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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700542001]
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 绢丝的奥秘
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虽说到了今天，价廉而质优的合成纤维已进入千家万户，但是人们对丝绸的喜爱之情丝毫没有变化。丝绸不仅有顺滑的手感、艳丽的光泽，而且经久耐用，可染成各种颜色，可以缝制出缤纷绚丽的衣物，令人爱不释手。
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绢丝的主要成分是一种名为丝蛋白的蛋白质。蛋白质是在生命体中身负重任的大分子团，是由氨基酸组成的长链分子。20世纪初叶，人类就是以蚕丝作为研究对象，才逐步探索、揭开了蛋白质的奥秘。蛋白质研究的先行者是德国化学家埃米尔·费歇尔（1852—1919），他从丝蛋白的水解物中发现了多种氨基酸。在人类的生物化学研究历程中，绢丝扮演了极其重要的角色。
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丝蛋白的结构
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正如前文所述，绢丝不仅极为坚韧而且经久不腐。作为蛋白质却能经久不腐，这一点确实令人费解。蛋白质本身就是一种极易腐坏的物质，以蛋白质组成的肉类为例，如果在酷暑时节，把一块肉放置在露天，几小时之内细菌就开始疯狂繁殖，肌肉组织开始出现水解现象。在细菌释放的消化酶的作用下，蛋白质开始分解成单个的氨基酸，最终被细菌消化。
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但是，绢丝不仅不会像肉类那样出现快速水解现象，甚至能历经数千年岁月而不腐。其中的奥秘在于，丝蛋白中的氨基酸共价键形成多个β-折叠结构与β-转角结构，这种结构难以分解，具有极强的抗消化液特性。
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近年最新的研究发现，绢丝内含有一种名为胰蛋白酶抑制素的蛋白质，可以捕捉胰蛋白酶使其失去功效。正是在胰蛋白酶抑制素的保护下，绢丝才具备了免受消化酶攻击的本领，换句话说，它是绢丝自备的天然防腐剂。
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研究表明，蚕体内的丝蛋白呈黏液状。神奇的是，从蚕的口器喷出时，丝蛋白却变为固态形成细丝，并产生大量的β-折叠结构，这种情况在所有蛋白质中独一无二。经过这些独特的步骤，极为坚韧的丝蛋白纤维就生成了。丝蛋白纤维再组合成一束束绢丝就会拥有令人惊异的强度，甚至超过了同等直径的钢铁。
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经过蚕的口器喷出的细丝中，丝蛋白纤维周围包裹着一层名为丝胺蛋白的蛋白质，它的主要作用是黏合不同层的蚕丝，使得蚕茧保持固有的形状。卷取生丝前预先煮蚕茧可以溶解丝胺蛋白，使缫丝更容易操作。
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除去丝胺蛋白以后，丝蛋白纤维内部会产生无数空隙。这些空隙既能吸收大量的水分使绢丝具有优良的吸水性，也能吸入大量的空气使得绢丝能阻隔热量而具有良好的保温性，而且这些空隙可以容纳染料分子，使绢丝具有优良的着色性。丝蛋白纤维往往组成三角形结构，具有优良的光折射性和反射性，因而具有极其华美的光泽。虽然构成丝蛋白纤维的依旧是普通的氨基酸分子，但是绢丝的构造产生了令人惊异的特性。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700542002]
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 丝绸之路
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绢丝这种极其优良的纤维令古人为其华丽的外表而倾倒。中国在西汉就已经具备了极为发达的丝织品织造技术，丝绸成了对外贸易的重要商品。因此，丝绸的织造技术一直以来被当作国家的重要机密。这些宝贵的丝绸则经由商人之手，不远万里一直流传到了古罗马帝国。
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运到古罗马帝国的丝绸顿时博得了众人的欢心，价格高昂，一度与同等重量的黄金等值，逼得首位罗马皇帝屋大维不得不发布关于丝绸的禁令。到了4世纪初的戴克里先皇帝执政时期，1莫迪[1]大麦值100迪纳厄斯，而300克纯白丝绸值12 000迪纳厄斯！有些历史学家认为，正是丝绸难以抗拒的魅力导致古罗马帝国流失了过多的黄金，最终导致经济陷入严重衰退。
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联结中国与古罗马的贸易通道就是著名的丝绸之路。通常提起丝绸之路大家往往会想起途经中亚一路向西的“沙漠绿洲”之路吧？其实，途经哈萨克斯坦等地的“草原丝路”和穿过东海与印度洋直达阿拉伯半岛的“海上丝路”也是重要的贸易通道。
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这是人类历史上第一条联结欧亚大陆的贸易通道，具有极其深远的历史意义。《枪炮、病菌与钢铁》的作者贾雷德·戴蒙德（1937—）认为，正是东西方人与物的交流日益频繁，才激发了多种科技进步与文明的飞速发展。
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丝绸在一系列的贸易中起着决定性作用，因为任何一方都想拥有它，而且具有轻便、易于运输和可根据交易需要进行分割等满足货币流通的必要条件。由此看来，丝绸在东西方交流中肩负着不可或缺的使命。
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在日本，丝绸也扮演了硬通货的角色。日本自大化改新之后所制定的税法中明确规定，国民的赋税项目包括向政府缴纳以丝绸为主的布类实物税。政府对寺庙、神社的布施和对建功立业者的奖赏中，丝绸、布匹也是常见之物。
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众所周知，西欧诸国为了追求香辛料而开启了大航海时代，香辛料成了推动历史前进的力量。以此类推可知，丝绸所产生的作用绝不逊色于香辛料，也是推动历史前进的动力之一。
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[1] 古罗马容积单位，相当于现在9升。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 [:1700542003]