紫膠蟲(chóng)
紫膠蟲(chóng)是一種介殼蟲(chóng),是一類具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的資源昆蟲(chóng)。紫膠蟲(chóng)的寄主植物有 300 多種,紫膠蟲(chóng)生活在寄主植物上,吸取植物汁液,雌蟲(chóng)通過(guò)腺體分泌出紫膠一-一種純天然的樹(shù)脂。紫膠蟲(chóng)主要分布于印度、中國(guó)、巴基斯坦、孟加拉國(guó)、泰國(guó)、緬甸、印度尼西亞等東南亞、南亞、大洋洲、非洲和南美洲等國(guó)家的熱帶和南亞熱帶地區(qū)。紫膠蟲(chóng)在中國(guó)主要分布于云南省南部地區(qū),一般一年 2 代。在中國(guó)傳統(tǒng)的紫膠生產(chǎn)方式中,將生活史從當(dāng)年 10 月至翠年5 月的一代稱為冬代紫膠,將生活史在5~10月的一代成為夏代紫膠,冬代紫膠主要為夏代紫膠生產(chǎn)提供種膠,夏代為紫膠生產(chǎn)的季節(jié)。紫膠蟲(chóng)一生只移動(dòng)一次,從卵孵化到在寄主植物上找到合適的枝條固定下來(lái),口針刺人寄主表皮,終生不再移動(dòng)。雄蟲(chóng)通過(guò)完全變態(tài)后,羽化成蟲(chóng)、成蟲(chóng)有翅或無(wú)翅,飛翔能力有限,一般就近交配,交配后死亡。雌蟲(chóng)固定在寄主植物上后,隨著生長(zhǎng)發(fā)育,足和頭胸腹退化,身體被分泌的紫膠所包被,雌蟲(chóng)交配后,孕卵,卵胎生產(chǎn)生子代。
世界上有 5 種以上的紫膠蟲(chóng)用于紫膠生產(chǎn),主要有:中國(guó)紫膠生產(chǎn)用蟲(chóng)種為云南紫膠蟲(chóng)(Kerria yunnanensis),印度紫膠生產(chǎn)用種為紫膠(Kerria lacca),泰國(guó)紫膠生產(chǎn)用種為中華紫膠蟲(chóng)(Kerria chinensis),孟加拉國(guó)紫膠生產(chǎn)用種為信德紫膠蟲(chóng)(Kerria sindica),巴基斯坦紫膠生產(chǎn)用種為榕樹(shù)紫膠蟲(chóng)(Kerria fici),緬紫膠生產(chǎn)用種為普薩紫膠蟲(chóng)(Kerria pusana)和尼泊爾紫膠蟲(chóng)(Kerria nepalensis)。
云南紫膠蟲(chóng)
(1)分布
主要分布于中國(guó)云南南亞熱帶地區(qū),引種至廣西、廣東、福建、貴州、四川、江西、南、海南等地區(qū)。
云南紫膠蟲(chóng)這個(gè)蟲(chóng)種是中國(guó)紫膠生產(chǎn)的主要用種,與中華紫膠蟲(chóng)相近,在分類上有較大爭(zhēng)議。長(zhǎng)期以來(lái),一直把這個(gè)種看作為紫膠(Kerria lacca)(劉崇樂(lè),1958),后來(lái)通過(guò)與紫膠的標(biāo)本核對(duì),認(rèn)為不是紫膠蝦,此后,一直把這個(gè)種暫時(shí)看作中華紫膠蟲(chóng)。歐炳榮等(1990)將這個(gè)種定名為云南紫膠蟲(chóng)(新種),通過(guò)雜交實(shí)驗(yàn)、分子標(biāo)記和染色體等研究(陳曉鳴等,1992,1995;陳航等,2006,2007)支持云南紫膠蟲(chóng)為一個(gè)新種。
(2)生活史
在云南南亞熱帶地區(qū)資源昆蟲(chóng)研究所景東試驗(yàn)站1年2代,夏代從5~10 月,約150d冬代從10 月至翠年4 月,約210d。夏代雌蟲(chóng)1 齡幼蟲(chóng)約 20d,2 齡幼蟲(chóng)約 15d,3 齡幼蟲(chóng)15d,雄蟲(chóng)1齡幼蟲(chóng)約20d,2 齡幼蟲(chóng)約 18d,前蛹及蛹期約 12d,成蟲(chóng)約 8d;冬代雌蟲(chóng)1齡幼蟲(chóng)約50d,2 齡幼蟲(chóng)約45d,3 齡幼蟲(chóng)約30d,成蟲(chóng)約90d,雄蟲(chóng)1 齡幼蟲(chóng)約50d,2 齡幼蟲(chóng)約60d,前蛹及蛹期約20d,成蟲(chóng)約 15d。夏代泌膠量高于冬代(歐炳榮等,1984)。紫膠蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育周期主要受氣候影響,其中溫度是最主要的影響因子。云南紫膠蟲(chóng)在不同地點(diǎn)和不同年份生活史有所不同,云南紫膠中在不同寄主植物上發(fā)育速度也存在一定差異。每個(gè)世代開(kāi)始的時(shí)間有提前或推后情況。每年的4~6 月和9~11 月是兩個(gè)世代的交接期。放養(yǎng)時(shí)間拖得過(guò)長(zhǎng)還會(huì)引起世代紊亂。
(3)固蟲(chóng)密度
云南紫膠蟲(chóng)1 齡幼蟲(chóng)孵化后,從母體爬出,尋找適宜枝條固定,固蟲(chóng)密度在 180 ~230頭/cm2,固蟲(chóng)密度是所有紫膠蟲(chóng)中最高的。
云南紫膠蟲(chóng)涌散到幼嫩枝條上經(jīng) 1h 左右便開(kāi)始固定,如果不遇大風(fēng)或大雨,一般經(jīng)20h 以后,絕大部分幼蟲(chóng)便固定完畢,僅有極少數(shù)幼蟲(chóng) 24h 后才開(kāi)始固定。云南紫膠蟲(chóng)對(duì)固定和取食的部位具有明顯的選擇性。云南紫膠蟲(chóng)喜歡在較嫩的枝條上固定,通常在 1 年生枝條上固定。云南紫膠蟲(chóng)一般不在枝徑超過(guò) 10cm 思茅黃檀的枝條上固定取食,在木豆上一般不超過(guò)8cm,在鐘葉黃檀上不超過(guò) 5cm,在泡火繩上不超過(guò) 3m。
掛放的種膠數(shù)量過(guò)多,會(huì)造成云南紫膠蟲(chóng)幼蟲(chóng)固蟲(chóng)密度大,云南紫膠蟲(chóng)幼蟲(chóng)在固定后有相當(dāng)部分死亡的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因是后來(lái)固定的云南紫膠蟲(chóng)個(gè)體不能找到適宜的部位和空間固定取食饑餓致死不同的寄主植物對(duì)紫膠蟲(chóng)的耐蟲(chóng)程度有所不同,一般放養(yǎng)紫膠蟲(chóng)的有效枝條(適于紫膠蟲(chóng)生長(zhǎng)的枝條)的固蟲(chóng)率在 60% 左右為宜。
(4)泌膠
云南紫膠蟲(chóng)幼蟲(chóng)期泌膠少,成蟲(chóng)期雌蟲(chóng)泌膠多。云南紫膠蟲(chóng)成蟲(chóng)期分泌的紫膠逐漸形成膠被或膠殼,將紫膠蟲(chóng)和寄主植物枝條覆蓋起來(lái)。雌雄兩性幼蟲(chóng)都能泌膠,但雄性泌膠不多,到了雄蟲(chóng)前蛹期、蛹期和成蟲(chóng)期則完全不泌膠,雄成蟲(chóng)交配后死亡,雌成蟲(chóng)孕卵并持續(xù)泌膠直至子代涌散前。云南紫膠蟲(chóng)雌成蟲(chóng)在不同發(fā)育時(shí)期具有不同的泌膠特性,幼蟲(chóng)期分泌紫膠的速率為3.85x10-5mg/d,成蟲(chóng)初期分泌紫膠的速率為1.79x10-3mg/d,孕1~2期為3.11x10-3mg/d,孕卵3~4期為1.46x10-mg/d,孕卵5~6期為7.06x10-3mg/d.以孕卵3~4 期為分泌紫膠的高峰期。在云南紫膠蟲(chóng)成蟲(chóng)初期泌膠量開(kāi)始顯著增加,中后期泌膠量較大,中期到達(dá)高峰期(陳曉鳴等,1993)。
在不同世代、不同生態(tài)環(huán)境和寄主植物上云南紫膠蟲(chóng)泌膠量存在差異,云南紫膠蟲(chóng)冬代泌膠量比夏代泌膠量低。云南紫膠蟲(chóng)夏代膠被厚一般在 0.4 ~0.8cm,個(gè)體泌膠量在 14-16mg/?。
云南紫膠蟲(chóng)具有泌蠟習(xí)性。云南紫膠蟲(chóng)泌蠟以雌幼蟲(chóng) 2 齡和 3 齡時(shí)最為顯著,蠟絲最長(zhǎng)可達(dá)3cm 以上。
(5)性比
云南紫膠蟲(chóng)雌蟲(chóng)比例高于雄蟲(chóng),雌蟲(chóng)夏代占的比例大約在 75% ~ 80% 左右,冬代在50% ~78% 左右。紫膠蟲(chóng)的性比是一個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題,主要受種的遺傳特性的影響,環(huán)境因素也可能造成紫膠蟲(chóng)性比的變化。
(6)懷卵量
云南紫膠蟲(chóng)具有高的生殖力,雌成蟲(chóng)個(gè)體懷卵量較高。一般冬代懷卵量在 200 ~ 400 粒夏代懷卵量在300 ~700 粒/。G
(7)主要寄主植物
云南紫膠蟲(chóng)寄主植物有上百種,常見(jiàn)用于生產(chǎn)的有 10 余種:木豆、牛肋巴 Dalbergiaobtusifolia Prain、思茅黃檀、大葉千斤拔、泡火繩 Erioaena spectabilis DC.、馬花 Puerariawallichii DC.、聚果榕 Ficus racemosa L.、偏葉榕 Ficus cunia Ham.。
紫膠蟲(chóng)放養(yǎng)技術(shù)
紫膠蟲(chóng)放養(yǎng)技術(shù)為采收種膠、種膠修是最基本的技術(shù)。紫膠蟲(chóng)放養(yǎng)一般分在紫膠生產(chǎn)中,紫膠蟲(chóng)放養(yǎng)剪、放養(yǎng)和收回種膠4 個(gè)步驟。
(1)采收種膠
到紫膠蟲(chóng)成蟲(chóng)期,要注意做好種膠采收的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),特別到紫膠蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育末期,應(yīng)經(jīng)常觀察膠蟲(chóng)卵胚發(fā)育狀況,并預(yù)則下一代幼蟲(chóng)涌散期,采用的方法有“爪巴蟲(chóng)法”、“起砂法”“黃點(diǎn)法”。“爬蟲(chóng)法”指的是近路離調(diào)種時(shí),當(dāng)種膠表面有幼蟲(chóng)涌散爬行時(shí),可采收種膠;“起砂法”是根據(jù)紫膠蟲(chóng)胚胎發(fā)育進(jìn)度判斷是否可以采收種膠的方法,般用于長(zhǎng)距離調(diào)運(yùn)種膠;“黃點(diǎn)法”是根據(jù)膠表物候持征判斷是否可以采收種膠的方法般來(lái)說(shuō),當(dāng)膠被表面出現(xiàn)顏色較淺的黃點(diǎn)時(shí),預(yù)示種膠很快成熟。
(2)種膠修剪
采收的種膠應(yīng)修剪成一定形狀和長(zhǎng)度便于紫膠蟲(chóng)放養(yǎng)。一般將種膠修剪成長(zhǎng)度 30~50cm,兩端呈“馬蹄形”斜口的形狀。
(3)放養(yǎng)
修剪好的種咬一般采用繩索捆綁固定等方法固定在需要放養(yǎng)的枝條上。選擇捆綁的部位應(yīng)程據(jù)樹(shù)影、樹(shù)高確定,而放養(yǎng)種膠的量應(yīng)根據(jù)種膠的質(zhì)量、可利用的寄主植物枝條以及不同約客主植物的耐蟲(chóng)能力確定
(4)收回種膠
當(dāng)放養(yǎng)的種膠中的幼蟲(chóng)基本涌散完后,要將掛放的種膠收回,并剝下原膠。
紫膠蟲(chóng)泌膠量
泌膠量測(cè)定方法
紫膠蟲(chóng)的泌膠量是反映紫膠蟲(chóng)生產(chǎn)價(jià)值的一個(gè)重要指標(biāo),在紫膠蟲(chóng)研究中,通常采用個(gè)體泌膠量來(lái)描述紫膠蟲(chóng)的泌膠狀況。個(gè)體泌膠量測(cè)定的方法:雌成蟲(chóng)發(fā)育成熟后,采回膠枝,剝下膠被,分成小塊。用電子天平稱量每塊膠塊重量后,分別放入已編號(hào)的小容器內(nèi)加入95% 酒精溶解,待紫膠完全被酒精溶解后,濾出紫膠蟲(chóng),計(jì)數(shù)紫膠蟲(chóng)頭數(shù),待酒精揮發(fā),紫膠蟲(chóng)自然涼干后,用電子天平稱紫膠蟲(chóng)重量。采用以下公式計(jì)算個(gè)體泌膠量:
個(gè)體泌膠量 =[紫膠塊(含蟲(chóng)體)重量 - 紫膠蟲(chóng)重量]紫膠塊中紫膠蟲(chóng)數(shù)量通常采用隨機(jī)抽樣方法,樣本數(shù)一般為 50 個(gè)以上。
紫膠
紫膠蟲(chóng)所分泌的紫膠是一種重要的天然化工原料,具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,紫膠經(jīng)加工后,廣泛地應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、食品、電子、化妝品等行業(yè)。
紫膠主要是一種由紫膠蟲(chóng)分泌的天然樹(shù)脂,原膠呈紫紅色、金黃色或黃色,紫膠片膠密度 1.43 ~1.207,分子量為 964 ~1100,紫膠具有較好的抗張強(qiáng)度、耐磨性和硬度。紫膠是一種典型的熱塑性樹(shù)脂,紫膠的熔點(diǎn)在 77 ~90C。
紫膠樹(shù)脂具有獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì):介電常數(shù)低,有一個(gè)異常的特點(diǎn),在受電弧支配后,無(wú)導(dǎo)電性,所以紫膠可以作為絕緣材料。紫膠溶于多種有機(jī)溶液中,不溶于水,但把紫膠的醇溶液注入水中,在加壓的條件下使酒精揮發(fā),或?qū)⒆夏z的氨水溶液通過(guò)透析,能制成水溶液,紫膠在強(qiáng)堿液中加熱也能制成紫膠樹(shù)脂水溶液。
原膠的組成
原膠的主要成分是紫膠樹(shù)脂,此外還有紫膠蠟、紫膠色素、糖類、蛋白質(zhì)、鹽類和泥沙等外來(lái)?yè)诫s物。各類物質(zhì)的含量隨著產(chǎn)區(qū)、寄主樹(shù)種、收膠季節(jié)和膠蟲(chóng)類型的不同而有差異。
原膠中的各類物質(zhì),可利用其在溶劑中溶解性能的不同加以分離。
紫膠的主要成分
1、紫膠樹(shù)脂
紫膠樹(shù)脂是紫膠的主要組成物質(zhì)。一般認(rèn)為它是由一些羥基羧酸的內(nèi)酯和交酯構(gòu)成的固體溶液,結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。目前比較公認(rèn)的是由羥基脂肪酸和倍半萜烯酸的酯構(gòu)成的一個(gè)具有彈性的格網(wǎng),空隙中含有低分子脂肪酸酯的混合物,其中某些低分子脂肪酸酯起著一種增塑劑的作用。樹(shù)脂的平均分子量為1000,分子式可以用C60 H90 O5表示。它是一種酸性樹(shù)脂。樹(shù)脂的化學(xué)組成亦相當(dāng)復(fù)雜,通過(guò)樹(shù)脂的堿水解,其主要成分是紫膠桐酸,此外,還有紫鉚醇酸、表殼腦酸和殼腦酸。印度科學(xué)工作者從樹(shù)脂水解產(chǎn)物中分離和鑒定了5個(gè)新的紫膠酸,即殼腦醇酸、表殼腦醇酸、紫膠殼腦酸、表紫膠殼腦酸和紫膠殼腦醛酸。
2、紫膠色素
紫膠色素是紫膠蟲(chóng)的新陳代謝產(chǎn)物。紫膠中含有2類色素,一是溶于水的紫膠色素,稱紫膠色酸(或稱紫膠紅色素),在原膠中約占1.5%~3%,主要存在于紫膠蟲(chóng)體內(nèi),在紫膠加工過(guò)程中,幾乎可完全被水洗出;另一種是不溶于水的紅紫膠素(成稱紫膠黃色素),含量較少,約0.1%,在紫膠加工過(guò)程中,由于它不溶于水,并和樹(shù)脂同溶于乙醇等溶劑中,這就是紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品呈現(xiàn)黃色、橙色或橙棕色的原因。
(1)紫膠色酸
即紅色紫膠染料(laccaic acid),它是水萃取物中最主要的物質(zhì)。當(dāng)水洗原膠時(shí),幾乎完全可以被洗出。這種紅色染料呈酸性,是一種蒽醌衍生物,由A、B、C、D、E5種紫膠色酸組分混合組成。
紫膠色酸還溶于甲醇、戊醇,丙醇、丙二醇、醋酸和甲酸,不溶于乙醚、三氯甲烷和苯,緩慢地溶于乙醇,還可以溶于碳酸氫鈉、碳酸鈉和氫氧化鈉等堿性溶液中,一般認(rèn)為,紫膠色酸在紫膠中可能以溶解于水的鈉鹽和鉀鹽形式存在。它在堿性溶液中極不穩(wěn)定,易分解。因而色素的精制過(guò)程都必須在酸性介質(zhì)中進(jìn)行。
紫膠色酸與堿金屬之外的金屬離子生成色淀,與蛋白質(zhì)和鐵離子反應(yīng)后變成藍(lán)紫色。紫膠色酸在酸性水溶液中呈橙紅色,而在堿性溶液中則呈紅紫色。
(2)紅紫膠素
為水不溶性色素(erythrolaccin),其結(jié)構(gòu)為1,2,5,7四羥基4-甲基蒽醌。
紅紫膠素為黃色針狀晶體,不溶于水,溶于乙醇、乙醚、苯、甲苯、氯仿和醋酸并呈紅色,而溶于堿中呈明顯紫色。它在含堿的水溶液中,可為次氯酸鹽漂白或用活性炭脫色,這一特性已成為目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)漂白膠和脫色片膠的基礎(chǔ)。
3、紫膠蠟
紫膠蠟(shellac wax,lac wax)也是紫膠蟲(chóng)的新陳代謝產(chǎn)物。在原膠中蠟含量為4%~7%,如表13-1,在粒膠和片膠中為4%~5.5%,在脫蠟?zāi)z中為0.5%以下,蠟是一種紫膠加工的副產(chǎn)品,在工業(yè)上已得到利用。
紫膠蠟是一種硬蠟,具有熔點(diǎn)高、硬度大、光亮度好、對(duì)溶劑的保持力強(qiáng)、滲透性低等特點(diǎn)。
紫膠蠟是紫膠樹(shù)脂的天然增塑劑,它能增加片膠涂膜的黏附性能。
以紫膠蠟制成的水果蠟,噴涂或刷涂蛋類、水果和蔬菜,可減少其水分自然蒸發(fā)和外界細(xì)菌侵入,保持蛋、果等的新鮮,延長(zhǎng)貯存時(shí)間。
4、其他成分
紫膠中除了上述樹(shù)脂、色素和蠟外,還有少量的其他成分,如糖、蛋白質(zhì)、鹽類、木屑、蟲(chóng)尸以及紫膠熔化時(shí)散出的一種有香味物質(zhì)。為了盡可能地精制紫膠樹(shù)脂,所有無(wú)機(jī)和有機(jī)雜質(zhì)都要求在紫膠加工過(guò)程中盡量加以清除。
紫膠的物理特征
紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品是一種硬而脆的無(wú)定型物質(zhì)。除特殊加工的漂白膠和脫蠟脫色片膠外,由于多少含有紫膠蠟和紫膠色素,故樹(shù)脂產(chǎn)品多呈半透明淺黃色、深橙色、橙棕色以及幾乎不透明的暗紅色等。當(dāng)加熱或熔化時(shí),會(huì)散發(fā)出特殊芳香氣味。
1、機(jī)械性質(zhì)
紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品具有較好的抗張強(qiáng)度、耐磨性和硬度,如表13-6,因此將紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品摻合到橡膠和其他合成樹(shù)脂中作填充劑,可改善其制品的機(jī)械和工藝性能,如增加制品的強(qiáng)度和硬度,提高制品的抗酸、耐油性,以及減少收縮性等。
紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品具有很強(qiáng)的黏附力,是用以制備許多種膠粘劑的一種理想材料,廣泛應(yīng)用于軍工、電器、重工業(yè)和鐘表工業(yè)等方面。
2、熱性質(zhì)
紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品是一種典型的熱塑性樹(shù)脂,具有較低的軟化點(diǎn)和熔點(diǎn),基于這一特性,片膠摻入橡膠輥碾時(shí),利用輥機(jī)熱將其熔化并與橡膠均勻混合,以改善橡膠的抗撕裂、抗張力、強(qiáng)度和硬度等。
流動(dòng)性和熱壽命(熱聚合時(shí)間或熱硬化時(shí)間)是紫膠樹(shù)脂的另一重要熱性質(zhì)。凡老化和聚合的樹(shù)脂產(chǎn)品,一般熱壽命縮短,流動(dòng)性減小,這些變化直接影響到紫膠產(chǎn)品在國(guó)防工業(yè)和電器絕緣材料工業(yè)部門(mén)的使用。
紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)值與石蠟、石棉和紙相似,說(shuō)明在電器中這些絕緣物的傳導(dǎo)而引起的熱分散是完全相似的。
3、電性質(zhì)
紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品具有介電強(qiáng)度高、介電常數(shù)低的特點(diǎn),尤其特殊的是受電弧支配以后無(wú)導(dǎo)電性,這種“無(wú)電子跡徑”性質(zhì),加上它的良好的黏著性和熱塑性,因而在電器工業(yè)用以制作絕緣紙板、層壓云母板、模制電絕緣件、絕緣清漆和黏合劑(焊泥)等。
4、溶解性
紫膠樹(shù)脂能溶于多種有機(jī)溶劑和某些堿性溶液中。紫膠樹(shù)脂不溶于水,但在含有足夠堿量的水中加熱,能制備紫膠樹(shù)脂的水溶液。最常用的堿類有碳酸鈉、硼砂、氨水、三乙醇胺、嗎啉和氫氧化鈉等。隨著用堿量的不同,水溶液呈現(xiàn)清澈、半清澈或膠體狀態(tài)。強(qiáng)堿往往會(huì)引起樹(shù)脂皂化而水解。由于紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品的堿性水溶液具有很多優(yōu)良特性,加工成本低廉,所以普遍當(dāng)作一種水質(zhì)清漆,廣泛用于木器、紙張和皮革的涂料、油墨的制造和地板蠟的配料等。
5、溶液的黏度
紫膠樹(shù)脂產(chǎn)品溶解在各種溶劑中制成的清漆溶液(主要是酒精漆和水質(zhì)清漆),在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。