最古老的纺织者–蚕宝宝

作者:黄玲娉 财团法人纺织产业综合研究所

公元前三千多年,黄帝的妻子嫘祖就开始“养蚕取丝”,用蚕丝织出布料,裁缝成衣裳。这个历史悠久的古老行业发展到现代的纺织业,一切都要归功于蚕宝宝。

化学纤维产业之母

甲骨文中的桑、蚕、丝。
甲骨文中的桑、蚕、丝。(图片来源:kepu.net.cn)

蚕丝来自蚕宝宝所吐的丝,相传早于公元前三千多年,黄帝的妻子嫘祖就开始“养蚕取丝”,用蚕丝织出衣裳。从那时候起,男耕女织,家家植桑养蚕,使得蚕桑事业一代比一代发达。

战国时期铜器上的採桑图
战国时期铜器上的採桑图(图片来源:瑜扬,小人
物的卑微身影,明伦社,minlun.org.tw)

河南安阳小屯出土的西元前二千多年的殷墟“甲骨文”刻有“桑”、“蚕”、“丝”等字。西元前 500 年春秋战国时期饰有採桑图纹的青铜器,生动地反映了当时蚕业生产情况。中国古三代(夏商周)时期,称蚕丝织物为“帛”(麻织物则名为布);至汉代多名为“缯”,到唐代多称作“绢”。

在漫长的纺织历史中,中国还垄断了全球丝绸贸易一段非常久的时间。丝绸在罗马时代传到欧洲,当时欧洲人不知道这麽美丽的布料是怎麽做出来的,商人运送到欧洲的丝织品甚至与黄金同价,欧亚大陆之间的贸易路线还被称为丝绸之路(silkroad,丝路)。

人们模仿天然纤维的发想与实现,发展出纺丝技术以及各式各样的人造纤维。

古代人把栖息在桑树丛林中的野蚕驯化成家蚕,并从孵化后开始饲养牠们,一直到结茧、抽取蚕丝,织成布,裁缝成衣裳。过程中需要非常多的人参与,也需要不断开发各种技术来获得更好的蚕丝、更好的布料,以及更好看的衣服,形成今天所称的纺织业。

在公元 1891 年开始工业化生产以前,纺织业完全依赖像是蚕丝、羊毛、棉、麻之类的天然纤维。但由于人口不断增加,天然纤维不够使用,科学家开始想方设法,看能不能用什麽方式来模仿天然纤维,以人造的方式大量制造纤维。人们模仿天然纤维的发想与实现,发展出纺丝技术以及各式各样的人造纤维。

在模仿的过程中,第一个引起科学家兴趣的就是蚕宝宝吐丝的方式,后来演变成利用金属小孔(喷丝孔)纺丝的技术。而耐隆(nylon)纤维的发明,就是为了想以人造方式创造出蚕丝的各种性质。所以说“蚕宝宝是化学纤维产业之母”,一点也不为过。

蚕宝宝有多少种

现在饲养来吐丝的蚕宝宝是一种统称为家蚕或野蚕的昆虫。

蚕宝宝有多少种
日本与中国大陆主要的家蚕种类(图片来源:东京农工大学)

家蚕由古野蚕经由人工选育而来,专吃桑叶,因此也叫做桑蚕。牠们好几千年来一直都靠著人类饲养繁殖下一代,已经完全失去野外生活的能力了。


家蚕以外,还有天蚕、樟蚕、柞蚕、皇蛾和蓖麻蚕这些不易饲养的蚕宝宝,也都会吐丝都叫野蚕。不论家蚕或野蚕,都是属于鳞翅目的昆虫。不同的蚕有不同的生态及经济价值。家蚕经济价值高,饲养的最多。

也有人想办法培育野蚕,像是专吃蓖麻叶子的蓖麻蚕,已经可以养在室内。天蚕及柞蚕饲养的方法就比较不同,需要放在槲树、栗树林裡;牠们的茧丝有很好的延展性,光泽也非常漂亮,有人称作“绿色鑽石”。

印度大蚕
印度大蚕 資料來源:commons.wikimedia.org

另外,还有一种来自印度阿萨姆省的栗色王蛾(印度大蚕),因牠吐的丝结茧呈淡黄褐色,浅绿带点黄色,会有自然的金金闪闪光泽,所以又称为金蚕丝。这种金蚕丝质地柔滑,色彩金黄独特,而且耐洗,每次清洗后光泽就愈灿烂。或许有人担心,野蚕食量大,会不会把树叶都吃光?其实不用担心,槲树或栗
树之类的壳斗科落叶乔木,就算是树叶被吃光也不影响生长,因此野蚕对森林资源的影响甚微。

天蚕
(图片来源:Harald Süpfle, commons.wikimedia.org,
http://tpittaway.tripod.com)

目前市面上所买得到的蚕丝品,几乎都来自吃桑叶的家蚕,野蚕丝做的纺织品因为数量非常少,通常要到特殊的店家才买得到。

各种颜色的蚕茧
各种颜色的蚕茧(图片来源:NPO法人 里山の学校)

接下来介绍家蚕,以及它如何造就最古老的纺织业。大家别小看家蚕,人工养殖保存的蚕种就有 136 种,家族庞大,有白的、黑的、褐色的、斑纹的,还有其他不同颜色的,连牠们茧的颜色都不同。

蚕宝宝传奇的一生

常见的家蚕属完全变态昆虫,在一个世代中,经过卵、幼虫、蛹、成虫(蛾)4 个形态完全不同的发育阶段。一生(生命周期)大概只有 50 ∼ 60 天左右,时间长短会因为品种和气温及养殖情形而异。

家蚕及羽化成蛾后的模样
家蚕及羽化成蛾后的模样(图片来源:ailovei.com)
家蚕的一生
家蚕的一生(图片来源:养蚕,财团法人大日本蚕丝会蚕业技术研究所)

什么叫蚕眠

为了长大,蚕宝宝会脱上 4 次皮,每当蜕皮时,幼虫会吐丝把自己的足固定在蚕座上,其间不食也不动,这种现象称作“眠”。


在眠期,蚕宝宝形成新皮,并褪下旧皮。每蜕一次皮就增加一龄,通常从幼虫至成虫须蜕 4 次皮,总共有五龄。蚕一直大量地吃桑叶,为的就是接下来的吐丝结茧。结茧 4 天后,在茧中蜕第 5 次皮变成咖啡色的蛹,最后破茧而出繁衍下一代。

蚕宝宝下唇前端中央的吐丝孔
蚕宝宝下唇前端中央的吐丝孔(图片来源:cgris.net、东京农工大学农学部生物生産学科蚕学研究
室、国立自然科学博物馆)

蚕宝宝开始吐丝前,蚕体收缩变成透明的模样。吐丝时会用下唇前端中央的吐丝口排出丝液并凝固成丝,边吐边摇头绕 S形或以平躺 8 字形的方式不断吐丝。蚕从吐丝到结茧差不多需要两、三天的时间。

蚕丝的祕密

天然纤维中唯一的长纤维

蚕宝宝所吐的丝藏著很多祕密。首先蚕丝属于天然的动物蛋白质纤维,是天然纤维中唯一的长纤维。可以用来做成衣服或纺织品的天然纤维很多,可约略分类成植物纤维、动物纤维与矿物纤维。

植物纤维最有名的就是棉与麻,动物纤维则是绵羊毛、兽毛、蚕丝等,矿物纤维则有石绵纤维等。但是除了蚕丝外,这些天然纤维的长度都不长,大多短短一小截而已。一个蚕茧通常可以缫出 800 到 1,500 公尺长的蚕丝,大概可以绕奥运运动场 2 ∼ 4 圈。

蚕丝属于天然的动物蛋白质纤维,是天然纤维中唯一的长纤维。

蚕宝宝吐丝是越吐越细

如果把蚕茧切开来放在显微镜下观察会发现,外层比较早吐出的丝会比内层的丝来得粗,简单地说,蚕宝宝吐丝是越吐越细。这也说明了源于自然界的天然纤维最大特徵:构造上不均一。

天然纤维会因品种、产地以及天候的不同而异,很难得到完全一模一样的构造。举例来说,同一品种的绵羊生长在澳洲或纽西兰,羊毛品质可能大不相同。

同样是美国的棉花,今年的收成可能就和去年有差异。蚕丝也一样,蚕宝宝前半段吐的丝跟后半段吐的丝有点不一样,而且每隻蚕宝宝吐出的丝也不会完全一样。

蚕丝特殊光泽的祕密

蚕丝跟其他纤维最大的不同在于特殊的光泽,很容易分辨,这光泽来自蚕宝宝所吐出的丝跟别的纤维有著不一样的成分与结构。如果把蚕丝放到显微镜下观看,很容易就发现一条蚕丝看起来像是由 2 条丝并在一起。如果观察蚕丝的横断面,会更清楚地看到有 2 条三角形的纤维包在里头。

显微镜下观察到的蚕茧断面
显微镜下观察到的蚕茧断面(图片来源:新开孝,
ぜんぶわかる!カイコ,しぜんのひみつ写真馆5)

分析蚕丝的化学组成后会发现,那 2条包在裡头三角形的纤维是由一种“纤维蛋白质”所组成,一般称作“丝质”(或丝素),不溶于水(疏水性)。包覆在三角形丝质外头的物质,成分是“球形蛋白质”,一般称作“丝胶”,易溶于水(亲水性)。丝胶分层包紧胶黏著丝质,可以抵抗外界的热、光、酸、硷及氧化,发挥
保护作用。

显微镜下的蚕丝
显微镜下的蚕丝,很明显地每根蚕丝都是由 2 条纤 维併在一起。(图片来源:东京农工大学农学部生 物生産学科蚕学研究室)
蚕丝的横截面
蚕丝的横截面(图片来源:iGEM)

蚕丝有珍珠般的特殊光泽,非常高雅,而这光泽就是来自精练过后所剩下的丝质。由于丝质呈三角形,能让布料有如三稜镜般的效果以不同的角度折射光线。蚕丝布料柔软、悬垂性佳、手感凉爽、质感特殊,
摩擦时还会有独特的沙沙声,这就是“丝鸣”现象。

蚕丝织物的特殊光泽
蚕丝织物的特殊光泽(图片来源:kingofwallpapers.com、wallpapersafari.com、combiboilersleeds.com)

蚕丝的特性

蚕丝不会熔融而烫伤皮肤。虽然蚕丝拉伸强度好,但在高温下还是容易产生劣化现象,整烫时如果用熨斗热压会变黄,因此建议用蒸气整烫。但因为怕硷、不耐盐水浸蚀,所以不宜用含氯漂白剂或洗涤剂处理。


一般买卖蚕丝织物,不但要算面积,而且要计重量。由于蚕茧在热液中缫丝或练漂时,会使蚕丝上的丝胶减失,因此有些商人可能会在随后的加工工序中进行“加重整理”,使织物吸附如氯化锡的金属盐类,以弥补脱胶的重量。只是蚕丝如经过加重整理,会减弱拉伸强度,对光线和汗水也较敏感。

织造过程

制丝经过了好几千年的经验累积,有非常大的进步,但无论如何,由茧制丝都需经乾茧→混茧→剥茧→选茧→煮茧→缫丝→複摇→整理→生丝→精练→织造等过程,这裡头有几个非常关键的工序。

煮茧

煮茧工序
煮茧工序(图片来源:sai kimono-gakuin)

蚕宝宝吐丝其实是分泌由蛋白质组成的丝液,边吐边凝固,慢慢地把自己包起来结成茧,这种吐出的连续长纤维也称作“茧丝”。蚕茧放入温水中煮过后,丝线头就会露出,这个过程称作“煮茧”。使用温水的作用是能减少茧丝间的胶,不要让茧丝全黏在一起,有时也会添加化学药剂让这个程序加速进行。经过煮茧,茧丝周边的丝胶会膨润、变软和溶解,也顺便增强了茧丝的强度,变得不容易断,这样在缫丝时茧丝就能顺利连续不断地依次离解。

缫丝

蚕茧的各种缫丝方式
各种缫丝方式(图片来源:driveplaza.com,碓氷制纟农业协同组合)

煮茧时一次拉起数条茧丝,集合它们顺序离解捲绕、假捻成线,并不断补充新的煮熟茧,缫成生丝,这个过程称作“缫丝”。以前缫丝的方法多以人工进行,后来演进到自动缫丝,以机械化方式进行。自动缫丝採用低温、高速方式,以机械或水流把缫丝过程连贯成自动控制的方法,缫丝技术的好坏对将来纺织时的实用性与生丝的品质影响很大。

精练

蚕丝精练脱胶
精练脱胶(图片来源:driveplaza.com)

精练这个工序会在加热的肥皂(或合成洗涤剂)与碳酸钠(纯硷)的混合溶液内进行,目的是为了除去丝胶留下丝质,因此又称为脱胶。

蚕丝精练前的生丝(上)与蚕丝精练后的熟丝(下)。
精练前的生丝(上)与精练后的熟丝(下)。(图片来源:driveplaza.com)

一般把未经精练的蚕丝称为生丝,脱胶精练后称为熟丝或精练丝。其实煮茧缫丝时就会流失一些丝胶,但流失的不多,大部分丝胶仍在。精练这个工序并不一定要在织布前进行,可以在生丝直接织造成布后再脱胶,也可以直接使用熟丝(精练丝)织成布匹。通常看到的蚕丝纱线多是脱胶后的精练丝,您会发现它的光泽与生丝不同,较为光亮,也比较柔软。

你不知道的现代蚕业科技

平面茧

平面茧的饲养
平面茧的饲养(图片来源:金蚕吐丝蛹乾坤~用蚕打造的生态王国)

平面茧制作的蚕丝被
平面茧制作的蚕丝被(图片来源:金蚕吐丝蛹乾坤~用蚕打造的生态王国)

一般蚕宝宝吐丝会自然结成圆型茧把自己包覆起来,现在国内有业者为了减少加工程序,让成千上百隻的蚕宝宝一起吐丝到一个平面的大模具上,形成一张绵密的大网布,称作平面茧。这样的平面茧不需要缫丝,可直接精练脱胶。若干张的平面茧叠在一起后,可以制作蚕丝被等寝具。

萤光蚕及其蚕茧

用萤光丝制成的西阵织作品
用萤光丝制成的西阵织作品(图片来源:日本国立科学博物馆,独立行政法人农业生物资源研究所)

杆状病毒只会感染昆虫,因此透过基因工程技术,让蚕宝宝导入从水母与红珊瑚中抽取的萤光蛋白基因与杆状病毒后,化身成为闪闪发亮的“萤光战士”。萤光蚕茧在制成丝后,可应用在各式产品上。

萤光蚕丝灯具
萤光蚕丝灯具;左侧灯具以普通蚕丝制作,中间及右侧是以红色及绿萤光蚕丝制作的丝灯具;上图以
普通白光照明,下图则以 LED 照明。(图片来源:日本独立行政法人农业生物资源研究所)
利用萤光丝制成的作品(资料来源:epochal.or.jp,日本独立行政法人农业生物资源研究所)
萤光蚕茧
萤光蚕茧(图片来源:饭塚哲也,The Huffington Post Japan, Ltd.,nias.affrc.go.jp,日本独立行政法人农业生物资源研究所)

家蚕不再只吃桑叶

透过实验,科学家发现家蚕会选择摄食的植物有 41 种,但是能让家蚕正常成长结茧的只有桑叶,而且要用新鲜桑叶蚕宝宝才会健康。但有时受气候影响新鲜桑叶不易取得,于是科学家开始改良家蚕品种,儘量能够杂食,也做了各种人工饲料的研究。目前人工饲料的发展以日本做得最好,改良能进食人工饲料的家蚕品种也最多。

蚕宝宝的一生除了吃大量的桑叶外,从蚕蛹、蚕丝,一直到排泄物,都有用处,没有一丝浪费。目前也可应用基因工程,把蜘蛛的基因注入蚕卵中,使蚕丝具有蜘蛛丝的部分成分和性能。

蚕幼虫做成的全蚕冻乾粉,具有治疗糖尿病的功效。利用蚕生产的抗菌蛋白及其基因,可以做为医用实验性抗癌剂。蚕蛹可用于食用、药用或生产冬虫夏草。蚕丝蛋白对人体具有安全性、亲和性、无过敏反应等优点,也已大量开发成保健食品、化妆品、外科手术缝线。蚕沙(粪)在外科上用于化脓性创伤、火烫伤、齿槽脓漏、除口臭、蓄脓症都有效果。

蚕宝宝一生短暂,却是人类的好朋友,伟大的昆虫。

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黄玲娉
纺织产业综合研究所

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