苦丁茶黄酮提取物对真丝织物抗紫外线性能研究

刘瑾姝 马晓燕 邢建伟 师文钊

摘要： 苦丁茶黄酮提取物具有高效广谱抗紫外线性能，并被成功用于防晒组分，但利用其紫外吸收性能开发抗紫外线纺织品的研究较少。文章采用水浸提法对苦丁茶进行浸提，并将其天然黄酮提取液用于真丝织物染色，选用无醛固色剂DM 2518对染色后真丝织物进行固色处理。通过测试浸提液紫外 可见吸收光谱及织物抗紫外线性能，优化出苦丁茶天然黄酮提取的最佳工艺为料液比1︰10，80 ℃提取60 min;天然黄酮提取液对真丝织物的最佳染色工艺为染浴pH3，80 ℃染色90 min。对固色后的真丝织物耐洗性进行测试，结果表明固色后织物具有耐久的抗紫外线性能。

关键词： 苦丁茶;黄酮提取物;浸提工艺;真丝织物;抗紫外线性能

中图分类号： TS193.62

文献标志码： A

文章编号： 10017003（2020）10000105

引用页码： 101101

DOI： 10.3969/j.issn.1001 7003.2020.10.001（篇序）

Anti ultraviolet property of silk fabric dyed by flavonoids extraction from broadleaf holly leaf

LIU Jinshu1，2， MA Xiaoyan2， XING Jianwei1， SHI Wenzhao1

（1.School of Textile Science and Engineering， Xian Polytechnic University， Xian 710048， China; 2.School ofChemistry and Chemical Engineering， Northwestern Polytechnical University， Xian 710129， China）

Abstract：

The flavonoids extraction from broadleaf holly leaf shows efficient anti ultraviolet property in broad spectrum and has been successfully used as a sunscreen component. However， there are few studies on the development of anti ultraviolet textiles based on ultraviolet absorption property of flavonoids extraction. In this study， water extraction method was used to extract broadleaf holly leaf， and natural flavonoid extracting solution was used in silk fabric dyeing. The formaldehyde free fixing agent DM 2518 was chosen for fixation treatment of dyed silk fabrics. Through testing UV Vis absorption spectroscopy of leach liquor and anti ultraviolet property of the fabric， the optimal process of extracting natural flavonoids from broadleaf holly leaf was optimized， i.e.： solid to liquid ratio 1︰10， 80 ℃， extraction for 60 min. The optimal dyeing process of natural flavonoid extracting solution for silk fabric was gained as below： dye bath pH 3， 80 ℃， dyeing for 90 min. The washing fastness of silk fabrics finished by dye fixing agent was measured and the results show that the silk fabrics finished by dye fixing agent have durable anti ultraviolet property.

Key words：

broadleaf holly leaf; flavonoids extraction; extraction technology; silk fabric; anti ultraviolet property

收稿日期： 20200410;

修回日期： 20200915

基金項目： 中国纺织工业联合会科技指导性项目（2019040）;陕西省教育厅科学研究计划项目（19JK0362）

作者简介： 刘瑾姝（1985），女，工程师，博士研究生，主要从事天然提取物抗紫外线性能研究。

近年来，到达地球表面的紫外线辐射水平急剧增加，长时间暴露于紫外线辐射下导致人体皮肤和眼睛潜在损伤急剧增加[1 2]。目前使用抗紫外线防护服、宽檐帽和太阳镜等是防紫外线辐射对皮肤和眼睛的有效方式[3]。由于用于抗紫外线整理的商品化产品存在生物可降解性差及光致敏等问题[4 5]，可吸收紫外线的生物活性物质如酚酸[6]、类黄酮[7]、地衣多酚[8]及类环孢菌素氨基酸[9]等受到人们广泛关注。

天然黄酮类化合物是一类广泛存在于各类植物中的次生代谢物，具有吸收紫外线所需的分子π 电子体系[10]，可选择性吸收紫外线且具有特殊抗氧化特性，被广泛用于抗紫外线产品中[11]。苦丁茶是众多天然黄酮类化合物来源之一，是分布在中国西南及华南地区等地常见的冬青科冬青属苦丁茶种常绿乔木[12]，富含槲皮素及其糖苷芦丁、山柰酚、儿茶素等多种形式黄酮类化合物（图1[7]），其解毒、杀菌消炎和抗氧化性能已得到深入研究[13]。另有研究发现，苦丁茶提取物对290～400 nm紫外线能强烈吸收，具有高效光谱抗紫外线性能，并被成功用于防晒组分[14 15]。但未见利用其紫外吸收性能开发抗紫外线纺织品的研究。

本文采用浸提法从苦丁茶中提取获得天然黄酮类化合物，优化提取工艺;将苦丁茶提取物用于真丝织物染色，研究染色工艺对真丝织物抗紫外线性能的影响;并选用无醛固色剂DM 2518对苦丁茶提取物染色后织物进行固色处理，研究固色对织物抗紫外线性能耐久性的影响。

1 试 验

1.1 材料、药品及设备

材料：苦丁茶粉碎过筛（南宁恋绿贸易有限公司），平方米质量68 g/m2的真丝练白双绉（杭州沃仁纺织品有限公司）。

药品：柠檬酸、冰醋酸（分析纯，天津市大茂化学试剂厂），阳离子性无醛固色剂DM 2518（工业品，广东德美精细化工股份有限公司），皂片（工业品，苏州永达化工公司）

设备：HH S 4型电热恒温水浴锅（永兴仪器有限公司），FA 2104型电子天平（上海精密科学仪器有限公司），UV 1800 PC型紫外可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司），HD 902 C防紫外线测试仪（南通宏大实验仪器有限公司），Color i7型电脑测色仪（爱色丽（上海）色彩科技有限公司）。

1.2 方 法

1.2.1 苦丁茶浸提工艺

取经粉碎过筛的苦丁茶粉末，采用水浸提法按不同料液比（1︰5、1︰10、1︰15、1︰20）在一定温度下（20、40、60、80、100 ℃）提取一定时间（30、45、60、75、90 min），冷却，室温静置，过滤后滤液做染液。

1.2.2 苦丁茶浸提液染色工艺

采用甲酸调节苦丁茶提取液pH值为2、3、4、5、6、7，将真丝织物浸入苦丁茶提取液中，以30︰1浴比从室温以1 ℃/min升温速率升至不同温度（40、60、80、100 ℃），对真丝织物分别染色30、60、90、120 min。

1.2.3 固色工艺

采用苦丁茶提取液在最佳染色工艺条件下对真丝织物进行染色，染色后采用无醛固色剂DM 2518对染色后真丝织物进行固色处理，固色剂DM 2518质量分数2%（owf），浴比30︰1，固色温度45 ℃，固色浴pH 4～5，固色时间30 min。

1.3 测试方法

采用UV 1800 PC型紫外可见分光光度计对苦丁茶提取液吸收光谱曲线进行测试，波长范围200～700 nm。

按照GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》方法在HD902C防紫外线测试仪上对不同真丝织物抗紫外线性能进行测试，以抗紫外线系数UPF、320～400 nm紫外线透过率TUVA及280～320 nm紫外线透过率TUVB评价抗紫外线性能，每塊布样测定5次后取平均值，真丝练白双绉原样的抗紫外线性能测试结果为UPF 10.5、TUVA15.2%、TUVB6.65%。使用Color i7型电脑测色仪测定经苦丁茶黄芩提取物染色后不同样品K/S值及颜色特征值（明度值L*、红绿值a*、黄蓝值b*、艳黄值c*、色相值H0）。

2 结果与分析

2.1 苦丁茶提取液吸收光谱测试

采用水浸提法按1︰10料液比在80 ℃对苦丁茶粉末浸提60 min，通过UV 1800 PC型紫外可见分光光度计对冷却过滤后浸提液紫外 可见吸收光谱进行测试，结果见图2。

由图2可知，苦丁茶提取液在200～400 nm波长内紫外线具有强烈吸收，对UVA波段中320～340 nm紫外线吸收强度最大，λmax=325 nm与文献中有关苦丁茶紫外吸收性能研究结论一致[15]。

2.2 苦丁茶水浸提工艺优化

基于苦丁茶提取液在λmax=325 nm处吸光度，对苦丁茶提取工艺参数中料液比、浸提温度及时间进行优化。

2.2.1 料液比优化

采用水浸提法在80 ℃对苦丁茶粉末浸提60 min，提取料液比分别为1︰5、1︰10、1︰15、1︰20，对提取后浸提液在λmax=325 nm处吸光度进行测试，结果见图3。

由图3可知，当料液比减小时，即随着浸提液中溶剂用量的增加，提取液中黄酮类物质浓度降低，紫外线吸收性能减弱，吸光度逐渐减小。考虑到实际提取时溶剂量少易造成溶剂对苦丁茶粉末浸润的有效性降低，且不易过滤分离造成滤液损失，为保证浸提效果，选择1︰10料液比作为后续工艺优化参数。

2.2.2 提取温度优化

采用水浸提法按料液比为1︰10对苦丁茶粉末浸提60 min，提取温度分别为20、40、60、80、100 ℃，对提取后浸提液在λmax=325 nm处吸光度进行测试，结果见图4。

由图4可知，当料液比固定即为1︰10时，升高提取温度，有利于苦丁茶粉末溶胀及细胞中次生代谢物溶出，黄酮类物质有效浓度增大，紫外线吸收性能增强，吸光度增大。当提取温度高于80 ℃时，吸光度仍有显著增加，因高温对黄酮类物质稳定性不利[16]，综合考虑将提取温度定为80 ℃。

2.2.3 提取时间优化

采用水浸提法按料液比为1︰10对苦丁茶粉末在80 ℃分别提取30、45、60、75、90 min，对提取后浸提液在λmax=325 nm处吸光度进行测试，结果见图5。

由图5可知，当料液比固定即为1︰10时，提取温度为80 ℃时，随着提取时间延长，细胞中次生代谢物黄酮类物质有效溶出浓度逐渐增加。当提取时间为60 min时，黄酮类物质溶出浓度趋于饱和，继续延长提取时间对吸光度增加影响较小，综合考虑将提取时间定为60 min。

2.3 苦丁茶浸提液染色工艺优化

由于苦丁茶浸提液对紫外线能强烈吸收，因此将其应用于丝织物染色可赋予织物良好的抗紫外线性能。取经粉碎过筛的苦丁茶粉末，采用水浸提法按1︰10在80 ℃提取60 min，冷却，室温静置，过滤后的滤液做染液，对真丝织物进行染色，测试染色后织物抗紫外线性能，优化染色工艺。

2.3.1 染色pH值优化

由于染浴pH值会影响真丝纤维及苦丁茶提取液中黄酮类物质电离程度，对紫外线吸收物质吸附上染造成影响[17]，因此试验中调节苦丁茶提取液pH值为2、3、4、5、6、7。将真丝织物浸入苦丁茶提取液中，以30︰1浴比在80 ℃染色60 min，研究染浴pH值对染色后织物抗紫外线性能的影响，结果见图6。

由图6可知，当染色pH值逐渐降低，染浴酸性增强时，染色后真丝织物UPF值逐渐增加，TUVA、TUVB值逐渐减小，说明酸性条件有利于苦丁茶浸提液中对紫外线具有强烈吸收性能的黄酮类物质上染真丝织物。分析认为是因为黄酮类物质中羟基及其糖苷中所含羧基电离后与丝绸中带正电荷的氨基之间的静电引力随pH值降低逐渐增强，真丝织物上黄酮类物质浓度增加[18]，对紫外线吸收强度增大，具有更好的抗紫外线性能，综合考虑将染色pH值确定为3。

2.3.2 染色温度优化

染色温度对染色时真丝织物溶胀程度及苦丁茶提取物中黄酮类物质吸附及稳定性有显著影响，因此试验中调节苦丁茶提取液pH值为3，将真丝织物浸入苦丁茶提取液中，以30︰1浴比分别在40、60、80、100 ℃染色60 min，研究染色温度对染色后织物抗紫外线性能的影响，结果见图7。

由图7可知，当染浴pH值确定，染色温度逐渐增加，染色后真丝织物UPF值逐渐增加，TUVA、TUVB值逐渐减小，说明温度升高有利于真丝纤维溶胀，且苦丁茶浸提液中对紫外线具有强烈吸收性能的黄酮类物质扩散性能增加，真丝织物上黄酮类物质上染浓度增加，紫外线吸收强度增大，具有更好的抗紫外线性能。但当温度高于80 ℃时，织物抗紫外线性能变化不大，且高温对黄酮类物质稳定性不利[16]，因此确定染色温度为80 ℃。

2.3.3 染色时间优化

调节苦丁茶提取液pH值为3，将真丝织物浸入苦丁茶提取液中，以30︰1浴比在80 ℃分别染色30、60、90、120 min，染色后时间对织物抗紫外线性能的影响，结果见图8。

由图8可知，当染浴pH值为3时，染色温度为80 ℃，随染色时间增加，染色后真丝织物UPF值逐渐增加，TUVA、TUVB值逐渐减小。说明延长染色时间有利于苦丁茶浸提液中天然黄酮类物质向真丝纤维内充分扩散上染，真丝织物上黄酮类物质上染浓度增加，紫外线吸收强度增大，具有更好的抗紫外

线性能。但继续延长染色时间，黄酮类物质高温下解吸程度增大，织物抗紫外线性能反而有所降低，因此确定染色时间为90 min。

2.4 固色處理对抗紫外线性能耐久性影响

苦丁茶提取物中天然黄酮类物质虽可借助于氢键和范德华力吸附上染真丝织物，但其与纤维间作用力较弱，且因分子中极性基团电离易被洗除，影响织物抗紫外线耐久性[19]，因此本文采用苦丁茶提取液在最佳染色工艺条件下对真丝织物进行染色，染色后采用无醛固色剂DM 2518对染色后真丝织物进行固色处理。由于无醛固色剂DM 2518为阳离子性助剂，可通过阳离子基团封闭天然黄酮类物质的可电离基团，同时借助于纤维和黄酮类物质的分子间作用提高两者的结合强度，从而提高抗紫外线耐久性。试验中固色剂DM 2518质量分数2%（owf），浴比30︰1，固色温度45 ℃，固色浴pH4～5，固色时间30 min。为评价抗紫外线性能耐久性，对不同样品进行耐洗性测试，皂洗工艺为皂片2 g/L，60 ℃皂洗15 min，浴比30︰1，皂洗次数30次，测试结果如表1所示。

由表1可知，真丝织物经苦丁茶提取物染色后，织物呈现出天然黄酮提取物的色泽并获得了优异的抗紫外线性能，但经30次皂洗后，UPF值显著降低，TUVA、TUVB值显著增大，说明染色后真丝织物上吸附的天然黄酮类物质在后续皂洗时解吸被洗除，表观颜色深度及抗紫外线性能显著下降;染色后织物经固色处理，UPF值及表观颜色深度略有下降，TUVA、TUVB值略有增大，这是由于固色处理时天然黄酮类物质发生解吸造成的，固色后织物经30次皂洗，虽UPF值减小，TUVA、TUVB值增大，但UFP值≥40仍可满足优异抗紫外线性能要求，说明无醛固色剂DM 2518可起到增强苦丁茶提取物染色织物抗紫外线性能的作用，与前期文献中研究结论一致[20]。

3 结 论

采用水浸提法可从苦丁茶中提取获得具有强烈紫外线吸收性能的天然黄酮类物质，其最佳提取工艺为料液比1︰10，提取温度80 ℃，提取时间60 min，浸提液对200～400 nm紫外线具有强烈吸收，最大吸收波长为325 nm。采用苦丁茶黄酮提取液对真丝织物进行染色，最优化染色工艺为染浴pH 3，80 ℃染色90 min，染色后织物具有优异的抗紫外线性能。经无醛固色剂DM 2518固色处理后真丝织物具有良好的耐洗性，经30次皂洗后，织物的UPF值≥40，且UVA波段紫外线透过率小于5%，满足优异抗紫外线性能要求，为抗紫外线产品开发提供了新思路。

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