CN105780533A - 一种含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，属于纺织品生态染整加工领域。旨在将漆酶应用于普洱茶茶叶色素的制备中。茶叶中主要的色素物质是儿茶素，儿茶素类物质含有酚性羟基，极易发生聚合、氧化、缩合等变化。漆酶具有催化氧化特性，能够促使儿茶素中多酚类物质发生催化反应形成茶叶色素，茶叶色素可以应用于各种纺织品的生态染色中。使用本发明可为纺织品生态染整加工提供更好的色素，改善生态纺织品的染色性能，符合生态环保理念。
Description
技术领域
本发明属于纺织品生态染整加工领域，具体涉及一种含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法。
背景技术
随着科学进步和人们生活水平的提高，越来越多的人开始崇尚追求健康、舒适的高品质生活方式。近年来，各种生态纺织品不断蓬勃兴起，特别是纺织品染色方面，生态环保染料是保证纺织品生态性能的关键。绿色环保的潮流在全世界兴起，部分化学合成染料品种被禁用，人们环保意识的增强以及世界各国出台环保法律法规，这些环境问题引起愈来愈多人关注；植物染料由于其对人体无毒无害，有较好的生物降解性和环境相容性等特点，重新受到人们的青睐和推崇，而有些植物染料的抗菌、抗紫外、防虫的特殊功能性，更是引起了越来越多的关注。
天然植物染料大多为中草药，具有不同的药理作用，如杀菌、消炎、抗病毒、活血祛淤等，织物染色的同时，也使其中的药物成分与色素一起被纤维吸收，使织物具有特殊的药物保健作用。天然染料特适合应用于开发高附加值的绿色产品，用天然染料染色的织物，其发展前景非常看好。但是在天然染料染色中，还存在着很多问题:如色相单调、色牢度较差等。
随着茶饮料的普及推广、茶叶生产和茶叶市场的快速发展，在茶叶种植和生产过程中，数量庞大的茶场修整枝叶和茶厂废碎茶末，抛之可惜甚至污染环境，用之无法或者效率低价值差。将茶末和废茶叶中的有色物质提取出来能够应用于纺织品的染色中将会是一种废弃物重新利用的新课题。但茶叶色素很难直接上染到纺织品中，一般通过媒染的方法提高颜色深度，漆酶可以催化茶叶中的儿茶素加深有色物质而形成茶叶色素。
漆酶可以催化小分子芳香化合物（如酚、芳胺等）氧化生成活性自由基，引发其聚合成高分子化合物[12,13]；且无色酚类物质经氧化（或氧化-偶合）作用可形成共轭双键发色体系而呈现不同颜色，如邻苯二酚（儿茶酚）氧化后生成黑色，对氨基苯酚氧化后与间苯二酚偶合可形成黄-棕色，与1-萘酚偶合可形成红-橙色。
茶叶中有机物为主，约占茶叶重量的93%～95%。其中，茶多酚占15%～30%，蛋白类占20%～30%，茶色素占15%左右，咖啡因占3%～5%，氨基酸类占1%～5%，维生素占1%左右，芳香类占0.005%～0.030%，还有少量的有机酸和脂质。其中茶多酚能被漆酶催化氧化而形成有色物质，而成为纺织品染色的天然茶叶色素。
本发明利用漆酶具有催化氧化特性，能够促使儿茶素中多酚类物质发生催化反应形成茶叶色素，茶叶色素可以应用于各种纺织品的生态染色中。使用本发明可为纺织品生态染整加工提供更好的色素，改善生态纺织品的染色性能，符合生态环保理念。
发明内容
发明目的：本发明提供一种含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，利用漆酶具有催化氧化特性，能够促使儿茶素中多酚类物质发生催化反应形成茶叶色素，茶叶色素可以应用于各种纺织品的生态染色中，染色工艺简单，染色效果好。
技术方案：一种含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，采用漆酶与普洱茶茶叶色素中的儿茶素发生催化氧化反应增加共轭结构而加深色素颜色，为纺织品生态染色提供色素；具体操作如下：
（1）茶叶染液的提取：分为水提法和碱提法：
a.水提法：将1.00-5.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加热至沸并持续加热60-120min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液；
b.碱提法：将1.00-5.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加入一定量小苏打调节pH为8-9，加热至沸并持续加热60-120min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液，备用；
（2）酶促茶叶色素的方法：
将提取的茶叶染液中加入一定量的漆酶，茶叶染液与漆酶的比例为10:1-100:1，根据颜色深度而定，并调节溶液pH为3-7，置于全封闭水浴恒温振荡器中，于30-70℃反应15-240min，反应结束后可以直接投入织物进行染色，或者也可以蒸干水分，烘干得到酶促茶叶色素，以备染色；
（3）酶促茶叶色素对织物染色方法
调节酶促后得到的染液pH3-6，然后投入织物，并置于全封闭水浴恒温振荡器中，于50-100℃反应15-180min，染色完毕后，取出织物并进行水洗。
作为优化：所使用的茶叶是含有多酚结构的各个品种的茶叶：绿茶、黄茶、白茶、青茶、红茶、黑茶。
作为优化：将直接提取的茶叶色素和酶促茶叶色素进行红外光谱比较，与未经酶处理的相比，经过酶处理的茶叶色素吸收光谱在3300~3290cm-1波长处吸收峰减弱，向高透过率方向移动，发生—NH伸缩振动；在1690~1600cm-1处出现—C=O伸缩振动，在1660~770cm-1出现—OCN弯曲振动，茶叶色素中酚羟基经漆酶催化氧化后结构中形成共轭结构加深颜色。
作为优化：可以进行染色的织物品种为棉织物，羊毛织物，蚕丝织物，大豆蛋白纤维织物等各种蛋白质纤维织物和纤维素纤维织物；织物的组织结构方面也可以是梭织物，针织物，纱线，散纤维及非织造形式。
有益效果：本发明所述的酶促普洱茶茶叶色素的制备方法，利用漆酶具有催化氧化特性，能够促使儿茶素中多酚类物质发生催化反应形成茶叶色素，茶叶色素可以应用于各种纺织品的生态染色中，染色工艺简单，染色效果好。使用本发明可替代传统天然染料染色中提高染色深度所采用的织物改性和使用金属离子媒染方法，改善染色织物色深和牢度等问题。
附图说明
图1是本发明中的未处理和经酶处理茶叶色素的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
具体实施例1
一种含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，采用漆酶与普洱茶茶叶色素中的儿茶素发生催化氧化反应增加共轭结构而加深色素颜色，为纺织品生态染色提供色素；具体操作如下：
（1）茶叶染液的提取：分为水提法和碱提法：
a.水提法：将1.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加热至沸并持续加热60min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液；
b.碱提法：将1.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加入一定量小苏打调节pH为8，加热至沸并持续加热60min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液，备用；
（2）酶促茶叶色素的方法：
将提取的茶叶染液中加入一定量的漆酶，茶叶染液与漆酶的比例为10:1，根据颜色深度而定，并调节溶液pH为3，置于全封闭水浴恒温振荡器中，于30℃反应15min，反应结束后可以直接投入织物进行染色，或者也可以蒸干水分，烘干得到酶促茶叶色素，以备染色；
（3）酶促茶叶色素对织物染色方法
调节酶促后得到的染液pH3，然后投入织物，并置于全封闭水浴恒温振荡器中，于50℃反应15min，染色完毕后，取出织物并进行水洗。
具体实施例2
一种含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，采用漆酶与普洱茶茶叶色素中的儿茶素发生催化氧化反应增加共轭结构而加深色素颜色，为纺织品生态染色提供色素；具体操作如下：
（1）茶叶染液的提取：分为水提法和碱提法：
a.水提法：将5.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加热至沸并持续加热120min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液；
b.碱提法：将5.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加入一定量小苏打调节pH为9，加热至沸并持续加热120min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液，备用；
（2）酶促茶叶色素的方法：
将提取的茶叶染液中加入一定量的漆酶，茶叶染液与漆酶的比例为100:1，根据颜色深度而定，并调节溶液pH为7，置于全封闭水浴恒温振荡器中，于70℃反应240min，反应结束后可以直接投入织物进行染色，或者也可以蒸干水分，烘干得到酶促茶叶色素，以备染色；
（3）酶促茶叶色素对织物染色方法
调节酶促后得到的染液pH6，然后投入织物，并置于全封闭水浴恒温振荡器中，于100℃反应180min，染色完毕后，取出织物并进行水洗。
具体实施例3
一种含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，采用漆酶与普洱茶茶叶色素中的儿茶素发生催化氧化反应增加共轭结构而加深色素颜色，为纺织品生态染色提供色素；具体操作如下：
（1）茶叶染液的提取：分为水提法和碱提法：
a.水提法：将3.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加热至沸并持续加热90min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液；
b.碱提法：将4.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加入一定量小苏打调节pH为8.8，加热至沸并持续加热80min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液，备用；
（2）酶促茶叶色素的方法：
将提取的茶叶染液中加入一定量的漆酶，茶叶染液与漆酶的比例为50:1，根据颜色深度而定，并调节溶液pH为6，置于全封闭水浴恒温振荡器中，于50℃反应160min，反应结束后可以直接投入织物进行染色，或者也可以蒸干水分，烘干得到酶促茶叶色素，以备染色；
（3）酶促茶叶色素对织物染色方法
调节酶促后得到的染液pH4，然后投入织物，并置于全封闭水浴恒温振荡器中，于70℃反应120min，染色完毕后，取出织物并进行水洗。
具体实施例4
1、本发明中的实验部分如下：
1.1染棉工艺
将3g的普洱茶置于盛有300mL蒸馏水的烧杯中，加热至沸并继续加热120min，进行茶叶色素的提取。过滤，去杂，用漆酶处理。最后，用处理后的染液在90℃上染棉织物120min，比较染色效果。
先酶处理茶叶色素，然后染色（染色温度90℃，时间120min，pH近中性；染纯棉），讨论酶用量为10-50g.L-1，处理时间15-120min，pH3-7，温度30-70℃对染色效果的影响。通过测试棉织物K/S值得出最佳酶用量为40g/L，时间120min，pH5，温度为50℃。
1.2酶处理的茶叶色素对羊毛织物的染色
按1.1中得到的染液直接对羊毛织物进行染色，讨论染色时间15-180min，pH为3-7，温度50-100℃条件下对羊毛织物的染色。并根据羊毛织物表面K/S值分析染色效果。得出最佳染色条件为：时间120min，pH为3.5，温度100℃。
1.3未经酶处理茶叶色素和经漆酶处理茶叶色素对纺织品染色性能比较
表1各种染色布K/S值
1.4色素的红外光谱
茶叶色素和经酶处理的色素红外光谱见图1。
图1中曲线1是未处理色素的红外光谱，曲线2是经处理色素的红外光谱。与未处理的相比，经处理色素吸收光谱在3300-3290cm-1发生—NH伸缩振动。原因有可能是，色素通过氢键吸附在织物上。另外，在1690-1600cm-1处出现—C=O伸缩振动，在1660-770cm-1出现—OCN弯曲振动，可能因为色素经酶催化氧化后发生结构变化。
1.5染色织物的抗紫外性能
表2各染色布的抗紫外性能参数的平均值
由表2看出，蚕丝抗紫外性能提高较明显。总的来说，染后织物抗紫外性能优良。
（2）染色织物摩擦牢度：羊毛混纺织物的干摩为4级，湿摩3-4级；纯羊毛干摩4级，湿摩3级；蚕丝干摩3级，湿摩2-3级。
2、本发明得出的结论如下：
（1）酶处理的最佳工艺为酶用量40g/L，处理时间120min，温度50℃，pH为5。（2）羊毛织物的染色工艺条件为温度100℃，时间120min，pH为3.5。
（3）羊毛及其混纺织物具有极佳的抗紫外性能，经过酶处理茶叶色素染色的蚕丝的抗紫外性能有明显的提高，具有优良的抗紫外性能。
（4）经漆酶处理茶叶色素染色的织物具有较好的水洗牢度和摩擦牢度。
（5）所使用的茶叶是含有多酚结构的各个品种的茶叶：绿茶、黄茶、白茶、青茶、红茶、黑茶。
（6）将直接提取的茶叶色素和酶促茶叶色素进行红外光谱比较，图中曲线1是未经酶处理茶叶色素的红外光谱，曲线2是经酶处理茶叶色素的红外光谱。从图可以看出，与未经酶处理的相比，经过酶处理的茶叶色素吸收光谱在3300~3290cm-1波长处吸收峰减弱，向高透过率方向移动，发生—NH伸缩振动。发生这种现象的原因有可能是，茶叶色素中的酚羟基经漆酶催化氧化形成氢键，进而通过氢键茶叶色素吸附在织物上。另外，在1690~1600cm-1处出现—C=O伸缩振动，在1660~770cm-1出现—OCN弯曲振动，可能的原因是，茶叶色素经漆酶催化氧化后发生结果的变化。由此证明，茶叶色素中酚羟基经漆酶催化氧化后结构中形成共轭结构加深颜色。
（7）可以进行染色的织物品种为棉织物，羊毛织物，蚕丝织物，大豆蛋白纤维织物等各种蛋白质纤维织物和纤维素纤维织物；织物的组织结构方面也可以是梭织物，针织物，纱线，散纤维及非织造形式。
本发明所述的酶促普洱茶茶叶色素的制备方法，利用漆酶具有催化氧化特性，能够促使儿茶素中多酚类物质发生催化反应形成茶叶色素，茶叶色素可以应用于各种纺织品的生态染色中，染色工艺简单，染色效果好。使用本发明可替代传统天然染料染色中提高染色深度所采用的织物改性和使用金属离子媒染方法，改善染色织物色深和牢度等问题。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，其特征在于：采用漆酶与普洱茶茶叶色素中的儿茶素发生催化氧化反应增加共轭结构而加深色素颜色，为纺织品生态染色提供色素；具体操作如下：
（1）茶叶染液的提取：分为水提法和碱提法：
a.水提法：将1.00-5.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加热至沸并持续加热60-120min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液；
b.碱提法：将1.00-5.00g的普洱茶置于盛有100mL蒸馏水的烧杯中，加入一定量小苏打调节pH为8-9，加热至沸并持续加热60-120min，进行茶叶色素的提取，提取结束后过滤去除沉淀物，离心取上层溶液，得到茶叶染液，备用；
（2）酶促茶叶色素的方法：
将提取的茶叶染液中加入一定量的漆酶，茶叶染液与漆酶的比例为10:1-100:1，根据颜色深度而定，并调节溶液pH为3-7，置于全封闭水浴恒温振荡器中，于30-70℃反应15-240min，反应结束后可以直接投入织物进行染色，或者也可以蒸干水分，烘干得到酶促茶叶色素，以备染色；
（3）酶促茶叶色素对织物染色方法
调节酶促后得到的染液pH3-6，然后投入织物，并置于全封闭水浴恒温振荡器中，于50-100℃反应15-180min，染色完毕后，取出织物并进行水洗。
2.根据权利要求1所述的含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，其特征在于：所使用的茶叶是含有多酚结构的各个品种的茶叶：绿茶、黄茶、白茶、青茶、红茶、黑茶。
3.根据权利要求1所述的含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，其特征在于：将直接提取的茶叶色素和酶促茶叶色素进行红外光谱比较，与未经酶处理的相比，经过酶处理的茶叶色素吸收光谱在3300~3290cm-1波长处吸收峰减弱，向高透过率方向移动，发生—NH伸缩振动；在1690~1600cm-1处出现—C=O伸缩振动，在1660~770cm-1出现—OCN弯曲振动，茶叶色素中酚羟基经漆酶催化氧化后结构中形成共轭结构加深颜色。
4.根据权利要求1所述的含酶促茶叶色素的纺织品的染色方法，其特征在于：可以进行染色的织物品种为棉织物，羊毛织物，蚕丝织物，大豆蛋白纤维织物等各种蛋白质纤维织物和纤维素纤维织物；织物的组织结构方面也可以是梭织物，针织物，纱线，散纤维及非织造形式。
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