韭蓮果實色素提取及對蠶絲織物染色研究

李 萍，張 偉，王華印，張林龍

(鹽城工業職業技術學院輕化工程系，江蘇鹽城224005)

天然染料是指從植物、動物或礦產資源中獲得的很少或沒有經過化學加工的染料[1]。天然染料已經在紡織品染色，功能整理，食用色素，化妝品，敏化太陽能電池，組織染色，pH值指示劑和其他領域有廣泛應用[2-10]。隨著人們環保、健康意識的不斷增強，天然染料染色又重新引起人們的關注，以追求更高的生活品質。

韭蓮，別名小韭蘭、韭菜蓮等。成熟韭蓮果實為深藍色，色素含量高。目前，有關韭蓮色素的研究主要在韭蓮色素的理化性質分析及其提取。而有關韭蓮果實色素提取并應用到紡織品染色的相關研究并不多見。本研究選取韭蓮果實為研究對象，對韭蓮果實進行提取和染色應用，研究了韭蓮果實色素顏色特性和對蠶絲織物的染色性能。

1 試驗

1.1 材 料

韭蓮深藍果實(經水洗烘干)、摩擦色牢度測試用蠶絲織物(上海市紡織工業技術監督所，符合GB/T 7568.6—2002)，無水乙醇、三氟乙酸(TFA)等有機溶劑及鹽酸、醋酸、碳酸鈉、氫氧化鈉等(均為分析純，國藥集團化學試劑公司)。媒染劑:氯化亞錫、硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鋁(均為分析純，國藥集團化學試劑公司)。

1.2 儀 器

TU-1950系列紫外可見分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)，恒溫水浴鍋(南通三思科技有限公司)，Datacolor 600分光光度儀(美國Datacolor公司)，烘箱(南通三思科技有限公司)，pH計(上海雷磁公司)，恒溫油浴鍋(南通三思科技有限公司)。

1.3 提取方法

稱取300g漿果(無需研磨)于棕色玻璃瓶內，加入150mL的乙酸乙酯去除漿果表面的脂類物質，浸漬時間6 h，然后倒出乙酸乙酯。再往瓶中加入300mL無水乙醇、1.5 mL TFA(TFA的作用是調節提取液為酸性，這有利于色素的穩定)密閉于室溫中浸漬24 h，偶爾晃動，過濾得提取液作為質量分數為100%的天然染料。

1.4 染色方法

1)直接染色。量取50 mL染液(10 mL染料母液，40 mL的水，染料質量分數25%)，調節pH值為5。取1g蠶絲織物，浸入染杯，放在油浴鍋中，快速翻轉，溫度60℃，染色時間120 min。染畢，取出織物，陰干。

2)預媒染色。預媒:量取50 mL水，加入0.1g媒染劑，取1g蠶絲織物，浸入染杯，于油浴鍋中，60℃，快速翻轉，45min。取出擠干備用。

染色:量取50mL染液(10mL染料母液，40mL的水，染料質量分數25%)，調節pH值為5。取以上預媒好的布樣各自投入染杯中，放在油浴鍋中，快速翻轉，溫度60℃，染色時間120min。染畢，取出織物，陰干。

3)同媒染色。量取50 mL染液(10 mL染料母液，40 mL的水，染料質量分數25%)，調節pH值為5。往染杯中加入0.1g媒染劑。取1g蠶絲織物，浸入染杯，快速翻轉，溫度60℃，染色時間120min。染畢，取出織物，陰干。

4)后媒染色:量取50mL染液(10mL染料母液，40mL的水，染料質量分數25%)，調節pH值為5。取1g蠶絲織物，浸入染杯，放在油浴鍋中，快速翻轉，溫度60℃，染色時間120min。

后媒:量取50mL水，加入0.1g媒染劑，將染色后織物浸入染杯，于油浴鍋中，60℃，快速翻轉，45min。最后，取出織物，陰干。

1.5 性能測試

1.5.1 顏色特征值測試

在Datacolor 600分光光度儀上測定染色織物的顏色特征值 L，a，b，C，h 值，UV 透過率100%，測色光源為D65光源，l0o視角，測試4次，取平均值。L表示亮度，L值越低表明顏色越深，a為紅綠色光參數，b為黃藍色光參數，h為色相參數，C為彩度參數。

1.5.2 染液吸光度測試

以純凈水為參比溶液，室溫條件下，在TU-1950系列紫外可見分光光度計上，對所配置天然染料試樣進行400～800 nm范圍內吸光度掃描，得到系列吸光度曲線。

1.5.3 色牢度測試

摩擦色牢度按GB/T 29865—2013《紡織品 色牢度試驗耐摩擦色牢度小面積法》測定。

耐洗色牢度按GB/T 3921.1—2008《紡織品 色牢度試驗耐皂洗色牢度》測定。

2 結果與分析

2.1 天然染料的顏色特性

2.1.1 pH值對染料顏色特征的影響

調節所提取天然染料的pH值，不同酸堿條件下天然染料的400～800 nm可見光波長范圍內吸光度，如圖1所示。

圖1 染液在酸堿條件下的可見分光光度曲線Fig.1 Visiblespectrophotometric curves of the dye in acid and alkali conditions

從圖1可見，韭蓮果實天然染料在不同pH值下顏色變化較大，染液在酸性條件下多表現為紅色調(pH1時λmax=531 nm;pH3時 λmax=536 nm;pH5時λmax=540 nm)，在中性表現為藍色(pH7時λmax=596 nm)，而堿性條件下表現為綠至黃色(pH9時λmax=400 nm;pH11時 λmax=400 nm;pH13時 λmax=400 nm)，顏色表現上較豐富。原因是韭蓮果實天然染料主要成分花青素具有4種結構:紅色的黃烊正離子、藍色的醌型堿、無色的甲醇假堿及淡黃色的查耳酮結構。這4種結構存在著平衡，結構式的轉換易受pH值的影響，隨pH值的變化，溶液的色澤與顏色強度亦發生變化。其原理如圖2所示[11]。

圖2 花青素在酸堿液中的基本結構Fig.2 The basicstructure of anthocyanins in acid and alkali liquid

2.1.2 金屬離子對染料顏色特征的影響

以pH 5條件下測試色素與錫離子的螯合作用為例，探討其顏色變化。測試其可見光譜如圖3所示。

圖3 色素－錫螯合液可見分光光度曲線Fig.3 Visiblespectrophotometric curves of alkali liquor-chelating liquid

從金屬－色素螯合液的顏色特征來看，錫金屬離子的加入對于染液的顏色有明顯的增深作用，其顏色亦發出了明顯的變化，總體顯現明顯變藍，黃光變低，即紫色明顯。其原因在于金屬與色素的酚羥基、羰基形成一定數量絡合鍵，從而影響染料的電子云分布，使顏色加深。

2.2 染色效果

按照1.4染色方法對蠶絲織物進行染色，結果如表1所示。

表1 韭蓮果實天然染料蠶絲染色效果Tab.1 The dyeing effect of zephyranthes carinata fruit dye onsilk fabrics

從表1的亮度參數L可以看出，韭蓮果實天然染料對蠶絲織物直接染色后顏色較淺，除了硫酸銅同媒和后媒染色外，媒染染色后織物都比直接染色深。從色相參數h可以看出，不同染色方法，染色后織物色相差別較大，有藍紫、藍、藍灰等顏色。不同媒染方法相比較，對于四種不同媒染劑，預媒染色都可染得最深的顏色。

媒染染色方法具有增深效果，如2.1.2研究結果所示，天然色素多數會與金屬離子產生螯合作用，而在染色過程中金屬離子亦可以起到媒介的作用。

2.3 染色色牢度

對韭蓮果實天然染料直接染色和預媒染色后的蠶絲織物進行皂洗色牢度和摩擦色牢度測試，考查染色質量，結果如表2所示。與直接染色蠶絲織物相比，媒染工藝染色蠶絲織物的耐洗色牢度和耐摩擦色牢度有不同程度的提高。

表2 韭蓮果實天然染料蠶絲織物的染色牢度Tab.2 The color fastness of zephyranthes carinata fruit dye onsilk fabrics

3 結論

從韭蓮果實中提取天然染料，用于蠶絲織物的染色。研究了pH值和金屬離子對天然染料顏色特征的影響和韭蓮果實天然染料對蠶絲織物的染色特性，結果如下:

1)從顏色上來看，染液在酸性條件下多表現為紅色調，在中性表現為藍色，而堿性條件下表現為綠至黃色，顏色表現上較豐富。金屬離子的加入對于染液的顏色有明顯的增深作用。

2)預媒染色工藝可以染得比直接染色深的顏色。

3)與直接染色蠶絲織物相比，媒染工藝染色蠶絲織物的耐洗色牢度和耐摩擦色牢度有不同程度的提高。

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