天然植物染料的进展

6、超临界流体萃取法[4] 超临界流体萃取是利用其介于气体和液体之间的流体进行 萃取，该流体具有优异的溶剂性质。在较高压力下，将溶质溶解 于流体中，然后降低流体溶液的压力或升高温度，使溶解于超临 界流体中的溶质因密度下降、溶解度降低而析出。梁瑞红[5]等使 用超临界CO2 萃取新疆紫草中的萘醌色素，产率高达3.59%。
类：天然植物染料
可分为类胡萝卜素 类、蒽醌类、萘醌
类、类黄酮类、姜
黄素类、靛蓝类、 叶绿素类等。部分 植物色素分类及颜 色见表2[3]。
三、天然植物染料的提取方法
1.传统水煮法提取 植物染料的色素分别存在于花、果、 皮、茎、叶和根中，并且大部分植物色素 可溶于水，所以对植物染料一般直接用水 萃取。其工艺流程如下： 植物染材→粉碎→浸泡→煮沸→过滤→染液
牢度均较未媒染织物提高1～2级。
此外，天然植物染料也可上染改性纤维素纤维，由吴坚[19] 等研究的姜黄和大黄对改性纤维素纤维进行显然色后剥色的实验，
结果表明天然染料上染改性纤维素纤维符合朗缪尔吸附等温线。
3、天然植物染料在纺织品上的保健抗菌整理[20] 天然药用植物的提取物作为功能剂, 对纺织品加工, 从而达到抗 菌防臭、保湿、吸湿、防蛀、改善肌肤触感、抗过敏、治皮炎等加工 效果。 例如：天然植物染料在儿童纺织品上的应用，减小了因小孩长 期接触玩具而导致慢性中毒和引起皮肤感染、过敏反应的隐患[21]。 日本Unitika (龙吉尼克)公司的Evercare 产品就是由艾蒿的提取 物吸附在多孔的微胶囊状无机物中制成。日本还有以艾蒿染色的织物, 用以加工制成患特异反应性皮炎患者的睡衣裤。 日本都立卫生研究所的实验结果表明, 石榴染色浓度在50% ( 按 织物重)以上, 石榴染色具备符合卫生加工协会评定标准的抗菌力和耐 久性。
5） 茶色和棕色系，茶叶、桑木、杨梅、橡木、楸叶等；
6） 灰色和黑色系，菱、五倍子、盐肤木、柯树、槲叶和漆大姑
等；
7） 绿色系，鼠李等
表1 我国古代常见植物染料一览表[1]
续表1
苏木 茜草
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蓼 蓝
槐 米
2.按照植物染料化学结构分类
表2 部分植物色素分类及颜色
通常根据天然
植物染料色素的化 学组成及染料类别 对植物染料进行分
4、其他应用
日本通过洋葱、紫胶和郁金染料的萃取，以硫酸亚 铁为媒染剂对聚酯纤维进行媒染工艺研究等。 日本行染公 司推出“靛蓝印花”，把天然染料应用到印花工中[3]。
六、天然植物染料的发展瓶颈以及发展前景
1、天然植物染料的发展瓶颈[22] （1）原材料即使是同一种植物，也会因产地气候条件及采集 时间不同而影响色素的组成及色泽 （2）多数植物需要新鲜提取，现提现用，不便于保存。只能 将目标锁定在干燥的中药、树皮、树木、干果。 （3）多数植物染料存在染色牢度差的问题。 （4）价格过高，是合成染料的几倍以上。 （5）产业链还未形成。
4、加分散剂法 将分散剂加入到传统染液中，使原来在水中溶解度较低的 染料形成较为稳定的分散体系，染料颗粒得以分散。增加织物与 染料的接触机会，提高上染速度，得到良好的染色效果。
5、冷冻干燥法 真空冷冻干燥技术， 属升华干燥，是将含水物料预先冻结， 然后使之在真空状态下升华的一种方法。经冷冻干燥的物品，其 原有的生物、化学特性基本不变，易于长期保存，加水后能恢复 到冻干前的形态，并且能保持原有的生化特性。利用此技术提取 天然植物染料粉末，由于所提取的固态染料粉末易于称重，同时 也利于存储，减少浪费，因此它能使天然染料的染色工艺更加规 范化、简便化，可大大提高染色重现性， 从而解决传统提取法 的难于称重、不易保存、染色重现性差等问题。其工艺流程如下： 传统植物染液→真空冷阱冷冻→染料粉末
Sinhee Kim 教授分别通过使用抗坏血酸、五倍子酸、茶
多酚等天然化合物对天然染料的耐晒牢度提升进行了研究， 使天然染料的耐晒牢度提高至1 级左右[24-25]。
2、天然植物染料的发展前景[26] 随着越来越多的专家学者的重视与研究，许多问题 逐渐被解决和攻克，例如，将生物工程的研究与天然染料 的研究相结合，利用生物技术培养植物，改进染色方法和 提取方法，开发新型媒染剂、助剂等。在国外已经见到用 天然染料上染销售的衣物，清楚的标明天然染料上染会有
（2）西红花对真丝植物染色[10] 西红花色素对酸性环境和常见金属离了有较好的稳
定性，对真丝织物染色具有较好的上染性能。
（3）橘子皮对丝绸染色[11] 橘子皮染料直接染丝绸的优化工艺为:染色温度60 ℃, 染色时间40 min,浴比1∶60,媒染方式以后媒染为最佳。橘 子皮染料染色织物的耐皂洗色牢度符合国家优级品标准。
（6）决明子和洋葱果皮在羊毛纤维上的应用[14] 从决明子和洋葱果皮中提取天然染料用于染羊毛， 羊毛用壳聚糖预处理，并以单宁酸为媒染剂。
图1 决明子染料结构
图2 洋葱果皮燃料结构
随着染料浓度的增大，K/S值增大，当两种染料使用 的浓度都为3%时，K/S值达到最大值。
（7）紫鸭跖草对羊毛植物的染色[15] 溶液的pH值对紫鸭跖草提取液的稳定性影响最大； 染液可以直接上染毛织物，染液浓度和染液pH值是影响直 接染色的最大因素；后媒染染色比预媒染效果好；通过铝 媒染处理的后媒染染色正交试验得到的最佳工艺为：温度 60℃，媒染时间40 min，浴比1：40，媒染剂用量6％ (owf)。织物的各项染色牢度均达到3级以上。 此外，还有槐米、姜黄等用于蛋白质纤维染色研究[16-17]。
褪色现象，价格也很高，但依然能被消费者所接受，正说
明随着消费观念的改变和对安全无毒害的需求，天然染料 未来的市场和发展潜力是相当大的。
七、参考文献
[1] 杭珍,徐增莱.中国的传统植物染料及其应用研究[J].中央大学民族学报,2011,20(2):17. [2] 李漠.浅议天然植物染料现状及其发展方向[J].北京农业,2010:61. [3] 张弛,崔永珠.国内外天然植物染料的应用及其发展现状[J].针织工业,2009,75-77. [4] 潘丽娜,贾丽霞.植物染料的研究及趋势[J].纺织科技进展,2008,(3),37. [5] 梁瑞红,谢明勇,刘薇等.超临界CO2萃取新疆紫草萘醌得率的响应曲线分析[J].食品科 学,2004,25(3):130. [6] 贾呐.中国传统植物染料、染色方法及应用前景初探[J].印染,2004:41-42. [7] Cristea D,Vilarem G.Improving light fastness of natural dyes on dyes cotton yarn[J].Dyes and Pigment,2006,(71):39-46. [8] 张哲,林书昌,杨桂霖.天然染料的染色特性及其在制革工业中的应用进展[J].西部皮 革,2014,36(4):13-14.
对人体无危害甚至可以保健的特点。 随着合成染料的负面作 用被审视，天然植物染料在今天又重新受到了人们的关注[1]。
二、天然植物染料的分类
1、按照植物染料色系分类 2、按照植物染料化学结构分类
1、按照植物染料色系分类
我国染料植物资源丰富，常用的有下面一些种类[2]： 1） 红色系，茜草、红花、苏枋等； 2） 黄色系，栀子、槐花姜黄、郁金、银杏、菊花等； 3） 蓝色系，蓼蓝、菘蓝、木蓝、马蓝等； 4） 紫色系，紫草、紫檀、野苋、落葵等；
（4）紫草对柞蚕丝染色[12] 紫草上染柞蚕丝织物的最佳工艺条件为：浴比1：40，
染液体积分数8％，pH 6，温度80℃，时间60 min。通过
不同媒染剂(AI3+，Fe2+、Cu2+)媒染处理，得到不同颜色的 织物。通过对染色织物耐水洗及耐摩擦色牢度的检测得出，
紫草上染柞蚕丝织物色牢度优良。直接染色和媒染均达到
液（染液）
3、超声波法 将染材与水于超声波发生器中进行处理，冷却后滤去残渣，
滤液浓缩干燥，制成染料。利用超声波萃取的染料颗粒要比常规
方法制备染料小得多。因此，其渗透能力增强，与羊毛结合牢固。 并且其日晒牢度、皂洗牢度和浸渍牢度都有明显提高。其工艺流
程如下：
植物染材、水→超声波发生器→冷却→滤液→浓缩干燥→染料。
2、乙醇浸渍法提取 将粉碎的染材放入密闭容器中，加入95%乙醇溶液浸渍若干小时将溶液 倒出； 再倒入相同浓度的乙醇，再次浸渍；如此反复两次，最后将所有的溶 液混合，过滤，既可作为染液。这种方法尤其适用于难溶于水的染料。其工 艺流程如下: 倒出溶液（染液） 植物染材→粉碎→乙醇溶液中浸渍
滤渣 →乙醇溶液中浸渍→倒出溶
四、天然植物染料的染色工艺[6]
1、直接染色法 部分植物染料的色素对水的溶解度好，溶液可直接
吸附到维上。染色工艺流程：
配制染液→染色→水洗、干燥→皂洗、水洗、干燥。
表3 部分植物染料染色条件
2、还原染色法 植物中已存在天然色素化合物，而在染色过程中最 终形成不溶于水的色素，如蓝草。染色前首先对原染料进 行还原，浸染织物再采用空气氧化，使其氧化显色，重新 成为不溶于水的还原染料，固着在织物上。
3、媒染法 有些天然植物色素对水有较好的溶解性，染液中色素可直固着于织物上，但染色 牢度较差。为提高其染色牢度，通常使用媒染剂与色素络合配位形成不溶于水的化合物， 以此固着在纤维上。 先媒染后染色（天然染料色素对水的溶解度较小，具有络合配位基团，借助先媒染形成能在
纤维上吸附的金属离子络合键而固着。如茜草、西洋茜。）
媒染法
同浴媒染（染液中含有媒染剂）
先染色后媒染（天然染料色素对水基本不溶，但其配糖体能溶解于水并与纤维吸附。如栀子、槐花）
五、天然植物染料的应用
天然植物染料除具有无毒、与环境相容性好、可生 物降解外，利用此种染料染出的织物手感丰盈，色泽纯朴、 自然，并具有自然的香气，而且部分植物染料染出的织物 具有防虫、杀菌的功效。很多作为中草药的植物染料，更
2.2、天然植物染料在纤维素纤维上的应用 （1）银杏叶上染棉织物[18] 利用银杏叶提取染液对棉织物进行染色，同时使用明矾作 为媒染剂进行了媒染处理。银杏叶染纯棉织物的最佳染色工艺条 件为染料质量浓度35 g／L，pH=11，染色温度70℃，染色时间 35 min。结果表明，经媒染处理后的染色织物其耐洗牢度和摩擦
此外，大多数天然染料较适合蛋白质纤维的染色， 但天然染料对纤维素纤维的亲和力低，只能对染料进行筛
选或对纤维素进行改性，也可通过特殊的设备如超声波仪、
红外染色机来改善天然染料在纤维素纤维上的染色效果[23]。
对于天然植物染料耐晒牢度差的问题， 韩国庆北大 学纤维工程系的Taekyeong Kim 教授和韩国Catholic 大学
天然植物染料的发展
目录
一、概述 二、天然植物染料的分类 三、天然植物染料的提取方法 四、天然植物染料的染色工艺 五、天然植物染料的应用
六、天然植物染料的发展瓶颈以及发展前景
七、参考文献
一、概述
植物染料是指利用自然界之花、草、树木的茎、叶、果
实、种子、皮、根等提取色素作为染料。 具有环保、无污染、
3级以上。
（5）青核桃皮对柞蚕丝染色[13] 青核桃皮上染柞蚕丝织物的最佳工艺为：pH值4， （青核桃皮色素)=16％，70℃．通过不同媒染剂(cu2+、 Fe2+、Al3+预媒和后媒处理，提高织物色差值．青核桃皮 色素上染柞蚕丝织物色牢度优良，直接染色和媒染试样均 达到3级以上后媒染色效果好于预媒染色。
革制品一定的抗菌性能，能完全克服有抗菌剂的缺点。
2、天然植物染料在纺织品上的应用
2.1 天然植物染料在蛋白质纤维上的应用 目前天然染料在蛋白质纤维上的应用研究主要有： （1）紫甘蓝在丝绸上的应用[9] 紫甘蓝是染丝绸的很好的天然染料的来源。使用不同的媒染剂产生 各种色调的粉红色，而且也促进了耐光、水洗、摩擦牢度和耐汗渍色牢 度。 使用同样的方法来染丝绸和棉丝绸的各项牢度都较棉的牢度好。
是带给纺织品更多的保健功效，从而引起诸多研究和应用
机构的关注[7]。
1、天然染料在制革工业中的应用[8] 天然染料在皮革染色中的应用单宁是植物的次生代 谢产物，具有多羟基、多羧基的酚类结构，广泛存在于植 物的果实、果皮及树皮中，易与多价金属离子配合，其配 合物呈灰黑色，是黑色天然染料的重要来源。
另外，天然染料也可作为皮革的杀菌剂。目前皮革 制品大多使用有机抗菌剂，如α- 溴代肉桂醛、香料及水杨 酸等。实验表明，有机抗菌剂抗菌效果较好但会有不同程 度的过敏现象及副作用，天然染料在染色的同时可赋予皮