第19卷第1期武汉科技学院学报V ol.19 No.1 2006年01月 JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF SCIENCE AND ENGINEERING Jan. 2006药用植物染料的特征和功能实现(I)：药性、颜色与染色柯贵珍1,2，于伟东2,1，徐卫林1（1 武汉科技学院纺织与材料学院，湖北武汉 430074；2 东华大学纺织材料与技术实验室，上海 200051）摘要：对植物染料以有效成分的化学结构进行分类，重点介绍了常见药用植物染料的功效和色素的提取，及其在纺织品染色上的应用。
关键词：植物染料；药用；染色性中图分类号：TS190 文献标识码：A 文章编号：1009－5160(2006)－0043－04在合成染料问世以前，一切色彩均来自自然。
合成染料以其丰富的色泽和优良的染色牢度逐渐取代了天然染料在织物染色中的应用。
而合成染料的生产及其本身都存在许多问题。
德国在1994年就建立标准，规范和禁止纺织品中使用以联苯胺为代表的20种致癌芳香胺以及可分解出这些芳香胺的偶氮染料；其他欧美国家也相继制定了系列生态纺织品标准，限制了合成染料的使用[1]。
天然染料因此并由于其良好的环境相容性和药物保健性能，又引起人们的关注。
天然染料大多来源于植物、矿物、动物和微生物，其中又以植物染料为主。
而很多用来提取染料的植物本身就是中草药。
中国药典1985年版收载植物药材554种，其中包括同属种和变种植物药163种，其中有些植物种类药和染色植物种类完全一致。
药典和本草记载的有关染色植物有红花、栀子、蓼蓝、姜黄、苏木、五加皮、紫草、郁金、茜草、皂荚、大血藤、光叶菝葜、葡萄、橘红、金缨子等15种[2]。
这些植物染料大多具有消炎杀菌的功效，来源也很广泛，现代纺织品可以利用这些药用植物染料作为天然抗菌整理剂，生产绿色保健服装[3]。
药用植物染料从其有效成分的化学结构上看，可分为靛类、蒽醌类、黄酮类、生物碱类，多酚类、苯并吡喃类、二酮类、类胡萝卜素类等[4]。
本文以常用的药用染料为例对其染色性能作一些介绍。
1 常用的药用植物染料1.1 靛类靛蓝作为天然染料中的还原染料，在我国用于染青和药用有着悠久的历史。
可以制作靛蓝的植物有多种，其中常见的有菘蓝、蓼蓝和马蓝等。
比如其中的马蓝（Baphicacanthus cusia Bremek），为爵床科多年生草本植物，其叶子可作为大青叶入药，其根入药称“南板蓝根”，是常用的中药[5]。
马蓝的化学成分主要为靛甙（吲羟与葡萄糖剩基构成的甙），存在于叶、茎之中，可用发酵法制取靛甙，然后再氧化为靛蓝[6]。
马蓝为我国西南苗、瑶、侗等少数民族常用的制靛蓝草，在瑶族中，有支名叫蓝靛瑶的族支，以生产蓝靛而得名。
蓝靛瑶提取蓝靛的方法是将马蓝叶浸入一定量的水中，常温下发酵，得溶液呈弱酸性，与石灰中和反应，经充分搅拌与空气接触氧化形成蓝靛浆沉淀，过滤除渣，静置沉淀去水得蓝靛颜料。
在用蓝靛染棉布的过程中，还要在染液中加入酒、碱、甘蔗叶，马蓝草等原料，其简单的化学作用表现为：草木灰碱性水中的碳酸收稿日期：2005-11-22作者简介：柯贵珍（1976），女，讲师，研究方向：功能材料与新型整理技术.基金项目：武汉科技学院院基金资助项目（项目编号：20053113）.44武汉科技学院学报2006年根在与蓝靛浆中的钙结合沉淀而分离出蓝靛与马蓝草、甘蔗叶、酒、碱等酵母、媒染物在适宜的温度下发酵得一种适宜于棉布印染的溶液[7]。
1.2蒽醌类含蒽醌结构的药用染料来源较广泛，较常见的有大黄，茜草，紫草等。
大黄（Rheum palmatum L.），为蓼科大黄属掌叶组各种植物的干燥根与根茎的结合体（黄色）。
大黄在我国传统医学中应用已久，在复方中成药里，是出现频率最高的药物之一。
大黄所含成分大体上可分为蒽醌类、多糖类、鞣质类、蒽酯类，而蒽醌类物质是其疗效的主要组成成分和色素来源 [8]。
程万里等[9]研究了大黄对真丝织物的染色性能，以铝盐和铁盐为媒染剂，采用预媒染法，通过工艺优化，获得了较深浓色泽的染色配方。
吕丽华等[10]将大黄染料用于阳离子改性棉织物的染色，获得的最优工艺条件为：染料萃取液用量80ｍL/L，反应溶液pH值7，反应温度80℃，浴比1∶40，反应时间45min。
茜草(Rubia cordifolia L.)，为茜草科植物茜草的根和根茎。
现代医学证明，茜草有明显的止咳、祛痰、平喘作用，并对呼吸道病菌具有抑制功效[11]。
茜草属植物的根中含有多种蒽醌结构的红黄色素，如伪羟基茜草素(浅红)、羟基茜素(红)、茜素(橙红)等，这些色素难溶于普通水中，但易溶于乙醇和碱性溶液中，为典型的配位络合染料，能够形成稳定的五元螯合环，色牢度优良[12]。
Daniela Cristea等[13]以明矾为媒染剂，用茜草色素对棉织物以预媒染方式进行染色，探讨了提高其耐光色牢度的途径。
Teli等[14]用茜草提取物对酶处理前后的棉织物进行染色处理，发现茜草色素染色的色牢度较好，前处理对其影响较小。
1.3黄酮类黄酮或黄酮醇的羟基或甲氧基取代物大多存在于黄、红色天然染料中。
常见的黄酮类植物染料有红花、槐花、杨梅等。
红花（Carthamus tinctorius L.），菊科一年生草本，中医常用于治疗跌打损伤、经脉不通、瘀血肿痛等症。
红花色素成分含于初绽的花瓣中，其中一种是红色的红花素（C21H22O11），化学组分为黄酮类衍生物[15]。
红花素是以红花甙的形式存在于花瓣中，只能溶解在碱性溶液中，可以直接上染丝、棉、毛、麻等各类天然纤维植物。
余志成研究了红花色素的热稳定性及其染色性能[16]：红花红色素的稳定性较差，适宜在50℃以下对蚕丝和苎麻织物进行染色，染色pH值为4～4.5。
红花红色素在蚕丝、苎麻上的K/S值接近，两者色调基本为红色，但有明显的差异，蚕丝的黄光较重。
1.4生物碱类生物碱类药用植物染料主要来自黄连和黄柏（黄色）。
例如黄连（Coptis chinensis Franch），为毛莨科多年生草本植物，是自古著称的药物之一，具有清热、泻火、燥湿、解毒、清心除烦等多种用途。
黄连根茎含有多种生物碱，其中主要为小檗碱(berberine)，其次为黄连碱(coptisine)、巴马亭(palmatine)、药根碱(jatrorrhizine)、木兰碱(magnoflorine)等[17]。
黄连和黄柏中所含的小檗碱是具有阳离子化学结构的唯一盐基性植物染料，小檗碱为黄色针状结晶，溶于热水和醇，能直接与丝，毛和阴离子改性棉染色[18]。
笔者以黄连的提取液为染液对羊毛织物进行了染色试验：称取一定量黄连，捣碎后用水浸泡30min，然后煎煮两次，第一次煮沸1h，滤出药液，将滤渣再加水煮沸1h，用纱布滤过，合并两次滤液，定容备用。
将羊毛织物浸湿，在室温下投入染液，浴比为1：50，染液pH6.5，缓慢升温至45℃，染色30min，取出，水洗，阴干，测得黄连染色样品的颜色特征值K/S为14.18、总色差∆E为77.41，艳度差∆C为72.04、明度差∆L为－24.88，色相差∆H为－13.501，∆a为6.94，∆b为72.967，颜色直接观察为较鲜亮的黄色，但是皂洗牢度较低，需进一步改善染色条件和方法。
1.5苯并吡喃类苏木（Caesal pinia sappan L），为豆科植物苏木的心材。
苏木能使心血管收缩增强，对中枢神经有催眠和麻醉作用，并且具有广谱抗菌的作用，是常用中药[2]。
苏木也是历史上最主要的丝绸、羊毛和棉用媒染天然染料。
苏木的色素有两种，巴西苏木素（黄色）和苏木精（无色），易溶于热水，在沸水中溶解更快[19]。
苏木色素为媒染性染料，对棉、毛、丝等纤维均能上染，但必须经过媒染剂媒染，与金属盐络合产生色淀第1期 柯贵珍，等：药用植物染料的特征和功能实现Ⅰ：药性、颜色与染色45才能固着于纤维，有较好的染色牢度。
程万里[20]和林杰[21]分别用苏木色素提取液对真丝绸和大豆蛋白纤维进行染色，采用铁盐和铝盐预媒染法，得到了有良好耐洗和摩擦牢度的苏木染色样品。
1.6多酚类茶叶（Camellia Sinensis）中含有多种化学成分，其中的主要活性成分是茶多酚，具有抗氧化、抗诱变、保护神经、抑制肿瘤发生、降血脂和保护心血管系统等作用[22]。
儿茶素类化合物是茶多酚的主要成分，也是主要的呈色物质（褐色）。
茶叶在我国虽有广阔的来源，但有关茶叶作为天然染料的报道尚不多见。
黄晓明等[23]研究了茶叶对真丝绸的染色性能，具体染色过程为：用乙醇提取染料，在常温将丝绸样品投入染液，浴比为1：40，15min内将染液升温至90℃，保温染色60min，染色织物用水淋洗后，皂煮，最后织物冷水洗，烘干。
1.7二酮类姜黄（Curcuma longa L），多年生宿根草，西医药理证明姜黄有抗皮肤真菌、抗病毒的作用，可用于治疗传染性肝炎、胆结石及皮肤病[24]。
姜黄是一种传统的黄色染料，其色素之一是来自姜黄根茎的姜黄素：姜黄素属于萜类挥发油类化合物，是一种橙黄色晶体、熔点为183℃，难溶于冷水而可溶于酸、碱溶液及热水中，用沸水煮泡可直接对各类天然纤维染色。
由于分子中含有多个-OH、-OCH3、=O和不饱和双键，因此可用不同媒染剂染出以黄色为基调的不同颜色来[25]。
程万里[26]，焦林[27]，周秋宝[28]，郑光洪[29]，吕丽华[30]等分别用姜黄对丝绸，涤纶织物，羊毛织物，苎麻织物，阳离子改性纤维素纤维等进行了染色研究，对于姜黄色素的提取和染色工艺大多采用正交方案进行优化。
1.8类胡萝卜素类类胡萝卜素类染料因在胡萝卜中发现而得名，结构中有长的共扼双键，为橙色。
藏红花素是类胡萝卜素类天然色素的典型代表，它广泛存在于栀子和西红花等中草药中。
栀子（Gardenia jasminoides Ellis），实际上是茜草科植物栀子的干燥成熟果实植物，是一种常见的中药材，临床用于急性黄疸型肝炎、止血、扭挫伤等疾病[31]。
栀子属植物中含有许多的化学成分，如黄酮类(栀子素类)、环烯醚酮类(栀子甙类)、三萜类(栀子花酸类)、有机酸酯类(绿原酸、藏红花酸类等)。
其中的藏红花酸类等就是栀子色素主要来源之一，可用二氯甲烷和甲醇对藏花素进行有效提取[32]。
藏红花素在丝绸、毛织物及棉织物的染色上都有应用，可用直接法染成黄色，亦可用媒染剂染得不同色调之深浅黄色[33,34]。
2 结束语利用植物药的染色性能，开发生态型药物保健纺织品是国内外的一大研究热点。
目前国内大多数研究工作集中在传统植物染料的提取和染色方法上，如能在中草药中进一步发掘染色植物，且在提取色素工艺过程，考虑到不破坏中药的有效成份，这对综合利用传统植物药，提高经济价值是有益且值得研究的。