一种水果染料的特征鉴定方法与流程

本发明涉及一种水果染料的特征鉴定方法，属于纺织品染料分析技术领域。

背景技术：

目前，用于棉纺织品染色的染料主要是活性染料、直接染料、还原染料，企业生产过程中使用合成染料所产生的染色废水中高盐浓度、色度以及酸碱度还是存在不少问题，对环境的污染很严重。此外，部分合成染料在印染过程中所剩余的某些芳香胺中间体和所使用的甲醛等，穿着后可能出现过敏、皮肤红肿、发炎、流脓甚至致癌等现象。

水果染料主要利用了自然界的各种水果结的花、草、叶、果实中含有可用于染色的色素提取出来作为染料。天然水果种类及其繁多，经过筛选，部分水果的不同部位如叶、根、茎、皮、果实等可采用物理方法即水萃取法提取出植物中的不同天然色素，经多次蒸煮使其蒸发浓缩，再经固化粉碎成一定目数粒径的粉末型水果(一般为300μm)。水果染料大多数离不开纤维素c、h、o的主要元素结构，属碳水化合物一类。这些色素都是非常复杂的一类化学物质，在颜色、形状、所属植物器官等方面都有很大的差异。

与合成染料相比，水果染料具有如下优点：(1)水果染料从水果中提取，完全无公害，与环境相容性好，可生物降解，并且原料可以再生，绿色环保；(2)水果染料完全无公害，不会危害人的皮肤；(3)水果染料具有药理、芳香等功能，在染色过程中，它的香味或药物主份与色素被织物一起吸收，使染色后的织物具有一定的抗菌性和抗紫外性，对人体有特殊的芳香保健或药效的功能，而且伴随着水果带有的特殊的芳香穿起来非常的舒服；(3)水果染料染色后的织物吸湿透气性强，非常的亲肤，舒适自然。

由于水果染料具有上述的多种优良功能，在功能性纺织品中具有广泛的应用前景。然而，用合成染料也能同样染出一样颜色效果的纺织品，这让消费者无法辨认出那些市场出现很多用合成染料伪造水果染料的新型纺织品。此外，在考古领域，科研机构人员对出土的各种具有科学价值研究的古代纺织品文物的研究及对现有古代纺织品的修复和保养，所以对水果一类的天然染料的特征鉴定显得有重要的意义。

虽然已有报道对植物染料的鉴定有过少数研究，但是这些方法主要是通过高效液相色谱、薄层色谱、红外光谱、核磁质谱等分析手段对古代织物上的植物染料结构进行分析鉴定，存在步骤繁琐、设备要求高、不易应用推广等问题。目前还没有对水果染料和合成染料鉴别有相关的研究报道。因此，有必要开发能够对水果一类的天然染料的进行特征鉴定的简易方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种能够区分水果染料和合成染料的方法，并在此基础上对从织物上提取水果染料的方法进行了改进。本发明方法，先采用比较温和的溶剂处理织物，保持染料原有结构，采用索氏提取器低温浸提色素，采用紫外分光光度仪测试水果染料与具有代表性的合成染料的近紫外区与可见光区的光谱曲线，并用origin分析软件对两个区域的面积进行积分，得到了积分面积的数值差异，从而得出结论水果染料近紫外区与可见光区的积分面积比值大于6，而合成染料的近紫外区与可见光区的积分面积比值小于6，把积分面积比值数值6作为一个界限，确定出水果染料独特的特征是近紫外区与可见光区的积分面积比值大于6。本发明方法降低了设备成本，而且提高了溶剂使用率。有利于对染制品上水果染料的分析研究，且方法简单，效果良好。

本发明的第一个目的是提供一种区分天然染料和合成染料的方法，所述方法是将染料溶解后，分析染料在近紫外区与可见光区的光谱，对染料的近紫外区与可见光区的光谱曲线进行积分；如果近紫外区与可见光区的积分面积比值大于6，则为天然染料，否则为合成染料。

在一种实施方式中，所述天然染料为水果染料。

在一种实施方式中，所述水果染料是指主要利用了自然界的各种水果结的花、草、叶、果实等中含有可用于染色的色素提取出来作为染料。

在一种实施方式中，所述光谱是采用紫外分光光度仪测试。

在一种实施方式中，所述近紫外区是指波长范围200-400nm的区域。

在一种实施方式中，所述可见光区是指波长范围400-750nm的区域。

在一种实施方式中，所述染料溶解是溶解在水和/或有机溶剂中。

在一种实施方式中，所述方法是用紫外分光光度仪测试待测染料的紫外吸光光度曲线，扫描波长范围在200-750nm，用origin数学分析软件，绘制好光谱图之后依次按照选择analysis→mathematics→integrate→opendialog→input→rows→byx，在byx中输入波长范围200-400nm，点击ok得到近紫外区积分面积；重复上述操作，波长范围改为400-750nm得到可见光区的积分面积；最后计算出近紫外区与可见光区的积分面积比值。

本发明的第二个目的是提供一种鉴别天然染料织物与合成染料织物的方法，所述方法是先从织物上提取到染料，然后将染料溶解，测试染料的紫外吸光光度，对染料的近紫外区与可见光区的光谱曲线进行积分；如果近紫外区与可见光区的积分面积比值大于6，则为天然染料，否则为合成染料。

在一种实施方式中，所述天然染料为水果染料。

在一种实施方式中，所述光谱是采用紫外分光光度仪测试。

在一种实施方式中，所述近紫外区是指波长范围200-400nm的区域。

在一种实施方式中，所述可见光区是指波长范围400-750nm的区域。

在一种实施方式中，所述织物可以是纤维素纤维织物、蛋白质类纤维织物等。

在一种实施方式中，所述织物为棉织物。

在一种实施方式中，所述从织物上提取到染料，要求维持染料的分子结构。

在一种实施方式中，所述从织物上提取到染料，是从棉织物上提取；采用索氏提取器对水果染色的棉织物剥色处理并将得到的提取液微膜过滤。

在一种实施方式中，所述方法还包括采用有机溶剂反复提取得到提取液，然后用旋转蒸发仪进行蒸发浓缩，得到染料颗粒后用水或有机溶剂溶解。

在一种实施方式中，所述采用索氏提取器或者有机溶剂进行提取所用的提取剂的组成成分为：30％～50％冰醋酸溶液、梯度为70％～100％甲醇溶液或甲醇、水。

在一种实施方式中，所述提取剂是将浓度为30％-50％乙酸、70％～100％甲醇溶液或甲醇、水按照体积比1:2:1制备得到的。冰醋酸相对于其他强酸的作用来说比较温和，对织物和染料基本不会产生破坏。

在一种实施方式中，所述提取剂为乙酸、甲醇、水的体积比1:2:1的乙酸/甲醇/水溶液。

在一种实施方式中，所述采用索氏提取器提取，具体是：先将织物剪成小块放入提取器中，提取器的下端与盛有浸出的有机溶剂的烧瓶相连，上端接回流冷凝管；当对圆底烧瓶加热时，使溶剂沸腾，蒸汽通过连接管上升，进入冷凝管冷凝成小液滴滴入提取器，溶剂和固体接触进行萃取；当提取器中的溶剂液面达到虹吸管的最高处时，含有色素萃取物的溶剂通过虹吸回到烧瓶，萃取出织物上一部分色素；圆底烧瓶中的浸出溶剂继续不断的蒸发、冷凝、浸出、回流，使萃取的色素富集在烧瓶底部；之后用旋转蒸发仪将用有机溶剂不断反复提取的浓度比较稀的提取液进行蒸发浓缩，再将蒸发浓缩后的部分固体用去离子水溶解。

本发明的有益效果：

1、本发明方法对水果染料和合成染料进行紫外扫描测试；相对于采用核磁、质谱分析等分析方法而言，紫外分析测试更为简单，对设备要求更低。

2、本发明采用了一种数学计算的方法，计算结果更直观的反映出水果染料与合成染料的差异。本发明对于市场上的水果染料和合成染料的区别提供了一种很好的方法，简单有效。

3、与传统染色纺织品的剥色方法相比较索氏提取方法极大地解决了传统方法中存在的诸多问题，并且提取后可以进行光谱分析，节约实验设备成本，索氏提取是一种相对温和的剥色方法，基本上不会对织物的强力产生影响，所以也省去了测量强力保留率的步骤。同时此发明方法提高了染色纺织品的剥色效率。同时，该方法不会对水果染料的结构产生不良影响而影响检测结果的准确性。

附图说明

图1为水果染料和合成染料在近紫外区与可见光区积分面积比条形图；其中，n06、61610、c06为水果染料，其余为具有代表性和特定型号且常用作棉织物染色的合成染料。

图2为不同浓度c06水果染料在200-750nm下的光谱图；

图3为不同浓度61610水果染料在200-750nm下的光谱图

图4为不同浓度n06水果染料在200-750nm下的光谱图；

图5为不同浓度活性蓝k-r在200-750nm下的光谱图；

图6为不同浓度活性嫩黄k-4g在200-750nm下的光谱图；

图7为不同浓度活性红x-3b在200-750nm下的光谱图；

图8为不同浓度直接翠兰gl在200-750nm下的光谱图；

图9为不同浓度直接大红4bs在200-750nm下的光谱图；

图10为不同浓度直接黄g在200-750nm下的光谱图；

图11为不同浓度活性蓝k-nr在200-750nm下的光谱图；

图12为不同浓度还原蓝青zr在200-750nm下的光谱图；

图13为不同浓度还原红lgg在200-750nm下的光谱图。

具体实施方式

下面通过实施例子，进一步阐述本发明的突出优点和显著特点，但本发明决不局限于实施例子。

实施例1：从棉染织物上提取染料

1、对于水果染料染制品剥色后在进行光谱分析的具体实施方式：配制梯度为70％-100％的甲醇置于烧杯中，并向配制好的甲醇溶液中加入乙酸，并注入一定量的去离子水，乙酸/甲醇/水的体积比为1:2:1，配置好的溶剂倒入容量瓶中以便备用。

2、先将织物剪成2g左右的长方形小块折叠好放入提取器中,提取器的下端与盛有浸出的有机溶剂的烧瓶相连，上端接回流冷凝管；当对圆底烧瓶加热时，使溶剂沸腾，蒸汽通过连接管上升，进入冷凝管冷凝成小液滴滴入提取器，溶剂和固体接触进行萃取；当提取器中的溶剂液面达到虹吸管的最高处时，含有色素萃取物的溶剂通过虹吸回到烧瓶，萃取出织物上一部分色素；圆底烧瓶中的浸出溶剂继续不断的蒸发、冷凝、浸出、回流，使萃取的色素富集在烧瓶底部。之后用旋转蒸发仪将用有机溶剂不断反复提取的浓度比较稀的提取液进行蒸发浓缩，再将蒸发浓缩后的固体用去离子水溶解。即得到水果染料的染液。

实施例2：水果染料和合成染料的鉴别

将将水果染料溶解得到的染液，或者实施例1萃取下来的水果染料溶解之后的染液，与配置好一定浓度的合成染料溶液分别在200nm-750nm之间进行紫外扫描测试。紫外扫描测试可以是：用紫外分光光度仪测试待测染料的紫外吸光光度曲线，扫描波长范围在200-750nm。

然后对染料的近紫外区(200-400nm)与可见光区(400-750nm)的光谱曲线进行积分并计算近紫外区与可见光区的积分面积比值。具体可以是：用origin数学分析软件，绘制好光谱图之后依次按照选择analysis→mathematics→integrate→opendialog→input→rows→byx，在byx中输入波长范围200-400nm，点击ok得到近紫外区积分面积；重复上述操作，波长范围改为400-750nm得到可见光区的积分面积；最后计算出近紫外区与可见光区的积分面积比值。

结果如图1所示。其中，n06、61610、c06为水果染料，其余为合成染料。n06为水果染料红，是100％野山果中提取的天然色素；c06为水果染料黄，是质量分数为20％柠檬、30％香蕉、50％野山果混合后提取得到的色素；61610为水果染料橙，是质量分数为60％橙子、20％桔子、20％野山果混合后提取得到的色素。

图1的结果表明，水果染料近紫外区与可见光区的积分面积比值要大于6，而合成染料在近紫外区与可见光区的积分面积比值小于6。这可能是由于，合成染料的目的是提供一定的可见色彩，制备合成染料时一般只关注于可见光下的颜色，所以合成染料在近紫外光区的吸光度是比较小的；而水果染料属于天然染料，并没有人为地刻意仅关注可见光下吸光度的问题，所以其在近紫外区的吸收峰也是很强的。发明人第一次发现并利用了这一发现，采用简便的方法，有效地解决了目前难以区分水果染料和合成染料的这一棘手问题。

此外，发明人还尝试过大量其他水果染料，比如从芒果、菠萝、樱桃、草莓、哈密瓜、葡萄、桑葚等的果实或者茎叶中提取的色素，以及这些色素的不同比例混合得到的染料，结果发现这些水果染料在近紫外区的吸收峰强度很高，而可见光区吸收峰很弱，而且在近紫外区与可见光区的积分面积比值均大于6。同时也实验了多种其他的合成染料，结果发现合成染料的在近紫外区与可见光区的积分面积比值均小于6。

由此可见，通过比较染料近紫外区与可见光区的积分面积比，可以有效地区分水果染料和合成染料。本方法，简便、有效、准确。

实施例3：不同水果染料和合成染料的光谱曲线

如图2至图13所示，为不同浓度的水果染料与合成染料的紫外光谱图。

从图中而已看出，水果染料在近紫外区的吸收峰强度很高，而可见光区吸收峰很弱；而合成染料在可见光区吸收峰强度要高于水果染料。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。