火龙果皮色素染色棉织物工艺探讨

李 敏，潘 晨，王碧峤

(德州学院 纺织服装学院，山东 德州 253023)

火龙果又名青龙果、红龙果，不仅具有丰富的营养价值，还具有药用价值和保健价值[1]。随着火龙果市场的发展，大量被丢弃的火龙果皮易造成环境污染。开发火龙果皮的使用价值，具有重要的环保意义和潜在的经济效益。

火龙果皮颜色鲜艳，色素组成稳定，色域广，且具有水溶性[2，3]，是优良的植物染色剂。目前我国对于火龙果色素的研究较少，且主要集中在食品、饮料、化妆品等方面[4，5]，未见利用火龙果色素染色织物的相关报道。本文将火龙果皮色素用于棉织物染色，不仅提供了一种火龙果皮的高值化利用方式，还为织物染色提供了一种天然色素来源，符合绿色可持续发展的要求。

1 实验

1.1 材料 试剂与仪器

越南白芯火龙果、纯棉白坯布、无水乙醇、烧杯、胶头滴管、培养皿、纯净水、量筒、超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)、756型紫外可见分光光度计(上海菁华科技仪器有限公司)、B型电子天平(宁波市鄞州群安实验仪器有限公司)等。

1.2 色素的提取

切掉新鲜火龙果的绿色外皮和根部，刮除内部果实，清理表皮并剪成小块放入榨汁机中，倒入50%乙醇溶液，火龙果皮与50%乙醇溶液的料液比为1∶8(g/mL)，然后将火龙果皮打碎，后将混合物置于温度为30℃、功率为300 W的超声波清洗器中，进行火龙果皮色素提取，提取时间为15 min。

1.3 棉织物染色单因素实验

1.3.1染色温度

将2 g棉织物在培养皿中用纯净水浸泡30 min后取出，拧去多余的水分，置于火龙果皮色素提取液中，织物尽量不要触碰到烧杯壁，在20～50 ℃超声波清洗器中浸染30 min，超声波清洗器功率为300 W，浴比为1∶40，染色完成取出织物放在避光处晾干，再用胶头滴管取出10 mL染液加水稀释至20 mL测试其吸光度。

1.3.2浴比

将2 g棉织物在培养皿中用纯净水浸泡30 min后取出，拧去多余的水分，置于火龙果皮色素提取液中，织物尽量不要触碰到烧杯壁，在30 ℃超声波清洗器中浸染30 min，超声波清洗器功率为300 W，1∶30～1∶70的浴比，染色完成取出织物放在避光处晾干，再用胶头滴管取出10 mL染液加水稀释至20 mL，测试其吸光度。

1.3.3染色时间

将2 g棉织物在培养皿中用纯净水浸泡30 min后取出，拧去多余的水分，置于火龙果皮色素提取液中，织物尽量不要触碰到烧杯壁，在30 ℃超声波清洗器中浸染10～40 min，超声波清洗器功率为300 W，浴比为1∶60，染色完成取出织物放在避光处晾干，再用胶头滴管取出10 mL染液加水稀释至20 mL测试其吸光度，式1为上染率的计算公式。

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 染色单因素实验结果与分析

2.1 染色温度

如图1所示，上染率在染色温度为30℃时最大，高于30℃后逐渐降低，这主要是因为火龙果皮色素在高温环境中稳定性较差，温度达到一定程度后就会被破坏，从而使棉织物的上染率下降。

图1 染色温度与上染率的关系

2.2 浴比

如图2所示，棉织物的上染率在浴比为1∶60时达到最大，这是因为织物染色需要一定量的色素提取液将其浸透并保证有足量的色素来使其上染，而当色素提取液过少时，不能完全浸染布料；过多时会造成色素多余、滞留，都会导致上染率下降。

图2 不同浴比对上染率的影响

2.3 染色时间

如图3所示，当染色时间小于30 min时，上染率逐渐上升，超过30 min后上染率逐渐下降，

图3 不同染色时间对上染率的影响

这是因为充足的染色时间会增加色素分子与织物的充分结合，提高上染率，而染色时间过长，部分火龙果皮色素会从织物上脱附，再次进入到溶液中，造成上染率略有下降。

3 正交实验与结果分析

3.1 正交实验设计

在单因素实验结果分析的基础上，以染色温度、浴比、染色时间为影响因素进行L9(3^4)正交实验，探究火龙果皮色素上染棉织物的最佳方案。正交实验方案如表1所示。

表1 火龙果皮色素直接染色工艺正交实验设计

3.2 正交实验结果与分析

如表2正交实验结果可知，火龙果皮色素上染棉织物的最佳方案为A3B2C3，即染色温度50℃，浴比1∶60，染色时间40 min。因RC>RA>RB，所以3个要素中染色时间对火龙果色素上染率的影响最大，而浴比对上染率的影响最小。

表2 火龙果皮色素直接染色工艺正交实验结果

4 结语

单因素实验时，火龙果皮色素染色棉织物的染色温度为30℃、浴比为1∶60、染色时间为30 min时，上染率分别达到最大；由正交实验结果可知，最优工艺方案为：染色温度50℃、浴比1∶60、染色时间40 min，其中染色时间对火龙果色素上染率的影响最大。