фіброїну, в міжмолекулярні, характерні для молекул фіброїну в волокні.
Важливою властивістю фіброїну є легкість подібних змін форми молекули; це наслідок особливості амінокислотного складу і відсутності усередині часточок білка зв'язків більш стійких, ніж водневі.
Другою важливою особливістю фіброїну є високий вміст у ньому простих амінокислот (гліцину і аланіну), що обумовлює відносно невисоку розгалуженість (не більше 19 %), надає стійкість утвореній β-конфігурації, можливість високої орієнтації поліпептидних ланцюгів у волокні і ефективної міжмолекулярної взаємодії. Слід відмітити, що на відміну від кератину шерсті до складу фіброїну не входить амінокислота, яка містить сірку — цистин.
Волокно шовку містить більше орієнтованих ділянок, ніж волокно вовни. Окремі ділянки фіброїну практично повністю витягнуті до геометричних розмірів і зв'язані між собою водневими зв'язками або силами Ван-дер-Ваальса. Якщо макромолекули мають достатньо великі замісники, висока щільність упакування не досягається. Тому тут утворюються менш орієнтовані (аморфні) ділянки і макромолекули фіброїну взаємодіють між собою шляхом утворення іонних зв'язків по функціональних групах в бокових ланцюгах.
Фіброїн, як і кератин, проявляє амфотерні властивості. Ізоелектрична точка фіброїну знаходиться в межах рН 3,5-4,0.