一種水果染料的特徵鑑定方法與流程

2023-04-26 01:10:27 1

本發明涉及一種水果染料的特徵鑑定方法，屬於紡織品染料分析技術領域。

背景技術：

目前，用於棉紡織品染色的染料主要是活性染料、直接染料、還原染料，企業生產過程中使用合成染料所產生的染色廢水中高鹽濃度、色度以及酸鹼度還是存在不少問題，對環境的汙染很嚴重。此外，部分合成染料在印染過程中所剩餘的某些芳香胺中間體和所使用的甲醛等，穿著後可能出現過敏、皮膚紅腫、發炎、流膿甚至致癌等現象。

水果染料主要利用了自然界的各種水果結的花、草、葉、果實中含有可用於染色的色素提取出來作為染料。天然水果種類及其繁多，經過篩選，部分水果的不同部位如葉、根、莖、皮、果實等可採用物理方法即水萃取法提取出植物中的不同天然色素，經多次蒸煮使其蒸發濃縮，再經固化粉碎成一定目數粒徑的粉末型水果(一般為300μm)。水果染料大多數離不開纖維素c、h、o的主要元素結構，屬碳水化合物一類。這些色素都是非常複雜的一類化學物質，在顏色、形狀、所屬植物器官等方面都有很大的差異。

與合成染料相比，水果染料具有如下優點：(1)水果染料從水果中提取，完全無公害，與環境相容性好，可生物降解，並且原料可以再生，綠色環保；(2)水果染料完全無公害，不會危害人的皮膚；(3)水果染料具有藥理、芳香等功能，在染色過程中，它的香味或藥物主份與色素被織物一起吸收，使染色後的織物具有一定的抗菌性和抗紫外性，對人體有特殊的芳香保健或藥效的功能，而且伴隨著水果帶有的特殊的芳香穿起來非常的舒服；(3)水果染料染色後的織物吸溼透氣性強，非常的親膚，舒適自然。

由於水果染料具有上述的多種優良功能，在功能性紡織品中具有廣泛的應用前景。然而，用合成染料也能同樣染出一樣顏色效果的紡織品，這讓消費者無法辨認出那些市場出現很多用合成染料偽造水果染料的新型紡織品。此外，在考古領域，科研機構人員對出土的各種具有科學價值研究的古代紡織品文物的研究及對現有古代紡織品的修復和保養，所以對水果一類的天然染料的特徵鑑定顯得有重要的意義。

雖然已有報導對植物染料的鑑定有過少數研究，但是這些方法主要是通過高效液相色譜、薄層色譜、紅外光譜、核磁質譜等分析手段對古代織物上的植物染料結構進行分析鑑定，存在步驟繁瑣、設備要求高、不易應用推廣等問題。目前還沒有對水果染料和合成染料鑑別有相關的研究報導。因此，有必要開發能夠對水果一類的天然染料的進行特徵鑑定的簡易方法。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種能夠區分水果染料和合成染料的方法，並在此基礎上對從織物上提取水果染料的方法進行了改進。本發明方法，先採用比較溫和的溶劑處理織物，保持染料原有結構，採用索氏提取器低溫浸提色素，採用紫外分光光度儀測試水果染料與具有代表性的合成染料的近紫外區與可見光區的光譜曲線，並用origin分析軟體對兩個區域的面積進行積分，得到了積分面積的數值差異，從而得出結論水果染料近紫外區與可見光區的積分面積比值大於6，而合成染料的近紫外區與可見光區的積分面積比值小於6，把積分面積比值數值6作為一個界限，確定出水果染料獨特的特徵是近紫外區與可見光區的積分面積比值大於6。本發明方法降低了設備成本，而且提高了溶劑使用率。有利於對染製品上水果染料的分析研究，且方法簡單，效果良好。

本發明的第一個目的是提供一種區分天然染料和合成染料的方法，所述方法是將染料溶解後，分析染料在近紫外區與可見光區的光譜，對染料的近紫外區與可見光區的光譜曲線進行積分；如果近紫外區與可見光區的積分面積比值大於6，則為天然染料，否則為合成染料。

在一種實施方式中，所述天然染料為水果染料。

在一種實施方式中，所述水果染料是指主要利用了自然界的各種水果結的花、草、葉、果實等中含有可用於染色的色素提取出來作為染料。

在一種實施方式中，所述光譜是採用紫外分光光度儀測試。

在一種實施方式中，所述近紫外區是指波長範圍200-400nm的區域。

在一種實施方式中，所述可見光區是指波長範圍400-750nm的區域。

在一種實施方式中，所述染料溶解是溶解在水和/或有機溶劑中。

在一種實施方式中，所述方法是用紫外分光光度儀測試待測染料的紫外吸光光度曲線，掃描波長範圍在200-750nm，用origin數學分析軟體，繪製好光譜圖之後依次按照選擇analysis→mathematics→integrate→opendialog→input→rows→byx，在byx中輸入波長範圍200-400nm，點擊ok得到近紫外區積分面積；重複上述操作，波長範圍改為400-750nm得到可見光區的積分面積；最後計算出近紫外區與可見光區的積分面積比值。

本發明的第二個目的是提供一種鑑別天然染料織物與合成染料織物的方法，所述方法是先從織物上提取到染料，然後將染料溶解，測試染料的紫外吸光光度，對染料的近紫外區與可見光區的光譜曲線進行積分；如果近紫外區與可見光區的積分面積比值大於6，則為天然染料，否則為合成染料。

在一種實施方式中，所述天然染料為水果染料。

在一種實施方式中，所述光譜是採用紫外分光光度儀測試。

在一種實施方式中，所述近紫外區是指波長範圍200-400nm的區域。

在一種實施方式中，所述可見光區是指波長範圍400-750nm的區域。

在一種實施方式中，所述織物可以是纖維素纖維織物、蛋白質類纖維織物等。

在一種實施方式中，所述織物為棉織物。

在一種實施方式中，所述從織物上提取到染料，要求維持染料的分子結構。

在一種實施方式中，所述從織物上提取到染料，是從棉織物上提取；採用索氏提取器對水果染色的棉織物剝色處理並將得到的提取液微膜過濾。

在一種實施方式中，所述方法還包括採用有機溶劑反覆提取得到提取液，然後用旋轉蒸發儀進行蒸發濃縮，得到染料顆粒後用水或有機溶劑溶解。

在一種實施方式中，所述採用索氏提取器或者有機溶劑進行提取所用的提取劑的組成成分為：30％～50％冰醋酸溶液、梯度為70％～100％甲醇溶液或甲醇、水。

在一種實施方式中，所述提取劑是將濃度為30％-50％乙酸、70％～100％甲醇溶液或甲醇、水按照體積比1:2:1製備得到的。冰醋酸相對於其他強酸的作用來說比較溫和，對織物和染料基本不會產生破壞。

在一種實施方式中，所述提取劑為乙酸、甲醇、水的體積比1:2:1的乙酸/甲醇/水溶液。

在一種實施方式中，所述採用索氏提取器提取，具體是：先將織物剪成小塊放入提取器中，提取器的下端與盛有浸出的有機溶劑的燒瓶相連，上端接回流冷凝管；當對圓底燒瓶加熱時，使溶劑沸騰，蒸汽通過連接管上升，進入冷凝管冷凝成小液滴滴入提取器，溶劑和固體接觸進行萃取；當提取器中的溶劑液面達到虹吸管的最高處時，含有色素萃取物的溶劑通過虹吸回到燒瓶，萃取出織物上一部分色素；圓底燒瓶中的浸出溶劑繼續不斷的蒸發、冷凝、浸出、回流，使萃取的色素富集在燒瓶底部；之後用旋轉蒸發儀將用有機溶劑不斷反覆提取的濃度比較稀的提取液進行蒸發濃縮，再將蒸發濃縮後的部分固體用去離子水溶解。

本發明的有益效果：

1、本發明方法對水果染料和合成染料進行紫外掃描測試；相對於採用核磁、質譜分析等分析方法而言，紫外分析測試更為簡單，對設備要求更低。

2、本發明採用了一種數學計算的方法，計算結果更直觀的反映出水果染料與合成染料的差異。本發明對於市場上的水果染料和合成染料的區別提供了一種很好的方法，簡單有效。

3、與傳統染色紡織品的剝色方法相比較索氏提取方法極大地解決了傳統方法中存在的諸多問題，並且提取後可以進行光譜分析，節約實驗設備成本，索氏提取是一種相對溫和的剝色方法，基本上不會對織物的強力產生影響，所以也省去了測量強力保留率的步驟。同時此發明方法提高了染色紡織品的剝色效率。同時，該方法不會對水果染料的結構產生不良影響而影響檢測結果的準確性。

附圖說明

圖1為水果染料和合成染料在近紫外區與可見光區積分面積比條形圖；其中，n06、61610、c06為水果染料，其餘為具有代表性和特定型號且常用作棉織物染色的合成染料。

圖2為不同濃度c06水果染料在200-750nm下的光譜圖；

圖3為不同濃度61610水果染料在200-750nm下的光譜圖

圖4為不同濃度n06水果染料在200-750nm下的光譜圖；

圖5為不同濃度活性藍k-r在200-750nm下的光譜圖；

圖6為不同濃度活性嫩黃k-4g在200-750nm下的光譜圖；

圖7為不同濃度活性紅x-3b在200-750nm下的光譜圖；

圖8為不同濃度直接翠蘭gl在200-750nm下的光譜圖；

圖9為不同濃度直接大紅4bs在200-750nm下的光譜圖；

圖10為不同濃度直接黃g在200-750nm下的光譜圖；

圖11為不同濃度活性藍k-nr在200-750nm下的光譜圖；

圖12為不同濃度還原藍青zr在200-750nm下的光譜圖；

圖13為不同濃度還原紅lgg在200-750nm下的光譜圖。

具體實施方式

下面通過實施例子，進一步闡述本發明的突出優點和顯著特點，但本發明決不局限於實施例子。

實施例1：從棉染織物上提取染料

1、對於水果染料染製品剝色後在進行光譜分析的具體實施方式：配製梯度為70％-100％的甲醇置於燒杯中，並向配製好的甲醇溶液中加入乙酸，並注入一定量的去離子水，乙酸/甲醇/水的體積比為1:2:1，配置好的溶劑倒入容量瓶中以便備用。

2、先將織物剪成2g左右的長方形小塊摺疊好放入提取器中,提取器的下端與盛有浸出的有機溶劑的燒瓶相連，上端接回流冷凝管；當對圓底燒瓶加熱時，使溶劑沸騰，蒸汽通過連接管上升，進入冷凝管冷凝成小液滴滴入提取器，溶劑和固體接觸進行萃取；當提取器中的溶劑液面達到虹吸管的最高處時，含有色素萃取物的溶劑通過虹吸回到燒瓶，萃取出織物上一部分色素；圓底燒瓶中的浸出溶劑繼續不斷的蒸發、冷凝、浸出、回流，使萃取的色素富集在燒瓶底部。之後用旋轉蒸發儀將用有機溶劑不斷反覆提取的濃度比較稀的提取液進行蒸發濃縮，再將蒸發濃縮後的固體用去離子水溶解。即得到水果染料的染液。

實施例2：水果染料和合成染料的鑑別

將將水果染料溶解得到的染液，或者實施例1萃取下來的水果染料溶解之後的染液，與配置好一定濃度的合成染料溶液分別在200nm-750nm之間進行紫外掃描測試。紫外掃描測試可以是：用紫外分光光度儀測試待測染料的紫外吸光光度曲線，掃描波長範圍在200-750nm。

然後對染料的近紫外區(200-400nm)與可見光區(400-750nm)的光譜曲線進行積分並計算近紫外區與可見光區的積分面積比值。具體可以是：用origin數學分析軟體，繪製好光譜圖之後依次按照選擇analysis→mathematics→integrate→opendialog→input→rows→byx，在byx中輸入波長範圍200-400nm，點擊ok得到近紫外區積分面積；重複上述操作，波長範圍改為400-750nm得到可見光區的積分面積；最後計算出近紫外區與可見光區的積分面積比值。

結果如圖1所示。其中，n06、61610、c06為水果染料，其餘為合成染料。n06為水果染料紅，是100％野山果中提取的天然色素；c06為水果染料黃，是質量分數為20％檸檬、30％香蕉、50％野山果混合後提取得到的色素；61610為水果染料橙，是質量分數為60％橙子、20％桔子、20％野山果混合後提取得到的色素。

圖1的結果表明，水果染料近紫外區與可見光區的積分面積比值要大於6，而合成染料在近紫外區與可見光區的積分面積比值小於6。這可能是由於，合成染料的目的是提供一定的可見色彩，製備合成染料時一般只關注於可見光下的顏色，所以合成染料在近紫外光區的吸光度是比較小的；而水果染料屬於天然染料，並沒有人為地刻意僅關注可見光下吸光度的問題，所以其在近紫外區的吸收峰也是很強的。發明人第一次發現並利用了這一發現，採用簡便的方法，有效地解決了目前難以區分水果染料和合成染料的這一棘手問題。

此外，發明人還嘗試過大量其他水果染料，比如從芒果、菠蘿、櫻桃、草莓、哈密瓜、葡萄、桑葚等的果實或者莖葉中提取的色素，以及這些色素的不同比例混合得到的染料，結果發現這些水果染料在近紫外區的吸收峰強度很高，而可見光區吸收峰很弱，而且在近紫外區與可見光區的積分面積比值均大於6。同時也實驗了多種其他的合成染料，結果發現合成染料的在近紫外區與可見光區的積分面積比值均小於6。

由此可見，通過比較染料近紫外區與可見光區的積分面積比，可以有效地區分水果染料和合成染料。本方法，簡便、有效、準確。

實施例3：不同水果染料和合成染料的光譜曲線

如圖2至圖13所示，為不同濃度的水果染料與合成染料的紫外光譜圖。

從圖中而已看出，水果染料在近紫外區的吸收峰強度很高，而可見光區吸收峰很弱；而合成染料在可見光區吸收峰強度要高於水果染料。

雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但其並非用以限定本發明，任何熟悉此技術的人，在不脫離本發明的精神和範圍內，都可做各種的改動與修飾，因此本發明的保護範圍應該以權利要求書所界定的為準。