火龍果皮色素染色棉織物工藝探討

李 敏，潘 晨，王碧嶠

(德州學院 紡織服裝學院，山東 德州 253023)

火龍果又名青龍果、紅龍果，不僅具有豐富的營養(yǎng)價值，還具有藥用價值和保健價值[1]。隨著火龍果市場的發(fā)展，大量被丟棄的火龍果皮易造成環(huán)境污染。開發(fā)火龍果皮的使用價值，具有重要的環(huán)保意義和潛在的經(jīng)濟效益。

火龍果皮顏色鮮艷，色素組成穩(wěn)定，色域廣，且具有水溶性[2，3]，是優(yōu)良的植物染色劑。目前我國對于火龍果色素的研究較少，且主要集中在食品、飲料、化妝品等方面[4，5]，未見利用火龍果色素染色織物的相關(guān)報道。本文將火龍果皮色素用于棉織物染色，不僅提供了一種火龍果皮的高值化利用方式，還為織物染色提供了一種天然色素來源，符合綠色可持續(xù)發(fā)展的要求。

1 實驗

1.1 材料 試劑與儀器

越南白芯火龍果、純棉白坯布、無水乙醇、燒杯、膠頭滴管、培養(yǎng)皿、純凈水、量筒、超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)、756型紫外可見分光光度計(上海菁華科技儀器有限公司)、B型電子天平(寧波市鄞州群安實驗儀器有限公司)等。

1.2 色素的提取

切掉新鮮火龍果的綠色外皮和根部，刮除內(nèi)部果實，清理表皮并剪成小塊放入榨汁機中，倒入50%乙醇溶液，火龍果皮與50%乙醇溶液的料液比為1∶8(g/mL)，然后將火龍果皮打碎，后將混合物置于溫度為30℃、功率為300 W的超聲波清洗器中，進行火龍果皮色素提取，提取時間為15 min。

1.3 棉織物染色單因素實驗

1.3.1染色溫度

將2 g棉織物在培養(yǎng)皿中用純凈水浸泡30 min后取出，擰去多余的水分，置于火龍果皮色素提取液中，織物盡量不要觸碰到燒杯壁，在20～50 ℃超聲波清洗器中浸染30 min，超聲波清洗器功率為300 W，浴比為1∶40，染色完成取出織物放在避光處晾干，再用膠頭滴管取出10 mL染液加水稀釋至20 mL測試其吸光度。

1.3.2浴比

將2 g棉織物在培養(yǎng)皿中用純凈水浸泡30 min后取出，擰去多余的水分，置于火龍果皮色素提取液中，織物盡量不要觸碰到燒杯壁，在30 ℃超聲波清洗器中浸染30 min，超聲波清洗器功率為300 W，1∶30～1∶70的浴比，染色完成取出織物放在避光處晾干，再用膠頭滴管取出10 mL染液加水稀釋至20 mL，測試其吸光度。

1.3.3染色時間

將2 g棉織物在培養(yǎng)皿中用純凈水浸泡30 min后取出，擰去多余的水分，置于火龍果皮色素提取液中，織物盡量不要觸碰到燒杯壁，在30 ℃超聲波清洗器中浸染10～40 min，超聲波清洗器功率為300 W，浴比為1∶60，染色完成取出織物放在避光處晾干，再用膠頭滴管取出10 mL染液加水稀釋至20 mL測試其吸光度，式1為上染率的計算公式。

上染率=(染色前吸光度-染色后吸光度)/染色前吸光度×100%

式(1)

2 染色單因素實驗結(jié)果與分析

2.1 染色溫度

如圖1所示，上染率在染色溫度為30℃時最大，高于30℃后逐漸降低，這主要是因為火龍果皮色素在高溫環(huán)境中穩(wěn)定性較差，溫度達到一定程度后就會被破壞，從而使棉織物的上染率下降。

圖1 染色溫度與上染率的關(guān)系

2.2 浴比

如圖2所示，棉織物的上染率在浴比為1∶60時達到最大，這是因為織物染色需要一定量的色素提取液將其浸透并保證有足量的色素來使其上染，而當色素提取液過少時，不能完全浸染布料；過多時會造成色素多余、滯留，都會導致上染率下降。

圖2 不同浴比對上染率的影響

2.3 染色時間

如圖3所示，當染色時間小于30 min時，上染率逐漸上升，超過30 min后上染率逐漸下降，

圖3 不同染色時間對上染率的影響

這是因為充足的染色時間會增加色素分子與織物的充分結(jié)合，提高上染率，而染色時間過長，部分火龍果皮色素會從織物上脫附，再次進入到溶液中，造成上染率略有下降。

3 正交實驗與結(jié)果分析

3.1 正交實驗設計

在單因素實驗結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，以染色溫度、浴比、染色時間為影響因素進行L9(3^4)正交實驗，探究火龍果皮色素上染棉織物的最佳方案。正交實驗方案如表1所示。

表1 火龍果皮色素直接染色工藝正交實驗設計

3.2 正交實驗結(jié)果與分析

如表2正交實驗結(jié)果可知，火龍果皮色素上染棉織物的最佳方案為A3B2C3，即染色溫度50℃，浴比1∶60，染色時間40 min。因RC>RA>RB，所以3個要素中染色時間對火龍果色素上染率的影響最大，而浴比對上染率的影響最小。

表2 火龍果皮色素直接染色工藝正交實驗結(jié)果

4 結(jié)語

單因素實驗時，火龍果皮色素染色棉織物的染色溫度為30℃、浴比為1∶60、染色時間為30 min時，上染率分別達到最大；由正交實驗結(jié)果可知，最優(yōu)工藝方案為：染色溫度50℃、浴比1∶60、染色時間40 min，其中染色時間對火龍果色素上染率的影響最大。