茶多酚用于羊毛染色工艺研究

王静，张玲丹，杨秀芳，梁慧玲*

（1.中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院，浙江省茶资源跨界应用技术重点实验室，浙江杭州 310016；2.浙江经贸职业技术学院，浙江杭州 310018）

茶多酚用于羊毛染色工艺研究

王静1，张玲丹2，杨秀芳1，梁慧玲1*

（1.中华全国供销合作总社杭州茶叶研究院，浙江省茶资源跨界应用技术重点实验室，浙江杭州 310016；2.浙江经贸职业技术学院，浙江杭州 310018）

采用后媒染法，设计正交实验，考察温度（30℃、50℃、80℃）、茶多酚含量（1%、5%、10%）、pH值（4、7、9）、媒染剂/茶多酚比值（1∶1、1∶2、1∶4）等四个因素对染色效果的影响。结果表明，影响染色效果的顺序为：温度＞pH值＞茶多酚浓度＞媒染剂和茶多酚的比例。在本实验中，A3、B1、C2和D1的条件可以使得羊毛颜色的R、G、B值最小（最黑），即在温度80℃、茶多酚浓度1%、pH中性和媒染剂用量1∶1时，羊毛易染成黑色。由此得出茶多酚对羊毛染色具有可行性，也为茶多酚染发剂的研究提供了依据。

茶多酚，羊毛，染色，媒染剂

化学染发剂中一般含有Pb、Ni、Co等元素，在生产加工及使用过程中会对人体造成一定的危害，同时也会造成一定的环境污染。因此，近年来对于天然染发剂的开发逐渐成为一个研究热点。作为天然色素之一，茶多酚在天然蛋白质纤维染色方面的应用受到了一定的关注。茶多酚（Tea Polyphenols，TP），又称茶单宁、茶鞣质等，是存在于茶叶水浸出物中能与亚铁离子产生综合反应的多酚类化合物的总称。

目前，已有研究将茶多酚应用于丝绸的染色中，且发现其单独染色能力较弱，但与媒染剂共同使用时，上色效果较佳，且水洗牢度和干摩擦色牢度均能达到4级及以上[1]。汪茹等[2-3]对天然儿茶素在染发剂中的应用进行研究，发现直接使用儿茶素进行染色，可以将牦牛毛染成棕色，使用亚铁离子作为媒染剂可使牦牛毛颜色偏向黑色。

考虑到羊毛纤维与人的头发材料极其相似，为此，本文主要通过正交实验，探讨了温度、pH值、茶多酚含量及茶多酚与媒染剂的比例等四因素对茶多酚在羊毛染色上的影响，为茶多酚染发剂的研究与开发提供了有力的数据支持和科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

羊毛及98%茶多酚：市售；硫酸亚铁，乙酸和氢氧化钠：均为分析纯。

1.2 试验设备

AL204型电子天平；DK-S24型电热恒温水浴锅；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱。

1.3 正交实验设计

经前期研究发现，在先媒后染、先染后媒和共浴染色三种方法中，先染后媒所获得的羊毛颜色较为均一，且经洗涤剂洗涤后不易褪色，因此，本实验采用先染后媒的方法进行下一步实验。之后，分别使用Al3+、Zn2+和Fe2+作为媒染剂进行染色，结果发现Fe2+作为媒染剂时羊毛染色后颜色最深，因此后续的实验使用FeSO4作为媒染剂。

设计正交试验，探讨天然染料茶多酚对羊毛的染色效果。温度及pH值参考汪茹[3]之前对儿茶素的研究设计，茶多酚含量及媒染剂用量根据之前预实验进行设计。因素水平见表1，表2是根据因素水平表1设计的正交实验方案表。其中，茶多酚溶液的用量为20mL，媒染剂FeSO4为饱和溶液，羊毛质量为0.5g。具体实验方法如下。

取一定浓度的20mL茶多酚溶液，加热至目标温度，随后将0.5g羊毛浸没在茶多酚溶液中，加热10min后，加入相应比例的媒染剂溶液（饱和FeSO4），并调节至相应条件的pH值（分别用乙酸和NaOH溶液调节），期间搅动溶液并保持pH值恒定，加热30min后取出羊毛，在60℃下烘干。再将羊毛用洗洁精进行洗涤，烘干后进行扫描，使用软件对羊毛颜色进行分析。每个样品重复2次。

1.4 图像处理[4]

扫描后采集的图像以JPG格式导入电脑，采用Photoshop CS2.0软件中滤镜-模糊-平均命令进行处理，在信息栏中读取RGB颜色模式的色泽参数值。

1.5 数据处理

实验数据应用Excel 2007软件对数据进行处理、分析。

表1 正交设计Table 1 Orthogonal design

表2 正交实验表Table 2 Orthogonal experiments

2 结果与分析

2.1 羊毛染色结果

不同试验条件对羊毛的染色结果如图1所示。

图1 不同实验条件羊毛染色结果Fig.1 Results of Wool Dyeing in Different Experimental Conditions

从图2可以看出，大部分羊毛均为灰色或棕色，表明采用FeSO4作为媒染剂，茶多酚易将羊毛染成深色。且染色均匀，对羊毛无明显损伤作用。

2.2 正交实验结果

根据正交实验所得到不同处理方式羊毛颜色的RGB值及正交分析结果如表3和表4所示。四个因素对R、G、B三个值的影响大小排序均为：A（温度）＞C（pH值）＞B（茶多酚含量）＞D（媒染剂和茶多酚的比例）。

表3 正交实验染色结果Table 3 The dyeing result of orthogonal experiments

表4 正交结果分析Table 4 Results analysis of orthogonal experiments

本研究希望能将茶多酚应用于染发剂，因此希望在较温和的条件下获得的颜色尽量接近黑色。黑色的R、G、B值均为0。由此得出，在正交实验中，A3、B1、C2和D1的条件可以使得羊毛颜色的R、G、B值最小，即在温度较高、茶多酚浓度较低、pH中性和媒染剂用量较高的条件下，羊毛易染成黑色。

3 讨论

本研究通过正交实验设计，使用天然染料茶多酚和媒染剂饱和FeSO4溶液对羊毛采用先染后媒的方式染色。根据结果可以看出，茶多酚在FeSO4媒染剂存在下，易使羊毛染成深色，且染色效果均匀，对羊毛无明显损伤作用。通过正交实验分析得出，温度对染色结果的影响最大，其次依次为pH值、茶多酚浓度和媒染剂与茶多酚的比例。同时，在温度较高、茶多酚浓度较低、pH中性和媒染剂用量较高的条件下，羊毛的颜色会较深，利于其应用在染发剂中。本研究的结果为茶多酚染发剂的研究与开发提供了有力的数据支持和科学基础。

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

[2] 汪茹,侯秀良,高海燕,等.膜分离后的儿茶色素染发性能研究[J].天然产物研究与开发,2011,23(1):131-135.

[3] 汪茹.新型天然色素染发剂制备及其染色理论的初步研究[D].无锡:江南大学,2011.

[4] 李文萃.基于视觉技术的绿茶外形色泽与品质关系研究[D].杭州:浙江大学,2014.

Wool Dyeing Processing of Natural Tea Polyphenols

WANG Jing1,ZHANG Ling-dan2,YANG Xiu-fang1,LIANG Hui-ling1*
(1.Hangzhou Tea Research Institute,CHINA COOP,Zhejiang Key Laboratory of Transboundary Applied Technology for Tea Resources, Hangzhou 310016,China;2.Zhejiang Economic&Trade Polytechnic,Hangzhou 310018,China)

This paper adopts post-mordant dyeing method and orthogonal experimental designs to study the influence of four factors,namely,temperature(30℃,50℃,80℃),tea polyphenols content(1%,5%,10%),pH(4,7, 9)and the ratio of dye mordant to tea polyphenols (1∶1,1∶2,1∶4)on dyeing effects.The results show that the influence order of these four factors on dyeing effects is temperature＞pH＞TP content of＞the ratio of dye mordant to tea polyphenols.When the temperature is 80℃,the TP content is 1%,pH is 7 (neutral)and the ratio of dye mordant to tea polyphenols is 1 to1,the wool is easier to be dyed black,which means the RGB value is minimized (the darkest)in experimental conditions of A3,B1,C2,and D1.This study indicates that dyeing wool with tea polyphenols is feasible and lays the foundation for the development of hair dye containing tea polyphenols.

Tea polyphenols,Wool,Dyeing,Dye mordant

TS193.62

A

2095-0306（2014）02-0013-03

中国茶叶加工 2014，（2）:13～15

2014-05-14

浙江省茶产业技术创新战略联盟（2010LM201），杭州市科研院所专项研究课题（20132231E22）

王静（1989-），女，硕士，研究实习员，目前主要从事茶叶深加工产品研究与开发。

*通讯作者：hlliangtea@icloud.com