本發(fā)明涉及一種香蕉皮色素的新用途，具體涉及一種香蕉皮色素作為紡織染料的用途。

背景技術(shù)：

香蕉是世界上栽培最為廣泛的熱帶水果，我國(guó)香蕉年產(chǎn)量達(dá)1000萬噸。隨著香蕉深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生大量香蕉皮副產(chǎn)物，不僅污染環(huán)境，且造成資源浪費(fèi)，故香蕉皮資源化利用逐漸成為研究熱點(diǎn)。

目前，香蕉皮的利用研究主要集中在吸附材料、作為介導(dǎo)合成納米粒子、制備納米纖維素纖維和提取活性成分多酚、黃酮、有機(jī)酸、多糖等，但從香蕉皮中提取紡織品用色素的研究很少。香蕉皮含水量高達(dá)82％～92％，容易腐敗變質(zhì)，如何干燥香蕉皮則成為重要課題。干燥既可以延長(zhǎng)香蕉皮的保存時(shí)間又是加工香蕉皮產(chǎn)品的方法，傳統(tǒng)的干燥方式一般采用鼓風(fēng)干燥，現(xiàn)代干燥方式主要有真空干燥與冷凍干燥。鼓風(fēng)干燥便捷、易于操作但耗時(shí)長(zhǎng)，且不適于易氧化、熱敏性的物質(zhì)干燥。真空干燥的干燥速率快且在缺氧環(huán)境下進(jìn)行。冷凍干燥在低溫和真空條件下進(jìn)行干燥，通過升華去除物料中的水分?，F(xiàn)有技術(shù)中并沒有給出將香蕉皮中色素用于紡織品領(lǐng)域紡織染料的用途。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種香蕉皮色素作為紡織染料的用途，以克服現(xiàn)有技術(shù)中紡織品染料為化學(xué)染料帶來的環(huán)境污染及生物相容性不好的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的或者其他目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種香蕉皮色素作為紡織染料的用途。

優(yōu)選地，所述香蕉皮色素作為染料用于毛紡織品染色的用途。

優(yōu)選地，所述香蕉皮色素為采將香蕉皮粉末分散在乙醇水溶液中用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)提取，且液料比為20ml/g，離心分離后濃縮干燥獲得。優(yōu)選地，濃縮干燥溫度不超過110℃。

優(yōu)選地，所述香蕉皮粉末為將香蕉皮粉碎后過100目網(wǎng)篩獲得。

優(yōu)選地，所述香蕉皮在粉碎前經(jīng)去梗、除雜和真空干燥。更優(yōu)選地，干燥溫度為100～110℃，真空干燥箱的壓力為不大于150Pa。

優(yōu)選地，染色方法為以下中的任一種：

預(yù)媒法染色：經(jīng)濕潤(rùn)的紡織品放入含媒染劑的溶液中處理后取出；再投入含有香蕉皮色素的染浴中；或

同浴法染色：將潤(rùn)濕的紡織品放入含媒染劑和香蕉皮色素的染浴中共同進(jìn)行染色；或

后媒法染色：將潤(rùn)濕紡織品放入含有香蕉皮色素的染浴中進(jìn)行染色，加入媒染劑繼續(xù)染色。

優(yōu)選地，染色方法中香蕉皮色素的用量為紡織品重量的4～10％。更優(yōu)選地，染色方法中香蕉皮色素的用量為紡織品重量的5％。

優(yōu)選地，染液的pH為酸性。更優(yōu)選地，染液的pH為3～5。優(yōu)選地，染液pH采用磷酸系列緩沖液進(jìn)行調(diào)控。

優(yōu)選地，染色過程中浴比為1:(25～35)。更優(yōu)選地，染色過程中浴比為1:30。

優(yōu)選地，在含有香蕉皮色素的染浴中進(jìn)行染色時(shí)，染色溫度為90～100℃，染色時(shí)間為60～100min。

優(yōu)選地，媒染劑為含有鋁離子后含有鐵離子的金屬鹽媒染劑。更為優(yōu)選地，所述媒染劑為KAl(SO₄)₂·12H₂O或FeSO₄·7H₂O。

優(yōu)選地，預(yù)媒法染色中，在含媒染劑的溶液中處理的溫度為50～70℃。優(yōu)選地，預(yù)媒法染色中，在含媒染劑的溶液中處理的時(shí)間為30～60min。

優(yōu)選地，后媒法染色中，在含媒染劑的染液中處理的溫度為80～90℃。優(yōu)選地，后媒法染色中，在含媒染劑的染液中處理的時(shí)間為30～40min。

優(yōu)選地，所述紡織品為毛織物。

本發(fā)明中將廢棄的香蕉皮采用真空干燥、粉碎及超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)進(jìn)行色素提取，提取后獲得的香蕉皮色素能夠用于紡織品特別是毛紡織品的的染料，其具有良好的染色效果；染色后的皂洗牢度、摩擦牢度、日曬牢度和熱壓牢度都達(dá)到3級(jí)以上水平。

附圖說明

圖1為不同干燥方式后的香蕉皮粉末的紅外光譜圖；其中圖1中(a)冷凍干燥；(b)真空干燥105℃；(c)鼓風(fēng)干燥105℃。

圖2為冷凍干燥香蕉皮粉末TG、DTG曲線；其中圖2中a氮?dú)鈿夥誘G、b空氣氣氛TG、c氮?dú)鈿夥誅TG、d空氣氣氛DTG。

圖3為冷凍干燥香蕉皮粉末的DSC曲線。

圖4為不同方式干燥后香蕉皮粉末提取液吸光度曲線。其中，圖4中(a)冷凍干燥；(b)真空干燥70℃；(c)真空干燥90℃；(d)真空干燥105℃；(e)鼓風(fēng)干燥70℃；(f)鼓風(fēng)干燥90℃；(g)鼓風(fēng)干燥105℃。

圖5為不同方式干燥香蕉皮色素染色毛織物K/S值面積，其中，圖5中(a)冷凍干燥；(b)真空干燥70℃；(c)真空干燥90℃；(d)真空干燥105℃；(e)鼓風(fēng)干燥70℃；(f)鼓風(fēng)干燥90℃；(g)鼓風(fēng)干燥105℃。

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

在進(jìn)一步描述本發(fā)明具體實(shí)施方式之前，應(yīng)理解，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于下述特定的具體實(shí)施方案；還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明實(shí)施例中使用的術(shù)語是為了描述特定的具體實(shí)施方案，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的試驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件，或者按照各制造商所建議的條件。

當(dāng)實(shí)施例給出數(shù)值范圍時(shí)，應(yīng)理解，除非本發(fā)明另有說明，每個(gè)數(shù)值范圍的兩個(gè)端點(diǎn)以及兩個(gè)端點(diǎn)之間任何一個(gè)數(shù)值均可選用。除非另外定義，本發(fā)明中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的意義相同。除實(shí)施例中使用的具體方法、設(shè)備、材料外，根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的掌握及本發(fā)明的記載，還可以使用與本發(fā)明實(shí)施例中所述的方法、設(shè)備、材料相似或等同的現(xiàn)有技術(shù)的任何方法、設(shè)備和材料來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

1.1本實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)材料

購買產(chǎn)自云南的新鮮香蕉，去除果肉，得到鮮香蕉皮，經(jīng)計(jì)算鮮香蕉皮占香蕉的重量百分比為30％～40％之間。去梗除雜后的香蕉皮剪成約3cm×3cm的片狀。所用試劑無水乙醇、磷酸、磷酸氫二鈉、Fe₂SO₄·7H₂O、KAl(SO₄)₂·12H₂O、鹽酸、均為分析純，購于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2主要儀器

電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)；真空干燥箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)；冷凍干燥機(jī)(北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)；高速萬能粉碎機(jī)(浙江瑞安市永利制藥機(jī)械有限公司)；JY98-IIIDN超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)(寧波新芝生物股份有限公司)(15mm變幅桿，間歇2.0s、超聲2.0s)；貝克曼庫爾特Avanti J-E多用途高效離心機(jī)(貝克曼庫爾特商貿(mào)有限公司)；可見光分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限公司)；RE52-4旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海滬西分析儀器廠有限公司)；教育系列實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)EL20型和電子天平EL204型(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司)；電腦測(cè)配色系統(tǒng)Color-eye7000A Spectrophotometer(美國(guó)Macbeth公司)；SW-12AⅡ型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)、Y(B)571Ⅱ耐摩擦牢度儀和YG(B)605型耐熨燙升華色牢度試驗(yàn)儀(溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠)、ATLAS-150S型日曬牢度儀(德國(guó)ATLAS有限公司)、DSC Q200(美國(guó)TA儀器有限公司)；TGA/SDTA851e型熱重分析儀(METTLER公司)、NICOLET is10傅里葉紅外變換光譜儀(FT-IR)(賽默飛世爾科技)。

實(shí)施例1

本實(shí)施例為香蕉皮干燥方法。

將片狀的鮮香蕉皮分成7份，一份于-4℃冰箱中冷凍8h，再放置于冷凍干燥機(jī)中(溫度：-50；真空度：100Pa)干燥30h；三份分別于真空干燥箱中70℃、90℃、105℃分別干燥(真空度：133Pa)；剩余三份分別于鼓風(fēng)干燥箱中70℃、90℃、105℃干燥；將干燥后的香蕉皮用萬能粉碎機(jī)粉碎，過100目篩，收集粉末備用。

不同方式干燥后所得香蕉皮粉末隨干燥方式和溫度不同，香蕉皮粉末顏色不同。視覺效果為：冷凍干燥方式不受高溫和空氣的影響，幾乎保持原有的香蕉皮顏色，冷凍干燥在低溫下進(jìn)行干燥，對(duì)香蕉皮的結(jié)構(gòu)以及被空氣破壞的影響也最小。真空干燥可使香蕉皮在低壓下除去水分，比鼓風(fēng)干燥香蕉皮粉末顏色更為艷麗，隨干燥溫度增加，香蕉皮粉末顏色變深。鼓風(fēng)干燥耗時(shí)長(zhǎng)易導(dǎo)致香蕉皮受空氣的影響。因此不同方式干燥對(duì)香蕉皮粉末的顏色有直接影響；本發(fā)明中選用真空干燥香蕉皮獲得的粉末顏色更為艷麗。

采用傅里葉紅外光譜儀對(duì)冷凍干燥、真空干燥105℃、鼓風(fēng)干燥105℃的香蕉皮粉末進(jìn)行FT-IR分析，測(cè)試方法采用溴化鋰壓片法、ATR全放射方法，分辨率為4cm^-1，掃描次數(shù)為16，測(cè)試范圍為600～4000cm^-1。冷凍干燥、真空105℃干燥、鼓風(fēng)105℃干燥不同方式干燥后的香蕉皮粉末FT-IR圖譜見圖1，由圖1可以看出，三種不同方式干燥的香蕉皮粉末紅外光譜圖沒有明顯區(qū)別。在三種干燥方式中都出現(xiàn)3390cm^-1,2930cm^-1，1610cm^-1,1390cm^-1，1060cm^-1等吸收峰。3390cm^-1為酚類上的O-H伸縮振動(dòng)，2930cm^-1為酚類上的C-H伸縮振動(dòng)，1610cm^-1為酚類上的C＝C伸縮振動(dòng)，1390cm^-1為酚類上的C-H彎曲振動(dòng)，表明香蕉皮粉末的主要成分為多酚。

采用熱重分析儀對(duì)冷凍干燥香蕉皮粉末進(jìn)行TG分析，測(cè)試溫度范圍為35～800℃，升溫速率為10℃/min，空氣流量60ml/min，一份以氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣氛，另一份不設(shè)保護(hù)氣體。由圖2可以看出，香蕉皮粉末失重第一階段在100℃前，為脫水階段，質(zhì)量損失約3.5％，主要為香蕉皮粉末中游離水、物理吸附水等隨溫度的升高而蒸發(fā)；第二階段發(fā)生在溫度為170-242℃之間，氮?dú)鈿夥罩械南憬镀し勰┵|(zhì)量剩余約73％，空氣氣氛中的香蕉皮粉末質(zhì)量剩余約71％，第三階段發(fā)生在溫度為242-370℃，氮?dú)鈿夥罩械南憬镀し勰┵|(zhì)量剩余約42％，空氣氣氛中的香蕉皮粉末質(zhì)量剩余約37％，在此階段中空氣氣氛比氮?dú)鈿夥罩械南憬镀し勰┵|(zhì)量損失稍大。另外，在370-490℃之間空氣氣氛中香蕉皮粉末比氮?dú)鈿夥罩卸嘁粋€(gè)快速分解階段，質(zhì)量剩余約12％，主要是因?yàn)樵诳諝鈿夥罩?，香蕉皮中部分物質(zhì)被氧化進(jìn)而被分解，當(dāng)升溫到800℃高溫條件下在空氣氣氛中的香蕉皮粉末剩余質(zhì)量為8.5％，而在氮?dú)鈿夥罩袨?6％，表明香蕉皮粉末在空氣中分解更徹底。香蕉皮粉末主要開始分解溫度為170℃，這表明香蕉皮粉末的熱穩(wěn)定性較好，105℃的干燥溫度不會(huì)使香蕉皮產(chǎn)生熱分解。

用DSC差示掃描量熱儀對(duì)冷凍干燥香蕉皮粉末進(jìn)行DSC分析，在105℃下保溫處理2h，觀察香蕉皮粉末的吸熱量，以氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣體，空氣流量為50ml/min。由圖3可以看出，香蕉皮粉末在105℃保溫過程中穩(wěn)定吸熱，這是香蕉皮中水分蒸發(fā)吸熱，但熱流量變化很小表明香蕉皮粉末在105℃的氮?dú)鈿夥罩锌芍辽俜€(wěn)定存在120min，熱穩(wěn)定性較好，可滿足干燥的要求。

實(shí)施例2

本實(shí)施例為香蕉皮色素提取方法。

上述三種不同方式干燥后的香蕉皮粉末采用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)提取色素，提取工藝條件為：超聲功率360W、超聲時(shí)間11min、乙醇體積分?jǐn)?shù)40％、液料比20ml/g。所得提取液采用高效離心機(jī)離心，轉(zhuǎn)速8000r/min，時(shí)間20min，取上清液。然后分別取相同量的提取液，稀釋定容，掃描UV-Vis吸光度曲線。圖4為不同方式干燥后香蕉皮粉末提取液吸光度曲線，由圖1可以看出，在可見光區(qū)冷凍干燥、真空干燥和鼓風(fēng)干燥的吸光度曲線不同，真空干燥提取液在381nm處出現(xiàn)一個(gè)吸收峰。視覺觀察，真空干燥提取的香蕉皮提取液顏色較深，鼓風(fēng)干燥次之，隨溫度升高，提取液顏色逐漸加深。

實(shí)施例3

本實(shí)施例為采用香蕉皮色素染色毛織物方法。

用電子天平稱取若干份洗滌干凈的毛織物，放入溫水中浸泡一定時(shí)間后取出即為待染色布樣。用振蕩式染色小樣機(jī)進(jìn)行染色。采恒溫染色結(jié)束后取出織物，清洗后自然晾干。

染色方法為以下中的任一種：

預(yù)媒法染色：經(jīng)濕潤(rùn)的紡織品放入含媒染劑的溶液中處理后取出；再投入含有香蕉皮色素的染浴中；或

同浴法染色：將潤(rùn)濕的紡織品放入含媒染劑和香蕉皮色素的染浴中共同進(jìn)行染色；或

后媒法染色：將潤(rùn)濕紡織品放入含有香蕉皮色素的染浴中進(jìn)行染色，加入媒染劑繼續(xù)染色。

具體地，染色方法中香蕉皮色素的用量為紡織品重量的5％。

具體地，染液的pH為3。具體地，染液pH采用磷酸系列緩沖液進(jìn)行調(diào)控。

優(yōu)選地，染色過程中浴比為1:(25～35)。具體地，染色過程中浴比為1:30。

優(yōu)選地，在含有香蕉皮色素的染浴中進(jìn)行染色時(shí)，染色溫度為90～100℃，染色時(shí)間為60～100min。優(yōu)選地，在含有香蕉皮色素的染浴中進(jìn)行染色時(shí)，染色溫度為98℃，染色時(shí)間為90min。

優(yōu)選地，媒染劑為含有鋁離子后含有鐵離子的金屬鹽媒染劑。更為具體地，所述媒染劑為KAl(SO₄)₂·12H₂O或FeSO₄·7H₂O。

優(yōu)選地，預(yù)媒法染色中，在含媒染劑的溶液中處理的溫度為50～70℃，具體為60℃。優(yōu)選地，預(yù)媒法染色中，在含媒染劑的溶液中處理的時(shí)間為30～60min，具體為40min。

優(yōu)選地，后媒法染色中，在含媒染劑的染液中處理的溫度為80～90℃，具體為85℃。優(yōu)選地，后媒法染色中，在含媒染劑的染液中處理的時(shí)間為30～40min，具體為35min。

具體地，所述紡織品為毛織物。

染色毛織物顏色及色牢度測(cè)試方法為：將染色后的織物試樣放置在溫度為21±1℃，濕度為65±2％的標(biāo)準(zhǔn)條件下預(yù)處理24h后，采用Color Eye 7000A電腦測(cè)配色儀測(cè)定其K/S值及顏色特征值L*、a*、b*、c*，K/S值為染色深度，L^*為明度，紅綠a*值，黃藍(lán)b*值，彩度c*值?？椢锷味葴y(cè)試均采用真空干燥105℃的香蕉皮粉末提取色素染色毛織物?？椢镌硐瓷味纫罁?jù)GB/T 3921-2008測(cè)定，皂洗條件選用5g/L的皂洗溶液，40℃洗滌30min。摩擦牢度依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3920-1997測(cè)定，分為濕摩擦和干摩擦牢度。耐日曬色牢度依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8427-1998測(cè)定。耐熱壓色牢度(潮壓)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6152-1997測(cè)定。

表1為不同方式干燥后香蕉皮所提取色素染色毛織物的顏色特征值和染色毛織物試樣圖，由表1可知，織物視覺觀察顏色和400nm處的K/S值均顯示真空干燥所得香蕉皮色素染色毛織物顏色較深，鼓風(fēng)干燥其次；隨溫度升高，染色毛織物顏色逐漸加深?？紤]到不同方式干燥后香蕉皮提取液吸光度曲線形態(tài)發(fā)生變化，僅使用400nm處吸收波長(zhǎng)的K/S值表征織物顏色深淺還不夠，本文進(jìn)一步采用400-700nm之間K/S值面積表征織物顏色深淺。圖5為不同方式干燥香蕉皮色素染色毛織物在400-700nm之間K/S值面積，因此進(jìn)一步表明表1所得結(jié)論，105℃真空干燥所得香蕉皮色素染色毛織物顏色最深。

表1不同干燥方式香蕉皮色素染色毛織物顏色特征值

注：試樣采用直接染，表1中(a-g)同圖4。

實(shí)施例4

本實(shí)施例為不用染色方法對(duì)染色后毛織物色牢度的影響試驗(yàn)。其具體見表2所示。

表2真空干燥105℃的香蕉皮粉末提取的色素染色后毛織物的色牢度

表2中：①鋁離子預(yù)媒染；②鋁離子同浴染；③鋁離子后浴染；④鐵離子預(yù)媒染；⑤鐵離子同浴染；⑥鐵離子后媒染；⑦直接染。KAl(SO₄)₂·12H₂O用量6％(o.w.f)，F(xiàn)eSO₄·7H₂O用量3％(o.w.f)。

表2為香蕉皮色素染色后毛織物的各項(xiàng)色牢度值，由表2可知，皂洗色牢度中變色牢度級(jí)別相比棉沾、毛沾牢度較低，這是由于染色織物皂洗后織物顏色變深，但變色最低也達(dá)到了3-4級(jí)，說明香蕉皮色素染色后毛織物具有較好的皂洗牢度。染色后織物的摩擦牢度、日曬牢度、熱壓牢度均達(dá)到了3級(jí)以上，可滿足服裝行業(yè)對(duì)紡織品色牢度的使用要求，真空干燥105℃適用于作為紡織品染料資源的香蕉皮干燥，香蕉皮色素染色毛織物具有較好的牢度。

經(jīng)不同干燥方式、溫度干燥后的香蕉皮粉末顏色不同，真空干燥顏色最深，隨干燥溫度增加，香蕉皮粉末顏色逐漸變深。香蕉皮色素?zé)岱€(wěn)定性好，三種不同方式干燥的香蕉皮粉末紅外光譜圖沒有明顯區(qū)別；香蕉皮在空氣和氮?dú)庵械钠鹗挤纸鉁囟仍?70℃；DSC圖譜顯示香蕉皮在105℃保溫中至少可以穩(wěn)定存在120min。在本文7種干燥條件中，真空干燥105℃所得香蕉皮粉末染色毛織物顏色最深，因此，該條件尤其適用于作為紡織品染料資源的香蕉皮干燥，所得香蕉皮粉末提取后染色毛織物具有較好的皂洗、摩擦、日曬及熱壓牢度，均達(dá)到3級(jí)以上。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。