閆 晶， 張 尋， 雷光振， 范雪榮

(1. 江南大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 江蘇 無錫 214122; 2. 浙江農(nóng)林大學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院， 浙江 臨安 311300；3. 中國畬族博物館， 浙江 景寧 323500)

畬族是唯一主要聚居于我國閩浙粵贛徽等地區(qū)的少數(shù)民族。畬民因善于植菁制靛而曾史稱“菁客”，染色“為天下最”，其植物染色技術(shù)極具華東地區(qū)代表性[1]。與植物靛藍(lán)相比，合成靛藍(lán)等合成染料具有色牢度高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，從而使植物靛藍(lán)的使用量逐漸減少[2]，而合成染料究竟何時(shí)傳入我國尚無明確定論[3]。分析畬族傳統(tǒng)服飾中的染料成分，對(duì)還原華東地區(qū)民間生態(tài)染色技術(shù)和確立科學(xué)的文物修復(fù)保護(hù)方案具有積極意義。同時(shí)，對(duì)畬族服飾中天然靛藍(lán)和合成靛藍(lán)的鑒別也將有助于佐證文物斷代和探究合成染料在我國的發(fā)展脈絡(luò)，從而豐富紡織史的研究。

由于植物染料屬于混合物，單一方法常無法對(duì)其進(jìn)行定性或定量分析，需同時(shí)使用色譜法、分子光譜法和質(zhì)譜法等多種分析方法進(jìn)行對(duì)比鑒別[4-6]。國內(nèi)外學(xué)者曾采用拉曼光譜[7]、微型光纖光譜技術(shù)[8]、高效液相色譜-二極管陣列紫外檢測(cè)法(HPLC-DAD-UV)和質(zhì)譜法(MS)[9]、超高效液相色譜-四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF-MS)及二極管陣列聯(lián)用技術(shù)[10]對(duì)不同年代的紡織品所用染料進(jìn)行鑒別。目前對(duì)天然靛藍(lán)與合成靛藍(lán)染色織物，通常采用高效液相色譜、薄層色譜、可見光吸收光譜、近紅外漫反射光譜、熒光光譜和拉曼光譜等進(jìn)行鑒定，但鑒別準(zhǔn)確度尚不高[11-12]。

本文采用超高效液相色譜-光電二極管陣列檢測(cè)-串聯(lián)四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(UHPLC-DAD-Q-TOF-MS)鑒別畬族服飾中的藍(lán)色染料。通過對(duì)染料萃取液的超高效液相色譜分離，結(jié)合高分辨率飛行時(shí)間質(zhì)譜和二極管陣列檢測(cè)器采集的紫外-可見吸收光譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品更快速、更靈敏及準(zhǔn)確度更高的鑒別。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材 料

本文選用的畬族服飾來自中國畬族博物館4件館藏品，顏色以畬族服飾最為常見的藍(lán)色調(diào)為主。樣本采集時(shí)選擇藏品周邊脫落或即將脫落的少量藍(lán)色織物或紗線。樣品編號(hào)見圖1。

圖1 測(cè)試樣品Fig.1 Test samples. (a) Sample 1; (b) Sample 2; (c) Sample 3; (d) Sample 4

1.2 儀器與試劑

超高效液相色譜質(zhì)譜系統(tǒng)，配光電二極管陣列檢測(cè)器及四極桿質(zhì)譜檢測(cè)器(美國Waters 公司)。

N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，分析純，由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；合成靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)樣(純度為95%)和靛玉紅標(biāo)準(zhǔn)樣(純度為95%)，由百靈威公司提供；天然靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)樣，由貴州省安順市蠟染總廠提供。

1.3 分析條件

1.3.1 色譜條件

檢測(cè)波長為200～500 nm；色譜柱為BEH C18，2.1 mm×150 mm × 1.7 μm；流動(dòng)相A為乙腈，流動(dòng)相B為0.1%甲酸； 柱溫為45 ℃；流速為0.3 mL/min；進(jìn)樣量為5 μL；梯度洗脫體系如表1所示。

表1 梯度洗脫體系Tab.1 UHPLC gradient elution system

1.3.2 質(zhì)譜條件

電噴霧(ESI)正離子源；毛細(xì)管電壓為3.5 kV；錐孔電壓為20 V；離子源溫度為100 ℃；脫溶劑氣溫度為400 ℃；脫溶劑氣流量為700 L/h；錐孔氣流量為50 L/h；碰撞能量為6/20 V；掃描范圍(m/z)為20～2 000；探測(cè)器電壓為1 800 V。

1.4 標(biāo)準(zhǔn)品處理

取0.002 g左右的標(biāo)準(zhǔn)品染料，加入2 μL DMF，配成10%的溶液，置于4 ℃冰箱中冷藏，待用。使用前用0.22 μm 聚四氟乙烯針式過濾器過濾。

1.5 樣品處理

取0.04 g左右的織物或紗線，置于2 μL DMF中，在4 ℃冰箱中靜置24 h，待用。使用前用0.22 μm聚四氟乙烯針式過濾器過濾。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)樣檢測(cè)結(jié)果

由于天然靛藍(lán)含有一定量靛玉紅雜質(zhì)，目前鑒別天然靛藍(lán)和合成靛藍(lán)主要通過檢測(cè)其是否含有靛玉紅[12]。

圖3 各標(biāo)準(zhǔn)品特征色譜峰不同保留時(shí)間所對(duì)應(yīng)的二級(jí)質(zhì)譜圖Fig.3 MS/MS spectra of three standards corresponding to UHPLC peak at different retention time. (a) Synthetic indigo, t=4.36 min; (b) Indirubin, t=4.80 min; (c)Natural indigo, t=4.33 min; (d) Natural indigo, t=4.78 min

合成靛藍(lán)、靛玉紅和天然靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)品的超高效液相色譜圖，及其特征色譜峰保留時(shí)間(t)所對(duì)應(yīng)的二級(jí)質(zhì)譜圖分別如圖2、3所示。

圖2 各標(biāo)準(zhǔn)品超高效液相色譜圖Fig.2 UHPLC chromatograms of standards

由圖2可見，合成靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)品在4.36 min時(shí)出現(xiàn)最大色譜峰，該色譜峰所對(duì)應(yīng)的二級(jí)質(zhì)譜圖如圖3(a)所示，其中豐度最大的質(zhì)譜峰對(duì)應(yīng)質(zhì)荷比為263.1，與靛藍(lán)理論值263.082 1接近，因此斷定該峰為靛藍(lán)分子離子峰。其他峰是離子源中分子離子與未電離的分子互相碰撞發(fā)生二級(jí)反應(yīng)形成的準(zhǔn)分子離子的質(zhì)譜峰。質(zhì)荷比顯示為262.1的質(zhì)譜峰應(yīng)是靛藍(lán)分子失去1個(gè)氫原子的準(zhǔn)分子離子峰，質(zhì)荷比為264.1的質(zhì)譜峰應(yīng)是靛藍(lán)分子離子奪取中性分子中1個(gè)氫原子形成的準(zhǔn)分子離子峰。綜上判定圖2中合成靛藍(lán)在4.36 min左右出現(xiàn)的色譜峰為靛藍(lán)的特征色譜峰。

圖2中，靛玉紅標(biāo)準(zhǔn)品在4.80 min時(shí)出現(xiàn)最大色譜峰，該色譜峰所對(duì)應(yīng)的二級(jí)質(zhì)譜圖如圖3(b)所示，其中豐度最大的質(zhì)譜峰對(duì)應(yīng)質(zhì)荷比為263.1，與靛玉紅理論值263.082 1接近，故斷定該峰為靛玉紅分子離子峰，從而判定圖2中4.80 min左右出現(xiàn)的為靛玉紅的特征色譜峰。

圖2中天然靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)品在4.33、4.78 min時(shí)出現(xiàn)色譜峰，且其對(duì)應(yīng)質(zhì)譜圖(圖3(c)、圖3(d))顯示化合物相對(duì)分子質(zhì)量為263.1，與靛藍(lán)和靛玉紅接近，說明天然靛藍(lán)同時(shí)含有靛藍(lán)及靛玉紅色素。

圖4 各標(biāo)準(zhǔn)品的紫外-可見吸收光譜Fig.4 UV-visible absorption spectra of standards. (a) Synthetic indigo, t=4.28 min; (b) Indirubin, t=4.73 min; (c)Natural indigo, t=4.29 min; (d) Natural indigo, t=4.72 min

靛藍(lán)和靛玉紅為同分異構(gòu)體，無法通過質(zhì)譜圖中的分子量進(jìn)行精確鑒別，但可通過二極管陣列檢測(cè) (UHPLC-DAD)二者紫外-可見吸收光譜加以區(qū)分。如圖4(a)、(c)所示，合成靛藍(lán)及天然靛藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)樣保留時(shí)間為4.3 min附近處組分的紫外-可見吸收光譜均在287.2～613.2 nm處出現(xiàn)最大吸收峰，與文獻(xiàn)[11]所測(cè)靛藍(lán)紫外吸收峰基本一致，輔證了該2個(gè)樣品含靛藍(lán)；而天然靛藍(lán)及靛玉紅標(biāo)準(zhǔn)樣保留時(shí)間4.7 min附近的紫外-可見吸收光譜均在291.2、541 nm處出現(xiàn)吸收峰(見圖4(b)、(d))，與文獻(xiàn)[11]所測(cè)靛玉紅紫外吸收峰基本一致，輔證了該2個(gè)樣品含靛玉紅。故可通過對(duì)比4.3、4.7 min附近處組分的紫外-可見吸收光譜圖中的特征吸收峰對(duì)靛藍(lán)和靛玉紅進(jìn)行鑒別。

2.2 1號(hào)樣品檢測(cè)結(jié)果與分析

圖5為1號(hào)樣品的超高效液相色譜圖，圖6為1號(hào)樣品在保留時(shí)間為4.36 min時(shí)組分的二級(jí)質(zhì)譜圖。可見在保留時(shí)間為4.36 min時(shí)有色譜峰，其對(duì)應(yīng)相對(duì)分子質(zhì)量為263.1(圖6)，因此初步判定1號(hào)樣品的檢測(cè)結(jié)果中出現(xiàn)了靛藍(lán)。同時(shí)如圖5所示，在保留時(shí)間為4.7 min左右時(shí)，1號(hào)樣品未出色譜峰，因此初步判定1號(hào)樣品的檢測(cè)結(jié)果中沒有靛玉紅。

圖7為1號(hào)樣品在4.29 min處組分的紫外-可見吸收光譜圖。 通過二極管陣列檢測(cè)， 1號(hào)樣品在4.29 min處組分的紫外-可見吸收光譜于287.2、613.2 nm處出現(xiàn)特征吸收峰，輔證了1號(hào)樣品含靛藍(lán)。由于4.7 min時(shí)未出現(xiàn)吸收峰，可知在1號(hào)樣品中沒有檢測(cè)出靛玉紅，該樣品所用染料為合成靛藍(lán)。根據(jù)中國畬族博物館館藏資料，1號(hào)樣品大襟花邊女上衣來自清末麗水地區(qū)，說明合成染料于清末已流入麗水地區(qū)。

圖5 1號(hào)樣品超高效液相色譜圖Fig.5 UHPLC chromatogram of sample 1

圖6 1號(hào)樣品4.36 min處組分的二級(jí)質(zhì)譜圖Fig.6 MS /MS spectrum of sample 1 (t=4.36 min)

圖7 1號(hào)樣品 4.29 min處組分的紫外-可見吸收光譜圖Fig.7 UV-visible absorption spectrogram of sample 1(t=4.29 min)

2.3 2號(hào)樣品檢測(cè)結(jié)果與分析

圖8、9分別示出2號(hào)樣品的液相色譜圖和二級(jí)質(zhì)譜圖。2號(hào)樣品的UHPLC-Q-TOF-MS檢測(cè)結(jié)果在保留時(shí)間為4.36 min處時(shí)有對(duì)應(yīng)相對(duì)分子質(zhì)量為263.1的色譜峰，說明2號(hào)樣品含有靛藍(lán)。如圖8和圖9(b)所示，在保留時(shí)間為4.71 min時(shí)，樣品中出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)相對(duì)分子質(zhì)量為263.1的色譜峰，初步判定2號(hào)樣品含有靛玉紅。

圖8 2號(hào)樣品超高效液相色譜圖Fig.8 UHPLC chromatogram of sample 2

圖9 2號(hào)樣品二級(jí)質(zhì)譜圖Fig.9 MS/MS spectra of sample 2

圖10示出2號(hào)樣品紫外-可見吸收光譜。保留時(shí)間為4.28 min處的組分在286.2、613.2 nm處出現(xiàn)靛藍(lán)特征吸收峰(圖10(a))，輔證了該樣品含靛藍(lán)；同時(shí)保留時(shí)間在4.72 min處的組分在291.2、540.2 nm處出現(xiàn)靛玉紅特征吸收峰(見圖10(b))，可確定2號(hào)樣品含有靛玉紅。因此，斷定該樣品使用了天然靛藍(lán)進(jìn)行染色。據(jù)中國畬族博物館館藏資料，2號(hào)樣品為清末麗水地區(qū)的小兒棉風(fēng)帽，結(jié)合1號(hào)樣品檢測(cè)結(jié)果，可知清末時(shí)麗水地區(qū)正兼用合成靛藍(lán)染料和天然靛藍(lán)染料染色。

2.4 3號(hào)樣品檢測(cè)結(jié)果與分析

圖11、12分別為3號(hào)樣品的液相色譜圖和二級(jí)質(zhì)譜圖?？梢钥闯觯?號(hào)樣品在保留時(shí)間為4.36 min時(shí)，出現(xiàn)了與靛藍(lán)相符的色譜峰，說明3號(hào)樣品含有靛藍(lán)。而在保留時(shí)間為4.7 min左右時(shí)，樣品沒有出現(xiàn)靛玉紅特征色譜峰，因此初步判定3號(hào)樣品為合成靛藍(lán)。

圖13示出3號(hào)樣品紫外-可見吸收光譜。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，保留時(shí)間在4.29 min處的組分在286.2、613.2 nm處出現(xiàn)吸收峰，輔證了該樣品含靛藍(lán)；而保留時(shí)間在4.7 min附近未出現(xiàn)靛玉紅吸收峰，可知沒有檢測(cè)出靛玉紅，因此，可斷定該樣品所含染料為合成靛藍(lán)。根據(jù)中國畬族博物館館藏資料，3號(hào)樣品為民國景寧地區(qū)代表性的畬族彩色雙排字紋布帶，可知民國時(shí)期景寧地區(qū)合成染料染色紗線已進(jìn)入民間。

圖10 2號(hào)樣品紫外-可見吸收光譜圖Fig.10 UV visible absorption spectrograms of sample 2

圖12 3號(hào)樣品4.36 min處組分的二級(jí)質(zhì)譜圖Fig.12 MS /MS spectrum of sample 3(t=4.36 min)

圖13 3號(hào)樣品 4.29 min處組分的紫外-可見吸收光譜圖Fig.13 UV visible absorption spectrogram of sample 3(t=4.29 min)

2.5 4號(hào)樣品檢測(cè)結(jié)果

圖14、15為4號(hào)樣品的超高效液相色譜圖和二級(jí)質(zhì)譜圖。同上分析4號(hào)樣品的檢測(cè)結(jié)果可知，4號(hào)樣品含有靛藍(lán)，且因在保留時(shí)間為4.7 min左右出現(xiàn)靛玉紅色譜峰，故初步判定4號(hào)樣品也含有靛玉紅。

圖14 4號(hào)樣品超高效液相色譜圖Fig.14 UHPLC chromatogram of sample 4

圖16示出4號(hào)樣品的紫外-可見吸收光譜圖。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，保留時(shí)間在4.30 min處的組分在286.2、613.2 nm處出現(xiàn)特征吸收峰，輔證了該樣品含靛藍(lán)；如圖16(b)所示，在4.72 min處的組分在291.2、545.2 nm處出現(xiàn)靛玉紅特征峰，可確定在4號(hào)樣品的檢測(cè)結(jié)果中出現(xiàn)靛玉紅，故確定該樣品所用染料為天然靛藍(lán)。

圖15 4號(hào)樣品二級(jí)質(zhì)譜圖Fig.15 MS /MS spectra of sample 4

圖16 4號(hào)樣品紫外-可見吸收光譜圖Fig.16 UV-visible absorption spectrograms of sample 4

根據(jù)中國畬族博物館館藏資料，4號(hào)樣品取樣來源為新中國成立初期景寧地區(qū)畬族女常服，故可知景寧地區(qū)畬族天然靛藍(lán)染料一直延續(xù)使用到至少新中國成立初期。值得注意的是，據(jù)文獻(xiàn)考據(jù)和田野調(diào)查顯示，合成靛藍(lán)進(jìn)入中國民間后，常與天然靛藍(lán)搭配使用，如此便兼得合成靛藍(lán)上染快速高效色牢度高和天然靛藍(lán)成本低廉色澤自然的優(yōu)點(diǎn)[13]。

因此，僅能根據(jù)4號(hào)樣品的檢測(cè)結(jié)果說明其取自的畬族女常服上染原料含有天然靛藍(lán)，而無法斷定是否使用了合成靛藍(lán)。

3 結(jié) 論

本文通過對(duì)4件畬族傳統(tǒng)服飾萃取所得染料進(jìn)行色譜分離，結(jié)合高分辨率飛行時(shí)間質(zhì)譜數(shù)據(jù)和二極管陣列檢測(cè)器采集的可見-紫外吸收光譜數(shù)據(jù)對(duì)染料進(jìn)行鑒別，結(jié)果顯示藍(lán)色系樣品均由靛藍(lán)色素染成。1號(hào)樣品和2號(hào)樣品均來自清末麗水地區(qū)，檢測(cè)結(jié)果分別出現(xiàn)了合成靛藍(lán)和天然靛藍(lán)的特征吸收峰，表明清末時(shí)麗水地區(qū)可能兼用合成靛藍(lán)染料和天然靛藍(lán)染料。3號(hào)樣品為民國時(shí)期景寧地區(qū)代表性畬族彩帶，檢測(cè)結(jié)果顯示其為合成靛藍(lán)染色而非天然靛藍(lán)染色，故可知民國時(shí)期景寧地區(qū)合成染料染色紗線可能已進(jìn)入民間。4號(hào)樣品取樣來源為新中國成立初期景寧地區(qū)畬族女常服，由于其檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)靛玉紅，從而判定在對(duì)其染色時(shí)，使用了天然靛藍(lán)，故可知新中國成立初期景寧地區(qū)畬族可能仍延續(xù)使用植物染料。

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