程雪良

摘 要：以祁門(mén)板栗殼斗為研究對(duì)象，先采用單因素方法確定溫度、時(shí)間、提取次數(shù)等指標(biāo)對(duì)溶劑浸提法提取的板栗殼斗色素液吸光度的影響，得到其最佳提取工藝為100℃、120min、提取次數(shù)2次。然后以白度為主要考核指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，探討其對(duì)棉織物作用的影響，發(fā)現(xiàn)祁門(mén)板栗殼斗色素在預(yù)媒染色法后染色棉織物的最佳工藝組合為：溫度100℃、時(shí)間45min、pH4、染料濃度10%。

關(guān)鍵詞：祁門(mén)板栗殼斗；色素；棉織物；工藝

中圖分類號(hào) S7-05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2014）10-119-04

1 引言

隨著生活水平的提高，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注自己的健康和身邊的環(huán)境。而合成染料的不易分解性、致癌等缺點(diǎn)日益引起人們的關(guān)注，例如2013上海毒校服事件，其校服面料在染整過(guò)程中使用含有偶氮基團(tuán)的染料，這種染料對(duì)人有可致癌性，會(huì)對(duì)人體造成不可逆的傷害。為順應(yīng)綠色環(huán)保的時(shí)代潮流，保護(hù)環(huán)境，開(kāi)發(fā)天然資源，紡織業(yè)掀起了對(duì)天然染料的研究熱潮，早期國(guó)際對(duì)天然染料的研究主要集中在日本、印度等亞洲國(guó)家，直到21世紀(jì)初，國(guó)際掀起天然染料研究熱潮，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始重視對(duì)天然染料的研究[1]。

植物天然染料是從植物的根、葉、樹(shù)干或果實(shí)等部位中取得。據(jù)估計(jì)，至少有1 000～5 000種植物可提取色素，如葛草、紫草、蘇木、靛藍(lán)、紅花、石榴、冬青、楊梅、柿子、黃桅子、桑、茶等。植物染料主要用于食品和化妝品的著色，我國(guó)在近幾年也開(kāi)發(fā)了數(shù)十種不同來(lái)源的植物色素[2]。

板栗殼斗是古代就有記載的天然染料?！短旃ら_(kāi)物》記有“用栗殼或蓮子殼煎煮一日，漉起，然后入鐵砂化礬鍋內(nèi)，再煮一宵，即成深黑色?！比毡静菽救鞠嚓P(guān)的書(shū)籍中也多數(shù)會(huì)提到運(yùn)用栗子殼、樹(shù)皮與樹(shù)葉染色，這些部位因含有多量的丹寧成分，故能產(chǎn)生良好的染色效果。研究表明：板栗殼斗中含有一定量的色素物質(zhì)，板栗殼斗色素屬于黃酮類色素，是一種水溶性好、著色力強(qiáng)、性質(zhì)穩(wěn)定的天然棕色素，且具有一定的抗氧化和抑菌作用、較高的熱穩(wěn)定性，具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值[3]。

天然植物染料的提取方法有溶劑浸提法、超聲波提取法、微波提取法、超臨界流體萃取法[4]。本文以祁門(mén)板栗殼斗粉末為研究對(duì)象，通過(guò)環(huán)境友好型的溶劑浸提法提取原料，在染色試驗(yàn)中直接用含一定體積比提取液的染液對(duì)棉織物進(jìn)行染色研究。

天然植物染料的染色方法有直接染色法、還原染色法、媒染法、陽(yáng)離子改性染色法等[5]。國(guó)內(nèi)對(duì)板栗殼斗提取有一定研究，但其用于紡織品染色的研究較少。本文通過(guò)L9（34）正交試驗(yàn)方法研究祁門(mén)板栗殼斗色素染料染色棉織物的上染情況，確定祁門(mén)板栗殼斗色素染料在媒染劑作用下預(yù)媒染處理后的最佳染色工藝，為開(kāi)發(fā)新型祁門(mén)板栗殼斗色素材料奠定一定的基礎(chǔ)。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試劑與藥品 材料：祁門(mén)板栗殼斗（粉末狀）、標(biāo)簽紙、濾紙、pH試紙、保鮮膜、棉織物（緯282根/10cm，經(jīng)368根/10cm）。藥品：氫氧化鈉分析純、明礬分析純、硅酸鈉分析純、亞硫酸鈉分析純、過(guò)氧化氫分析純、乙酸。

2.2 儀器 HH-S恒溫水浴鍋、WFZ UV-2100型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、DHG-9240型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、SBDY-1型數(shù)顯白度儀。

2.3 試驗(yàn)方法

2.3.1 溶劑浸提法提取祁門(mén)板栗殼斗色素 祁門(mén)板栗殼斗色素提取試驗(yàn)選擇常規(guī)的水浸提取，物液比為1∶20。工藝流程：祁門(mén)板栗殼斗→洗凈晾干→粉碎→水浸→過(guò)濾→祁門(mén)板栗殼斗色素提取液→調(diào)節(jié)pH至5，稀釋定容→測(cè)其吸光度（500nm條件下測(cè)得）。采用單因素試驗(yàn)法，通過(guò)改變提取溫度、提取時(shí)間、提取次數(shù)與祁門(mén)板栗殼斗色素提取液的吸光度關(guān)系，得出最佳提取工藝。

2.3.2 祁門(mén)板栗殼斗色素提取液對(duì)棉織物預(yù)媒染 上述試驗(yàn)提取的祁門(mén)板栗殼斗提取液為粗提取，未提純，所以含大分子物質(zhì)較多。本試驗(yàn)用明礬作為媒染劑，為避免明礬在染液中使大分子物質(zhì)沉淀而對(duì)染色造成影響，故本試驗(yàn)只進(jìn)行預(yù)媒染。經(jīng)過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)，可以知道祁門(mén)板栗殼斗色素為酸性染料，而棉耐堿不耐酸，故pH值選擇為4～6。

2.3.2.1 棉坯布的退漿與漂白 取棉坯布于50～60℃溫水中潤(rùn)濕，擠干后投入浴比為1∶50，工藝處方為25g/L氫氧化鈉，3g/L磷酸三鈉，2g/L亞硫酸鈉的練液中，在90～95℃下處理2h。取出，用60℃熱水洗2～3次，再用冷水充分沖洗。按浴比1∶50，3g/L過(guò)氧化氫，8g/L 35%硅酸鈉配置漂液，用稀氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH至11左右。將退漿后的棉織物放入漂液中浸漂，在水浴鍋加熱至85～95℃，浸漬45min后取出，用水充分清洗，晾干。測(cè)其白度為78%。

2.3.2.2 預(yù)媒染試驗(yàn) 在染色試驗(yàn)中，選取棉織物染色后白度為考察指標(biāo)，選取L9（34）正交方案，考察溫度、染液濃度、染色時(shí)間、pH值4個(gè)因素，每個(gè)因素3個(gè)水平設(shè)計(jì)方案（見(jiàn)表1），以確定祁門(mén)板栗殼斗色素的染色最佳工藝。按因素水平表所列的各因素水平，選用L9（34）正交方案進(jìn)行試驗(yàn)。操作方法：裁剪退漿漂白烘干后的棉織物約1g（5cm×15cm），放入含媒染劑的溶液中處理。媒染條件為媒染劑濃度5%（o.w.f），溫度60℃，時(shí)間30min，浴比1∶50。處理后取出干燥，投入含祁門(mén)板栗殼斗色素染液的染浴中染色。其染色按正交表（見(jiàn)表2）所列條件進(jìn)行，浴比為1∶50。染色后取出，洗凈，烘干。烘干后，測(cè)其白度，記錄數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與討論

3.1 祁門(mén)板栗殼斗色素提取

3.1.1 提取溫度對(duì)提取效果的影響 分別稱取栗殼粉7g（4份）于燒杯中，物液比1∶20，時(shí)間120min，溶劑水，分別在40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃下提取。過(guò)濾后分別取1mL提取液稀釋20倍測(cè)其吸光度，其結(jié)果如圖1所示。endprint

由圖1可以看出：隨著提取溫度的增加，天然染料的提取液吸光度在低于60℃時(shí)沒(méi)有多大變化，高于60℃之后逐漸增加，溫度越高，提取效果越好，當(dāng)達(dá)到一定溫度后，分子運(yùn)動(dòng)更加劇烈，色素分子容易析出。所以試驗(yàn)選用100℃對(duì)祁門(mén)板栗殼斗天然染料進(jìn)行提取。

3.1.2 提取時(shí)間對(duì)提取效果的影響 由圖2可以看出：在90min內(nèi)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，祁門(mén)板栗殼斗色素不斷被提取出來(lái)，提取速度增加顯著，濃度增加，提取時(shí)間達(dá)到90min后，祁門(mén)板栗殼斗色素濃度增加速度減緩，到120min之后，濃度增加不明顯，趨于平衡，說(shuō)明物質(zhì)在固液之間的傳遞已經(jīng)接近動(dòng)態(tài)平衡。為了能得到濃度較高的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液又能盡可能節(jié)約時(shí)間與資源，試驗(yàn)選擇120min對(duì)祁門(mén)板栗殼斗進(jìn)行提取[6]。

3.1.3 提取次數(shù)對(duì)提取效果的影響 在溫度100℃，時(shí)間120min，物液比l∶20。提取后，過(guò)濾、沖洗、烘干濾渣，分別進(jìn)行一、二、三次提取，對(duì)濾液進(jìn)行吸光度測(cè)試。發(fā)現(xiàn)第一次、第二次提取液的吸光度分別為0.663、0.045，第三次為0.001?？梢钥闯?，由于板栗殼斗粉表面積比整個(gè)板栗殼大很多，色素容易被提取，一般對(duì)板栗殼斗色素提取2次，即可充分提取色素。

3.2 祁門(mén)板栗殼斗天然染料的穩(wěn)定性

3.2.1 pH對(duì)染料吸光度的影響 取在最佳工藝條件下提取的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液，用蒸餾水稀釋一定濃度后，取4份祁門(mén)板栗殼斗色素提取液并調(diào)節(jié)pH分別為3、6、9、12，測(cè)定祁門(mén)板栗殼斗色素提取液在400～600nm范圍內(nèi)不同pH下的吸光度，并記錄結(jié)果，其結(jié)果如圖3所示：

由圖3可以看出，隨著pH的增大，祁門(mén)板栗殼色素提取液的吸光度呈上升趨勢(shì)，吸收曲線發(fā)生紅移，向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。板栗殼斗提取液的顏色隨著pH的增大而加深，其變化情況為：深黃色-棕黃色-棕褐色。pH為3左右時(shí)，提取液顏色呈深黃色，pH為6時(shí)，溶液呈棕黃色，pH在9～12范圍內(nèi)，提取液顏色呈棕褐色。提取液始終為透明無(wú)沉淀溶液[7]。棕褐色提取液酸化后能恢復(fù)深黃色或棕黃色，這種在酸性和堿性條件下可以相互轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的原因是酚羥基氧化為羰基的結(jié)果。

3.2.2 溫度對(duì)染料吸光度的影響 取在最佳工藝條件下提取的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液，用蒸餾水稀釋一定濃度后，調(diào)節(jié)pH后，取6份于燒杯中，分別在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的溫度下加熱2h，并分別測(cè)其吸光度，并記錄，其結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出：祁門(mén)板栗殼斗色素提取液隨加熱溫度的升高其吸光度沒(méi)有明顯變化，表明色素結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較好的熱穩(wěn)定性，可以在高溫下對(duì)織物染色。板栗殼斗色素屬于二氫黃酮類化合物，是2個(gè)苯環(huán)（A與B）通過(guò)3個(gè)碳原子相互聯(lián)結(jié)而成的化合物，在3′、4′、5′、7′位置上均有一個(gè)羥基。板栗殼斗色素含苯環(huán)及酚羥基，其苯環(huán)具有與苯相似的化學(xué)性質(zhì)，所以色素具有良好的熱穩(wěn)定性[8]。

3.2.3 光照對(duì)染料吸光度的影響 取在最佳工藝條件下的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液，用蒸餾水稀釋一定濃度后，調(diào)節(jié)pH，取200mL祁門(mén)板栗殼斗色素提取液于錐形瓶中并用保鮮膜封口置于陽(yáng)光下，光照7d，每天取一部分染液測(cè)其吸光度，并記錄，其結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，在光照下儲(chǔ)存的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液隨著放置天數(shù)的增加，其吸光度變化不明顯。說(shuō)明在光照條件下，提取液可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存在，其耐光性良好。板栗殼斗色素中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，不易發(fā)生加成和氧化反應(yīng)，容易發(fā)生取代反應(yīng)，所以其耐光穩(wěn)定性好，不易氧化[9]。

3.2 祁門(mén)板栗殼斗色素預(yù)媒染工藝的確定 由于板栗殼斗色素對(duì)酸性溶液中的重金屬離子具有良好的吸附性。黃酮類色素含有酚羥基可與鋁離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。染色前將棉織物經(jīng)媒染劑處理后獲得金屬離子，金屬離子在染料和纖維之間起一個(gè)橋梁的作用，作為中心離子與染料及纖維上的配位基相配合形成配合物，從而使色素上染到棉織物上。且黃酮類化合物分子結(jié)構(gòu)中既含有氫鍵供體基團(tuán)，又含有氫鍵受體基團(tuán)，可憑借氫鍵作用力與棉纖維構(gòu)成主客體體系[3-7]。棉纖維上的配位基與金屬離子配合形成的配合物有限，所以上染棉織物有一定的飽和值。

為了全面考察溫度、時(shí)間、pH和天然染料濃度4個(gè)因素對(duì)棉織物的染色效果的影響，設(shè)計(jì)了四因素三水平正交試驗(yàn)L9（34）進(jìn)行試驗(yàn)。以染色后棉織物的白度為考察指標(biāo)，找出預(yù)媒染的最佳工藝和各個(gè)因素對(duì)染色效果的影響大小，詳見(jiàn)表3。從表3可知：極差R的值反映了各因素對(duì)考察指標(biāo)影響的大小，極差值越大表明該因素對(duì)指標(biāo)影響越大。由極差來(lái)看，染液pH（C）的極差最大，是考慮的主要因素，溫度（A）和時(shí)間（B）的極差次之，染料濃度（D）的極差最小，各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響按大小次序排列為C>A>B>D。分析得出最優(yōu)水平組合為A3B2C3D1，即溫度為100℃、時(shí)間為45min、pH為4、染液濃度為10%。

4 結(jié)論

（1）祁門(mén)板栗殼斗色素提取液穩(wěn)定性較好，耐光耐熱，可在常溫下長(zhǎng)時(shí)間保存。

（2）在物液比為1∶20的條件下，祁門(mén)板栗殼斗色素溶劑浸提法最佳工藝為：溫度100℃、提取時(shí)間120min、提取次數(shù)2次。

（3）以白度為考核指標(biāo)，在媒染劑濃度5%（o.w.f），溫度60℃，時(shí)間30min，浴比1∶50的預(yù)媒染處理后，祁門(mén)板栗殼斗色素染料對(duì)棉織物最佳染色工藝為：100℃、45min、pH為4、染料濃度10%。

參考文獻(xiàn)

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由圖1可以看出：隨著提取溫度的增加，天然染料的提取液吸光度在低于60℃時(shí)沒(méi)有多大變化，高于60℃之后逐漸增加，溫度越高，提取效果越好，當(dāng)達(dá)到一定溫度后，分子運(yùn)動(dòng)更加劇烈，色素分子容易析出。所以試驗(yàn)選用100℃對(duì)祁門(mén)板栗殼斗天然染料進(jìn)行提取。

3.1.2 提取時(shí)間對(duì)提取效果的影響 由圖2可以看出：在90min內(nèi)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，祁門(mén)板栗殼斗色素不斷被提取出來(lái)，提取速度增加顯著，濃度增加，提取時(shí)間達(dá)到90min后，祁門(mén)板栗殼斗色素濃度增加速度減緩，到120min之后，濃度增加不明顯，趨于平衡，說(shuō)明物質(zhì)在固液之間的傳遞已經(jīng)接近動(dòng)態(tài)平衡。為了能得到濃度較高的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液又能盡可能節(jié)約時(shí)間與資源，試驗(yàn)選擇120min對(duì)祁門(mén)板栗殼斗進(jìn)行提取[6]。

3.1.3 提取次數(shù)對(duì)提取效果的影響 在溫度100℃，時(shí)間120min，物液比l∶20。提取后，過(guò)濾、沖洗、烘干濾渣，分別進(jìn)行一、二、三次提取，對(duì)濾液進(jìn)行吸光度測(cè)試。發(fā)現(xiàn)第一次、第二次提取液的吸光度分別為0.663、0.045，第三次為0.001?？梢钥闯?，由于板栗殼斗粉表面積比整個(gè)板栗殼大很多，色素容易被提取，一般對(duì)板栗殼斗色素提取2次，即可充分提取色素。

3.2 祁門(mén)板栗殼斗天然染料的穩(wěn)定性

3.2.1 pH對(duì)染料吸光度的影響 取在最佳工藝條件下提取的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液，用蒸餾水稀釋一定濃度后，取4份祁門(mén)板栗殼斗色素提取液并調(diào)節(jié)pH分別為3、6、9、12，測(cè)定祁門(mén)板栗殼斗色素提取液在400～600nm范圍內(nèi)不同pH下的吸光度，并記錄結(jié)果，其結(jié)果如圖3所示：

由圖3可以看出，隨著pH的增大，祁門(mén)板栗殼色素提取液的吸光度呈上升趨勢(shì)，吸收曲線發(fā)生紅移，向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。板栗殼斗提取液的顏色隨著pH的增大而加深，其變化情況為：深黃色-棕黃色-棕褐色。pH為3左右時(shí)，提取液顏色呈深黃色，pH為6時(shí)，溶液呈棕黃色，pH在9～12范圍內(nèi)，提取液顏色呈棕褐色。提取液始終為透明無(wú)沉淀溶液[7]。棕褐色提取液酸化后能恢復(fù)深黃色或棕黃色，這種在酸性和堿性條件下可以相互轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的原因是酚羥基氧化為羰基的結(jié)果。

3.2.2 溫度對(duì)染料吸光度的影響 取在最佳工藝條件下提取的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液，用蒸餾水稀釋一定濃度后，調(diào)節(jié)pH后，取6份于燒杯中，分別在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的溫度下加熱2h，并分別測(cè)其吸光度，并記錄，其結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出：祁門(mén)板栗殼斗色素提取液隨加熱溫度的升高其吸光度沒(méi)有明顯變化，表明色素結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較好的熱穩(wěn)定性，可以在高溫下對(duì)織物染色。板栗殼斗色素屬于二氫黃酮類化合物，是2個(gè)苯環(huán)（A與B）通過(guò)3個(gè)碳原子相互聯(lián)結(jié)而成的化合物，在3′、4′、5′、7′位置上均有一個(gè)羥基。板栗殼斗色素含苯環(huán)及酚羥基，其苯環(huán)具有與苯相似的化學(xué)性質(zhì)，所以色素具有良好的熱穩(wěn)定性[8]。

3.2.3 光照對(duì)染料吸光度的影響 取在最佳工藝條件下的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液，用蒸餾水稀釋一定濃度后，調(diào)節(jié)pH，取200mL祁門(mén)板栗殼斗色素提取液于錐形瓶中并用保鮮膜封口置于陽(yáng)光下，光照7d，每天取一部分染液測(cè)其吸光度，并記錄，其結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，在光照下儲(chǔ)存的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液隨著放置天數(shù)的增加，其吸光度變化不明顯。說(shuō)明在光照條件下，提取液可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存在，其耐光性良好。板栗殼斗色素中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，不易發(fā)生加成和氧化反應(yīng)，容易發(fā)生取代反應(yīng)，所以其耐光穩(wěn)定性好，不易氧化[9]。

3.2 祁門(mén)板栗殼斗色素預(yù)媒染工藝的確定 由于板栗殼斗色素對(duì)酸性溶液中的重金屬離子具有良好的吸附性。黃酮類色素含有酚羥基可與鋁離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。染色前將棉織物經(jīng)媒染劑處理后獲得金屬離子，金屬離子在染料和纖維之間起一個(gè)橋梁的作用，作為中心離子與染料及纖維上的配位基相配合形成配合物，從而使色素上染到棉織物上。且黃酮類化合物分子結(jié)構(gòu)中既含有氫鍵供體基團(tuán)，又含有氫鍵受體基團(tuán)，可憑借氫鍵作用力與棉纖維構(gòu)成主客體體系[3-7]。棉纖維上的配位基與金屬離子配合形成的配合物有限，所以上染棉織物有一定的飽和值。

為了全面考察溫度、時(shí)間、pH和天然染料濃度4個(gè)因素對(duì)棉織物的染色效果的影響，設(shè)計(jì)了四因素三水平正交試驗(yàn)L9（34）進(jìn)行試驗(yàn)。以染色后棉織物的白度為考察指標(biāo)，找出預(yù)媒染的最佳工藝和各個(gè)因素對(duì)染色效果的影響大小，詳見(jiàn)表3。從表3可知：極差R的值反映了各因素對(duì)考察指標(biāo)影響的大小，極差值越大表明該因素對(duì)指標(biāo)影響越大。由極差來(lái)看，染液pH（C）的極差最大，是考慮的主要因素，溫度（A）和時(shí)間（B）的極差次之，染料濃度（D）的極差最小，各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響按大小次序排列為C>A>B>D。分析得出最優(yōu)水平組合為A3B2C3D1，即溫度為100℃、時(shí)間為45min、pH為4、染液濃度為10%。

4 結(jié)論

（1）祁門(mén)板栗殼斗色素提取液穩(wěn)定性較好，耐光耐熱，可在常溫下長(zhǎng)時(shí)間保存。

（2）在物液比為1∶20的條件下，祁門(mén)板栗殼斗色素溶劑浸提法最佳工藝為：溫度100℃、提取時(shí)間120min、提取次數(shù)2次。

（3）以白度為考核指標(biāo)，在媒染劑濃度5%（o.w.f），溫度60℃，時(shí)間30min，浴比1∶50的預(yù)媒染處理后，祁門(mén)板栗殼斗色素染料對(duì)棉織物最佳染色工藝為：100℃、45min、pH為4、染料濃度10%。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙鑫.植物天然色素研究進(jìn)展[J].輕工科技，2012：17-19.

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[9]鐘建生，唐孝明，劉永成.板栗殼色素的提取及應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工中間體，2010：1-4. （責(zé)編：張宏民）endprint

由圖1可以看出：隨著提取溫度的增加，天然染料的提取液吸光度在低于60℃時(shí)沒(méi)有多大變化，高于60℃之后逐漸增加，溫度越高，提取效果越好，當(dāng)達(dá)到一定溫度后，分子運(yùn)動(dòng)更加劇烈，色素分子容易析出。所以試驗(yàn)選用100℃對(duì)祁門(mén)板栗殼斗天然染料進(jìn)行提取。

3.1.2 提取時(shí)間對(duì)提取效果的影響 由圖2可以看出：在90min內(nèi)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，祁門(mén)板栗殼斗色素不斷被提取出來(lái)，提取速度增加顯著，濃度增加，提取時(shí)間達(dá)到90min后，祁門(mén)板栗殼斗色素濃度增加速度減緩，到120min之后，濃度增加不明顯，趨于平衡，說(shuō)明物質(zhì)在固液之間的傳遞已經(jīng)接近動(dòng)態(tài)平衡。為了能得到濃度較高的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液又能盡可能節(jié)約時(shí)間與資源，試驗(yàn)選擇120min對(duì)祁門(mén)板栗殼斗進(jìn)行提取[6]。

3.1.3 提取次數(shù)對(duì)提取效果的影響 在溫度100℃，時(shí)間120min，物液比l∶20。提取后，過(guò)濾、沖洗、烘干濾渣，分別進(jìn)行一、二、三次提取，對(duì)濾液進(jìn)行吸光度測(cè)試。發(fā)現(xiàn)第一次、第二次提取液的吸光度分別為0.663、0.045，第三次為0.001?？梢钥闯?，由于板栗殼斗粉表面積比整個(gè)板栗殼大很多，色素容易被提取，一般對(duì)板栗殼斗色素提取2次，即可充分提取色素。

3.2 祁門(mén)板栗殼斗天然染料的穩(wěn)定性

3.2.1 pH對(duì)染料吸光度的影響 取在最佳工藝條件下提取的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液，用蒸餾水稀釋一定濃度后，取4份祁門(mén)板栗殼斗色素提取液并調(diào)節(jié)pH分別為3、6、9、12，測(cè)定祁門(mén)板栗殼斗色素提取液在400～600nm范圍內(nèi)不同pH下的吸光度，并記錄結(jié)果，其結(jié)果如圖3所示：

由圖3可以看出，隨著pH的增大，祁門(mén)板栗殼色素提取液的吸光度呈上升趨勢(shì)，吸收曲線發(fā)生紅移，向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。板栗殼斗提取液的顏色隨著pH的增大而加深，其變化情況為：深黃色-棕黃色-棕褐色。pH為3左右時(shí)，提取液顏色呈深黃色，pH為6時(shí)，溶液呈棕黃色，pH在9～12范圍內(nèi)，提取液顏色呈棕褐色。提取液始終為透明無(wú)沉淀溶液[7]。棕褐色提取液酸化后能恢復(fù)深黃色或棕黃色，這種在酸性和堿性條件下可以相互轉(zhuǎn)變現(xiàn)象的原因是酚羥基氧化為羰基的結(jié)果。

3.2.2 溫度對(duì)染料吸光度的影響 取在最佳工藝條件下提取的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液，用蒸餾水稀釋一定濃度后，調(diào)節(jié)pH后，取6份于燒杯中，分別在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的溫度下加熱2h，并分別測(cè)其吸光度，并記錄，其結(jié)果如圖4所示。由圖4可以看出：祁門(mén)板栗殼斗色素提取液隨加熱溫度的升高其吸光度沒(méi)有明顯變化，表明色素結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有較好的熱穩(wěn)定性，可以在高溫下對(duì)織物染色。板栗殼斗色素屬于二氫黃酮類化合物，是2個(gè)苯環(huán)（A與B）通過(guò)3個(gè)碳原子相互聯(lián)結(jié)而成的化合物，在3′、4′、5′、7′位置上均有一個(gè)羥基。板栗殼斗色素含苯環(huán)及酚羥基，其苯環(huán)具有與苯相似的化學(xué)性質(zhì)，所以色素具有良好的熱穩(wěn)定性[8]。

3.2.3 光照對(duì)染料吸光度的影響 取在最佳工藝條件下的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液，用蒸餾水稀釋一定濃度后，調(diào)節(jié)pH，取200mL祁門(mén)板栗殼斗色素提取液于錐形瓶中并用保鮮膜封口置于陽(yáng)光下，光照7d，每天取一部分染液測(cè)其吸光度，并記錄，其結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，在光照下儲(chǔ)存的祁門(mén)板栗殼斗色素提取液隨著放置天數(shù)的增加，其吸光度變化不明顯。說(shuō)明在光照條件下，提取液可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存在，其耐光性良好。板栗殼斗色素中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，不易發(fā)生加成和氧化反應(yīng)，容易發(fā)生取代反應(yīng)，所以其耐光穩(wěn)定性好，不易氧化[9]。

3.2 祁門(mén)板栗殼斗色素預(yù)媒染工藝的確定 由于板栗殼斗色素對(duì)酸性溶液中的重金屬離子具有良好的吸附性。黃酮類色素含有酚羥基可與鋁離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。染色前將棉織物經(jīng)媒染劑處理后獲得金屬離子，金屬離子在染料和纖維之間起一個(gè)橋梁的作用，作為中心離子與染料及纖維上的配位基相配合形成配合物，從而使色素上染到棉織物上。且黃酮類化合物分子結(jié)構(gòu)中既含有氫鍵供體基團(tuán)，又含有氫鍵受體基團(tuán)，可憑借氫鍵作用力與棉纖維構(gòu)成主客體體系[3-7]。棉纖維上的配位基與金屬離子配合形成的配合物有限，所以上染棉織物有一定的飽和值。

為了全面考察溫度、時(shí)間、pH和天然染料濃度4個(gè)因素對(duì)棉織物的染色效果的影響，設(shè)計(jì)了四因素三水平正交試驗(yàn)L9（34）進(jìn)行試驗(yàn)。以染色后棉織物的白度為考察指標(biāo)，找出預(yù)媒染的最佳工藝和各個(gè)因素對(duì)染色效果的影響大小，詳見(jiàn)表3。從表3可知：極差R的值反映了各因素對(duì)考察指標(biāo)影響的大小，極差值越大表明該因素對(duì)指標(biāo)影響越大。由極差來(lái)看，染液pH（C）的極差最大，是考慮的主要因素，溫度（A）和時(shí)間（B）的極差次之，染料濃度（D）的極差最小，各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響按大小次序排列為C>A>B>D。分析得出最優(yōu)水平組合為A3B2C3D1，即溫度為100℃、時(shí)間為45min、pH為4、染液濃度為10%。

4 結(jié)論

（1）祁門(mén)板栗殼斗色素提取液穩(wěn)定性較好，耐光耐熱，可在常溫下長(zhǎng)時(shí)間保存。

（2）在物液比為1∶20的條件下，祁門(mén)板栗殼斗色素溶劑浸提法最佳工藝為：溫度100℃、提取時(shí)間120min、提取次數(shù)2次。

（3）以白度為考核指標(biāo)，在媒染劑濃度5%（o.w.f），溫度60℃，時(shí)間30min，浴比1∶50的預(yù)媒染處理后，祁門(mén)板栗殼斗色素染料對(duì)棉織物最佳染色工藝為：100℃、45min、pH為4、染料濃度10%。

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[7]趙云，李濤，陳增潔.超聲波輔助提取板栗殼色素工藝的研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2011：57-60.

[8]周國(guó)燕，桑迎迎，宮春波，等.板栗殼色素的提取工藝優(yōu)化及其抑菌性能[J].食品科學(xué)，2010：101-105.

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