植物靛藍與合成靛藍染料的快速鑒別方法

陳鎮+李馬斌

摘要

植物靛藍與合成靛藍染色效果相同、化學成分相似，但成本價格卻有著顯著差別。本文介紹了7種相對簡單快捷的定性鑒別方法，并從鑒別原理、操作過程、結果判定及方法評價四方面進行了比較分析，以期為靛藍染品的客戶與商家、從事靛藍印染加工的公司與企業提供參考。

關鍵詞：植物靛藍；合成靛藍；染料；鑒別

1 引言

植物靛藍與合成靛藍統稱為靛藍染料（Indigo blue、Vat Blue 1），分子式為C16H10N2O2，結構式如圖1，按結構分類屬于靛類染料，按應用分類屬于還原染料，傳統上主要用于棉、麻、絲、毛等天然纖維紡織品染色，近年來，在滌、錦、氨、腈等合成纖維染色中應用也越來越廣泛[1]。

我國早在3600年前的夏朝就使用植物靛藍染料，它是藍草（菘藍、蓼藍、馬藍等）經發酵提煉后制得的最早的天然染料，主要含有靛藍和靛玉紅（5%～20%）兩種色素成分，及極少量的靛棕、靛黃等色素[2]。經其染色的纖維及紡織品色調高雅、手感豐滿、安全健康，并具有良好的藥用價值（抗菌、消炎等）和較高的藝術價值（扎染、藍印花布等），但也存在成本較高、染色重現性較差等缺點[3]。

19世紀中葉，紡織工業革命及發展使得染料的需求激增，1880年德國科學家拜爾申請了第一個合成靛藍的專利；1897年巴斯夫公司實現了合成靛藍的工業化生產[4]。合成靛藍純度高（只含靛藍一種色素成分）、色澤艷麗、日曬牢度好、價格便宜，逐步取代了植物靛藍。

但近現代以來，隨著環保意識的增強，環境監測技術的進步，合成染料在生產、使用及廢棄過程中對環境、生態及人類健康的不利影響越來越受到關注，而植物染料則因其天然、綠色、安全、易生物降解等優勢越來越受到人們的青睞，植物靛藍也以個性、時尚、自然、健康的鮮明姿態成為染料市場越來越閃耀的明星。

2 鑒別方法

2.1 物理性狀法

鑒別原理：根據植物靛藍與合成靛藍在物理性狀上的差異來鑒別。

操作過程：分別取二者染料樣品（顆粒狀或液態狀），觀察其顏色、狀態，聞其氣味。

結果判定：合成靛藍染料以工業化大生產制得，產品純、顏色深、色澤艷，且無論粉末狀還是液態狀分散都較均勻，染料本身沒有明顯氣味；植物靛藍染料因其天然來源及制備工藝，顏色略萎暗，且帶灰藍色，同時其顆粒易結團，液體易凝塊，染料略含有草腥味。

方法評價：該法方便快捷，不需要儀器設備及試驗操作，但需要較深的行業基礎和一定的從業經驗，而對于非專業人士鑒別起來難度較大。

2.2 染色過程法

鑒別原理：根據植物靛藍與合成靛藍染料在纖維染色過程中的性能差異來鑒別。

操作過程：（1）植物靛藍與合成靛藍均難溶于水，必須先制得隱色體鈉鹽溶液，比較其顏色；（2）比較染液上染過程、著色難易程度及織物顏色變化；（3）比較染色過程中的助劑使用情況；（4）比較后續皂洗工藝中的掉色情況。

結果判定（以棉織物染色為例）[5]：（1）合成靛藍隱色體鈉鹽溶液顏色為深藍色，而植物靛藍隱色體鈉鹽溶液呈綠色或黃綠色；（2）染色時，合成靛藍對織物的上染相對較易，一道工序即可染出較深的顏色，但卻難以染出如月白這種極淺藍；而植物靛藍染色時，一道染色工序的色較淺，要想獲到深色，須經過反復多道染色工序，由淺至深；（3）染色過程中，植物靛藍所需助劑較少（可僅添加堿劑及還原劑），而合成靛藍所需助劑較多（除堿劑、還原劑外，還需分散劑、固色劑等）；（4）在后續皂洗工藝中，合成靛藍所染織物牢度較差，皂洗易掉色；而植物靛藍染色織物掉色不嚴重。

方法評價：該法緊密結合靛藍染色工藝過程，需要其他藥品、試驗儀器及較專業人員操作，通過以上任意一點，可初步判別植物靛藍與合成靛藍，結合以上四點，基本可完全鑒別出兩種染料。

2.3 氧化顯色法

鑒別原理：靛藍色素能被濃硝酸氧化成黃色，而靛玉紅色素不被濃硝酸氧化，根據靛藍與靛玉紅的抗氧能力差異來鑒別。

操作過程：取二者染色織物，滴加濃硝酸氧化，觀察織物上色圈及水洗后色圈的顏色變化。

結果判定：植物靛藍中含有靛玉紅色素，織物上滴加濃硝酸處由內到外依次出現淡紫紅色、黃綠色兩個色圈，經水洗后僅剩下紫紅色色圈的是植物靛藍；織物上滴加濃硝酸處理由內到外出現淡黃色、黃綠色色圈，經水洗后色圈全部消失的是合成靛藍[6]。

方法評價：該法鑒別過程中，顏色現象的特征性與植物靛藍中靛玉紅的含量及均勻度有直接關系，若所取植物靛藍樣品純度相對較高，則顏色現象不是那么明顯，二者區分起來有一定難度，若所取植物靛藍樣品中靛玉紅的含量較高，則比較好區分和鑒別。

2.4 薄層色譜法

鑒別原理：根據薄層色譜法試驗時所呈現的不同顏色色斑來鑒別。

操作過程：參照薄層色譜法試驗法[7]，吸取植物靛藍和合成靛藍染料氯仿萃取后溶液，分別點于同一硅膠薄層板上，以苯-氯仿-丙酮（5：4：1）為展開劑，展開、取出、晾干。

結果判定：由于植物靛藍中含有靛玉紅色素，因此，同時出現紫紅色和藍色色斑的是植物靛藍；僅出現藍色色斑的是合成靛藍。

方法評價：該法結果判定與氧化顯色法類似，受植物靛藍中靛玉紅的含量及均勻度影響較大，若所取植物靛藍樣品純度相對較高，二者區分起來有一定難度，反之，則比較好區分和鑒別。

2.5 甲醇溶解法

鑒別原理：靛藍色素微溶于甲醇，而靛玉紅色素易溶于甲醇，根據靛藍與靛玉紅在甲醇溶液中的溶解性能差異來鑒別。

操作過程：分別取等量的兩種染料于兩杯甲醇溶液中，攪拌、靜置，觀察上清液顏色。

結果判定：植物靛藍染料中因含有可溶性靛玉紅色素，其甲醇溶液呈紫紅色，而合成靛藍僅微溶，因此其甲醇溶液呈淺藍色。endprint

方法評價：該法操作較簡單，但鑒別結果仍然受植物靛藍中靛玉紅的含量及均勻度的影響，若所取植物靛藍樣品中靛玉紅色素含量較高，則可快速鑒別；反之，則有一定難度。

2.6 紫外光譜法

鑒別原理：根據靛藍與靛玉紅二者紫外吸收峰的差異來鑒別。

操作過程：用紫外可見光分光光度儀在400nm～700nm波長處掃描植物靛藍及合成靛藍染料的甲醇溶液。

結果判定：植物靛藍甲醇溶液在610nm處附近有一個明顯的吸收峰（靛藍），并在543nm處附近還有一吸收峰（靛玉紅）；而合成靛藍溶解液僅在610nm處有吸收峰（靛藍）[8]。

方法評價：該法簡單高效，避免了甲醇溶解法中鑒別結果受植物靛藍染料中靛玉紅的含量及均勻度的影響，結果較準確。

2.7 熒光光譜法

鑒別原理：根據靛藍與靛玉紅二者熒光性能的差異來鑒別。

操作過程：采用熒光光譜儀在200nm～700nm波長處掃描植物靛藍與合成靛藍染料甲醇溶液。

結果判定：靛藍色素沒有熒光性能，而靛玉紅具有一定強度的熒光性能，因而，染料甲醇溶液在495nm處出現特征性發射峰是植物靛藍；而在200nm～700nm范圍內沒有出現特征性熒光峰的是合成靛藍[9]。

方法評價：該法原理、過程及結果判定與紫外光譜法相似，鑒別結果也較準確，但熒光光譜儀的操作略復雜。

3 結語

植物靛藍與合成靛藍染料的鑒別方法有很多，要獲得更精確的鑒定結果，可選擇氣相、液相色譜法，但過程比較復雜，本文選擇性介紹了7種相對簡單快捷的定性鑒別方法，以便于客戶、商家、企業能在實際應用中選擇與使用，提供參考與幫助。

參考文獻：

[1]袁霞.靛藍浸染合成纖維的研究進展[J].上海紡織科技，2013，41（10）：4-6，17.

[2]張華玲.靛藍染料制備方法及染色工藝的發展[J].寧德師專學報（自然科學版）， 2010，22（4）：364-367.

[3]賈秀玲.植物靛藍染料染色及固色工藝研究[D].東華大學，2012.

[4]姚繼明，吳遠明.靛藍染料的生產及應用技術進展[J]. 精細與專用化學品，2013，21（4）：13-18.

[5]賈秀玲，崔運花，韓雅嵐，等. 植物靛藍染料的開發應用現狀及展望[J].紡織科技進展，2011（2）：24-26.

[6]劉健，劉文鳳，余志成.天然靛藍和合成靛藍染色棉織物的鑒別[J].現代紡織技術，2014（3）：49-52.

[7]汪瑗，朱若華，陳惠.薄層色譜分析法及其進展[J].大學化學，2006，21（3）：34-40.

[8]何桂華，鄭新華，韓煥美，等.人工合成色素靛藍標準樣品的研制[J]. 食品研究與開發，2013，34（22）：11-13.

[9]劉文鳳，余志成.采用3種光譜技術鑒別天然靛藍染色蠶絲織物[J].蠶業科學，2015，41（6）：1050-1054.

（作者單位：陳鎮，湖南工程學院、生態紡織材料及染整新技術湖南省高校重點實驗室；李馬斌，紹興市赤兔化工有限公司）endprint