植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)染料的快速鑒別方法

陳鎮(zhèn)+李馬斌

摘要

植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)染色效果相同、化學(xué)成分相似，但成本價(jià)格卻有著顯著差別。本文介紹了7種相對(duì)簡(jiǎn)單快捷的定性鑒別方法，并從鑒別原理、操作過(guò)程、結(jié)果判定及方法評(píng)價(jià)四方面進(jìn)行了比較分析，以期為靛藍(lán)染品的客戶(hù)與商家、從事靛藍(lán)印染加工的公司與企業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：植物靛藍(lán)；合成靛藍(lán)；染料；鑒別

1 引言

植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)統(tǒng)稱(chēng)為靛藍(lán)染料（Indigo blue、Vat Blue 1），分子式為C16H10N2O2，結(jié)構(gòu)式如圖1，按結(jié)構(gòu)分類(lèi)屬于靛類(lèi)染料，按應(yīng)用分類(lèi)屬于還原染料，傳統(tǒng)上主要用于棉、麻、絲、毛等天然纖維紡織品染色，近年來(lái)，在滌、錦、氨、腈等合成纖維染色中應(yīng)用也越來(lái)越廣泛[1]。

我國(guó)早在3600年前的夏朝就使用植物靛藍(lán)染料，它是藍(lán)草（菘藍(lán)、蓼藍(lán)、馬藍(lán)等）經(jīng)發(fā)酵提煉后制得的最早的天然染料，主要含有靛藍(lán)和靛玉紅（5%～20%）兩種色素成分，及極少量的靛棕、靛黃等色素[2]。經(jīng)其染色的纖維及紡織品色調(diào)高雅、手感豐滿(mǎn)、安全健康，并具有良好的藥用價(jià)值（抗菌、消炎等）和較高的藝術(shù)價(jià)值（扎染、藍(lán)印花布等），但也存在成本較高、染色重現(xiàn)性較差等缺點(diǎn)[3]。

19世紀(jì)中葉，紡織工業(yè)革命及發(fā)展使得染料的需求激增，1880年德國(guó)科學(xué)家拜爾申請(qǐng)了第一個(gè)合成靛藍(lán)的專(zhuān)利；1897年巴斯夫公司實(shí)現(xiàn)了合成靛藍(lán)的工業(yè)化生產(chǎn)[4]。合成靛藍(lán)純度高（只含靛藍(lán)一種色素成分）、色澤艷麗、日曬牢度好、價(jià)格便宜，逐步取代了植物靛藍(lán)。

但近現(xiàn)代以來(lái)，隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，合成染料在生產(chǎn)、使用及廢棄過(guò)程中對(duì)環(huán)境、生態(tài)及人類(lèi)健康的不利影響越來(lái)越受到關(guān)注，而植物染料則因其天然、綠色、安全、易生物降解等優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到人們的青睞，植物靛藍(lán)也以個(gè)性、時(shí)尚、自然、健康的鮮明姿態(tài)成為染料市場(chǎng)越來(lái)越閃耀的明星。

2 鑒別方法

2.1 物理性狀法

鑒別原理：根據(jù)植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)在物理性狀上的差異來(lái)鑒別。

操作過(guò)程：分別取二者染料樣品（顆粒狀或液態(tài)狀），觀察其顏色、狀態(tài)，聞其氣味。

結(jié)果判定：合成靛藍(lán)染料以工業(yè)化大生產(chǎn)制得，產(chǎn)品純、顏色深、色澤艷，且無(wú)論粉末狀還是液態(tài)狀分散都較均勻，染料本身沒(méi)有明顯氣味；植物靛藍(lán)染料因其天然來(lái)源及制備工藝，顏色略萎暗，且?guī)Щ宜{(lán)色，同時(shí)其顆粒易結(jié)團(tuán)，液體易凝塊，染料略含有草腥味。

方法評(píng)價(jià)：該法方便快捷，不需要儀器設(shè)備及試驗(yàn)操作，但需要較深的行業(yè)基礎(chǔ)和一定的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，而對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人士鑒別起來(lái)難度較大。

2.2 染色過(guò)程法

鑒別原理：根據(jù)植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)染料在纖維染色過(guò)程中的性能差異來(lái)鑒別。

操作過(guò)程：（1）植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)均難溶于水，必須先制得隱色體鈉鹽溶液，比較其顏色；（2）比較染液上染過(guò)程、著色難易程度及織物顏色變化；（3）比較染色過(guò)程中的助劑使用情況；（4）比較后續(xù)皂洗工藝中的掉色情況。

結(jié)果判定（以棉織物染色為例）[5]：（1）合成靛藍(lán)隱色體鈉鹽溶液顏色為深藍(lán)色，而植物靛藍(lán)隱色體鈉鹽溶液呈綠色或黃綠色；（2）染色時(shí)，合成靛藍(lán)對(duì)織物的上染相對(duì)較易，一道工序即可染出較深的顏色，但卻難以染出如月白這種極淺藍(lán)；而植物靛藍(lán)染色時(shí)，一道染色工序的色較淺，要想獲到深色，須經(jīng)過(guò)反復(fù)多道染色工序，由淺至深；（3）染色過(guò)程中，植物靛藍(lán)所需助劑較少（可僅添加堿劑及還原劑），而合成靛藍(lán)所需助劑較多（除堿劑、還原劑外，還需分散劑、固色劑等）；（4）在后續(xù)皂洗工藝中，合成靛藍(lán)所染織物牢度較差，皂洗易掉色；而植物靛藍(lán)染色織物掉色不嚴(yán)重。

方法評(píng)價(jià)：該法緊密結(jié)合靛藍(lán)染色工藝過(guò)程，需要其他藥品、試驗(yàn)儀器及較專(zhuān)業(yè)人員操作，通過(guò)以上任意一點(diǎn)，可初步判別植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)，結(jié)合以上四點(diǎn)，基本可完全鑒別出兩種染料。

2.3 氧化顯色法

鑒別原理：靛藍(lán)色素能被濃硝酸氧化成黃色，而靛玉紅色素不被濃硝酸氧化，根據(jù)靛藍(lán)與靛玉紅的抗氧能力差異來(lái)鑒別。

操作過(guò)程：取二者染色織物，滴加濃硝酸氧化，觀察織物上色圈及水洗后色圈的顏色變化。

結(jié)果判定：植物靛藍(lán)中含有靛玉紅色素，織物上滴加濃硝酸處由內(nèi)到外依次出現(xiàn)淡紫紅色、黃綠色兩個(gè)色圈，經(jīng)水洗后僅剩下紫紅色色圈的是植物靛藍(lán)；織物上滴加濃硝酸處理由內(nèi)到外出現(xiàn)淡黃色、黃綠色色圈，經(jīng)水洗后色圈全部消失的是合成靛藍(lán)[6]。

方法評(píng)價(jià)：該法鑒別過(guò)程中，顏色現(xiàn)象的特征性與植物靛藍(lán)中靛玉紅的含量及均勻度有直接關(guān)系，若所取植物靛藍(lán)樣品純度相對(duì)較高，則顏色現(xiàn)象不是那么明顯，二者區(qū)分起來(lái)有一定難度，若所取植物靛藍(lán)樣品中靛玉紅的含量較高，則比較好區(qū)分和鑒別。

2.4 薄層色譜法

鑒別原理：根據(jù)薄層色譜法試驗(yàn)時(shí)所呈現(xiàn)的不同顏色色斑來(lái)鑒別。

操作過(guò)程：參照薄層色譜法試驗(yàn)法[7]，吸取植物靛藍(lán)和合成靛藍(lán)染料氯仿萃取后溶液，分別點(diǎn)于同一硅膠薄層板上，以苯-氯仿-丙酮（5：4：1）為展開(kāi)劑，展開(kāi)、取出、晾干。

結(jié)果判定：由于植物靛藍(lán)中含有靛玉紅色素，因此，同時(shí)出現(xiàn)紫紅色和藍(lán)色色斑的是植物靛藍(lán)；僅出現(xiàn)藍(lán)色色斑的是合成靛藍(lán)。

方法評(píng)價(jià)：該法結(jié)果判定與氧化顯色法類(lèi)似，受植物靛藍(lán)中靛玉紅的含量及均勻度影響較大，若所取植物靛藍(lán)樣品純度相對(duì)較高，二者區(qū)分起來(lái)有一定難度，反之，則比較好區(qū)分和鑒別。

2.5 甲醇溶解法

鑒別原理：靛藍(lán)色素微溶于甲醇，而靛玉紅色素易溶于甲醇，根據(jù)靛藍(lán)與靛玉紅在甲醇溶液中的溶解性能差異來(lái)鑒別。

操作過(guò)程：分別取等量的兩種染料于兩杯甲醇溶液中，攪拌、靜置，觀察上清液顏色。

結(jié)果判定：植物靛藍(lán)染料中因含有可溶性靛玉紅色素，其甲醇溶液呈紫紅色，而合成靛藍(lán)僅微溶，因此其甲醇溶液呈淺藍(lán)色。endprint

方法評(píng)價(jià)：該法操作較簡(jiǎn)單，但鑒別結(jié)果仍然受植物靛藍(lán)中靛玉紅的含量及均勻度的影響，若所取植物靛藍(lán)樣品中靛玉紅色素含量較高，則可快速鑒別；反之，則有一定難度。

2.6 紫外光譜法

鑒別原理：根據(jù)靛藍(lán)與靛玉紅二者紫外吸收峰的差異來(lái)鑒別。

操作過(guò)程：用紫外可見(jiàn)光分光光度儀在400nm～700nm波長(zhǎng)處掃描植物靛藍(lán)及合成靛藍(lán)染料的甲醇溶液。

結(jié)果判定：植物靛藍(lán)甲醇溶液在610nm處附近有一個(gè)明顯的吸收峰（靛藍(lán)），并在543nm處附近還有一吸收峰（靛玉紅）；而合成靛藍(lán)溶解液僅在610nm處有吸收峰（靛藍(lán)）[8]。

方法評(píng)價(jià)：該法簡(jiǎn)單高效，避免了甲醇溶解法中鑒別結(jié)果受植物靛藍(lán)染料中靛玉紅的含量及均勻度的影響，結(jié)果較準(zhǔn)確。

2.7 熒光光譜法

鑒別原理：根據(jù)靛藍(lán)與靛玉紅二者熒光性能的差異來(lái)鑒別。

操作過(guò)程：采用熒光光譜儀在200nm～700nm波長(zhǎng)處掃描植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)染料甲醇溶液。

結(jié)果判定：靛藍(lán)色素沒(méi)有熒光性能，而靛玉紅具有一定強(qiáng)度的熒光性能，因而，染料甲醇溶液在495nm處出現(xiàn)特征性發(fā)射峰是植物靛藍(lán)；而在200nm～700nm范圍內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)特征性熒光峰的是合成靛藍(lán)[9]。

方法評(píng)價(jià)：該法原理、過(guò)程及結(jié)果判定與紫外光譜法相似，鑒別結(jié)果也較準(zhǔn)確，但熒光光譜儀的操作略復(fù)雜。

3 結(jié)語(yǔ)

植物靛藍(lán)與合成靛藍(lán)染料的鑒別方法有很多，要獲得更精確的鑒定結(jié)果，可選擇氣相、液相色譜法，但過(guò)程比較復(fù)雜，本文選擇性介紹了7種相對(duì)簡(jiǎn)單快捷的定性鑒別方法，以便于客戶(hù)、商家、企業(yè)能在實(shí)際應(yīng)用中選擇與使用，提供參考與幫助。

參考文獻(xiàn)：

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[9]劉文鳳，余志成.采用3種光譜技術(shù)鑒別天然靛藍(lán)染色蠶絲織物[J].蠶業(yè)科學(xué)，2015，41（6）：1050-1054.

（作者單位：陳鎮(zhèn)，湖南工程學(xué)院、生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；李馬斌，紹興市赤兔化工有限公司）endprint