黑果枸杞色素的提取及对羊毛织物的染色_顾家玉.pdf

黑果枸杞色素的提取及对羊毛织物的染色印染（2023 No.2）黑果枸杞色素的提取及对羊毛织物的染色顾家玉1，孙璇2，伏立松3，董永春3()1.江苏工程职业技术学院 纺织服装学院,江苏 南通 226007;2.广州检验检测认证集团有限公司,广东 广州 511447;3.天津工业大学 纺织科学与工程学院,天津 300387摘要：为了利用植物化合物赋予羊毛织物保健功能性，使用乙醇/水混合溶液或去离子水两种溶剂对黑果枸杞果实进行提取。在对提取液进行表征的基础上，通过浸染法对羊毛织物染色，获得具有靓丽色彩的多功能黑果枸杞染色羊毛织物。考察了染色时间对羊毛织物染色性能的影响，并分析和比较了它们的抗氧化性和抗菌性。结果表明，两种溶剂中，使用乙醇/水作为溶剂得到的黑果枸杞提取液的花色苷含量更高，能够使染色羊毛织物获得更高的表面深度，其染色羊毛织物的抗氧化性和抗菌性更强。关键词：花色苷；保健纺织品；染色；天然染料；羊毛织物中图分类号：TS193.63文献标志码：B文章编号：1000-4017（2023）02-0037-05Extraction of Lycium ruthenicum Murray pigment and its dyeing of wool fabricGU Jiayu1,SUN Xuan2,FU Lisong3,DONG Yongchun3()1.Jiangsu College of Engineering and Technology,School of Textiles and Fashion,Nantong 226007,China;2.Guangzhou Inspection Testing and Certification Group Co.,Ltd,Guangzhou 511447,China;3.Tiangong University,School of Textile Science and Engineering,Tianjin 300387,ChinaAbstract:In order to enhance the healthcare function of wool fabric,Lycium ruthenicumMurray(LRM)are extracted by ethanol/water mixed solution or deionized water.The wool fabric is dyed with LRM extracts by exhaustion dyeing method,and themultifunctional wool fabric with beautiful color is obtained.The effects of dyeing time on dyeing properties of wool fabrics areinvestigated,and their antioxidant and antibacterial properties are analyzed and compared.The results indicated that the anthocyanin content of LRM extracts obtained by using ethanol/water as solvent is higher,which can make dyed wool fabric obtain higher surface dye depth,and its dyed wool fabric has stronger antioxidant and antibacterial activity.Key words:anthocyanin;healthcare fabric;dyeing;natural dye;wool fabric收稿日期：2022-11-07；修回日期：2023-01-30基金项目：江苏省先进纺织工程技术中心 2022 年度青年博士基金（XJFZ/2022/1）；2022年江苏省科技副总项目（FZ20220571）；南通市基础科学研究计划项目（JC22022049）；南通市社会民生科技计划项目（MSZ2022162）。作者简介：顾家玉（1993），女，讲师，工学博士，研究方向为纺织化学与环保技术。E-mail：。0前言黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murray，简称LRM）是一种非常重要的食用和药用保健类植物，广泛分布于我国青海、甘肃和宁夏等干旱的西北地带，可以用于治疗糖尿病和心脏病等多种疾病。LRM果实包含大量的花色苷，其具有抗氧化、抗菌、抗癌和抗疲劳等多种生理活性，对人体健康具有潜在的促进作用1。近年来，LRM的应用主要集中在食品和化妆品的加工方面，在纺织品加工方面的应用研究较少。目前我国LRM的年产量已超过五万t，除了鲜食以外，大部分被加工成果汁、果酒和果干等。在这些食用产品的加工过程中会产生大量的残次果、果皮和果渣籽等废弃产物，它们仍然含有大量的花色苷。为避免花色苷资源的浪费，实现黑果枸杞果实废弃物高值化利用，本课题首先制备黑果枸杞的提取液，然后通过浸染法对羊毛织物进行染色。染色纺织品不仅具有独特的颜色，而且还表现出显著的抗氧化和抗菌等保健功能性。1试验部分1.1材料与试剂织物280 g/m2羊毛机织物（市售）材料干燥的LRM果实（宁夏乾元昌隆生物有限公司）将LRM果实清洗干净后在自然条件下干燥，然后使用粉碎机将其粉碎，获得LRM粉末状样品。试剂蛋白胨、琼脂粉和酵母浸粉（生物试剂，北京奥博星生物技术有限公司），邻苯三酚、水杨酸、盐酸、无水乙醇、氢氧化钠、醋酸纳、硫酸亚铁和邻苯三酚等（分析纯试剂，天津市光复精细化工研究所）37印染（2023 No.2）1.2仪器HG-TC100B型常温振荡式染色机（佛山华高自动化设备有限公司），V-1200型可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司），SF-600型测色配色仪（美国Datacolor有限公司），101-0BS型电热鼓风干燥箱（天津玛福尔科技有限公司），800A型粉碎机（永康市艾拉电器有限公司），AL204型电子分析天平（上海梅特勒-托利多仪器有限公司）1.3黑果枸杞果实（LRM）的提取首先将LRM粉末按固液比1 10置于乙醇/水混合溶液（体积分数80%）或去离子水中，在规定温度和pH条件下进行提取。对提取液进行过滤和离心处理，即可获得LRM乙醇/水提取液（简称为LRM-e）或LRM水提取液（简称为LRM-w）。1.4黑果枸杞提取液的表征方法将0.5 mL的LRM提取液分别加入到9.5 mL的KCl缓冲液（pH=1.0）和 9.5 mL 的 CH3COONa 缓冲液（pH=4.5）中，使用分光光度计分别测定上述两种缓冲溶液在530 nm（LRM 提取液的最大吸收波长）和 700 nm处的吸光度值，按文献计算LRM提取液的花色苷质量分数（mg/g）2。利用紫外-可见分光光谱仪在200800 nm范围内测定 LRM提取液紫外-可见光谱（UV-vis），研究 LRM提取液中主要的化学成分及其化学结构。1.5羊毛织物的染色羊毛织物使用前先置于含有非离子表面活性剂的水溶液中，取出后再将其放入丙酮溶液中超声处理15min，以去除羊毛表面杂质。使用规定体积的黑果枸杞提取液和蒸馏水配制成100 mL的染浴，用0.1 mol/L的稀HCl调节染浴pH。将3.0 g预处理过的羊毛织物按照一定的浴比浸入到上述染浴中，在给定温度和不断搅拌的条件下染色一段时间。染色结束后将羊毛织物取出，反复水洗3次，在室温条件下自然晾干即可得到黑果枸杞提取液染色羊毛织物。黑果枸杞乙醇/水提取液染色羊毛织物简记为LRM-e-W，黑果枸杞水提取液染色羊毛织物简记为LRM-w-W。测定染色前后染浴中花色苷的浓度差，计算出单位质量染色羊毛织物的花色苷吸附量（QTAC，mg/g）。采用Datacolor测色仪在D65光源条件下，测定染色羊毛织物在 360700 nm 波长范围内的表面深度（K/S值），并将最大吸收波长处的K/S值记为（K/S）max。1.6纺织品的抗氧化性能测试（1）羟基自由基的抑制率3首先将50.0 mg染色羊毛纤维浸入含有2.0 mL硫酸亚铁水溶液（6.0 mmol/L）和 2.0 mL 水杨酸水溶液（6.0 mmol/L）的混合溶液中，并向其中加入2.0 mL过氧化氢水溶液（6.0 mmol/L）。然后将上述混合溶液在37 和暗态条件下保持60 min。最后使用紫外可见分光光度计测定混合溶液在510 nm处的吸光度。使用未放入染色羊毛纤维的反应溶液作为空白参比。羟基自由基的抑制率按式（1）进行计算。羟基自由基抑制率=（A0-At）/A0100%（1）式中：A0和At分别为试验前后反应溶液在最大吸收波长510 nm处的吸光度。（2）超氧自由基的清除率4首先将50.0 mg羊毛织物样品浸入到5.0 mL浓度为50 mmol/L的三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲溶液（pH=8.2）中，然后将2.0 mL蒸馏水和浓度为3.0 mmol/L的邻苯三酚-盐酸水溶液加入到上述混合溶液中。同时每隔1 min测试上述混合溶液在325 nm处的吸光度，并计算吸光度在5 min内的增加值。最后按文献计算超氧自由基清除率4。1.7纺织品的抗菌性能测试参照 GB/T 20944.32008 纺织品 抗菌性能的评价 第3部分：振荡法 测试染色后织物对金黄葡萄球菌的抗菌性能，按照式（2）计算抑菌率。抑菌率=（1-n0/nt）100%（2）式中：n0为空白样振荡接触18 h后烧瓶内活菌数，cfu/mL；nt为待测织物振荡接触18 h后烧瓶内活菌数，cfu/mL。2结果与讨论2.1黑果枸杞提取液的制备与表征分别将10.0 g 黑果枸杞粉末置于乙醇/水混合溶液（体积分数80%）或蒸馏水中，并在pH=2、80 和持续搅拌的条件下保持一段时间，分别获得两种黑果枸杞提取液（LRM-e和LRM-w）。测定在提取过程中两种黑果枸杞提取液的花色苷含量w（TAC），结果见图1。3O6O9O12O15O18O12345678(TAC)/(mgg-1)时间/minLRM-eLRM-ww图1两种黑果枸杞提取液的TAC值在提取过程中的变化Fig.1Effect of extraction time on the TAC values of LRM extracted with water and ethanol/water solutions38黑果枸杞色素的提取及对羊毛织物的染色印染（2023 No.2）图2显示，两种LRM提取液的TAC值都随着提取时间的延长而逐渐增加，当提取时间超过150 min时，增加趋势趋于平缓。在180 min时LRM-e和LRM-w的w（TAC）值分别为6.21 mg/g和4.84 mg/g，这说明在提取过程中花色苷不断地从黑果枸杞的细胞中释放出来直至达到扩散平衡。值得注意的是，在相同提取时间的条件下，LRM-e 的 w（TAC）值高于 LRM-w 的，这说明LRM-e的花色苷含量高于LRM-w的。这可能是因为乙醇/水混合溶液对黑果枸杞细胞的溶胀程度比水溶液更大，使花色苷分子更容易扩散到介质中5。因此，延长时间有利于花色苷从LRM中提取出来。图2是两种LRM提取液的UV-vis谱图。2OO3OO4OO5OO6OO7OOO?81?62?43?2吸光度波长/nmLRM-eLRM-w53O28531529O31O图2两种LRM提取液的UV-vis谱图Fig.2UV-vis spectra of two LRM extracts由图2可以看到，两种LRM提取液的UV-vis光谱图分别在285315 nm和530 nm处存在两个较强的特征吸收峰。另外，研究表明9花色苷分别在275300 nm和500540 nm范围内有两个特征吸收峰，因此可以初步判断LRM-e和LRM-w中的主要化学成分可能为花色苷。值得注意