植物靛蓝与合成靛蓝染料的快速鉴别方法

陈镇+李马斌

摘要

植物靛蓝与合成靛蓝染色效果相同、化学成分相似，但成本价格却有着显著差别。本文介绍了7种相对简单快捷的定性鉴别方法，并从鉴别原理、操作过程、结果判定及方法评价四方面进行了比较分析，以期为靛蓝染品的客户与商家、从事靛蓝印染加工的公司与企业提供参考。

关键词：植物靛蓝；合成靛蓝；染料；鉴别

1 引言

植物靛蓝与合成靛蓝统称为靛蓝染料（Indigo blue、Vat Blue 1），分子式为C16H10N2O2，结构式如图1，按结构分类属于靛类染料，按应用分类属于还原染料，传统上主要用于棉、麻、丝、毛等天然纤维纺织品染色，近年来，在涤、锦、氨、腈等合成纤维染色中应用也越来越广泛[1]。

我国早在3600年前的夏朝就使用植物靛蓝染料，它是蓝草（菘蓝、蓼蓝、马蓝等）经发酵提炼后制得的最早的天然染料，主要含有靛蓝和靛玉红（5%～20%）两种色素成分，及极少量的靛棕、靛黄等色素[2]。经其染色的纤维及纺织品色调高雅、手感丰满、安全健康，并具有良好的药用价值（抗菌、消炎等）和较高的艺术价值（扎染、蓝印花布等），但也存在成本较高、染色重现性较差等缺点[3]。

19世纪中叶，纺织工业革命及发展使得染料的需求激增，1880年德国科学家拜尔申请了第一个合成靛蓝的专利；1897年巴斯夫公司实现了合成靛蓝的工业化生产[4]。合成靛蓝纯度高（只含靛蓝一种色素成分）、色泽艳丽、日晒牢度好、价格便宜，逐步取代了植物靛蓝。

但近现代以来，随着环保意识的增强，环境监测技术的进步，合成染料在生产、使用及废弃过程中对环境、生态及人类健康的不利影响越来越受到关注，而植物染料则因其天然、绿色、安全、易生物降解等优势越来越受到人们的青睐，植物靛蓝也以个性、时尚、自然、健康的鲜明姿态成为染料市场越来越闪耀的明星。

2 鉴别方法

2.1 物理性状法

鉴别原理：根据植物靛蓝与合成靛蓝在物理性状上的差异来鉴别。

操作过程：分别取二者染料样品（颗粒状或液态状），观察其颜色、状态，闻其气味。

结果判定：合成靛蓝染料以工业化大生产制得，产品纯、颜色深、色泽艳，且无论粉末状还是液态状分散都较均匀，染料本身没有明显气味；植物靛蓝染料因其天然来源及制备工艺，颜色略萎暗，且带灰蓝色，同时其颗粒易结团，液体易凝块，染料略含有草腥味。

方法评价：该法方便快捷，不需要仪器设备及试验操作，但需要较深的行业基础和一定的从业经验，而对于非专业人士鉴别起来难度较大。

2.2 染色过程法

鉴别原理：根据植物靛蓝与合成靛蓝染料在纤维染色过程中的性能差异来鉴别。

操作过程：（1）植物靛蓝与合成靛蓝均难溶于水，必须先制得隐色体钠盐溶液，比较其颜色；（2）比较染液上染过程、着色难易程度及织物颜色变化；（3）比较染色过程中的助剂使用情况；（4）比較后续皂洗工艺中的掉色情况。

结果判定（以棉织物染色为例）[5]：（1）合成靛蓝隐色体钠盐溶液颜色为深蓝色，而植物靛蓝隐色体钠盐溶液呈绿色或黄绿色；（2）染色时，合成靛蓝对织物的上染相对较易，一道工序即可染出较深的颜色，但却难以染出如月白这种极浅蓝；而植物靛蓝染色时，一道染色工序的色较浅，要想获到深色，须经过反复多道染色工序，由浅至深；（3）染色过程中，植物靛蓝所需助剂较少（可仅添加碱剂及还原剂），而合成靛蓝所需助剂较多（除碱剂、还原剂外，还需分散剂、固色剂等）；（4）在后续皂洗工艺中，合成靛蓝所染织物牢度较差，皂洗易掉色；而植物靛蓝染色织物掉色不严重。

方法评价：该法紧密结合靛蓝染色工艺过程，需要其他药品、试验仪器及较专业人员操作，通过以上任意一点，可初步判别植物靛蓝与合成靛蓝，结合以上四点，基本可完全鉴别出两种染料。

2.3 氧化显色法

鉴别原理：靛蓝色素能被浓硝酸氧化成黄色，而靛玉红色素不被浓硝酸氧化，根据靛蓝与靛玉红的抗氧能力差异来鉴别。

操作过程：取二者染色织物，滴加浓硝酸氧化，观察织物上色圈及水洗后色圈的颜色变化。

结果判定：植物靛蓝中含有靛玉红色素，织物上滴加浓硝酸处由内到外依次出现淡紫红色、黄绿色两个色圈，经水洗后仅剩下紫红色色圈的是植物靛蓝；织物上滴加浓硝酸处理由内到外出现淡黄色、黄绿色色圈，经水洗后色圈全部消失的是合成靛蓝[6]。

方法评价：该法鉴别过程中，颜色现象的特征性与植物靛蓝中靛玉红的含量及均匀度有直接关系，若所取植物靛蓝样品纯度相对较高，则颜色现象不是那么明显，二者区分起来有一定难度，若所取植物靛蓝样品中靛玉红的含量较高，则比较好区分和鉴别。

2.4 薄层色谱法

鉴别原理：根据薄层色谱法试验时所呈现的不同颜色色斑来鉴别。

操作过程：参照薄层色谱法试验法[7]，吸取植物靛蓝和合成靛蓝染料氯仿萃取后溶液，分别点于同一硅胶薄层板上，以苯-氯仿-丙酮（5：4：1）为展开剂，展开、取出、晾干。

结果判定：由于植物靛蓝中含有靛玉红色素，因此，同时出现紫红色和蓝色色斑的是植物靛蓝；仅出现蓝色色斑的是合成靛蓝。

方法评价：该法结果判定与氧化显色法类似，受植物靛蓝中靛玉红的含量及均匀度影响较大，若所取植物靛蓝样品纯度相对较高，二者区分起来有一定难度，反之，则比较好区分和鉴别。

2.5 甲醇溶解法

鉴别原理：靛蓝色素微溶于甲醇，而靛玉红色素易溶于甲醇，根据靛蓝与靛玉红在甲醇溶液中的溶解性能差异来鉴别。

操作过程：分别取等量的两种染料于两杯甲醇溶液中，搅拌、静置，观察上清液颜色。

结果判定：植物靛蓝染料中因含有可溶性靛玉红色素，其甲醇溶液呈紫红色，而合成靛蓝仅微溶，因此其甲醇溶液呈浅蓝色。endprint

方法评价：该法操作较简单，但鉴别结果仍然受植物靛蓝中靛玉红的含量及均匀度的影响，若所取植物靛蓝样品中靛玉红色素含量较高，则可快速鉴别；反之，则有一定难度。

2.6 紫外光谱法

鉴别原理：根据靛蓝与靛玉红二者紫外吸收峰的差异来鉴别。

操作过程：用紫外可见光分光光度仪在400nm～700nm波长处扫描植物靛蓝及合成靛蓝染料的甲醇溶液。

结果判定：植物靛蓝甲醇溶液在610nm处附近有一个明显的吸收峰（靛蓝），并在543nm处附近还有一吸收峰（靛玉红）；而合成靛蓝溶解液仅在610nm处有吸收峰（靛蓝）[8]。

方法评价：该法简单高效，避免了甲醇溶解法中鉴别结果受植物靛蓝染料中靛玉红的含量及均匀度的影响，结果较准确。

2.7 荧光光谱法

鉴别原理：根据靛蓝与靛玉红二者荧光性能的差异来鉴别。

操作过程：采用荧光光谱仪在200nm～700nm波长处扫描植物靛蓝与合成靛蓝染料甲醇溶液。

结果判定：靛蓝色素没有荧光性能，而靛玉红具有一定强度的荧光性能，因而，染料甲醇溶液在495nm处出现特征性发射峰是植物靛蓝；而在200nm～700nm范围内没有出现特征性荧光峰的是合成靛蓝[9]。

方法评价：该法原理、过程及结果判定与紫外光谱法相似，鉴别结果也较准确，但荧光光谱仪的操作略复杂。

3 结语

植物靛蓝与合成靛蓝染料的鉴别方法有很多，要获得更精确的鉴定结果，可选择气相、液相色谱法，但过程比较复杂，本文选择性介绍了7种相对简单快捷的定性鉴别方法，以便于客户、商家、企业能在实际应用中选择与使用，提供参考与帮助。

参考文献：

[1]袁霞.靛蓝浸染合成纤维的研究进展[J].上海纺织科技，2013，41（10）：4-6，17.

[2]张华玲.靛蓝染料制备方法及染色工艺的发展[J].宁德师专学报（自然科学版）， 2010，22（4）：364-367.

[3]贾秀玲.植物靛蓝染料染色及固色工艺研究[D].东华大学，2012.

[4]姚继明，吴远明.靛蓝染料的生产及应用技术进展[J]. 精细与专用化学品，2013，21（4）：13-18.

[5]贾秀玲，崔运花，韩雅岚，等. 植物靛蓝染料的开发应用现状及展望[J].纺织科技进展，2011（2）：24-26.

[6]刘健，刘文凤，余志成.天然靛蓝和合成靛蓝染色棉织物的鉴别[J].现代纺织技术，2014（3）：49-52.

[7]汪瑗，朱若华，陈惠.薄层色谱分析法及其进展[J].大学化学，2006，21（3）：34-40.

[8]何桂华，郑新华，韓焕美，等.人工合成色素靛蓝标准样品的研制[J]. 食品研究与开发，2013，34（22）：11-13.

[9]刘文凤，余志成.采用3种光谱技术鉴别天然靛蓝染色蚕丝织物[J].蚕业科学，2015，41（6）：1050-1054.

（作者单位：陈镇，湖南工程学院、生态纺织材料及染整新技术湖南省高校重点实验室；李马斌，绍兴市赤兔化工有限公司）endprint