天然染料石榴皮色素的提取及织物染色研究进展

刘 宇 王韬瑞 苟钟琴 林雅茹 张小龙 姜 健

（辽东学院化工与机械学院，辽宁 丹东 118003）

石榴皮色素是从石榴皮中提取的一种天然色素，水溶液为红色到橘黄色溶液，有特殊香气，可用于食品、药品、化妆品等领域。研究表明使用石榴皮色素染色的织物具有良好的抗紫外性能，并表现出一定的抑菌效果，石榴皮色素中含有的黄酮类物质还具有抗氧化作用。因此，石榴皮色素作为天然染料具有广阔的应用前景，开发利用石榴皮色素不仅能充分利用资源，避免浪费，还可提高产品的附加值。

一、提取工艺

石榴皮在提取前通常需要进行干燥、粉碎及过筛处理，目前石榴皮色素的提取方法主要有水煮法、乙醇提取法、超声波及微波辅助提取法、超临界CO2萃取法等。

1.水煮法。姑丽各娜·买买提依明等[1]以水做溶剂，通过正交实验，确定了石榴皮色素最佳提取条件为料液比1:1，60℃，浸提60 min。唐孝明[2]等通过正交试验确定最佳提取条件为pH 值为8～9，60℃提取30 min。以水作溶剂提取天然染料成本低，操作简单，绿色环保，符合清洁生产要求。但水煮法容易造成石榴皮中多酚类和其他抗氧化成分的破坏，提取物中多糖等水溶性杂质含量较高，不利于多酚类物质的分离与纯化。

2.乙醇提取法。李国秀[3]等以石榴皮粉为原料，采用单因素条件实验确定了乙醇溶液的浓度、料液比、提取温度、提取时间，通过正交试验确定了石榴皮多酚提取的最佳工艺：乙醇浓度60%、浸提温度60℃、料液比 1:20、浸提2h。该条件下一次提取多酚得率为21.90%，两次提取为23.39%。陈居茂[4]等利用不同溶剂提取石榴色素，确定最佳提取工艺条件：在碱性条件下，提取温度为60℃，提取的时间为30 min，乙醇浓度20%，提取率为65.0%。乙醇提取法是天然色素传统的提取方法，该方法提取效率高，果胶等杂质含量少，便于提纯、精制及开展综合研究，所得产品无毒、无污染。

3.超声波及微波辅助提取法。罗群[5]等采用60%乙醇为提取剂，超声波辅助提取石榴皮中黄酮类物质，最佳条件下总黄酮的提取量为59.65 mg/g。微波提取法是利用微波能来提高萃取率的一种新技术。黄菊[6]等在单因素实验基础上采用响应面法优化石榴皮中黄酮化合物的微波提取工艺。微波辅助提取石榴皮中黄酮的最佳工艺条件为乙醇浓度 60%，液料比 40:1（mL/g），微波提取时间2.70min，该条件下黄酮平均提取率为（4.424±0.168）%，与模型预测值相近。超声波或微波辅助萃取具有效率高、速度快、无需高温、能耗少、成本低、综合效益显著的特点。

4.超临界CO2萃取法。尹春光等[7]利用超临界CO2方法萃取石榴皮中总黄酮、三萜类，用超声波辅助提取萃余物中的黄色素，通过正交试验确定最优工艺，最优工艺条件下总黄酮提取率为12.482%，萃余物黄色素提取率为5.870%，并且经过对比萃余物中黄色素具有较强的抗氧化活性。超临界萃取可在接近室温及CO2气体条件下提取，防止热敏性物质氧化，不使用有机溶剂，萃取与分离连续进行，效率高能耗少，工艺简单。但提取设备复杂，成本较高。

二、石榴皮色素在纺织印染领域的应用

1.丝织品染色。张晓莉[8]等采用水煮法提取色素并应用于蚕丝织物的染色，探讨了不同媒染剂及染色工艺对染色织物颜色特征值、水洗牢度的影响。表明石榴皮色素对蚕丝具有一定的上染性，通过添加媒染剂可以提高其得色深度和染色牢度；不同的媒染剂采用的媒染方法不同，其染色结果有较大的差异。董绍伟[9]等用水煮法提取天然石榴皮染料，测定了不同染色工艺的真丝织物的染色牢度。结果表明染色织物具有较好的水洗牢度和摩擦牢度，石榴皮染料在酸性条件下比较稳定，但耐汗渍牢度和耐光牢度较差。

2.羊毛染色。王静静[10]用水煮法提取石榴皮色素并染羊毛条，研究媒染剂种类及用量、色素浓度、染色温度、染浴pH 值等因素对羊毛条染色性能的影响。石榴皮色素对羊毛进行后媒法染色时，选用Al（2SO）43或FeSO4，可将织物染成黄色或黑褐色，羊毛染色样品的皂洗牢度和耐摩擦牢度较好。戴建芳[11]等利用石榴皮色素染色自制的WLS 改性后的羊毛，在不使用媒染剂时就能直接上染，上染百分率可达85%，纤维染色性能显著提高。

3.棉织品染色。武利利等用不同pH 值的乙醇溶液提取石榴皮色素，并利用后媒染法染色棉织品，结果表明蓝矾为媒染剂时棉织物的K/S 值最大，棉织物耐皂洗沾色牢度在4 级及以上且抗紫外性能略有改善。徐红研究了石榴皮色素对壳聚糖浸渍处理的棉织物的最佳工艺为壳聚糖浓度为1%，70℃浸渍30 min。棉织物经过壳聚糖浸渍处理后，用天然石榴皮染液进行染色，织物的表面深度和耐摩擦色牢度提高，这对开发和利用天然染料上染棉织物有一定的价值。

三、石榴皮色素染色研究展望

石榴皮色素富含多种多酚类物质，具有一定的抑菌、抗炎、抗氧化、抗紫外线功能，可以通过染色使织物具有一定的抗氧化、抗紫外、抗菌等性能。但天然染料普遍存在抗紫外性能不足、上染率低和染色牢度差等问题。现代染整工艺中，通常采用媒染等方法提高上染率和染色牢度。但是媒染过程增加了工序，使染色过程复杂化。同时，媒染所用的媒染剂大多数为金属离子，残留在织物上对人体存在危害，对环境有一定污染，制约了天然染料的应用和发展。因此开发天然媒染剂及固色剂对天然染料进行功能性改性、对纤维进行预处理及改性具有一定的可行性，是天然染料染色发展的方向。

据资料统计，目前中国石榴栽植面积约175 万余亩，位居世界第一。石榴在中国南北都有栽培，江苏、河南等地种植面积较大。石榴的种植条件简单，对土壤条件的要求不高，且产量较大。但由于进行石榴果肉的加工生产，大量果皮变成了废弃物，只有少量果皮用于中药制作，因此石榴皮具有来源广，成本低的特点。石榴皮色素提取工艺简单，对设备要求较低。充分利用石榴皮废弃物，也符合绿色发展理念，因此开发利用石榴皮染料具有一定的应用价值。