紫甘薯天然色素的提取及對(duì)真絲染色性能的研究

1、李紅, 孫建榮(大連工業(yè)大學(xué)紡織輕工學(xué)院, 遼寧大連 116034摘 要:探討了紫甘薯色素的最佳提取條件 、色素的穩(wěn)定性以及對(duì)真絲織物不同媒染劑的染色性能 , 得出較優(yōu)提取工藝參數(shù) 為 :以 V (0.5%鹽酸 V (65%乙醇 =1 1作混合提取劑 , 料液比 1 20、 80 提取 120min. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明 :紫甘薯色素在 pH 4的酸性條件下 熱穩(wěn)定性較好 . 同時(shí) , 紫甘薯天然染料經(jīng)媒染劑染色的表觀得色量均大于直接染色 . 媒染真絲織物的色牢度要好于直接染色 .關(guān)鍵詞:紫甘薯 ; 天然染料 ; 提取 ; 染色 ; 媒染 ; 絲織物 中圖分類號(hào) :TQ611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A文章編號(hào)

2、 :1004-0439(2010 11-0017-04紫甘薯天然色素的提取及 對(duì)真絲染色性能的研究Study on extraction of natural dyestuff from purple sweet potato and its dyeing behaviour on silk fabricLI Hong, SUN Jian -rong(TheTextile Light Industry Institute of Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, ChinaAbstract :The optimal extraction

3、of purple sweet potato process, the dyestuff stability and mordant dyeing ability to silk fabric were investigated . The results showed that the optimum extraction conditions were as fol -lows:taking mixture of 0.5%HCl and 65%ethanol V (0.5%HCl V (65%ethanol=1 1as extractant, material-solvent ratio

4、was 1 20, extracted at 80 for 120min. The experiments results indicated that the thermal stabili -ty of the purple sweet potato stuff was good in pH 4of acid condition. Meanwhile the appearance color yield of fabric mordant dyed with purple sweet potato natural dye was higher than that of direct dye

5、d fabric. And the col -or fastness of mordant dyed silk fabric was better than direct dyed fabric.Key words :purple sweet potato; natural dyestuff; extraction; dyeing; mordant dyeing; silk fabric收稿日期:2009-11-20作者簡(jiǎn)介:李 紅 (1971-,女 , 遼寧大連人 , 講師 , 在讀博士 , 從事天然纖維功能整理方面的研究 .花色苷類色素種類繁多 、 來源廣泛 、 顏色鮮艷 、 安 全無毒

6、, 并具有一定的營養(yǎng)和藥理作用 . 1-2從紫色甘 薯塊根的皮和肉中提取的花色苷色素安全無毒 , 易溶 于水 , 且具有抗氧化 、 抗突變 、 保護(hù)肝臟 、 預(yù)防心血管 疾病等功效 , 是一種天然的食用色素 . 3-4目前 , 紫甘薯 色素染料用于食品著色已有報(bào)道 , 但尚未發(fā)現(xiàn)該染料 在紡織品中的應(yīng)用 . 本文主要研究了紫甘薯天然色素 的提取工藝 , 分析了溫度 、 時(shí)間 、 料液比 、 乙醇體積分 數(shù)對(duì)染料提取效果的影響 , 并測(cè)定提取過程中的相關(guān) 參數(shù) , 從中選擇出最佳工藝條件 . 最后用該染料采用不同媒染劑對(duì)真絲織物進(jìn)行染色試驗(yàn) , 測(cè)試了織物的 顏色特征值以及色牢度 .1試驗(yàn)1.1

7、材料與儀器織物 :真絲電力紡 ; 藥品 :紫甘薯 (徐州紫甘薯研究 所 , 硫酸銅 、 硫酸亞鐵 、 硫酸鋁鉀 、 稀土 、 乙醇 、 鹽酸 、 氫氧化鈉 (均為分析純 .儀器 :VIS7200分光光度儀 ,SF600型思維士電腦 測(cè)色配色儀 ,IR-12SM 型紅外染色機(jī) ,ROACHES 耐洗印 染 助 劑TEXTILE AUXILIARIES Vol.27No. 11Nov .2010第 27卷第 11期 2010年 11月印 染 助 劑 27卷色牢度試驗(yàn)儀 ,Atlas CM-5摩擦牢度試驗(yàn)儀 .1.2紫甘薯色素的提取工藝取一定量紫甘薯粉末置于圓形燒瓶中 , 加入一定 量提取劑 , 放

8、入恒溫水浴鍋中 , 以 1 /min升溫至指定 溫度 , 保溫一定時(shí)間 , 用濾紙過濾 , 以 2000r/min離心 10min, 取上層清液 , 測(cè)定其吸光度 , 每一提取液重復(fù) 3次 , 求平均值 .1.3染色40 入染 , 以 1.5 /min升溫至 70 , 恒溫 60min 后取出 , 降至室溫后取出布樣 , 水洗烘干 .1.4測(cè)試顏色特征值 :將織物按一定規(guī)律折疊 , 用思維士電 腦測(cè)色配色儀測(cè)試 , 測(cè)出織物表面得色深度 K/S值 、 明 度值 L 、 紅綠值 a 、 黃藍(lán)值 b 、 艷度 c 、 色相 H . 每塊試樣 4折 , 讀取 4次取平均值 ; 測(cè)色光源為 D 65光

9、源 ,10°視角 . 染色織物的皂洗牢度按 GB/T3921.1-1997測(cè)定 , 摩擦 牢度按 GB/T3920-1997測(cè)定 .2結(jié)果與討論2.1提取溶劑選擇按料液比 1 20分別加入不同的浸提劑 , 于 80 保 溫 120min, 對(duì)提取液進(jìn)行紫外 -可見光譜掃描 , 結(jié)果如 圖 1所示 .由圖 1可以看出 , 極性較小的乙酸乙酯提取效果 較差 , 隨著浸提劑極性的增大 , 色素提取效果也變好 , 0.5%鹽酸 -65%乙醇對(duì)紫甘薯色素的提取效果最好 . 因此 , 選擇 0.5%鹽酸 -65%乙醇作為提取劑 . 另外 , 在紫 外光 280315nm 和 320340nm 處

10、均有較強(qiáng)的吸收 峰 . 根據(jù)資料 , 在 310355nm 有吸收峰出現(xiàn)的 , 則表示 該花色苷含有?；?. 5在可見光 520540nm 有一個(gè)吸 收峰出現(xiàn) , 為典型的花色苷色素光譜特征 . 選定 530nm 作為測(cè)定吸光度值的最佳波長 .2.2色素的穩(wěn)定性取紫甘薯色素提取液 , 室溫下用稀 HCl 和稀 NaOH 調(diào)節(jié)酸堿度 , 用數(shù)字酸度計(jì)測(cè)定 pH 值 , 并測(cè)定在這些 pH 值下 ,530nm 處色素提取液的吸光度 . 放置 1h 后 , 觀察溶液顏色 . 結(jié)果如表 1所示 .由表 1可知 , 隨著 pH 值的升高 , 溶液由紅色向藍(lán) 色變化 . 原因是花色苷在水溶液中以二苯基苯并

11、吡喃 陽離子 、 查爾酮 、 醌型堿形式存在 , 這 3種形式隨水溶 液的 pH 變化而發(fā)生可逆改變 , 同時(shí)溶液顏色也隨結(jié) 構(gòu)改變而改變 . 6在酸性條件下紫甘薯花色苷主要以紅 色的吡喃型陽離子結(jié)構(gòu)存在 , 溶液吸光度值較高 ; 中性 條件下主要以無色的查爾酮結(jié)構(gòu)存在 , 溶液吸光度值 變小 ; 堿性條件下主要以藍(lán)色醌式結(jié)構(gòu)存在 , 色素溶 液的吸光度值增加 .取不同 pH 值的紫甘薯色素提取液多份 , 分別在 不同溫度下恒溫加熱 1h. 溶液顏色均無變化 , 冷至室 溫后測(cè)定吸光度 , 結(jié)果見表 2.由表 2可知 , 在 pH 4的酸性條件下 , 隨著加熱 溫度的升高 , 色素溶液的吸光度

12、值變化較小 , 這說明 加熱對(duì)紫甘薯色素溶液的影響不明顯 , 因此紫甘薯色 表 1紫甘薯色素溶液在不同 pH 值下的顏色 、 吸光度 pH 值 溶液顏色 吸光度2深紅色 0.903深紅色 0.878淺藍(lán)色 0.349藍(lán)色 0.664紅色 0.795淺紅色 0.307無色 0.02表 2不同 pH 值 、 不同溫度下紫甘薯提取液的吸光度 pH 值不同溫度下的吸光度4010.9720.9030.8740.790.970.890.860.7960 70 1; 圖 1不同提取液的紫外 -可見光譜1811期 素在 pH 4的酸性條件下熱穩(wěn)定性好 . 2.3紫甘薯色素的提取工藝優(yōu)化根據(jù)朗伯 -比爾定律 ,

13、 吸光度與濃度成正比 , 吸光 度值越大 , 提取效果越好 . 由圖 2可知 , 在低體積分?jǐn)?shù) 時(shí) , 吸光度值隨著體積分?jǐn)?shù)增加而上升 , 當(dāng) (乙醇 增 加到 65%時(shí)吸光度達(dá)到最大 ;>65%,提取液吸光度值 隨著 (乙醇 的增大呈下降趨勢(shì) . 確定 (乙醇 為 65%.由圖 3可知 , 提取液的吸光度值隨著溫度的升高 而增大 , 在 4070 時(shí) , 吸光度值緩慢增加 ,70 后 , 吸 光度值迅速上升 , 在 8090 時(shí) , 曲線增加趨緩 . 因此 , 選擇 80 為提取溫度 .時(shí)間由圖 4可知 , 提取液吸光度值隨著時(shí)間的延長先 是緩慢增大 ,90min 后顯著增加 ,120

14、min 以后 , 吸光度 值增加不明顯 , 這說明色素在 120min 時(shí)就已基本溶 出 . 因此 , 浸提時(shí)間控制在 120min 為宜 .準(zhǔn)確稱取一定量的紫甘薯共 6份 , 按不同料液比 加入不同體積的混合浸提劑 , 在 80 浸提 120min, 得 到紫甘薯提取液的吸光度值與料液比的關(guān)系 . 由于 6份紫甘薯原料的質(zhì)量相同 , 而加入浸提劑的體積不同 , 因此隨著加入的浸提劑的體積增大 , 提取液的吸光度 值必然減少 , 但并不能說明色素的提取率也減小 . 因此 , 為了比較不同體積的浸提劑下色素提取率的大小 , 以 1 10為基準(zhǔn)比例 , 其他料液比例下的 A 均換算成 1 10料液

15、比例下的 A , 即 AV (AV 值與色素的提取率成正 比 , 其結(jié)果如表 3所示 .由表 3可知 , 當(dāng)料液比為 1 20時(shí) , AV 值最大 , 提取 效果最好 . 原因是料液比 <1 20時(shí) , 浸提劑體積大 , 部分 水是無效水 , 而料液比太大時(shí) , 色素提取不完全 , 因此 , 確定最佳料液比為 1 20.2.4媒染對(duì)真絲織物染色性能的影響由表 4可知 , 紫甘薯色素對(duì)真絲織物的直接性較 好 . 其中媒染織物的 K/S值均大于未媒染織物 , 原因是 金屬離子和紫甘薯色素發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)形成絡(luò)合物 , 產(chǎn) 生深色效應(yīng) , 提高了上染率 . 由于上染率增加 , 表面深 度增大 ,

16、媒染織物的亮度 L 值均小于未媒染織物 . 紅綠 色差值 a 為正值 , 黃藍(lán)色差值 b 為負(fù)值 . 說明染色布樣 均為偏紅和偏藍(lán) , 這與紫甘薯天然色素染料的紅紫色 相符 . 媒染均能增大鮮艷度 c 值 . 經(jīng)硫酸鋁鉀 、 稀土媒 染織物的色相 H 值較接近無媒染色織物 , 以硫酸亞鐵 、 硫酸銅作為媒染劑染得的樣品變色較大 . 因此可以利 用媒染劑改變色相的特性 , 通過加入不同的媒染劑獲 得不同的色相 , 增加天然染料的色譜 .表 3料液比對(duì)色素吸光度及提取率的影響料液比0.301.051 15(乙醇 對(duì)吸光度的影響吸 光 度0.0650.455758595450.81.2溫度 /料液比

17、 1 20, 浸提 120min 圖 3提取溫度對(duì)吸光度的影響吸 光 度0.0600.45070809040 時(shí)間 /min80 , 料液比 1 20圖 4提取時(shí)間對(duì)吸光度的影響吸 光 度0.0900.460120150180表 4媒染對(duì)布樣顏色特征值的影響媒染劑 K/S值 未染色 0.345無媒 3.238硫酸銅 5.984稀土5.0124.24-3.84印 染 助 劑 27卷三 明 市 有 邦 材 料 研 究 所 有 限 公 司本公司專業(yè)致力于紡織印染 、 洗水 、 日化 、 水泥等助劑原料的研發(fā)及應(yīng)用研究, 我們珍惜客戶 給予的每份機(jī)會(huì), 根據(jù)客戶的要求定做及提供良好的配方和應(yīng)用支持 。

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20、 ! "! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! "由表 5可以看出 , 紫甘薯直接染色和各種媒染染 色真絲織物的色牢度普遍較高 , 均在 3級(jí)以上 . 而媒 染后織物的耐摩擦色牢度比直接染色織物又有一定 程度的增加 , 原因是染料分子可與纖維上吸附的金屬 離子形成配位鍵而固著 , 加強(qiáng)了染料與纖維間的結(jié)合 , 有利于提高牢度 . 染色試樣的摩擦牢度和皂洗牢度滿 足服裝服用色牢度要求 .3結(jié)論(1紫甘薯色素最佳的提取工藝為 :提取劑 0.5%鹽酸 -65%乙醇混合液 V (0.5%鹽酸 V (65%乙醇 =1 1,提取溫度 80 , 提取時(shí)間 120min, 料液比 1 20.(2紫甘薯色素為水溶性色素 , 在酸