本发明涉及天然染料提取及染色领域，具体涉及一种金丝皇菊天然染料的制备方法以及由该方法制备的天然染料和染色方法。
背景技术
天然染料是指从植物、动物、矿物以及微生物中提取的色素，以植物性天然染料为主，其提取和制备过程中一般需要加入一种或多种化学合成助剂，如酸、碱、盐、有机溶剂如乙醇、乙酸乙酯等，或者辅以较高的温度，造成一定的污染，能源的浪费，提取效率不高，以及不必要的原料浪费，并对染料造成一定程度的浪费。另外，一般天然染料对纤维直接性和色牢度较差，需要金属离子媒染，工艺冗长繁琐。因此，寻找节能、环保、高效的天然染料制备方法和直接性较高、色牢度较好的天然染料成为研究重点。
金丝皇菊自古以来就被广泛用于观赏和饮用，主要色素成分为黄酮类化合物，具有很强的自由基清除能力，在抗病原体、抗氧化、抗紫外线、抗衰老等方面卓有成效。金丝皇菊在江西、福建、广东等地有大规模的种植，资源丰富。但目前对于金丝皇菊中所含色素的提取未见报道。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种金丝皇菊天然染料的制备方法以及由该方法制备的天然染料和染色方法，按照本发明所述的方法可以提取出金丝皇菊天然染料，并实现在纤维素纤维上进行染色。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种金丝皇菊天然染料的制备方法，该方法包括：将金丝皇菊洗净、干燥、粉碎，将得到的粉碎物于含有纤维素酶和果胶酶的水溶液中进行提取，然后将得到的提取液依次进行过滤、蒸馏和冷冻干燥。
本发明第二方面提供由上述方法制备的金丝皇菊天然染料。
本发明第三方面提供一种染色方法，该方法包括用含有天然染料和水的染液对纺织品进行染色，其中，所述天然染料为本发明所述的金丝皇菊天然染料。
通过上述技术方案，可以实现金丝皇菊天然染料的制备。而且，染料制备方法具有工艺简单，易于施行，清洁无污染，提取效率高，便于储存运输和使用，对有效成分保护性强的特点；染色过程具有工艺简单，节能环保，染色产品色牢度好，对人体皮肤有益而无害的特点，对人体有益性在于，染得织物具有一定的抗菌、抗氧化和抗紫外性能，特别适合用于儿童面料、贴身衣物以及家纺产品的生产。本发明所述的金丝皇菊天然染料性能优异，具有广阔的市场前景
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种金丝皇菊天然染料的制备方法，该方法包括：将金丝皇菊洗净、干燥、粉碎，将得到的粉碎物于含有纤维素酶和果胶酶的水溶液中进行提取，然后将得到的提取液依次进行过滤、蒸馏和冷冻干燥。
按照本发明所述的方法，在纤维素酶和果胶酶的配合作用下，可以促使金丝皇菊中的色素溶解，从而实现提取金丝皇菊天然染料。本发明提供的技术方案具有节能、清洁无污染、原料利用率高、染色产品上染率高、色牢度好的特点。
在本发明所述的方法中，在提取过程中，纤维素酶和果胶酶的总重量占金丝皇菊的1-5重量％，具体地，例如可以为1重量％、1.5重量％、2重量％、2.5重量％、3重量％、3.5重量％、4重量％、4.5重量％、5重量％以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。在优选情况下，纤维素酶和果胶酶的总重量占金丝皇菊的2-4重量％。
在本发明所述的方法中，在所述含有纤维素酶和果胶酶的水溶液中，纤维素酶与果胶酶的质量比可以为1：0.5-10，具体地，例如可以为1:0.5、1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。在优选情况下，纤维素酶与果胶酶的质量比为1：1-4。
在本发明所述的方法中，在提取过程中，金丝皇菊与所述含有纤维素酶和果胶酶的水溶液的质量比为1：10-40，具体地，例如可以为1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35或1:40。在优选情况下，金丝皇菊与所述含有纤维素酶和果胶酶的水溶液的质量比为1：30-40。
在本发明所述的方法中，所述提取的条件可以包括：温度为50-80℃(例如可以为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃)，时间为0.5-2小时(例如可以为30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min)。
在本发明所述的方法中，所述提取的过程优选在超声搅拌下进行。
在本发明所述的方法中，将洗净后的金丝皇菊干燥可以按照本领域常规的方法实施，例如直接将洗净后的金丝皇菊晾干。
在本发明所述的方法中，将干燥的金丝皇菊进行粉碎可以按照本领域常规的方法实施，例如可以对干燥的金丝皇菊进行机械粉碎。在优选情况下，机械粉碎的操作以获得尺寸为0.5-3毫米的金丝皇菊粉碎物。
在本发明所述的方法中，过滤的目的是除去残渣。对过滤后得到的提取液进行蒸馏优选采用减压蒸馏的方式实施。更优选地，通过减压蒸馏将提取液的体积缩减至原提取液体积的1/10至1/3，进一步优选为1/8至1/4。
在本发明所述的方法中，通过冷冻干燥可以得到固态的金丝皇菊天然燃料。
根据本发明的一种优选实施方式，金丝皇菊天然染料的制备方法包括：将金丝皇菊洗净、晾干、机械粉碎后，将金丝皇菊粉碎物浸渍于10-40倍的水中，加入质量比为1-5％的纤维素酶和果胶酶，在50-80℃下搅拌提取0.5-2h，然后过滤除去残渣，接着对滤液减压蒸馏得到浓缩液，最后将浓缩液冰冻后进行冷冻干燥，得到固态的金丝皇菊天然染料。
根据本发明的第二方面，本发明提供了由上述方法制备的金丝皇菊天然染料。
根据本发明的第三方面，本发明提供了一种染色方法，该方法包括用含有天然染料和水的染液对纺织品进行染色，其中，所述天然染料为本发明所述的金丝皇菊天然染料。
在本发明中，所述染色的方式没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如可以采用浸染、卷染或轧染。所述染色的条件可以包括：温度为50-80℃(例如可以为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃)，时间为0.5-2小时(例如可以为30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min)，ph值为5-7(例如可以为5、5.5、6、6.5或7)。在本发明中，染液的ph值可以通过加入醋酸进行调节。
在本发明中，经过染色后的纺织品再经水洗、烘干后即可得到染色产品。
在本发明中，用于染色的纺织品没有特别的限定，可以为任意常规的待染色纺织品，如散纤维、纱线、织物(针织物或机织物)或成衣。
在本发明中，所述纺织品的材质优选为纤维素纤维。更优选地，所述纤维素纤维为棉纤维、彩棉纤维、麻纤维、竹纤维、黏胶纤维、莫代尔纤维、天丝纤维、铜氨纤维、醋酯纤维或它们的混纺产品。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
以下实施例和对比例中，金丝皇菊购自江西七里山农业发展有限公司；纤维素酶购自和氏璧生物科技有限公司；果胶酶购自和氏璧生物科技有限公司。
实施例1
将10g金丝皇菊洗净、干燥后用粉碎机粉碎，加入到40倍的水溶液中浸泡，加入相对于金丝皇菊重量的1％的纤维素酶和1％的果胶酶，在50℃下，辅以超声波(功率500w)浸渍60min，过滤除去残渣，得到澄清提取液，然后冷冻干燥得到固态金丝皇菊天然染料。
称取2g棉散纤维，然后称取相对于棉散纤维重量的2％的固态金丝皇菊天然染料，溶于60ml水中，并用醋酸调节ph为6，将棉散纤维放入染液中进行染色，染色在恒温振荡水浴锅中进行，染色温度为70℃，染色时间为60分钟。染后棉散纤维经水洗、烘干后，表现为明亮的菊黄色，得到染色织物a1。
实施例2
将10g金丝皇菊洗净、干燥后用粉碎机粉碎，加入到40倍的水溶液中浸泡，加入相对于金丝皇菊重量的2％的纤维素酶和0.5％的果胶酶，在50℃下，辅以超声波(功率400w)浸渍50min，过滤除去残渣，得到澄清提取液，然后冷冻干燥得到固态金丝皇菊天然染料。
称取2g棉针织物，然后称取相对于棉针织物重量的4％的固态金丝皇菊天然染料，溶于60ml水中，并用醋酸调节ph为5，将棉针织物放入染液中进行染色，染色在恒温振荡水浴锅中进行，染色温度为80℃，染色时间为40分钟。染后经水洗、烘干后得到染色织物a2。
实施例3
将10g金丝皇菊洗净、干燥后用粉碎机粉碎，加入到30倍的水溶液中浸泡，加入相对于金丝皇菊重量的2％的纤维素酶和2％的果胶酶，在60℃下，辅以超声波(功率500w)浸渍40min，过滤除去残渣，得到澄清提取液，然后冷冻干燥得到固态金丝皇菊天然染料。
称取2g莫代尔针织物，然后称取相对于莫代尔针织物重量的4％的固态金丝皇菊天然染料，溶于60ml水中，并用醋酸调节ph为6，将莫代尔针织物放入染液中进行染色，染色在恒温振荡水浴锅中进行，染色温度为70℃，染色时间50分钟。染后经水洗、烘干后，得到染色织物a3。
对比例1
按照实施例3的方法提取金丝皇菊天然染料并进行染色，所不同的是，不加入纤维素酶，从而得到染色织物d1。
对比例2
按照实施例3的方法提取金丝皇菊天然染料并进行染色，所不同的是，不加入果胶酶，从而得到染色织物d2。
测试例
(1)色牢度的测试
按照gb/t3920-2008方法测试实施例1-5和对比例1制备的染色样品的干摩擦色牢度，结果如下表1所示。
按照gb/t3920-2008方法测试实施例1-5和对比例1制备的染色样品的耐湿摩擦色牢度，结果如下表1所示。
按照gb/t8427-2008方法测试实施例1-5和对比例1制备的染色样品的日晒色牢度，结果如下表1所示。
(2)测试并计算上染率
分别测试染前原液和染后残夜的吸光度值，记为a和b，以
表1
通过表1的结果可以看出，采用本发明所述的方法可以提取出金丝皇菊天然染料，并且采用该金丝皇菊天然染料可以获得较好的染色效果，具体地，染色织物的色牢度较好，上染率较高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。