خالص سازی رنگینه طبیعی استخراج شده از پوست درخت انبه برای کاربرد روی الیاف پروتئینی

تمایل رو به افزایش استفاده از رنگزاهای طبیعی که از چندین سال پیش آغاز شده بود، اکنون در آستانه جامه ی عمل پوشیدن است. این مقاله در خصوص توسعه روشی برای خالص سازی رنگ طبیعی استخراج شده از گیاهی به نام Mangifera Indica Linn (درخت انبه) می باشد که در نقاط مختلف کشور میانمار به وفور یافت می شود. اهداف این پژوهش تولید رنگ خالص استخراج شده از پوست درخت انبه، به منظور مطالعه رنگ الیاف پروتئینی رنگرزی شده (نخ پشم و ابریشم) با استفاده از روش های مختلف رنگرزی، و همچنین بررسی خواص ثباتی نمونه منسوجات رنگرزی شده می باشد. در این مطالعه ترکیبات موجود در پوست درخت انبه و رنگزای حاصل از آن، با استفاده از آزمایشهای گیاشیمیایی تعیین شد. بهینه سازی شرایط خالص سازی رنگینه با تغییر نوع حلال، نسبت جامد به مایع ، زمان، و درجه حرارت صورت گرفت. سپس رنگینه طبیعی خالص سازی شده با استفاده از دندانه و با شرایط مختلف رنگرزی، روی الیاف پروتئینی (نخ پشم و ابریشم) به کار گرفته شد. آزمون های ثبات نوری، سایشی، و شستشویی روی نمونه های رنگرزی شده صورت گرفت. همچنین محدوده رنگ ایجاد شده روی منسوجات رنگرزی شده به کمک پارامترهای L*،a* ،b*(مختصاتCIELAB) تعیین شد و شدت جذب رنگینه روی منسوج با استفاده از مقادیر K/S مورد بررسی قرار گرفت.
رنگینه ماده ای رنگی است که می تواند به منظور استفاده روی منسوجاتی نظیر پنبه، ابریشم، یا کتان تولید شود. رنگینه های طبیعی از گل ها، درختان، بوته ها، دانه ها، برگ ها، حشرات و مواد معدنی به دست می آیند. در طول قرن ها این رنگینه ها برای ایجاد رنگ روی منسوجات، نخ، چرم، مواد غذایی، و … مورد استفاده قرار می گرفتند. رنگینه های طبیعی می توانند رنگ هایی ملایم و بسیار درخشان به نخ ها و منسوجات بدهند. چسباندن گیاهان به پارچه با سایش پیگمنت های له شده به لباس، از روش های ابتدایی رنگرزی بوده است. با گذشت زمان روش ها پیشرفته تر شدند و شیوه هایی گسترش یافتند که در آنها رنگینه های طبیعی به دست آمده از میوه ها، دانه ها، و گیاهان دیگر فشرده یا له شده و به همراه منسوج جوشانده می شدند.
روش های استخراج رنگینه های طبیعی و همچنین شیوه های رنگرزی که توسط رنگرزان سنتی بیان شده اند، کامل نیستند. بنابراین، لازم است روش های جدیدتری برای استخراج و خالص سازی رنگینه های طبیعی ایجاد و استاندارد شوند. در این تحقیق عملیات استخراج، خالص سازی، و خشک نمودن رنگینه ها مورد بررسی قرار گرفته است تا بیشترین ترکیبات رنگی در پودر رنگینه نهایی به دست آید.
مواد و روش ها
پوست درخت انبه (Mangifera Indica Linn) برای استخراج رنگینه طبیعی خالص شده انتخاب شد. درختان انبه به وفور در سراسر میانمار رشد می کنند. استون، الکل ۹۵٪، و اتر نفت خام به عنوان حلال برای استخراج ماده رنگی از پوست درخت انبه مورد استفاده قرار گرفتند. حلال های مختلف متداول، مواد شیمیایی و تجهیزات آزمایشگاهی برای انجام این پروژه به کار گرفته شدند.
الیاف پروتئینی (پشم و ابریشم)، با رنگینه خالص سازی شده و همچنین رنگینه خام رنگرزی شدند تا رنگ منسوجات در دو حالت مقایسه شود. کروم به عنوان دندانه مورد استفاده قرار گرفت. ماشین شستشویL – 4 (4 – rack testing bottle) Launder – OMeter , Moderl دستگاه آزمایش ثبات شستشویی نوع GAKUSHIN، ۰۲۴۱JIS STDL – و دستگاه آزمایش ثبات نوری A237SDL برای آزمون های ثبات رنگ نمونه های رنگرزی شده به کار گرفته شدند. اسپکتروفوتومتر A3100 Gretag Macbeth Colour – Eye برای اندازه گیری محدوده رنگ منسوجات رنگرزی شده با استفاده از مؤلفه های L*،a* ، b*، C*مورد استفاده قرار گرفت و برای اندازه گیری شدت جذب رنگینه روی سطح منسوجات، از مقادیر K/S استفاده شد.
تهیه مواد اولیه
ماده اولیه که پوست درخت انبه می باشد از تنه درخت بریده و به کمک آب و برس زنی پاک می شود تا ناخالصی ها از آن زدوده شده سپس در دمای اتاق خشک و توسط آسیاب پودر می شود. پیش از آغاز استخراج و خالص سازی رنگینه طبیعی، حضور انواع ترکیبات شیمیایی در پوست درخت انبه به وسیله آزمون های مقدماتی گیاشیمیایی مشخص می شود.
بهینه سازی شرایط خالص سازی رنگینه
g100 از پودر پوست درخت انبه داخل بالن تهگرد آزمایشگاهی ریخته و ml۵۰۰ اتانول- آب (۴۰:۶۰) به آن اضافه می شود. سپس بالن به مدت یک ساعت در دمای C۶۰° در حمام آب حرارت داده شده. پس از استخراج رنگینه، محلول استخراج شده از صافی عبور داده می شود و بازیافت اتانول به روش تقطیر صورت می گیرد. پس از تقطیر، محلول غلیظ رنگینه در دمای C۶۰° داخل آون خشک شده. بدین ترتیب، رنگینه خام به صورت پودر به دست می آید. جدول ۱ شرایط استخراج رنگینه خام را نشان می دهد.

از آنجا که بازدهی رنگینه خالص سازی شده بستگی به چندین پارامتر از قبیل انواع حلال، نسبت جامد به مایع، زمان، و دما دارد، شرایط بهینه برای خالص سازی رنگینه های طبیعی تعیین شد. ابتدا g۱۰۰ پودر پوست درخت انبه به همان روش استخراج رنگینه خام رفلکس و سپس این محلول استخراج شده با شرایط متفاوت خالص سازی شد. شرایط بهینه خالص سازی رنگینه در جدول ۲ نشان داده شده است. محلول رنگینه پس از استخراج از صافی عبور نمود و حجم محلول به روش تقطیر تا یک سوم حجم اولیه محلول رنگینه کاهش یافت. سپس این محلول به مدت دوازده ساعت در دمای اتاق نگهداری شد تا رسوب کند. رسوب حاصل در محلول اتانول- آب با سرازیر کردن ظرف به دست آمد. این ذرات فعال یعنی رنگینه های خالص سازی شده، داخل آون در دمای C۶۰° خشک شدند.

عملیات دندانه منسوجات
دندانه نمودن عملیاتی است که رنگینه را روی منسوج تثبیت می کند. پیش از عملیات دندانه و رنگرزی، نخ های پشم شسته شده به مدت یک ساعت در آب خیسانده شدند و نخ های ابریشم ابتدا صمغ گیری شدند. شرایط عملیات دندانه با دندانه کروم در جدول ۳ نشان داده شده است.

رنگرزی منسوجات
در این تحقیق رنگرزی به سه روش پیش دندانه، پس دندانه، و دندانه و رنگرزی همزمان صورت گرفت. در روش اول عملیات دندانه پیش از رنگرزی انجام شد. در روش دوم دندانه، رنگینه، و کالا به طور همزمان به حمام اضافه، و باهم عمل شدند. در روش سوم (پس دندانه)، عملیات دندانه پس از رنگرزی انجام شد. شرایط روش های رنگرزی در جدول ۴ نشان داده شده است.

اندازه گیری رنگ و شدت جذب رنگینه
اسپکتروفوتومتر A3100 Gretag Macbeth Colour – Eyeبرای اندازه گیری محدوده رنگ به دست آمده روی منسوجات با استفاده از مؤلفه های L*،a* ، b*، C*مورد استفاده قرار گرفت و شدت جذب رنگینه روی سطح منسوجات با استفاده از مقادیر K/S اندازه گیری شد. نمونه ها به ترتیب تحت منابع نوری ۶۵D/۱۰ آزمون شدند. نتایج در
جداول ۵ و ۶ نشان داده شده است.


آزمایش ثبات رنگ کالاهای رنگرزی شده
آزمون های ثبات در برابر نور، شستشو، و سایش صورت گرفت تا خواص ثباتی رنگینه طبیعی روی کالاهای پشم و ابریشم مطالعه شود. نتایج در جدول ۷ نشان داده شده اند.

تشریح مباحث
آزمون های گیاشیمیایی حضور یا عدم حضور این ترکیبات را در رنگینه خام و رنگینه خالص سازی شده تایید کرد: گلایکوساید، ساپونین، تانین، فلاونوئید، ترکیب فنولیک، آلفا- آمینواسید، کربوهیدرات، آلکالوئید، استروئید، شکر احیاشده و سیانوژنتیک گلایکوساید. طبق آزمون های گیاشیمیایی، رنگینه خام حاوی گلایکوساید، ساپونین، تانین، فلاونوئید، ترکیب فنولیک، آلفا آمینواسید، کربوهیدرات، الکالوئید، استروئید، و شکر احیا شده می باشد. در میان این ترکیبات، گلایکوساید، تانین، فلاونوئید، و ترکیب فنولیک موادی هستند که قادر به ایجاد رنگ می باشند. تانین ها مهم ترین عناصری هستند که برای رنگرزی با رنگینه های طبیعی ضروری می باشند. به علاوه بیشتر مواد رنگی در فلاونوئید و ترکیبات فنولیک نیز یافت می شوند. بنابراین ترکیباتی که ایجاد رنگ نمی کنند، برطرف شدند تا رنگینه خالص سازی شده به دست آید. رنگینه خام پس از خالص سازی حاوی گلایکوساید، تانین، فلاونوئید و ترکیب فنولیک است. در این مطالعه رنگینه های طبیعی خام و خالص سازی شده روی نخ های پشم و ابریشم به کار گرفته شدند تا رنگ و خواص ثباتی آنها مقایسه شود.
الف) تأثیر رنگینه خالص سازی شده و رنگینه خام بر رنگ ایجاد شده و شدت جذب رنگینه روی کالاهای نساجی
رنگ ایجاد شده روی نمونه ها توسط مقادیر L*،a* ، b*،h* ، C*در مختصات سیستم CIE b* ، a*، L*تعیین شد. مقدار L*به روشنایی رنگ ها نسبت داده می شود و محدوده آن از صفر برای سیاه و ۵۰ برای خاکستری، تا ۱۰۰ برای سفید می باشد. مقادیر مثبت و منفی a* به اجزای رنگی قرمز و سبز نسبت داده می شود، در حالی که مقادیر مثبت و منفی b* به ترتیب با اجزای رنگی زرد و آبی نسبت دارند.
بیشترین مقادیرa* و b* برای درخشان ترین رنگ تقریباً ۸۰+ یا ۸۰- هستند. مقادیر a* و b* در نقطه خنثی صفر می باشند.
مقادیر خلوصC* و زاویه فام h* برای نشان دادن اشباع رنگ و محدوده رنگ استفاده می شوند. زاویه فام h* از قرمز شروع می شود و به زرد و دیگر رنگ ها می رسد. به عنوان مثال زاویه فام ۹۰ به شید زرد، زاویه قام ۱۸۰ به شید سبز، زاویه فام ۲۷۰ به شید آبی و… نسبت داده می شوند. با افزایش مقدار خلوص، رنگ اشباع تر خواهد شد.
ب) رنگ ایجاد شده و شدت جذب رنگینه روی نخ پشمی
رنگ ایجاد شده و شدت جذب رنگینه روی نمونه های رنگرزی شده با استفاده از مختصات b* ، a*، L* CIE و مقادیر K/S آنها تعیین شد. جدول ۵ مقادیر L*،a* ، b*،h* ، C*را نشان می دهد.
رنگ ایجاد شده روی پشم توسط رنگینه خام و رنگینه خالص سازی شده در ناحیه زرد- قرمز قرار می گیرد. اما مقادیر b*(زردی) نمونه ها بیشتر از مقادیر b*(قرمزی) آنهاست. این موضوع نشان می دهد که شید نمونه ها بیشتر مایل به زرد است تا قرمز.
به علاوه، زوایای نام برای رنگینه خالص سازی شده بین ۸/۷۳ تا ۵/۸۷، و برای رنگینه خام بین ۴/۶۵ تا ۷/۸۵ قرار می گیرند. بنابراین همه نمونه ها بیش از آن که نزدیک به شید قرمز باشند، به شید زرد نزدیکند. طبق مقادیر b*، نمونه های رنگرزی شده با رنگینه خالص سازی شده در مقایسه با نمونه های رنگرزی شده با رنگ خام زردترند.
رنگ ایجاد شده روی نخ های پشمی توسط رنگینه های خالص سازی شده از لحاظ روشنایی در محدوده ۷۱۸/۷۱ تا ۱/۸۲، از نظر زردی بین ۵/۶ تا ۵/۲۲، و از لحاظ قرمزی بین ۷/۰ تا ۲/۳ قرار می گیرند، در حالی که رنگ نخ های پشمی رنگرزی شده با رنگینه خام از لحاظ روشنایی در محدوده ۹/۷۰ تا ۹/۸۱ ، از نظر زردی ۴/۵ تا ۶/۱۴، و از لحاظ قرمزی بین ۸/۰ تا ۴/۳ قرار دارند.
طبق مقادیر خلوص، اشباع رنگ ایجاد شده توسط رنگینه خالص سازی شده در مقایسه با رنگ ایجاد شده توسط رنگینه خام بیشتر است.
بیشترین اشباع رنگ و شدت جذب رنگینه با استفاده از روش همزمان (دندانه و رنگرزی همزمان) و میزان %۱۰ رنگ خالص سازی شده به دست آمده است.
پ) رنگ ایجاد شده و شدت جذب رنگینه روی نخ ابریشمی
نتایج مقدار (ارزش) رنگ و شدت جذب رنگینه روی نمونه های ابریشمی رنگرزی شده با رنگینه های خالص سازی شده و خام در جدول ۶ نشان داده شده است.
رنگ ایجاد شده روی نمونه های رنگرزی شده با استفاده از رنگینه خالص سازی شده از لحاظ روشنایی در محدوده ۰/۷۵ تا ۷/۸۵ هستند، از لحاظ زردی بین ۶/۱۲ تا ۳/۳۲ قرار می گیرند، و از لحاظ قرمزی و سبزی مقادیر کوچکی را (به ترتیب ۶/۰ تا ۸/۱ برای قرمزی و ۴/۰- تا ۴/۲- برای سبزی) نشان می دهند. رنگ ایجاد شده توسط رنگرزی با رنگینه خالص سازی شده به روش پس دندانه در محدوده بین زرد و قرمز قرار می گیرند، در حالی که رنگ ایجاد شده با رنگرزی شده به روش های پیش دندانه و دندانه و رنگرزی همزمان در ناحیه بین زرد و سیز ظاهر می شود.
رنگ ایجاد شده روی نمونه ها با استفاده از رنگینه خام در محدوده زرد، قرمز و سبز با روشنایی ۰/۷۴ تا ۹/۸۳، زردی ۱/۱۲ تا ۷/۲۵، قرمزی ۸/۱ تا ۸/۳، و سبزی ۸/۰- تا ۴۵/۱- قرار می گیرد. همه نمونه ها به زرد نزدیک ترند، زیرا مقادیر b* آنها بیشتر از a* آنهاست. زوایای فام نیز برای رنگینه خالص سازی شده بین ۰/۹۷ تا ۹/۸۳ و برای رنگینه خام بین ۹/۹۴ تا ۲/۷۶ می باشد. بیشترین شدت جذب رنگینه یا K/S با روش پس دندانه با استفاده از %۳ رنگینه خالص سازی شده به دست می آید. در مورد رنگینه خالص سازی شده افزایش عمده ای در شدت جذب رنگینه وجود دارد. اشباع رنگ نمونه های رنگرزی شده با رنگینه خالص سازی شده نسبت به رنگینه خام بیشتر است. بیشترین اشباع رنگ با استفاده از روش پیش دندانه و ۳٪ رنگینه خالص
سازی شده به دست می آید.
ت) خواص ثباتی نمونه های رنگرزی شده
نتایج ثبات رنگ نخ های پشمی و ابریشمی رنگرزی شده در جدول ۷ نشان داده شده است. همان طور که در جدول دیده می شود، در مورد نمونه های رنگرزی شده با رنگینه خالص سازی شده و رنگینه خام استخراج شده از پوست درخت انبه، با استفاده از همه روش های رنگرزی و با هر درصد رنگینه به کار رفته، ثبات نوری خوبی را می توان مشاهده نمود.
در مورد نخ های پشمی و ابریشمی رنگرزی شده کاملاً مشخص است که هر دو نوع رنگینه خالص سازی شده و خام ثبات شستشویی خوبی را در برابر تغییر رنگ (با درجه ۵) از خود نشان می دهند. همچنین در مورد نخ های پشمی و ابریشمی رنگرزی شده، در اثر شستشو هیچ گونه لکه گذاری روی کالای پنبه ای رنگرزی نشده و نیز کالای ترکیب الیاف که به نمونه اصلی متصل شده اند، مشاهده نمی شود.
در مورد ابریشم رنگرزی شده با هر دو نوع رنگینه خالص سازی شده و خام، ثبات سایشی خوبی را می توان مشاهده نمود. همچنین بهبود اندکی در ثبات سایشی تر کالای رنگرزی شده با رنگینه خالص سازی شده مشاهده می شود. در مورد نمونه های پشمی رنگرزی شده، ثبات سایشی تر، درجه خوب را در مورد رنگینه خالص سازی شده به خود اختصاص می دهد. در حالی که در مورد رنگینه خام ثبات سایشی تر درجه نسبتاً خوب یا متوسط را نشان می دهد.
نتیجه گیری
از مطالعه “خالص سازی رنگینه طبیعی استخراج شده از پوست درخت انبه برای کاربرد روى الیاف پروتئینی” نتایج ذیل به دست آمد.
طبق آزمایش های گیاشیمیایی رنگینه خالص سازی شده استخراج شده از پوست درخت انبه حاوی ترکیبات رنگی نظیر گلایکوساید، تانین، فلاونوئید، و ترکیبات فنولیک می باشد.
در این مطالعه درصد محصول رنگینه خالص سازی شده کمتر از رنگینه خام است، زیرا رنگینه خالص سازی شده تنها حاوی ترکیبات رنگی است. در مورد کاربرد رنگینه خالص سازی شده و رنگینه خام استخراج شده از پوست درخت انبه، رنگینه خالص سازی شده نتایج ثباتی بهتر و رنگ های جذاب تری را نسبت به رنگینه خام دارد. از طرف دیگر، امکان دارد هزینه استخراج رنگینه خالص سازی شده بیشتر از رنگینه خام باشد. در این مطالعه، تأثیر خصوصیات رنگرزی روی الیاف ابریشم و پشم بیشتر از مقایسه قیمت رنگینه خالص سازی شده و خام مورد توجه قرار گرفته است.
در مورد رنگینه خالص سازی شده افزایش قابل توجهی در ارزش رنگی اتفاق می افتد. بازدهی رنگی رنگینه خالص سازی شده روی همه نمونه ها از رنگینه خام بهتر است. میزان روشنایی تمامی نمونه های رنگرزی شده با رنگینه خالص سازی شده کاهش یافته و در نتیجه نمونه ها گرایش به تیره تر شدن دارند. رنگینه خالص سازی شده ارزش رنگی، شدت جذب رنگینه، و اشباع رنگ بیشتری نسبت به رنگینه خام دارد. خواص ثبات رنگی رنگینه خام استخراج شده
از پوست درخت انبه از نظر ثبات نوری خوب است. رنگینه خالص سازی شده ثبات نوری بهتری نسبت به رنگینه خام دارد، زیرا رنگ نخ های رنگرزی شده با رنگینه خالص سازی شده در مدت ۴۰ ساعت زمان آزمون از لحاظ شید تغییر نمی کند. در مورد نخ های پشمی و ابریشمی رنگرزی شده، هر دو نوع رنگینه خام و خالص سازی شده ثبات خوب و استثنائی را در برابر شستشو از خود نشان می دهند. در اثر شستشو روی نمونه های پنبه ای رنگرزی نشده و ترکیب الیاف که به نمونه اصلی متصل شده اند، هیچ گونه لکه گذاری اتفاق نمی افتد. همچنین با مراجعه به نتایج به دست آمده می توان گفت که رنگینه خالص سازی شده ثبات سایشی را به طور قابل توجهی بهبود می دهد.
رنگینه طبیعی خالص سازی و استخراج شده از پوست درخت انبه رنگ هایی ملایم به نخ می دهد. از آنجا که رنگینه طبیعی خالص سازی شده به شکل پودر تهیه می شود، می توان آن را در سطح صنایع خانگی و همچنین در سطح رنگرزی تولید انبوه به آسانی مورد استفاده قرار داد.

منابع
[۱] Zin Mar Win, Moe Moe Swe, Purification of the natural dyestuff extracted from mango bark for the application on protein fibres, Proceedings of world academy of Science,engineering and technology (PWASET), Vol.36, ISSN 2070-3740,Dec. 2008, 31 5 2009

ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

*

code