化学与生活

天然染料背后的分子(一)-红色

作者:炸鸡

我们现代人所穿的衣服的颜色可谓五彩缤纷。但在化学染料尚未充分发展的古代,我们祖先的衣物并不是没有鲜艳丰富的色彩。在古代,人们的染色衣物都是通过从植物和动物中提取的色素上色的。这些为动植物染料为我们的祖先的生活带来了极大的色觉美感。

那么那些陪伴了我们祖先上千年的动植物染料里都有哪些化学物质发挥着染色功能呢?本系列就来为大家介绍天然染料背后的发挥着作用的分子们。第一期为大家介绍的是古代的红色染料里的分子。

中国古代墓葬出土的红色织物[1]

中国古代妇女所穿的石榴裙

茜草

茜草作为古代中国使用历史最为悠久的染料之一,在中国最早的诗歌集《诗经》中便有了关于用茜草染衣的记载“缟衣茹藘(lǘ)”,其中的“藘”即为茜草的意思。茜草的染色成分——茜素(alizarin,1,2-二羟基蒽醌)存在于根块茎[2],茜草的根块茎可以用作红色染料。

茜草与茜素

红花

红花又称红蓝、黄蓝,菊科红花属。花晒干之后可作红色染料或胭脂。红花中含有黄色和红色两种色素,红色素的含量只有1%。其中黄色素溶于水和酸性溶液,在古代无染料价值, 而红色素易溶解于碱性水溶液,不溶于水且在酸性溶液中会形成结晶。古代染色时会事先用酸水除去黄色素,再用碱水提取出红色素。红花的染色成分为红花素(carthamin)[2]

红花与红花素

 

苏木

苏木(Biancaea sappan)为豆科云实属的植物。又名苏方、苏方木、苏枋木、苏枋、红紫、赤木。主要染色成分为巴西苏木红素(Brazilein),可用乙醇和水从苏木中提取出来[4]

苏木与苏木红素

研究发现随着pH值的变化,巴西苏木红素(Brazilein)的分子结构会产生相应的变化从而显现出不同的颜色。pH值为3,7,9时分别显现出黄,橙和红色[4]

Brazilein的结构受到pH值的影响[4]

 

胭脂虫

胭脂虫是胭脂虫系胭蚧科胭蚧属的一类珍贵经济昆虫,原产于墨西哥和中美洲。主要分布于秘鲁、墨西哥、厄瓜多尔和智利等国家。胭脂虫很早就被人类所认识。15 世纪初 ,当西班牙人征服了墨西哥时 ,他们发现当地印第安人有一种具有几百年历史的染料工业 ,染料来源于胭脂虫。印第安人将胭脂虫分为两类 :“真正胭脂虫”和“野生胭脂虫”。“真正胭脂虫”是胭脂虫种类中最大的一种 ,其所含色素是其它种的两倍。从那时起 ,这种胭脂虫由于它的经济重要性而被人工培养并保护起来。[5,6]胭脂虫雌虫体内含胭脂红酸(Carminic acid)[2],可以用来制造绯红色(胭脂红)染料。

胭脂虫与胭脂红酸

参考文献

  • Liu et al., Dyes and Pigments, 2021, 187, 109413.
  • Sequin-Frey,Journal of Chemical Education, 1981, 58, 4.doi: 10.1021/ed058p301
  • [3]Ploysai Ohama, Nattida Tumpat, International Scholarly and Scientific Research & Innovation2014, 8, 5, 432.doi:10.5281/zenodo.1092830
  • [4] Ngamwonglumlert, L., Devahastin, S., Chiewchan, N. et al. Sci Rep 10, 2020, 12386. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69189-3
  • [5] Brutsch M O , Zimmermann H G . The prickly pear ( Opuntia ficus-indica [Cactaceae ]) in South Africa : utilization of the naturalized
  • weed , and of the cultivated plants[J ]. Economic Botany , 1993 , 47 (2) : 154 162
  • [6] Gema Perez Guerra , Michael Kosztarab. Biosystematics of the family Dactylopiidae (Homoptera :Coccinea) with emphasis on the life cycle of Dactylopius coccus Costa[M] ,1992

封面图片来自《The Science of Natural Dyes》

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