摘要：随着环保概念的深入人心，重新认识与开发天然染料己成为皮革和蚕丝染料研究的发展趋势。本文综述了天然染料的染色机理及其研究与应用现状，介绍当前常用的天然染料，并对天然染料在皮革和蚕丝染色中的应用提出了建议。

关键词：天然染料  染色  皮革染料  蚕丝染料

天然染料是指从植物或者动物资源中获得的，很少或没有经过化学加工的染料。天然染料在纺织行业的应用是研究最早，也是到目前为止研究最多，技术最为成熟的领域。天然染料所染出的织物具有自然的香味且手感丰满，这是合成染料不可比拟的，尤其是茜草、靛蓝、郁金、红花等染出的织物，还具有防虫、杀菌的功效。日本、韩国、印度和美国等国都分别开发了数十种天然染料，并将其应用于真丝绸、羊毛织物、纱线及锦纶等各类织物。

1 天然染料分类

    天然染料大体分为3类：植物染料、矿物染料和动物染料。矿物染料一般难溶于水，主要成分为金属氧化物及金属盐，通常作为颜料来使用，只有少部分可作为染料使用。而植物色素大部分具有亲水性，因此大部分可作为染料使用，动物染料的种类较少，主要有虫胶、胭脂虫红等几种由昆虫产生的色素，植物色素是构成天然染料的主体，种类众多，在《染料植物谱》中记载有三百余种之多。天然植物色素主要从植物的根、茎、叶、花、果中提取，植物色素色泽柔和且兼具一定的杀虫杀菌及药理保健功能，在染色过程中，其药物功能性成分与色素一起被织物吸收，可以实现染色和整理一浴进行，缩短了染整加工流程，经功能性植物染料着色的织物附加价值大大提高，而且安全环保，具有良好的环境相容性和生物可降解性，对节能减排、实现清洁染整和生态纺织品的加工具有重要意义。天然植物色素根据其溶解性、化学结构的差别大体可分为如下几类。

1.1 按溶解度划分

    植物染料根据其溶解度的差异，一般可分为3类，即水溶型、醇溶型和油溶型。水溶型染料是指在水中及乙醇水溶液中有较大溶解度，在无水乙醇中溶解度较低，在石油醚中不溶的色素。油溶型色素是指在石油醚、二氯甲烷等有机溶剂溶解度较大，不溶于水且难溶于乙醇、丙酮等极性溶剂的色素。醇溶型色素的溶解性能则介于上述两种色素之间，即指在石油醚中难溶，无水乙醇中易溶的色素。

1.2 按化学结构划分

    天然植物染料的化学结构与其化学性质紧密相关，而化学性质决定了色素的染色性能。根据化学结构，天然染料主要可分为以下几类：类胡萝卜素型、黄酮型、蒽醌型、萘醌型、苯并吡喃型、单宁型、生物碱型、靛型。

1.3 按颜色分类

    天然染料按颜色进行分类：有红色、黄色、蓝色、褐色和其它颜色的天然染料。己统计的天然染料中以黄色和红色品种最多，蓝色、绿色和黑色最少。红色染料不像黄色染料那样大量存在于自然界中，大多数红色染料隐藏在植物的根、树皮或暗灰色昆虫的躯体中。尽管红色染料的来源有限，但它们在一种植物中存在大量色基，因此容易提取。胭脂虫红是最漂亮的红色天然染料，存在于寄生在仙人掌上的胭脂虫的体内，但较主要和常用的天然红色染料是茜草和紫胶；黄色是最生动的、也是自然界存在的所有色相中最充足的染料。可产生黄色染料的植物的数量，比可产生其它颜色染料的植物的数量要多得多。姜黄染料是姜黄的衍生物，是天然来源黄色染料中最有名和最鲜艳的染料之一；从古到今，靛蓝一直是最主要和最常用的蓝色染料之一，它是从生长在亚洲、非洲、、菲律宾和美国等地的一种植物的叶子中提取的；儿茶棕染料是从一种名为儿茶的木材中提取的，这种树丰要生长在印度等地。

2 天然染料的现状

色素在水果、蔬菜、种子和根部广泛存在。我们每天从饮食中消费大量的各种色素，尤其是花青素、类胡萝卜素（大自然每年产生100万吨以上，其中的600种结构已经证实）和叶绿素。我们每天从食品中摄取的天然色素仅仅是很少的一部分。天然色素的物理和化学性质差别很大，许多对氧化、pH变化和光照很敏感，他们的溶解度变化很大。目前在欧洲有l3种天然色素得到使用许可，而美国批准26种天然色素。人们最初认为天然色素的性质远不如合成色素稳定，使用难度更大，价格更贵。据估计，全世界的植物70%还没有全面研究，只有0.5%的植物做过彻底的研究。从这个方面来看我们对天然食品色素的研究才刚刚开始。然而在实际中，开发新的色素并不容易，任何一个新的色素在得到FDA和欧洲的使用许可以前，都必须经过安全性评估，这要花费大量的时间和资金。许多未发现的色素可能位于未发展的陆地和海洋，商业开发难度较大。鉴于这些困难，目前天然色素的研究工作集中在发展现有色素，主要在以下三个方面：合成工艺、生产技术和可替代的色素资源。实践证明这些途径非常成功，极大地促进了天然色素在食品和饮料工业中的应用。食品厂商乐观的认为，色素供应商提供的大部分天然色素的色泽、稳定性和使用特性方面完全符合要求。

3 天然染料对蚕丝的染色应用

    丝绸在纺织品中属于高档的，不管是国际还是国内市场，人们对丝绸产品的风格以及染色牢度的越来越高的要求，还有目前环保和能源的原因，一些新的染色技术在丝绸染色中正得到应用。丝绸在我国生产已有数千年的历史，工艺精湛，丝绸属于蛋白质纤维，一般的直接染料、活性染料、酸性染料都能够上染丝绸。

    虽然丝绸用天然染料染色上染率好，但是染色后的水洗牢度较差。由于环境问题与合成染料等方面的影响，纺织加工行业目前正面对越来越多的监管和调查。因此，天然颜色的话题再次成为局部利益的问题。丝绸经过贝紫染色后可以使其具有鲜艳的紫色和较好的染色牢度，从古到今都散发着传奇的色彩与魅力。贾艳梅用柞树叶与苏木混合拼色后，经过Fe²⁺，Al³⁺媒染后，可获得一系列的颜色。随着人们对生态纺织品的环保要求及崇尚绿色生活的需要，天然染料的发展又有了新的突破，许多天然染料均取得了很好的染色效果。大部分天然染料在对丝绸染色时，都需要使用媒染剂进行媒染，一般采用FeCl₃.CuS0₄、AICI₃、CeCl₂等媒染剂进行媒染处理。天然染料色素的提取，一般可以用甲醇、乙醇、苯等有机溶剂。在自然界中来自于植物的黑色素大部分属于花色苷类的化合物，属于水溶性的色素，在极性水溶液中易溶解，在非极性水溶液中较难溶解，并且能够稳定的存在中性和弱碱性水溶液中。在黄连染蚕丝织物的预媒处理和后媒处理中，温度和媒染剂用量都是相对较重要的因素，预媒染的增深作用较明显。刘元法等通过对黑芝麻黑色素的紫外可见光谱和傅立叶红外光谱的分析，推断出黑芝麻黑色素分子结构含有吲哚结构，并含有羧基和酚羟基。不同的桑葚品种含有不同的花色苷组成，Suh等和白猛猛均发现桑葚中花色苷为矢车菊葡萄糖苷和矢车菊芸香糖苷。采用液质联用和核磁方法分析桑葚中花色苷组成，结果发现了5种花色苷单体，分别为：矢车菊芸香糖苷、矢车菊3-O-鼠李糖苷、半乳糖苷、矢车菊3-O-葡萄糖苷、矢车菊3-O-半乳糖糖苷和矢车菊葡萄糖苷，其中矢车菊3-O-葡萄糖苷和矢车菊3-芸香糖苷为主要花色苷。

4 天然染料对皮革的染色应用

    皮革制品作为高端消费品，人们购买后将长期使用，且部分与人体皮肤直接接触，这就对皮革染料的生态相容性、色牢度、耐光性等提出了更高的要求。目前所用的皮革染料主要是偶氮类染料，原因在于偶氮类染料占染料品种的60%，几乎涵盖所有色谱体系，且色泽鲜艳，价廉易得。然而绿色制革概念的提出，为制革染料提出了新的要求，不含致癌物质、不对人体产生过敏作用、不含环境荷尔蒙、严格限制重金属和甲醛、不含环境污染物等，成为皮革染料研究追求的目标。天然染料良好的环境相容性和自然无污染的特性，成为绿色制革用染料的不二选择。

日前研究较多的制革用天然染料，主要来源于高粱、红米、姜黄、板栗刺壳以及核桃青皮等。天然染料对皮革的染色，多是以金属盐或者有机酸等作为媒染剂进行的配合染色，这样使得天然染料-金属-皮胶原之间可以形成更加牢固的络合结构，获得更好的染色效果。刘治梅等分别以金属盐和有机酸作为媒染剂，研究了天然染料高梁红对皮革的媒染性能，结果表明：金属盐和有机酸两种媒染剂对皮革的染色牢度均有提高，其中金属媒染剂的效果又优于有机酸，且后媒法好于预媒法。王应红等从动力学角度，研究了植物染料姜黄对皮革的染色性能，结果表明：经稀土媒染后的蓝湿皮吸收姜黄素效果显著，且高温有利于染料的吸附与渗透；用姜黄素对皮革染色时，表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵及平平加，在较低温度下有一定的促染作用，在较高温度下有一定的缓染作用。

5 天然染料的发展前景

    在当今社会崇尚绿色环保的趋势下，天然染料凭借其无毒无害、自然有特色、色泽柔和，具有较好的环境相容性和生物降解性等特性，拥有较大的发展前景。但由于天然染料的种种限制使其完全商品化比较困难，要完全取代化学合成染料是不现实的。绝大多数天然染料都需要经过反复媒染来完成染色，残留在染浴中的媒染剂会造成严重的污染问题，同时天然染料染色时间长，给色量低也制约了其发展，因此在天然染料未来的发展中其传统染色方法需进行改进。天然染料独特的色泽和保健功能等优势，可重点应用于高档纺织品、保健内衣及儿童服饰、家纺产品、装饰用品、新型纺织品等方面。天然染料对丝、毛有较高的亲和力，可对真丝等直接染色，颜色鲜艳丰富，可以满足丝、毛等高档面料的高支轻薄化、功能多样化的要求，因此可用于高档纺织品；部分天然染料具有药理作用，可抗菌消炎，可防紫外线，对人体无害，因此天然染料染色的内衣及儿童服饰很受欢迎。随着家纺产品将由经济实用型向绿色环保型转化，由天然染料染色的床上用品、浴巾等家纺产品逐渐受到人们的采用。

参考文献：

[1] 黄旭明，王燕，蔡再生．茶叶染料对真丝绸染色性能初探[J]．SILK丝绸，2005，(6): 31-33.

[2] M Mitsuishi,T Yagi X Juan(三石贤)K Hamada, and T Ishiwatari SILK DYEING IN A MIXTURE OF ACID DYES[D].1992: (5): 51-52.

[3] Sunghee Kim(金成焙).The Application of Tea Dyeing to Silk[Dl2011: (3):58-59.

[4] 朱莉娜，天然植物染料橘子皮对丝绸染色性能的研究[J]．SILK丝绸，2014,  31(9): 43-45．

[5] 陈美云，袁德宏，张玉萍．荷叶天然染料的提取及用于真丝绸染色[J]. Silk丝绸，2012，49(7): 19-24．

[6] 陆越，郑巨欣，戴茹奕.贝紫在丝绸染色中的应用[J]．丝绸Joumal of Silk，2013，50(2): 10-13．

[7] 贾艳梅.柞树叶染料对柞蚕丝绸的染色性能研究[J]．Silk丝绸，2012，49 (12): 6-14.

[8] 陶永瑛.柳树叶天然色素的提取及用于真丝绸染色[J]．纺织科技进展，2015, (5)：31-44．

[9] 陈美云，袁德宏，张玉萍.碱性条件提取艾草天然染料及其真丝绸染色[J]，丝绸，2011，48(8): 1-5．

[10] 陈秀芳，金隽，唐林．真丝织物天然染料染色综述[J]．2014，51(1): 31-36．

[11] 康静静.黑芝麻黑色素的分离及其结构性质的研究[D]．南昌大学硕士研究生学位论文，授予年：2015，5-8. [

12] 胡金奎．桑葚花色苷的分离制备，结构分析及其体外活性[D]．江南大学硕士学位论文．授予午:2013，9-10．

[13] 史彩云.天然染料一浴法拼色染色技术研究[D]．苏州大学硕士学位论文，授予年：2012:15-16．

[14] 柯贵珍.天然植物黄连提取物的染色性[D]．上海：东华大学，2011: 15-16.

[15] 徒晓茜．蚕桑副产品中色素提取及其用于真丝织物的染色研究[D]，苏州：苏州大学，2007: 8-9.