下面文章主要研究了傅里葉變換紅外光譜對蠶絲綿進行真偽鑒別的可行性。收集五種市面上常見的絲綿樣品，得到各種樣品在4000cm-1～500cm-1范圍內的紅外光譜。并且通過對五種綿樣品的紅外光譜特征峰分析，從而可以推斷出削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種樣品所含的主要成分為蛋白質纖維，聚乙烯綿的主要成分是人工纖維。而且通過對五種絲綿樣品的紅外光譜圖比較，了解到其紅外光譜差別是明顯的，表明傅里葉變換紅外光譜可作為鑒別蠶絲真偽的一種方法。

　　關鍵詞：紅外光譜,桑蠶絲,絲綿樣品,分析,鑒別

　　隨著經濟的發展，人們對物質生活的要求越來越高，蠶絲的需求量也越來越大。高昂的市場價格和巨大市場需求使許多不法分子有了可趁之機。現在市面上出現大量以次充好的蠶絲，只憑肉眼和手感來判斷是有一定問題的，不能準確有效的鑒別蠶絲的真偽，因此找到一種快速有效的方法來準確地辨別蠶絲的真偽就成為當務之急。

　　紅外光譜是指物質在紅外光的照射下，引起分子的振動能級和轉動能級發生躍遷而吸收相對應的紅外光而產生的光譜，不同結構的物質所產生的紅外光譜是不一樣的。紅外光譜在中藥的成分分析、中藥的真偽鑒別、玉石的真偽鑒別等物質真偽鑒別和物質的成分結構分析領域已經有非常深入的研究，技術已經非常成熟[1,2]，為用紅外光譜來鑒別蠶絲綿的真偽提供了有價值的參考。桑蠶絲是自然界中集輕、柔、細為一體的天然纖維，其主要成份是動物蛋白質纖維，絲膠和絲素，含有多種人體必須的氨基酸。

　　以蠶絲綿作為填充物的蠶絲被具有貼身保暖、蓬松輕柔、滑爽透氣、保健滋養等品質及優點。削口繭綿是桑蠶繭脫蛹處理的時候直接剪掉繭口，使原來可長達數千米的蠶絲變成無數小段，導致制作出來的產品不均勻，容易板結，翻新難度比較大，這使得削口繭綿的價格較便宜。蛹襯綿是蠶繭繅絲后剩下來的最里面的薄繭層，因為本身含有蠶蛹等雜質有一定的異味，比較容易結塊，無翻新價值，不能用來制作高檔服裝之類的高端產品，市場價值不高。柞蠶絲是柞蠶吐出的絲，為野生蠶絲，由于缺少人工管理，自然環境因素影響比較大，蠶絲整體呈黃褐色手感生硬加工處理難度非常大，市場價格偏低[3]。

　　聚乙烯綿是用人工纖維代替蠶絲又稱為化纖，為化工產品，主要成分為聚乙烯，異味比較大，整體絲滑程度較低，手感較差，絲的粗細分布不均勻[4]，成品使用過程中比較容易板結，使用壽命只有1-2年,市場價格低廉。因為削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、聚乙烯綿的市場價格普遍低于真正的桑蠶絲綿，所以許多商家以次充好欺騙消費者，拉低桑蠶絲的市場價格，嚴重影響市場的公平。本文收集了桑蠶絲和市面上常見的以上四種以次充好的蠶絲綿樣品，通過傅立葉變換紅外光譜儀測試得到它們的紅外光譜，通過對其光譜圖的分析，探索一種辨別蠶絲真偽的科學方法。

　　1.實驗與方法

　　1.1樣品的制備

　　桑蠶絲和四種(削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、聚乙烯綿)以次充好的蠶絲綿樣品均來源于云南楚雄當地。將蠶絲綿樣品干燥并磨成粉末狀，分別取蠶絲綿樣品和干燥的溴化鉀粉末按1:100的比例在瑪瑙研缽中充分研磨，使二者均勻混合，用壓片機壓片制成測試樣品。

　　1.2實驗儀器

　　傅里葉變換紅外光譜儀(美國賽默飛爾),掃描次數16次,波數范圍4000cm-1～400cm-1,光譜分辨率0.8cm-1。

　　2.結果與分析

　　為了讓實驗結果更具說服力，對每種蠶絲綿樣品分別制成兩個樣品來進行測量，求出兩次測量的紅外光譜平均峰來進行分析。

　　2.1桑蠶絲的紅外光譜分析

　　在3297cm-1處的吸收峰是一個較明顯的寬峰，歸屬于動物纖維中蛋白質分子N-H伸縮振動。在2970cm-1，2930cm-1附近出現的吸收峰,歸屬為甲基(CH3)和亞甲基(CH2)的伸縮振動。根據蛋白質的紅外特征峰[5,6]，在1700-1600cm-1為酰胺Ⅰ帶的峰和1600-1500cm-1為酰胺Ⅱ帶的峰，蠶絲在1652cm-1處的特征峰歸屬于酰胺Ⅰ帶，在1515cm-1處的特征峰歸屬于酰胺Ⅱ帶。1229cm-1處的特征峰歸屬于蛋白質分子肽鍵中的C-N伸縮振動。

　　桑蠶絲在1446cm-1處的特征峰可歸屬于C=C鍵伸縮振動或C-H鍵的面內彎曲振動。1382cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的對稱彎曲振動[7]。1072cm-1處的特征峰歸屬于肽鏈中C-C伸縮振動。1160cm-1處的特征峰歸屬于C-O反對稱伸縮振動。632cm-1處的特征峰歸屬于N-H彎曲振動。552cm-1處的特征峰歸屬于C=O面外彎曲振動。桑蠶絲的這些紅外光譜特征峰清楚地表明其主要成分是蛋白質纖維。

　　2.2削口繭綿、柞蠶絲和蛹襯綿的紅外光譜

　　三種樣品在3293cm-1處都有吸收峰，歸屬于動物纖維中蛋白質分子N-H伸縮振動，在2930cm-1處都有吸收峰,歸屬為亞甲基(CH2)的伸縮振動，在1641cm-1和1511cm-1處都有吸收峰分別歸屬于酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶，在1315cm-1和1261cm-1處都有吸收峰分別歸屬于蛋白質的a-螺旋結構和蛋白質的無規則卷曲結構的吸收峰[8]，在1223cm-1和1080cm-1附近都有吸收峰，分別歸屬于蛋白質分子肽鍵中的C-N伸縮振動和肽鏈中C-C伸縮振動，在622cm-1和545cm-1附近都有吸收峰，分別歸屬于N-H彎曲振動和C=O面外彎曲振動。三種樣品的這些紅外光譜特征峰表明它們的主要成分也是蛋白質纖維。

　　2.3聚乙烯的紅外光譜

　　聚乙烯綿在3435cm-1處出現一個強的特征峰，主要是氫鍵化羥基的吸收峰[9]。在2973cm-1處出現的吸收峰,歸屬為甲基(CH3)的伸縮振動。在2913cm-1和2854cm-1處出現的吸收峰,歸屬為亞甲基(CH2)的反對稱和對稱伸縮振動。在1953cm-1處的吸收峰歸屬于烯烴(C=C=C)的伸縮振動。

　　在1710cm-1處的吸收峰歸屬于酮(C=O)伸縮振動的吸收峰。在1575cm-1處的吸收峰歸屬于仲胺(NH2)面內對稱彎曲振動。在1505cm-1處的吸收峰歸屬于酰胺Ⅱ帶。在1454cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的反對稱彎曲振動和CH2的對稱彎曲振動的共同貢獻。在1401cm-1處的吸收峰歸屬于C-O的對稱伸縮振動。在1384cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的對稱彎曲振動。在1346cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的搖擺振動。

　　在1266cm-1處的吸收峰歸屬于蛋白質的無規則卷曲結構的吸收峰。在1237cm-1處的吸收峰歸屬于酯(C-O)伸縮振動。在1171cm-1處的吸收峰歸屬于CH3的搖擺振動或內脂C-O對稱伸縮振動。在1080cm-1處的吸收峰歸屬于肽鏈中C-C伸縮振動。在1022cm-1處的吸收峰歸屬于基團S-O的伸縮振動。在904cm-1處的吸收峰歸屬于C-H的面外彎曲振動。在878cm-1和846cm-1附近的吸收峰歸屬于CH2的面外彎曲振動。

　　在790cm-1處的吸收峰歸屬于C-H的面外搖擺振動。在720cm-1處的吸收峰歸屬于C-H的面外彎曲振動。在528cm-1處的吸收峰可能是含硫化合物S-O面內或面外彎曲振動或S-S伸縮振動的特征峰[7,10]。根據文獻[11]，人工纖維主要成分聚乙烯的紅外光譜特征峰為2919cm-1、2851cm-1、1463cm-1、1377cm-1、1351cm-1、1306cm-1、1176cm-1、720cm-1，由聚乙烯綿的紅外光譜圖可知，其在2913cm-1、2854cm-1、1346cm-1、1171cm-1、720cm-1附近有吸收峰，說明其含有大量的人工纖維。另外，聚乙烯綿在1505cm-1、1266cm-1、1080cm-1、622cm-1有吸收峰，這些是蛋白質的紅外光譜特征峰，說明聚乙烯綿中可能摻有一定的桑蠶絲或柞蠶絲成分。

　　2.4五種綿樣品的紅外光譜對比分析

　　五種樣品的紅外光譜在峰形和峰位上的差別是非常明顯的，其中由于聚乙烯綿的主要成分是人工纖維，其紅外光譜與其它光譜的差別最明顯。在4000cm-1-2500cm-1波數段：桑蠶絲在3297cm-1、2970cm-1、2930cm-1處有三個明顯的特征峰，削口繭綿在3409cm-1、2930cm-1處有兩個明顯的特征峰，柞蠶絲在3293cm-1、2964cm-1、2930cm-1、2875cm-1處有四個明顯的特征峰，蛹襯綿在3293cm-1、2964cm-1、2930cm-1、2875cm-1處有四個明顯的特征峰，聚乙烯綿在3435cm-1、2973cm-1、2913cm-1、2854cm-1處有四個明顯的特征峰，另外在3435cm-1附近，只有聚乙烯綿有特征峰，其它四種樣品沒有特征峰，在3410cm-1和3293cm-1附近，聚乙烯綿沒有特征峰，其它四種樣品有特征峰，在2970cm-1附近，削口繭綿沒有特征峰，其它四種樣品有特征峰，這些光譜特征說明五種樣品在此波數段范圍的差別是明顯的。

　　在2000cm-1-500cm-1波數段：聚乙烯綿在1953cm-1、1575cm-1、1346cm-1、1237cm-1、878cm-1、846cm-1、790cm-1、720cm-1、524cm-1處有獨有的紅外特征吸收峰，且在1641cm-1、1315cm-1、1226cm-1、696cm-1、545cm-1附近，聚乙烯綿沒有特征峰，而其它四種樣品有明顯的特征峰，這些光譜特征能夠較清楚地把聚乙烯綿和其它四種蠶絲綿樣品區分開來;在其余的削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種樣品中，削口繭綿901cm-1、1020cm-1處存在獨有紅外光譜吸收峰，蛹襯綿在1710cm-1處存在獨有紅外光譜吸收峰，桑蠶絲在883cm-1處存在獨有紅外光譜吸收峰，在1315cm-1、1261cm-1附近桑蠶絲樣品沒有吸收峰，而其余三種樣品有吸收峰，在1169cm-1附近蛹襯綿沒有吸收峰，而其余三種樣品有吸收峰，在970cm-1附近削口繭綿沒有吸收峰，而其余三種樣品有吸收峰，在805cm-1附近柞蠶絲和蛹襯綿有吸收峰，而其余兩種樣品無吸收峰。

　　另外對削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種樣品相同或相近的吸收峰來說，由于不樣品所含相同成分的量不同和受其它因素的影響，使得吸收峰的峰形和峰位也存在一定的差別。這些特征能夠把削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種蠶絲樣品區分開。

　　3.結論

　　1)通過對五種綿樣品的紅外光譜特征峰分析，我們可以推斷出削口繭綿、柞蠶絲、蛹襯綿、桑蠶絲四種樣品所含的主要成分為蛋白質纖維，聚乙烯綿的主要成分是人工纖維。

　　2)通過對五種綿樣品紅外光譜特征峰及其強弱的分析研究，表明五種絲綿樣品的紅外光譜區別是十分明顯的。

　　3)實驗研究結果說明紅外光譜是鑒別蠶絲真偽的一種有效方法。

　　參考文獻

　　[1]余靜,張云,龐松穎等.紅外光譜技術在物證鑒定中的應用[J].光譜學與光譜分析,2016,36(9):2807—2811.(YuJing，ZhangYun，PangSong-ying,etal.ApplicationofIRintheFieldofEvidenceIdentification[J].SpectroscopyandSpectralAnalysis.2016,36(9):2807—2811.)

　　[2]邱澤雨,郭允珍.中藥紅外光譜鑒別方法的研究[J].中成藥,1989,11(8)：16.(QiuZe-yu,GuoYun-zhen,StudyontheidentificationoftraditionalChinesemedicinebyinfraredspectroscopy[J].ChineseTraditionalPatentMedicine,1989,11(8)：16.)

　　[3]楊陳.柞蠶絲結構性能分析[J].國際紡織導報,2016,44(4).(Yangchen,Analysisofthestructureandpropertiesoftussahsilk[J].MelliandChina,2016,44(4).)

　　[4]王丹濤,葛嘉文.制售摻雜使聚乙烯綿花和“黑心綿”對我國經濟影響的分析[J].中國纖檢,2005,(11):14-17.(WangDan-tao,GeJia-wen,Analysisoftheimpactofmanufacturingandmanufacturingofpoly(and"blackheartcotton"onChina'seconomy[J].ChinaFiberInspection,2005,(11):14-17.)

　　[5]羅曦蕓，杜一平，沈美華等，紅外光譜在纖維質文物材料鑒別中的應用研究[J]，光譜學與光譜分析，2015Vol.35(1)：60-64.(LuoXi-yun,DuYi-ping,ShenMei-hua,etal.InvestigayionofFibrousCulturalMaterialsbyInfraredSpectroscopy[J].SpectroscopyandSpectralAnalysis.2015Vol.35(1)：60-64.)

　　[6]B.Stuart.BiologicalApplicationsofInfraredSpectroscopy[M].ACOLSeries,Wiley,Chichester,UK,1997.

　　光學方向期刊推薦：《光譜學與光譜分析》系中國科學技術協會主管，中國光學學會主辦，由鋼鐵研究總院、中國科學院物理研究所、北京大學、清華大學聯合承辦的學術性刊物。國際刊號ISSN：1000-0593，國內刊號CN：11-2200/O4。