火龍果皮色素染色棉織物工藝探討

李 敏，潘 晨，王碧嶠

(德州學(xué)院 紡織服裝學(xué)院，山東 德州 253023)

火龍果又名青龍果、紅龍果，不僅具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還具有藥用價(jià)值和保健價(jià)值[1]。隨著火龍果市場(chǎng)的發(fā)展，大量被丟棄的火龍果皮易造成環(huán)境污染。開發(fā)火龍果皮的使用價(jià)值，具有重要的環(huán)保意義和潛在的經(jīng)濟(jì)效益。

火龍果皮顏色鮮艷，色素組成穩(wěn)定，色域廣，且具有水溶性[2，3]，是優(yōu)良的植物染色劑。目前我國(guó)對(duì)于火龍果色素的研究較少，且主要集中在食品、飲料、化妝品等方面[4，5]，未見利用火龍果色素染色織物的相關(guān)報(bào)道。本文將火龍果皮色素用于棉織物染色，不僅提供了一種火龍果皮的高值化利用方式，還為織物染色提供了一種天然色素來源，符合綠色可持續(xù)發(fā)展的要求。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料 試劑與儀器

越南白芯火龍果、純棉白坯布、無水乙醇、燒杯、膠頭滴管、培養(yǎng)皿、純凈水、量筒、超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)、756型紫外可見分光光度計(jì)(上海菁華科技儀器有限公司)、B型電子天平(寧波市鄞州群安實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)等。

1.2 色素的提取

切掉新鮮火龍果的綠色外皮和根部，刮除內(nèi)部果實(shí)，清理表皮并剪成小塊放入榨汁機(jī)中，倒入50%乙醇溶液，火龍果皮與50%乙醇溶液的料液比為1∶8(g/mL)，然后將火龍果皮打碎，后將混合物置于溫度為30℃、功率為300 W的超聲波清洗器中，進(jìn)行火龍果皮色素提取，提取時(shí)間為15 min。

1.3 棉織物染色單因素實(shí)驗(yàn)

1.3.1染色溫度

將2 g棉織物在培養(yǎng)皿中用純凈水浸泡30 min后取出，擰去多余的水分，置于火龍果皮色素提取液中，織物盡量不要觸碰到燒杯壁，在20～50 ℃超聲波清洗器中浸染30 min，超聲波清洗器功率為300 W，浴比為1∶40，染色完成取出織物放在避光處晾干，再用膠頭滴管取出10 mL染液加水稀釋至20 mL測(cè)試其吸光度。

1.3.2浴比

將2 g棉織物在培養(yǎng)皿中用純凈水浸泡30 min后取出，擰去多余的水分，置于火龍果皮色素提取液中，織物盡量不要觸碰到燒杯壁，在30 ℃超聲波清洗器中浸染30 min，超聲波清洗器功率為300 W，1∶30～1∶70的浴比，染色完成取出織物放在避光處晾干，再用膠頭滴管取出10 mL染液加水稀釋至20 mL，測(cè)試其吸光度。

1.3.3染色時(shí)間

將2 g棉織物在培養(yǎng)皿中用純凈水浸泡30 min后取出，擰去多余的水分，置于火龍果皮色素提取液中，織物盡量不要觸碰到燒杯壁，在30 ℃超聲波清洗器中浸染10～40 min，超聲波清洗器功率為300 W，浴比為1∶60，染色完成取出織物放在避光處晾干，再用膠頭滴管取出10 mL染液加水稀釋至20 mL測(cè)試其吸光度，式1為上染率的計(jì)算公式。

上染率=(染色前吸光度-染色后吸光度)/染色前吸光度×100%

式(1)

2 染色單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 染色溫度

如圖1所示，上染率在染色溫度為30℃時(shí)最大，高于30℃后逐漸降低，這主要是因?yàn)榛瘕埞ど卦诟邷丨h(huán)境中穩(wěn)定性較差，溫度達(dá)到一定程度后就會(huì)被破壞，從而使棉織物的上染率下降。

圖1 染色溫度與上染率的關(guān)系

2.2 浴比

如圖2所示，棉織物的上染率在浴比為1∶60時(shí)達(dá)到最大，這是因?yàn)榭椢锶旧枰欢康纳靥崛∫簩⑵浣覆⒈ＷC有足量的色素來使其上染，而當(dāng)色素提取液過少時(shí)，不能完全浸染布料；過多時(shí)會(huì)造成色素多余、滯留，都會(huì)導(dǎo)致上染率下降。

圖2 不同浴比對(duì)上染率的影響

2.3 染色時(shí)間

如圖3所示，當(dāng)染色時(shí)間小于30 min時(shí)，上染率逐漸上升，超過30 min后上染率逐漸下降，

圖3 不同染色時(shí)間對(duì)上染率的影響

這是因?yàn)槌渥愕娜旧珪r(shí)間會(huì)增加色素分子與織物的充分結(jié)合，提高上染率，而染色時(shí)間過長(zhǎng)，部分火龍果皮色素會(huì)從織物上脫附，再次進(jìn)入到溶液中，造成上染率略有下降。

3 正交實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

3.1 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，以染色溫度、浴比、染色時(shí)間為影響因素進(jìn)行L9(3^4)正交實(shí)驗(yàn)，探究火龍果皮色素上染棉織物的最佳方案。正交實(shí)驗(yàn)方案如表1所示。

表1 火龍果皮色素直接染色工藝正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

如表2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，火龍果皮色素上染棉織物的最佳方案為A3B2C3，即染色溫度50℃，浴比1∶60，染色時(shí)間40 min。因RC>RA>RB，所以3個(gè)要素中染色時(shí)間對(duì)火龍果色素上染率的影響最大，而浴比對(duì)上染率的影響最小。

表2 火龍果皮色素直接染色工藝正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)語

單因素實(shí)驗(yàn)時(shí)，火龍果皮色素染色棉織物的染色溫度為30℃、浴比為1∶60、染色時(shí)間為30 min時(shí)，上染率分別達(dá)到最大；由正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，最優(yōu)工藝方案為：染色溫度50℃、浴比1∶60、染色時(shí)間40 min，其中染色時(shí)間對(duì)火龍果色素上染率的影響最大。