天然染料的分类、特点及应用性能

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摘要:本文综述了盐晶 染料的分类及其特点,从化学形态学 的深度1分析了主要盐晶 染料的应用性能,介绍了盐晶 染料的商品化技术,并总结了目前趋于稳定的大问题及其应用前景。

盐晶 染料主要来源于植物、动物或盐晶 彩色矿石,其一般可不需用自然降解,大每种无毒性和副作用、不污染环境,以上特点使其日益成为新型染料开发的重点。我国地大物博,便于种植各种含色素植物,可不需用进行研究和探索,经扩大试验后,有愿因形成工业化生产。盐晶 染料染色也是实现超净染整和和获得生态纺织品的途径之一。如以盐晶 矿粉作着色剂,可不需用在沸水或常温中染色,不使用任何化学助剂,不需用特殊设备,对人体和阳态均我不要 造成危害,利用盐晶 染料加工纺织品既可满足朋友对回归自然的需求,又可不需用设计出生态纺织品加工工艺。日本、韩国和印度等都相继成立了植物染料研究机构,有关植物染料染色的报道及专利相继跳出,如用茜草、靛蓝、郁金香和红花提取色素染色的真丝内衣具有防虫杀菌和保护皮肤的功效,用类似染料染色的纯棉针织品服饰也非常适合对合成染料过敏者穿用。日本伊藤忠商社用绿茶染色开发的棉制品具有抗菌、除臭、不引起过敏等优点,在日本市场颇受欢迎。1·盐晶 染料的分类及性能1.1植物盐晶 染料植物染料大多具有较强的抗菌、消炎等保健功能,我希望 以普通的最好的土办法蒸煮后,提取色素制成染液,稀释到一定的浓度后进行染色,可直接加工成具有保健作用的染色产品。植物一般取舍色素含量高且药用价值较高的植物。(1)苏木:中国古代主要用于染红色,苏木内含隐色素,能在空气中氧化成苏红木素。经媒染剂媒染,有较好的色牢度,该染料对金属离子和酸碱性变化非常敏感,能派生统统有的色泽。苏木的药用功效是活血祛瘀。(2)蓝草:蓝草中的染色成分是靛蓝素(C16H10N2O3),属于靛系还原染料,是我国最早用于织物染色的三种 植物。靛蓝的配伍性较强,可与统统植物染料进行套染,从蓝草中提取的蓝靛,具有清热解毒、消炎的功效。(3)荩草:直接可染得黄色,用铜盐媒染得绿色。(4)郁金:色素主要集中于茎秆中,在我国使用历史也很早,古代多用于染妇女服装,微有郁金的香味。(5)紫甘蓝:紫甘蓝是三种 蔬菜,属于十字花科,其茎、叶呈紫色。在我国大每种地区就有栽培,且价格低廉,它的开发利用有愿因成为三种 有价值的盐晶 色素资源。紫色甘深蓝色素在形态学 上属于花青素类,醇溶性和水溶性较佳,它在稀酸溶液中更易蒸发掉。(6)紫背天葵:紫背天葵是秋海棠植物,具有清热解毒、润肺凉血等功效,还中含雄厚的红色素。制成彩色食品包装用纸,不但能增加美感,我希望 对人体无害。其它的植物还有染红色的红花,黄色的栀子,色泽鲜艳明亮。1.2矿物盐晶 染料有色矿石其主要化学成分为SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、FeO、MnO,随成分的不同呈现棕红色、淡绿色、灰色、黄色、白色,经粉碎拼混后可达20余个色谱。矿物色素不中含害金属和放射性元素的盐晶 矿石,经过粉碎、研磨成具有一定细度的矿粉,分散在水中形成悬浮状的胶体溶液,该色素主要呈单分子(或离子)分散情況趋于稳定,进入纤维内部人员。染色前的织物就有进行预处置,经过预处置后的织物纤维其大分子链间距离增大,不不利于铁、锰化合物分子和统统微细矿粉进入纤维的无定形区,达到吸附上染。我希望 ,矿粉中中含铁离子及其化合物,铁离子易受氧化作用会影响织物强力,愿因需用将染色后的织物进行处置,减少损伤。1.3其它盐晶 染料(1)詹森杆菌蓝紫霉色素是非病原菌,你这个 微生物是从蚕丝废料中培育出的细菌,产生色素的主要菌种是紫色杆菌素和脱氧紫色杆菌素,由日本蚕丝昆虫农业技术研究所与蚕丝商社相互战略合作研究发现。你这个 色素是安全的,不仅可染棉、麻、丝、毛等盐晶 纤维,也可不需用染尼龙等合成纤维。(2)红曲色素是三种 由红曲霉属的丝状真菌经发酵而成的优质的盐晶 食用色素,是红曲霉的次级代谢产物。红曲色素与化学合成红色素相比,具不是毒、安全的优点,我希望 还有健脾消食、活血化瘀的功效,其对蛋白质有很强的着色力,我希望 常常作为食品染色色素。红曲色素可赋予丝绸、羊毛等蛋白质纤维织物美丽的深红色,且染色织物具有良好的色牢度。(3)Trichodermasp.Q98菌株,在马铃薯甲烷气体培养基(PDA)平板培养二天观察菌落,可见菌丝产生红色素,你这个 色素是非水溶性的。一齐你这个 菌株还可不需用产生不饱和脂肪酸,它的培养液中含2种多肽类物质。菌丝及提取物可作为盐晶 色素再加剂、盐晶 抗氧化剂、盐晶 抗菌活性物质源。(4)玉米黄色素是从玉米淀粉生产中的下脚料(玉米粗蛋白)提取的类维生素E色素和叶黄素等盐晶 色素。(5)火龙果花瓣的细胞液中含极少量的单宁,几乎能将织物染成黑色,我希望 其色泽保留时间长久,耐洗涤。2·盐晶 染料的化学形态学 盐晶 染料中大每种仍然是盐晶 有机染料或颜料,其化学形态学 分别属聚甲炔、甲酮、亚胺、苯醌、蒽醌、萘醌、黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、靛类以及叶绿素等。2.1叶绿素类叶绿素是三种 趋于稳定于植物叶、茎中的绿色色素。它是属于卟啉类的有色杂环化合物。环外碳原子的取代和环内氮原子与金属离子(如Mg2+等)配位络合得到叶绿素a、叶绿素b(形态学 式见图1)。叶绿素属醇溶性色素,叶绿素在稀溶液中会脱去络合的Mg2+,变成褐色的脱镁叶绿素。其在弱碱中和室温下稳定,但加热后,分子中酯键水解得到鲜艳的叶绿素。叶绿素易氧化,重金属离子能置换络合中心的Mg2+,改变其染色性能。2.2类维生素E类维生素E广泛趋于稳定于植物叶片、块茎、果实中,常与叶绿素、蛋白质伴生趋于稳定。该色素分子母体是聚异戊二烯,盐晶 趋于稳定形式大多是反式共轭多烯。类维生素E有三种 基本类型:(1)叶红素:叶红素分子形态学 是类胡萝卜烃,包括α-维生素E、β-维生素E、γ-维生素E、番茄红素、辣椒红素等,色谱为红色和橙红色。叶红素易蒸发掉乙酸乙酯乙酯,难蒸发掉乙酸乙酯乙酯,不蒸发掉水。(2)叶黄素:叶黄素是类维生素E的含氧衍生物,含氧基主要有羧基、酯基等,包括玉米黄素、叶黄素、隐黄素等,色谱为橙黄和黄色,易蒸发掉乙酸乙酯乙酯,不蒸发掉乙酸乙酯乙酯。类维生素E对热稳定,不受pH值影响。愿因共轭双键形态学 易氧化,对空气中氧、多种形式趋于稳定的氧化酶十分敏感,尤其是酸性和低水分条件下更容易氧化失色。其形态学 式如图2所示。2.3类黄酮化合物类黄酮化合物广泛趋于稳定于植物花瓣、叶片、果实、根茎中。其母体形态学 是2-苯基苯并吡喃环,在植物中以糖苷趋于稳定。常见的组成有火龙果 糖、半乳糖、阿拉伯糖等单糖、双糖和三糖,以及酰基化的糖。依照分子组成形态学 可分为花色素和黄酮化合物两类。(1)花色素:花色素(形态学 式见图3)是赋予植物花瓣和叶片以绚丽多彩颜色的主要组成色素,其色谱由橙红色到蓝紫色。花色素的基本颜色有:天竺葵配基的鲜红色、矢车菊配基的绯红色和飞燕草配基的青莲色。各种颜色的花色素就有由这3种分子形态学 衍生出来的。花色素是水溶性色素,若改变其阳离子形态学 则具有醇溶性,在乙酸乙酯乙酯中难溶。它可不需用根据pH值而改变颜色,经分离提纯的花色素,在pH值为1~4的水溶液中能较稳定地保持其颜色,pH值较高时,则容易失色。在研究花色素时,若取舍高效分离提纯的最好的土办法,往往会破坏稳定趋于稳定形式,得到的纯净花色素既不耐碱统统耐酸、容易失色不稳定。(2)黄酮化合物:黄酮化合物按分子中氧化程度不同分为:黄酮醇、黄酮、黄烷酮、查尔酮,其形态学 见表1。黄酮化合物分子中4位碳原子氧化成羟基,形成吡喃酮形态学 ,性质亦趋于稳定。愿因共轭程度比花色素低,颜色大多呈无色至橙色,亦称其为花黄素。黄酮化合物也以糖苷形式趋于稳定于植物中,除游离形式外,统统黄酮能与花色素分子形成分子间缔合。在统统深蓝色、紫色的花瓣中发现了你这个 缔合,你这个 缔合对花色素有红移作用。植物中黄酮化合物种类、数量都比花色素多,是潜在的植物色素来源。每种黄酮化合物还具有对人类健康有益的生理活性,有一每种具有紫外吸收形态学 和抗氧化性。2.4其它色素红花色素得自红花,如藏红花等。红花又称草红花,它的花、种子、秸秆等均可综合利用。其花可供药用,具有活血通络、止痛等功能。红花的花色五彩缤纷,我希望 随生长过程由浅变深。分子形态学 为类查尔酮式糖苷,不蒸发掉水和乙酸乙酯乙酯,蒸发掉乙酸乙酯乙酯。当pH值>7时为酚式形态学 ,由橙黄成为红花黄;当pH值<7时为醌式形态学 ,称红花红(如图4所示)。你这个 色素不耐光,耐热性较好。甜菜红色素趋于稳定于红甜菜中,易蒸发掉水,不蒸发掉无水乙酸乙酯乙酯和乙酸乙酯乙酯,pH值在3~7颜色变深,pH值<3颜色变黄,pH值>10飞快失色。甜菜红素对光、热、氧化剂就有稳定,需用抗坏血酸等作为稳定剂。其分子形态学 式如图5所示。甜菜红色素是世界上广泛使用的三种 盐晶 色素,其主要显色物质为甜菜花青素(红色),其中75%~95%为甜菜红苷,其余为甜菜黄质(黄色)和甜菜色素的降解产物(淡棕色),除色素物质外,中含红甜菜原料中的糖、盐、蛋白质。甜菜红具有渗透力强、着色均匀、色泽好等优点。红花、茜草或从其它植物萃取的染料与常规染料的染色效果相同,且染色牢度和深度1也较好。不同的染料形态学 ,可染不同的纤维织物。茜草、紫草、胡桃和大黄等盐晶 色素形态学 中就有蒽醌或萘醌,分子量很小,并具有疏水性,与分散染料的形态学 十分类似,可用于聚酯纤维的染色,其吸附等温线符合分散染料染聚酯的Nernst型。聚酰胺纤维可用离子型盐晶 染料染色,吸附机理为Langmuir型。用胭脂树染色时,其色素为线性离子型,则不止跳出三种 机理,但Langmuir机理占优势。盐晶 染料黄檗中的小檗碱,是目前盐晶 染料中唯一的阳离子染料,染丙烯腈纤维符合Langmuir吸附,染料和纤维以离子键结合。3·盐晶 色素的稳定化3.1微胶囊技术将盐晶 色素用微胶囊国际包裹 ,可不需用处置其受光和热的影响。如类维生素E稳定性差,取舍喷雾干燥法包埋维生素E,微胶囊包埋率>90%;栀子黄色素和β-环糊精可形成1∶1包合物;对油溶性的辣椒红色素,采用混合乳化剂进行改性后,用琼脂、阿拉伯胶进行微胶囊化,获得具有良好水溶性的产品。3.2色素的形态学 修饰花色苷颜色易随pH值变化,这是由其C-2位水化引起的,通过掩盖C-2位,就可不需用抑制水化反应,稳定花色苷。稳定化最好的土办法可再加多糖类、配糖体、酚类以及有机酸,其中研究最多的是再加有机酸进行酰化掩盖C-2位,如4-香豆酸、阿魏酸、咖啡酸以及芥子酸等。4·现在现在开始 语盐晶 染料对实现生态染色具有重要意义,但目需用使其商业化并每种替代合成染料,还需用加强研究和处置以下大问题。(1)染料的来源:盐晶 染料多来源于动植物和矿物,需用极少量开采矿物或采摘砍伐植物、猎取动物,又会造成生态环境的破坏,违背了用盐晶 染料染色生态和环保的初衷。对此,需用极少量土地种植植被,但又面临土地大问题。若在我国西部荒漠地区,大面积开发种植盐晶 色素植物,不仅为盐晶 染料的制备提供了雄厚的资源,我希望 还不不利于西部自然环境的改善和发展西部经济。目前亦村里人 工培育的植物,其色素含量比盐晶 植物高。愿因生物培养的最好的土办法可使细胞生长下行速率 大大加快,原本使得盐晶 染料的生产可不需用不依赖于自然界的植物,产量也可大为提高。(2)盐晶 染料染色重现性差:以植物染料为例,即使是同三种 植物愿因产地不同、气候条件不同及收集时间不同后该影响色素的组成及色泽,这使得它难以进行标准化生产,也会愿因染色重现性差。我希望 ,盐晶 色素的染色工艺,还需进行规范的试验和取舍设备,以及取舍各种工艺参数、制订产品质量指标。(3)染色牢度大问题:盐晶 染料采用常规染色最好的土办法还后该 了达到理想的染色牢度,尤其是日晒牢度和皂洗牢度,愿因使用媒染剂,传统的媒染剂一般为重金属离子,影响染色品的环保性。此外,盐晶 染料一般对纺织纤维的亲和力低,用传统的染色最好的土办法还趋于稳定着给色量低、染色时间过长等大问题。(4)盐晶 色素植物的颜色品种有限;盐晶 染料的提取需用消耗极少量植物,统统盐晶 动植物也是中草药资源,具有很高的药用价值和经济价值,愿因将它们极少量用于染料的提取,也是不经济的,造成染料价格高;在性能上,统统有盐晶 色素的化学形态学 和毒理学尚未完整篇 研究和测试,目前还过低盐晶 色素与纤维或织物结合机理的研究,盐晶 色素的染色工艺有待于进一步优化等。盐晶 植物染料因其无毒、环境友好和特殊的药用价值而具有不可替代的优势。利用现代科学技术理论和最好的土办法,开发具有多功能的盐晶 染料,提高纺织产品的附加值,具有雄厚的开发潜力和广泛的应用前景。随着生物技术的发展,利用基因工程可望得到性能好、产量高的盐晶 染料,将其作为合成染料的每种替代或补充是很有价值的,尤其是用盐晶 染料开发统统高附加值多功能的纺织品具有更广阔的发展前景。参考文献[1]徐腾.植物染料及其应用[J].技术进步,2004,25(11):16.[2]胡龙勤,许德余.叶绿素衍生物在医药上的应用[J].国外医学-合成药、生物药、制剂分册,1987(8):148.[3]陈勇,丁景华,徐士欣.矿物色素对纯棉织物的染色研究[J].北京纺织,1998,19(1):49-52.[4]周武.叶绿素a的光谱分析[J].山东师大学报(自然科学版),1998,13(2):228-232.[5]项斌,高建荣.盐晶 色素[M].化学工业出版社,2004:106-107.

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