La seta: temi di ricerca
Giornata di studio
e condivisione delle
attività CNR-ISMAC
Biella, 8 Marzo 2017
Zoccola
Marina
CNR-ISMAC
Biella
La seta
La farfalla del baco da seta depone
circa 500 uova. Le larve si FARFALLA BOMBIX MORI
nutrono di foglie di gelso, poi si
imbozzolano. Se l’animale riesce
a sopravvivere uscirà dal bozzolo
come farfalla
forandolo con
500 UOVA
enzimi proteolitici, rovinando la
seta. Per prevenire questo, i
bozzoli vengono bolliti in acqua:
la larva muore. Viene poi dipanato
LARVA (BACO DA SETA)
dal bozzolo il filo continuo di seta.
BOZZOLO
DIPANATURA
FILAMENTO
2000-3000 m per bozzolo
Seta greggia : 75% fibroina
25% sericina
FIBROINA (filamento fibroso)
•350 KDa
•-ala-gly-ser ( 3:2:1)rapporto molare
•-(ala-gly)n- motivi ripetuti
•-sheet
SERICINA (proteina gommosa)
•(40-400) KDa
• Sericin I, II, III, and IV
•Serina (da 16 a 38 moli%)
•Random coil- sheet
Applicazioni nel settore biomedicale Miscele di cheratina/fibroina
CaCl2/EtOH/H2O
Dialisi/H2O
1/2/8
Fibroina/H2O
Casting
Film di fibroina
Estrazione della fibroina
M-bisulphite [0.6M];
Urea [8M];
SDS [0.02M]; pH 6.5
Dialisi /H2O
Casting
Estrazione della cheratina
Cheratina/H2O
Miscele di cheratina/fibroina
Fibroina 15% w/w
sciolta in acido formico
Percentuale
Fibroina/cheratina
100/0
90/10
70/30
50/50
30/70
10/90
0/100
Cheratina 15% w/w
sciolta
in acido formico
Film rigenerati da
acido formico
Elettrofilatura
Condizioni di elettrofilatura per ogni blend
Campioni
(numero)
Concentrazion
del polimero in
acido formico
(w/w%)
Diametro
interno
dell’ago
(mm)
Distanza di lavoro
(cm)
Flusso
(ml/min)
Differenza di
potenziale
(kV)
68
15%
0.2
10
0.001-0.005-0.01
20-25-30
Migliori condizioni di elettrofilatura
Flusso : 0.005 ml/min
Differenza di potenziale: 30kV
Diametri delle nanofibre vs. quantità di cheratina
1600
diameter (nm)
1400
1200
1000
800
fibroina
C/F 10/90
C/F 30/70
C/F 50/50
600
400
200
0
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
keratin (%)
C/F 70/30
C/F 90/10
cheratina
Caratterizzazione strutturale di nanofibre e films
Fibroina
random coil
α helix
random coil
α helix
β sheet
Fibroin film
1650
Cheratina
Fibroin nanofibres
Amide I
β sheet
Film e nanofibre di miscele cheratina-fibroina
- M. Zoccola, A. Aluigi, C. Vineis, F. Ferrero, M. Piacentino, C. Tonin, "Study on nanofibrous membranes made from keratin/fibroin
blends", Biomacromolecules 9(10) (2008) 2819–2825.
Sgommatura della seta
Materiale: tessuto crespo di seta
Metodi:
Rapporto bagno (soluzione tampone) 1/200
Condizioni operative: leggera agitazione
Attività
Concentrazione
enzima
(U/g tessuto)
55.9 U/g
0.05-2
5-240
44.7 U/ml
10
65
(7-12) (40-65)
0.05-2
5-240
58.3 U/g
0.05-2
5-240
Enzima
Origine
3374-L
Bacillus subtilis
(geneticamente
modificato)
10
60
75-12 (20-60)
Bacillus lentus
(geneticamente
modificato)
GC897-H
3273-C
Carica papaya
pH
6
3.5-9
T
(°C)
65
(65-78)
Tempo
sgommatura
(min)
Perdita di peso dei campioni di tessuto sgommato
Tempo di sgommatura = 1h
Osservazione dei tessuti in microscopia elettronica
Non sgommato
Parzialmente
sgommato
Sgommato
Peso molecolare dei peptidi di sericina presenti in soluzione
- G. Freddi, R. Mossotti, R. Innocenti, "Degumming of silk fabric with several proteases", J. Biotechnol. 106(1) (2003)
101-112.
- R. Mossotti, R. Innocenti, M. Zoccola, A. Anghileri, G. Freddi, "The degumming of silk fabrics: A preliminary near
infrared spectroscopy study", Journal of Near Infrared Spectroscopy 14(3) (2006) 201-208.
Carica della seta: processo di finissaggio che serve a recuprare il peso perso con la
sgommatura della seta e a fornire particolari caratteristiche di lucentezza, mano,
tingibilità.
Scopo: ottimizzare i parametri di processo di carica della seta con metacrilammide
e calibrazione e validazione di un metodo analitico tramite NIRS per determinare
la quantità di MAA residua negli effluenti dei bagni di carica.
-.M. Zoccola, A. Boschi, C. Arosio, R. Mossotti, Innocenti, G. Freddi Silk Grafting with Methacrylamide: a Near Infrared Spectroscopy
Study, Journal of Applied Polymer Science, 120, 1, (2011) 253-262.
Studio di fattibilità BOMB-HI
Studio sullo sviluppo di filiere di produzione di nuove fonti proteiche per
l’alimentazione animale mediante l’allevamento di insetti Bombyx Mori,
Hermetia Illucens
Seta come filamento discontinuo da
utilizzare il mista con fibre animali speciali
Crisalide per itticoltura di qualità
Studio della filiera legata al baco da seta Bombyx Mori
Paesi produttori di seta
Country
2008
2009
2010
2011
2012
Bangladesh
2013
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Corea del Nord
-
-
-
300
300
300
Corea del Sud
3
3
3
3
1.5
1.6
Filippine
1
1
1
1
0.89
1
Siria
0.4
0.6
0.6
0.5
0.5
0.7
Tailandia
1100
665
655
655
655
680
Tunisia
0.08
0.04
0.12
3
3.95
4
Turchia
15
20
18
22
22
25
Uzbekistan
770.5
780
940
940
940
980
Vietnam
-
-
550
500
450
475
Madagascar
15
16
16
16
18
18
Total
120396
106170
139100
129662
152846
159776
24
Brasile
1177
811
770
558
614
550
Bulgaria
7.5
6.3
9.4
6
8.5
8.5
Cina
98620
84000
115000
104000
126000
130000
Colombia
Country
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
Egitto
3
3
0.3
0.7
0.7
0.7
India
18370
19690
21005
23060
23679
26538
Indonesia
37
19
20
20
20
16
Iran
180
82
75
120
123
123
Giappone
96
72
54
42
30
30
Fonte: International Sericultural Commission
Italia come paese esportatore di seta
Il distretto di Como è specializzato nella lavorazione della seta
come filamento continuo a partire dalla preparazione del filato. I
distretti tessili di Biella e Prato lavorano la seta prodotta a taglio
laniero o cotoniero in mista con altre fibre (kashmir, lana e
cotone)
umidità (%)
80
Parte sperimentale:
70
60
Composizione dei bozzoli
50
40
1.8
30
1.6
20
1.4
10
1.2
0
1
peso medio bozzolo
fresco (g)
0.8
peso medio bozzolo
secco (g)
0.6
0.4
umidità (%)
0.35
b essic b essic b essic b essic b essic b essic
1cat 1
1cat 2 1 scarto 2 cat 1 2 cat 2 2 scarto
Contenuto in umidità del
bozzolo fresco in funzione
della categoria di bozzolo e
del periodo di essiccazione
0.3
0.25
peso bozzolo secco vuoto
(g)
0.2
peso crisalide secca (g)
0.15
0.2
70
0.1
60
0.05
0
b
essic
1cat 1
b
b
b
b
b
essic essic 1 essic 2 essic 2 essic 2
1cat 2 scarto cat 1
cat 2 scarto
50
Pesi bozzoli freschi e secchi
in funzione della categoria di bozzolo
e del periodo di essiccazione
0
40
bava serica/bozzolo
%peso/peso
30
crisalide/bozzolo %
peso/peso
20
10
0
b
essic
1cat 1
b
b
b
b
b
essic essic 1 essic 2 essic 2 essic 2
1cat 2 scarto cat 1
cat 2 scarto
Percentuali di bava serica e
crisalide sui bozzoli secchi in
funzione della categoria di
bozzolo e del periodo di
essiccazione.
b
b
b
b
b
b
essic essic essic essic essic essic
1cat 1 1cat 2
1 2 cat 1 2 cat 2 2
scarto
scarto
Pesi dei bozzoli essiccati vuoti e delle
crisalidi essiccate in relazione alla
categoria di bozzolo e del periodo di
essiccazione
Parte sperimentale: sgommatura e cardatura
Campione
Crisalide (g su
100g)
Seta da sgommare (g
su 100g)
Perdita di peso (%)
(Pi-pf)/pi (*)
Bozzoli di prima scelta
50,02
49,.98
29.,50
Bozzoli di seconda
scelta
50,64
49,36
28,75
Bozzoli di scarto
47,86
52.14
24.07
Pesi di crisalide, seta da sgommare e perdite di peso in seguito a sgommatura
per bozzoli delle diverse categorie
Seta cardata dopo sgommatura del bozzolo
Fibroina di seta da top in commercio
Parte sperimentale: estrazione della chitina
Campione
Resa di estrazione(*) %
Crisalide di Bombix Mori
3,1
Hermetia Illucens adulto
3,3
Hermetia Illucens pupario
22,2
La resa di estrazione è stata calcolata come rapporto tra il peso secco
del campione prima e dopo i trattamenti acidi, basici ed il lavaggio
SILKNET
Lo scopo del progetto è lo studio, la progettazione e lo
sviluppo di un nuovo processo integrato per la lavorazione
della seta partendo dal bozzolo fino ad arrivare al nastro di
carda oppure al filato, in base alle esigenze dell’utilizzatore
finale.
Beneficiari: Nuova Cosmatex, Caipo, Biella Manifatture tessili (gruppo
Marzotto), fratelli Piacenza e tessitura Pertile.
Supporto scientifico: CNR- Ismac Biella – INNOVHUB Stazioni Sperimentali
Industria - STAZIONE SPERIMENTALE DELLA SETA
Durata (mesi)
Costi totali progetto (euro)
24
1’550’000
Contributi totali richiesti (euro)
822’500
Grazie per l’attenzione
