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实验大理白族扎染中天然植物染料研究与应用

一、实验目的

(1)通过板蓝根中靛蓝的提取和分离，了解天然产物的提纯和分离方法；

(2)了解靛蓝在生产生活中的应用前景；

(3)了解分析仪器的使用方法以及图谱解析；

(4)熟练掌握溶剂浸泡提取的原理和基本方法。

二、实验原理

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靛蓝作为一种常见的双吲哚类生物碱化合物，是常用的印染试剂。目前，已知含有

靛蓝的原料较多，如板蓝根、蓼蓝、菘蓝、木蓝、马蓝等。其中，板蓝根中的靛蓝含量

[2][3-4]

较高，是作为板蓝根制剂的质控指标。有关靛蓝提取工艺和应用也有大量报道。有

机化学实验教材普遍含有“菠菜色素提取”和“咖啡因提取”等天然产物提取实验，大

多数高校化学类专业也把此类实验列入教学实验大纲中。这类实验涵盖了天然产物的提

取、分离、纯化、鉴定等过程，涉及了有机化学和分析化学的基本实验操作：浸泡、浓

缩、提纯、色谱鉴定等，是一类较为典型的化学综合性教学实验。

在调研大理白族扎染过程中，我们发现关于靛蓝提取、合成、鉴定、染色等的报道

[3-5]

屡见不鲜，但是，将提取靛蓝应用于传统扎染的教学实验却未有报道。于是，我们立

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足于本校多年教学基础，综合实验的实用性和新颖性，结合其可操作性和必要性。引

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入云南丰富的动植物资源和各类民族传统工艺的区位优势，以非物质文化遗产大理白

[10]

族传统扎染为背景，创新设计了板蓝根中提取靛蓝应用于扎染的创新实验教学。本文

旨在介绍一个全新的教学实验，以期寓教于乐，激发学生探索热情。

板蓝根作为一种常用的中药材，具有清热解毒，凉血利咽的功效。而板蓝根同时也

是一种历史悠久且应用广泛的染料，其主要染色物质是靛蓝(图1中化合物a)，含量可达

8.820μg.g-1，另有少量靛玉红。靛蓝又名食用蓝，蓝色粉末，分子式为CHNO，熔

161022

点390-392oC。

靛蓝在板蓝根中的存在形式是靛甙。靛蓝由两分子靛甙缩合而成，由于靛甙易溶于

乙醇和水而靛蓝不溶，因此我们可以采用溶剂提取和抽滤洗涤的方式提纯。

本实验的关键在于如何提取靛蓝并染色。由于靛蓝不溶于水，因此染色时需要将其转

化为水溶性物质。但从实验结果而言，布料经洗涤剂反复洗涤后并未发现褪色情况。因

此，我们认为这不是简单的物理吸附过程，而是伴随着复杂的化学反应变化的过程。根

[11]

据文献报道，王志鹏课题组对其染色机理进行了

较为全面的研究。总结其工作，靛蓝与织物作用需

要满足两个条件：(1)纤维本身要为亲水性高分子材

料；(2)纤维中需要含有氢键供体和受体。

结合王志鹏课题组的工作，同时考虑到靛蓝不

易溶于水的性质。因此，我们通过加入二氧化硫脲、

氢氧化钠和氯化钠，使靛蓝还原为靛白释放出氢键

的供体和受体使其能够与布料中的氢键结合，从而

达到染色的目的。就溶解性而言，靛蓝＜靛白(图

1中化合物b)＜靛白钠盐(图1中化合物c)。因此，

氢氧化钠的加入，使靛白转化为靛白钠盐的转化率

增大，同时也增大了靛白的水溶性，使其与纤维接

图1靛蓝染色机理

触率更大，如此便可达到最佳染色条件。靛白钠盐

也可通过水解的形式转化为靛白(如图1所示)。

三、实验用品

仪器：分析天平(上海天平仪器厂)、薄层色谱硅胶板(青岛海洋化工厂)、傅里叶红外

光谱仪(ThermoFisherScientific公司)、高效液相色谱仪(美国安捷伦公司)、紫外光谱仪(美

国安捷伦公司)、色谱柱(美国安捷伦公司)、石英比色皿、烧杯、量筒、研钵、玻璃