紫胶色素的稳定性.pdf

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1、第2 9 卷第8 期 2 0 0 8 年8 月 纺织学报 J o u m a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 9N o 8 A u g 2 0 0 8 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 11 2 0 0 8 ) 0 8 0 0 6 7 0 4 紫胶色素的稳定性 王祥荣，侯学妮，丁雷，程万里 ( 苏州大学材料工程学院，江苏苏州2 1 5 0 2 1 ) 摘要为给紫胶色素在纺织品染色应用中提供理论参考采用可见分光光度法研究天然染料紫胶色素在不同温 度、p H 值、金属离子、氧化剂、还原荆条件下的稳定性。结果表明：紫胶色素颜色随着溶液p H 值的

2、改变而变化；在 酸性条件下温度对色素的影响较小；氧化剂、还原剂以及碱性条件对稳定性影响较大；C a 2 + 、C u 2 + 、A 1 3 + 、F e 3 + 、 F e 2 + 、z n 2 + 、S n 2 + 等金属离子可与紫胶色素形成配合物，色素的颜色会发生改变，红外光谱证明紫胶一亚铁离子配合 物的形成。 关键词紫胶色素；稳定性；温度；p H 值；金属离子；氧化剂；还原剂 中图分类号：，I s1 9 3 6 2 ；T S2 6 4 4 文献标识码：A S t a b i l i t yo fl a cp i g m e n t W A N GX i a n g r o n g ，H

3、O UX u e n i ，D I N GL e i ，C H E N GW a n l i ( S c h o o lo fM a t e r a E n g n e e r n g ，S o o c h o wU n v e r s t y ，S u r h o u ， a n g s u2 1 5 0 2 1 ，C h n a ) A b s t r a c tT h es t a b i l i t yo fl a cp i g m e n tu n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n ss u c ha st e m p e r a t u

4、 r e ，p Hv a l u e ，m e t a li o n s ， o x i d a n t sa n dr e d u c i n ga g e n t sw a si n v e s t i g a t e db ys p e c t r o p h o t o m e t r i cm e t h o d sf o rt h ep u r p o s eo fp r o v i d i n ga t h e o r e t i c a lb a s i sf o ri t su t i l i z a t i o ni nd y e i n go ft e x t i l e

5、 s T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h el a cp i g m e n tc o l o rc h a n g e d w i t ht h ep Hv a l u eo fs o l u t i o n ；a n dt e m p e r a t u r eh a dl i t t l ei n f l u e n c eo ni ti na c i d i cc o n d i t i o n ；o x i d a n t ，r e d u c i n g a g e n t 。a n da l k a l iw e r ed i s a

6、d v a n t a g e o u st o i t s s t a b i l i t y ；C a 2 + 、C u 2 + 、A 1 3 + 、F e 3 + 、F e “、Z n “、S n 2 + c o u l d c o m p l e xw i t hl a cp i g m e n t ，a l t e rt h ec o l o r 。o fp i g m e n ts o l u t i o n ；l a c F e 2 + c o m p l e xw a sc o n f i r m e db yi n f r a r e d a b s o r p t i o

7、ns p e c t r u m K e yw o r d s l a cp i g m e n t ；s t a b i l i t y ；t e m p e r a t u r e ；p Hv a l u e ；m e t a li o n s ；o x i d a n t s ；r e d u c i n ga g e n t 随着人们对纺织品的生态要求不断提高，一些 对人体有害的合成染料被禁用。天然色素在纺织品 染色加工中的应用研究越来越受到人们的重 视5 j 。紫胶是很小的紫胶昆虫吸取树脂后从虫体 中分泌的一种天然树脂，因其颜色呈紫红，故称紫 胶。将紫胶采集后通过加工，可提取得到紫胶

8、色素。 紫胶色素具有色泽鲜艳，对人体健康无害等优点，常 作为天然日用红色素，用于加工糖果、饮料、化妆品 等。近年来有关紫胶的提取及深加工方面的研究也 有较多的报道【“引，但有关紫胶色素在纺织品染色 中的应用研究还不多。本文采用可见分光光度法测 定紫胶溶液光谱曲线，研究了p H 值、温度、金属离 子、氧化剂、还原剂等对紫胶色素稳定性的影响，为 紫胶色素在纺织品染色中的应用提供理论参考。 1 实验部分 1 1 材料与仪器 药品：紫胶色素，实验室提取；盐酸、邻苯二甲酸 氢钾、氢氧化钠、磷酸二氢钾、氯化钾、磷酸氢二钠、 硼砂、硫酸、双氧水、碳酸钠、保险粉、硫酸亚铁、氯化 钠、氯化钙、硫酸铜、硫酸铝、三

9、氯化铁、氯化亚锡，以 上均为分析纯。 仪器：电热恒温水浴锅，上海博迅实业有限公司 收稿日期：2 0 0 7 一1 5修回日期：2 0 0 8 一0 3 2 8 基金项目：江苏省科技攻关项目( B E 2 ( ) 0 5 3 6 0 ) 作者简介：王祥荣( 1 9 6 5 一) ，男，教授，硕士。研究方向为纺织化学品的开发与应用、新型纤维粢整加工技术等。E - m a i l ： w s n g x i a n g m n g s u c h e d u 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to

10、remove the watermark 6 8 纺织学报 第2 9 卷 医疗设备厂；U n i c o 紫外可见分光光度计，U V 一 2 8 0 2 P C P C S 型，E t 本岛津；N i c o l e t5 7 0 0 傅里叶红外 光谱仪，美国N c o l e t 公司。 1 2 稳定性实验 I 2 I 酸碱的影响 分别配制不同p H 值的缓冲溶液，用p H 值为 2 。1 3 的缓冲溶液精确配制0 0 4g L 的紫胶色素溶 液。观察颜色变化，并用紫外分光光度计扫描。 分别以浓度为2m o l L 的盐酸、硫酸、氢氧化钠、 碳酸纳溶液为溶剂，配制0 0 4 L 的紫胶色素溶

11、液。 观察色调变化，进行光谱扫描。 1 2 2 温度的影响 精确配制一定质量浓度、不同p H 值的紫胶色 素溶液。分别在室温、6 0 、9 5 恒温2h ，快速冷却至 室温，观察颜色变化，稀释后进行光密度测试。 1 2 3 金属离子的影响 配制质量浓度为0 0 4g e L 的紫胶色素溶液，分别 加入一定质量浓度的金属盐类化合物，混合均匀后， 放置2h ，观察颜色变化，看是否有沉淀生成，进行光 密度测试。 1 2 4 氧化剂和还原剂的影响 配制质量浓度为0 0 4g L 紫胶色素溶液，调节溶 液的p H 值为4 、9 和1 1 ，在常温和9 0 条件下加入 一定质量分数的双氧水、保险粉，混合均

12、匀，观察溶 液颜色变化，2h 后进行光密度测试。 1 3 红外光谱测定 采用K B r 压片法，在N i c o l e t5 7 0 0 傅里叶红外光 谱仪上测定紫胶色素和紫胶色素一亚铁离子配合物 的红外光谱。 恻 鬟 昏 波长r i m ( a ) p H = 4 魁 米 昏 2 结果与讨论 2 1酸碱性及温度对色素稳定性的影响 紫胶红色素是一种羟基蒽醌羧酸，由紫胶色酸 A 、B 、C 、D 、E 等组成。 不同p H 值将影响紫胶色素分子的电子分布， 从而影响到色素的颜色。图1 示出加入不同p H 值 缓冲溶液的色素溶液的光谱曲线。由图可清晰看出 可见光区最大吸收波长和吸光度的变化情况。

13、随着 p H 值的增大，吸收波长逐渐向长波方向移动，紫胶 色素的颜色由橙黄色逐渐变红，最后变为紫色。从 实验数据可知：p H 值在2 6 之间色素较稳定；p H 值为1 2 时，色素在光照和热处理下很快分解褪色， 由此表明紫胶色素适合在酸性条件下用于纺织品的 染色。 趟 絮 整 注：l p H ：2 ；2 一p H = 4 ；3 一p H = 6 ；4 一p H = 8 ；5 一p H = 1 2 。 图1不同p H 值条件下紫胶色素水溶液的可见光谱 F i g 1 V i s i b l es p e c t r u mo fl a cp i g m e n ts o l u t i o n

14、i nv a r i o u sp H 图2 示出紫胶色素溶液在不同温度下放置2h 后的吸收光谱曲线。 C ”p H = 6 划 鬟 鍪 注：1 2 5 1 2 ；2 - - 9 5 ；3 6 0 。 图2 温度和p H 值对紫胶色素稳定性的影响 F i g 2 E f f e c to ft e m p e r a t u r ea n dp Hv a l u eo ns t a b i l i t yo fl a cp i g m e n t 在酸性条件下，色素最大吸收波长变化不大，如 图2 ( a ) 、( b ) 所示。p H 值为9 时，在3 个温度下的色 素对热的稳定性相差很大，在

15、9 5 处理2h 后色素 颜色大部分褪去，如图2 ( c ) 所示。 表1 示出9 5 时不同p H 值下紫胶色素溶液色 光随时间的变化情况。可以看出，酸性条件下色素 稳定性较好，p H 值为3 和6 的条件下在9 5 处理 1 2 0m i n 后吸光度变化不大，而在碱性条件下变化较 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第8 期王祥荣等：紫胶色素的稳定性 6 9 大，说明碱性条件下紫胶色素的稳定性较差。 表1 紫胶色素溶液的吸光度随时间的变化情况 T

16、 a b 1V a r i a t i o no fa b s o r b a n c eo fl a cp i g m e n ts o l u t i o n w i t ht i m ea td i f f e r e n tp Hv a l u e 注：实验温度为9 5 。 表2 示出紫胶色素在常用酸和碱溶液中的色 光。可以看出：紫胶色素在酸性溶液中比较稳定，即 使在高温条件下也是如此；在碱性溶液中稳定性较 差，温度升高，稳定性更差。 表2 不同温度下酸和碱对紫胶色素溶液吸光度的影响 T a b 2E 行h to fa c i da n da l k a l io na b s o r

17、 b a n c eo f l a cp i g m e n ts o l u t i o na td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e 注：酸、碱的浓度均为2m o l L 。 综合上面的结果可知，紫胶色素可以在酸性、高 温条件下用于织物染色，而不会对色素产生影响。 2 2 氧化剂和还原剂对色素稳定性的影响 表3 示出氧化剂双氧水对紫胶色素溶液的影 响。实验发现，在酸性、常温条件下，双氧水对色素 的影响不大，而在p H 值为1 1 时，颜色几乎褪掉，说 明碱性条件下，紫胶色素的共轭体系很容易受到双 氧水的破坏。在高温条件下，不管是酸性还是碱性 条件，双

18、氧水对色素均有很大的破坏，表明紫胶色素 的耐氧化性相对较差。 表3 不同p H 值条件下双氯水对紫胶色素稳定性影响 T a b 3E f f e c to fH 20 2c o n c e n t r a t i o no ns t a b i l i t y o fl a cp i g m e n ta td i f f e r e n tp H 注：双氧水质量分散为1 。 在0 0 4 L 紫胶色素溶液中加入质量分数为 1 、2 的保险粉后，色素溶液的颜色发生不同程度 的变化。酸性条件下，2h 后色素溶液的颜色几乎褪 去，而当p H 值分别为9 、1 1 时，加入保险粉后，经加 热紫胶色素

19、的颜色很快褪为浅黄色。 2 3 金属离子对色素的影响 金属离子对紫胶色素溶胶的影响情况见表4 。 表4 金属离子对紫胶色素溶液的影响 T a b 4E f f e c to fm e t a li o n so nl a cp i g m e n ts o l u t i o n 金属离子 质量浓度( g L - 1 ) 颜色 沉淀情况金属离子 质量浓度，( g L 一。) 颜色 沉淀情况 K +2橙黄色无N a +2橙黄色无 0 5橙黄色0 5紫色 C a 2 +1紫红色有C u 2 +1紫色有 2 淡紫色 2 紫色 0 5 灰紫色 0 5 淡紫红色 Z n 2 + 1 灰紫色有 S n z

20、 +1 淡紫红色 有 2灰紫色2淡紫红色 O 5 桃红色 0 5橙黄色 A 1 3 +1桃红色无 M 矿+ 1橙黄色无 2 桃红色 2 橙黄色 0 5 褐色 0 5 褐色 F e ，+l 褐色有 F e 2 +1 褐色 有 2褐色2褐色 可看出，N a + 、K + 、M f + 离子对紫胶色素的色光 影响不大，且色素的色泽也基本未发生变化，表明这 些金属离子与紫胶色素没有发生反应。C a 2 + 、C u 2 + 、 A r + 、F e 3 + 、F e “、Z n 2 + 、S n 2 + 对色素有不同的影响， 使得色素溶液颜色发生明显的变化，这是由于金属 离子与紫胶色素发生配合作用的结

21、果。 图3 示出采用K B r 压片法测得的紫胶色素与 F e 2 + 配合前后的红外光谱。由图3 ( a ) 可以看出，在 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 7 0 纺织学报第2 9 卷 32 9 0c m 一附近有1 个宽带峰，为- - O H 的伸缩振动 峰；29 1 9 8c m 一和28 5 1 1c m 一处有2 个尖锐的峰， 为一C H 振动峰；16 5 2 3c m 一处为蒽醌上羰基C O 的伸缩振动峰，分子中的羧基在17 1 6 3

22、c m 叫处有很 小的吸收，可能主要以羧酸盐的形式存在，在 15 4 4 6c m 一处有吸收1 。配合物的红外光谱( 见 图3 ( b ) ) 中在16 5 2 3c m 叫处的峰基本消失，说明羰 基与铁离子发生了配合，而在4 6 2 5c m 一处的峰可 认为是F e O 的伸缩振动峰0 | 。能与紫胶发生配 合作用的金属离子，可用作紫胶色素染色时的媒染 剂。由于不同的金属离子与紫胶形成的配合物颜色 不同，染色时选用不同的金属离子可以获得不同色 泽的织物，配合物的形成还能提高染色织物的色 牢度。 波致e m 一1 ( a ) 紫胶色素 波数e m 一1 ( ”紫胶F e 2 + 配合物 图

23、3 紫胶色素及其配合物的红外光谱 F i g 3 I Rs p e c t r u mo fh ep i g m e n t ( a ) a n dk F e 2 + c o m p l e x ( b ) 3结论 1 ) 不同p H 值时，紫胶色素的色光有较大的不同， 随着p H 值的增大，吸收波长逐渐向长波方向移动，紫 胶色素的颜色由橙黄色逐渐变红，最后变为紫色。 2 ) 紫胶色素在酸性条件下较为稳定，碱性条件 下稳定性较差；温度提高，耐碱性更差；紫胶色素的 耐氧化还原性较差。紫胶色素可在酸性条件下用于 纺织品的染色。 3 ) 紫胶色素可与C a 2 + 、C u “、A 1 、F e 3

24、 + 、F e 2 + 、 z n “、s n 2 + 等金属离子发生配合反应，改变色素的最 大吸收波长，在染色中可选用不同离子做媒染剂以 得到不同颜色的产品。嘲 参考文献： 1 邰文峰，石红，杨伟忠，等天然染料染色现状及其理 论研究 】 印染助剂，2 0 0 6 。2 3 ( 3 ) ：1 0 1 4 2 冯新星陈建勇，陈子毫，等天然染料紫草染色织物 的迷彩伪装防护性能 J 纺织学报，2 0 0 5 ，2 6 ( 5 ) ： 7 2 7 3 3 邓一民，张高军，刘敏桑叶染色液提取法与染色性 能 J 纺织学报，2 0 0 7 ，2 8 ( 5 ) ：8 0 一8 3 4 侯秀良，周启澄，张新龙

25、，等槐米染料的染色性能及 对毛织物的染色工艺 j 。纺织学报，2 0 0 7 ，2 8 ( 8 ) ： 5 8 6 2 5 张会芳，耿信鹏，未芳东天然虫胶染料的提取及其 染色应用进展 J 染整技术2 0 0 5 ，2 7 ( 1 ) ：3 2 3 5 6 刘跃明，卢贵忠天然紫胶色素的特性及提取技术研 究进展 J 云南农业大学学报，2 0 0 5 ，2 0 ( 1 ) ：1 2 0 1 2 3 7 】曹铭，周梅村，唐莉英，等紫胶色素提取方法的研 究 J 食品科技，2 0 0 5 ( 2 ) ：4 5 4 7 8 项斌，高建荣实用天然产物手册：天然色素 M 北 京：化学工业出版社，2 0 0 4 ：2 5 8 2 6 0 9 董勤，邱坚，和润喜，等不同类型紫胶的红外光谱鉴 别 J 光谱学与光谱分析，2 0 0 4 ，2 4 ( 5 ) ：5 8 5 5 8 7 1 0 中本一雄无机和配位化合物的红外和拉曼光 谱 M 4 版黄德如，汪庆仁，译北京：化工出版社。 1 9 9 1 ：3 2 8 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark