柳皮果胶的提取及对真丝织物的防紫外整理性能研究yd19214

李桂付1，赵磊2 1．盐城工业职业技术学院，江苏盐城224005；2盐城工业职业技术学院纺织服装学院江苏省生态纺织工程技术研发中心， 江苏盐城224005

投稿日期：2015-09-21

基金项目：2014年中国纺织工业联合会科技指导性项日(2014045)，盐城工业职业技术学院2014年院级重点科研课题(ygyl402)，江苏省高等职业院校高级访问工程师计划资助项目(2014FG107)，盐城市农业科技指导性计划项目(YKN2014025)

作者简介：李桂付(1968-)，男，江苏盐城人，副教授，主要研究领域为纺织新材料及其性能研究。

通讯作者：赵磊(1984-)，男，讲师，主要从事纺织新技术与新产品研发，email：zhaolei7365@163 .com

原载：染整技术2015/12-32

【摘要】以综合利用柳皮为前提对柳皮进行果胶的提取，酒石酸作为主要提取剂，对影响果胶提取的时间、pH、料液比3个单因素进行分析，并在单因素分析的基础之上结合正交试验进行果胶提取的优化，将提取的果胶分别稀释成不同质量浓度的果胶溶液，对真丝织物进行整理，测试了整理织物防紫外性能的变化。结果表明，在料液比为1：40、pH为2．5、提取时间为150 min时，柳皮果胶的提取质量最高且最稳定；柳皮果胶呈淡灰色状态，整理后的丝织物防紫外性能有明显的提高，当质量分数为6％ 时，整理后的丝织物抗紫外线性能最好。

【关键词】柳皮；果胶；提取；整理；防紫外

【中图分类号】TQ 314．1 文献标识码：A 文章编号：1005-9350(2015)12-0028-05

柳树是杨柳科柳属植物的通称，全球大约存在510多种，主要集中在北半球温带地区。我国大约有258种、122个变种和34个变型，主要分布在西南高山地区和东北3省，华北和西北也有很多，纬度越低柳树种类越少。柳树的生长能力很强，萌芽力特别高，寿命也较长，多以插条繁殖为主，也有用种子进行繁殖。国内外大部分科研机构对柳树的研究大多集中在它的种植上，大量的柳树皮直接修剪掉，可见对柳树皮其他性能的研究很少。柳树皮中含有大量的纺织纤维，是优良的纺织原料，其性能和麻类纤维比较类似，但在纺纱之前需对柳皮进行脱胶获得束纤维[1-3]。LIU Lin[4] 等人研究得出，柳皮等韧皮纤维脱胶去除的果胶物质具有抗癌、保健、防紫外等作用，而丝织物一直是高档纺织品的代表，但丝织物的防紫外性较差，限制了它的使用。

作者以综合利用柳皮为前提对柳皮进行果胶的提取，对影响果胶提取的工艺因素进行单因素分析研究，结合正交试验进行柳皮果胶的提取，将提取的柳皮果胶稀释成不同浓度的果胶溶液对丝织物进行整理，测试了整理丝织物的防紫外性能。

1 试验

1.1 材料与设备

经过煮练的平纹真丝织物(14.5 tex×14.5 tex，433×433根／10 cm)， 市售；柳皮(盐城工业职业技术学院周边的景观垂柳，将其晒干并粉碎，如图1所示)，酒石酸粉末(南京润思达石化有限公司)，HH-6型数显恒温水浴锅(国华电器有限公司)，Nicolet FT-IR 5700型傅立叶红外光谱仪(美国Thermo Electron公司)，ZDB-1型物质白度测试仪(温州)，FW100粉碎机(天津泰斯特仪器有限公司)，FA2004电子天平(上海舜宇恒平科学仪器有限公司)，pHS-3CW pH计(上海般特仪器有限公司)，玻璃棒、量筒、移液管等玻璃仪器(苏州市亚太化工玻璃仪器有限公司)，防紫外线透过及防晒保护测试仪(合肥泛远检测仪器有限公司)。

图1 晒干柳皮

1.2 果胶提取方法H

1.2.1 工艺流程

称柳皮粉末干样5 g置于1 000 mL烧杯→加150mL水→加酒石酸提取→过滤→浓缩处理→冷却→乙醇冲洗→果胶沉淀→滤纸+果胶(烘干) →称重→柳皮果胶。

1.2.2 柳皮预处理

柳皮进行干燥处理，将干燥后的柳皮放入植物粉碎机中粉碎，按试验要求在电子天平上精确称取5g柳树粉末，加入一定pH的提取溶液。

1.2.3 提取液的配置

配制pH=2.0的酒石酸溶液，量取蒸馏水1 500mL，不断往蒸馏水中加入酒石酸粉末，调节pH至2.0。

1。2.4 加热提取

预处理后的柳皮粉装入1 000 mL的圆底烧瓶，加入提取液150 mL，轻轻震荡使柳树粉被提取液充分浸没，用酒精灯对其加热至微沸，开始计时，按预定时间回流提取，不断摇动圆底烧瓶，防止焦化。

1.2.5 过滤

将提取液冷却至50℃以下时趁热过滤，提取液先用脱脂棉过滤2次去除碎屑，再以滤纸过滤取滤液，滤液加热浓缩至约25 mL，留待下一道工序。

1.2.6 沉淀

将过滤浓缩后的溶液以蒸馏水定容至30 mL，加入210 mL(7倍体积)95％乙醇，轻轻搅拌均匀，静置、沉淀、过滤，滤渣以95％ 乙醇冲洗5次，尽量洗去残余的植物色素，放在室温干燥24 h，称重。

1.2.7 果胶物质的鉴定

为了验证柳皮果胶的纯度，采用红外光谱仪进行测试及表征。

1.3 真丝织物的防紫外整理

1.3.1 整理方法

将提取的柳皮果胶在常温下充分干燥，把干燥的块状果胶经过挤压形成果胶粉末状，称取一定质量的果胶粉末放人量杯中，然后量取一定容积的纯净水倒入果胶的量杯中，配制整理液的质量分数分别为6％、4％、2％、0％，浴比1：50，最后放在设定好的恒温水浴锅中加热，用玻璃棒不断搅拌，仔细观察果胶是否完全溶解。完全溶解以后，把经过精练的平纹白色真丝织物完全浸入整理液中，织物完全浸没开始计时，并不断用玻璃棒搅拌，大约30 min以后，使得柳皮果胶能均匀地附着在真丝织

物的表面，将真丝织物取出后浸轧，然后清水冲洗2～3次，去除真丝织物漂浮果胶，并拧干置于室温下干燥24 h。

1.3.2 测试方法

紫外线防护系数(又称紫外线遮挡系数)UPF是表示织物防护紫外线的能力，它是紫外线对未防护皮肤的平均辐射量与经测试的织物遮挡后紫外线辐射量的比值。紫外线透过及防护系数测试参照GB／T18830-2002(纺织品防紫外线性能的评定》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 单因素分析

2.1.1 pH

选择料液比1：30，时间为90 min，采用5个不同的pH(2.0、2。5、3.0、3.5、4.0)进行柳皮果胶提取试验，结果见图2。

图2 不同pH对提取果胶质量的影响

由图2可知，在其他条件不变的情况下，不同pH提取果胶的质量不同，pH=2.0时，果胶提取质量最多；pH=2.0～2.5，果胶提取质量下降不太明显；而pH-2.5～4.0，果胶提取质量又呈现急速下降的趋势。可见，柳树皮果胶在强酸性条件下，提取效果较好。

2.1.2 提取时间

选择料液比为1：30，pH=2.0，不同的提取时间(30 min、60 min、90 min、120 min、150 min)对提取果胶质量的影响见图3。

图3 不同提取时间对提取果胶质量的影响

由图3可知，在其他条件相同的条件下，随着提取时间的延长，提取果胶的质量随时间的延长而增加，当提取时间超过120 min后，提取的质量增加不明显，考虑到提取效率，提取时间为120 min最为适合。原因在于当酸性一定时，提取时间越长，酒石酸越能浸透柳皮，越有利于柳皮中多糖类物质的水解，但当超过一定时间后，果胶多糖类物质几乎全部发生水解，便不再产生半乳糖醛酸。

2.1.3 料液比

选择提取液pH为2，提取时间为120min，采用5个不同的料液比（1: 20、1：30、1：40、1：50、1：60)进行试验，结果见图4。

图4 不同的料液比对提取果胶质量的影响

由图4可知，在其他条件相同的情况下，不同的料液比提取果胶重量也有所变化，从1 7 20到1：30时，提取果胶的质量随着浴比的增加上升很快；但是从1：30到1：60时，果胶的质量增加很缓慢；浴比为1：60时提取果胶的质量最大。原因在于浴比小，提取液中所含的酒石酸含量较低，相同质量的柳皮与酒石酸接触的几率下降，相反，当浴比逐渐增大后，提取液中所含的酒石酸含量逐渐提高，更容易接触柳皮中的果胶， 因而柳皮与酸反应效率提高。

2.2 正交试验

2.2.1 正交试验设计

以料液比、提取时间、pH设计3因素3水平正交试验来验证柳皮果胶提取的最佳工艺，见表1。

表1 提取正交试验因素水平

2.2.2 正交试验结果

在pH、提取时间、料液比3个单因素试验的基础上，采用L9(3³)正交设计进行柳皮果胶提取工艺条件的优化，结果见表2。

表2 柳皮果胶提取正交实验结果

从表2可以看出，根据正交试验分析极差假)可知，料液比对果胶质量的影响处于3个因素的中间，可见料液比过大时不但没有起到较好的提取效果，反而会造成料液的浪费；根据正交试验分析极差（R）可知，提取时问对果胶质量的影响最小，酒石酸酸性较强，因此提取能力强，提取时间就短；根据正交试验分析极差俾)可知，pH对果胶质量的影响最大，这就表明水解液的酸度随pH下降而增大，它能

有效地促进果胶的迅速溶解，但pH过低，柳皮果胶水解较严重，易造成果胶脱脂，从而使果胶质量下降。试验1和试验5提取的果胶质量最高，试验5的提取稳定性较高，考虑到充分利用柳皮，当采用酒石酸溶液作为提取液，料液比为1：40、pH为2.5、提取时间为150 min时，柳皮果胶的提取效果最好。

2.2.3 提取果胶色泽分析

在沉淀的条件相同，所用的提取酸种类相同时，提取果胶的色泽基本一致，如图5。

图5 提取果胶色泽

由于酒石酸是一种有机酸，它不能与无机盐反应，而且它能溶解大部分色素，通过沉淀、过滤，柳皮果胶中的色素含量偏低，色泽非常浅，果胶呈淡灰色状态，采用D65光源、10°视野，测出柳皮果胶的白度值达到95％。可见，少量柳皮果胶整理到织物表面基本不会影响整理织物的白度和色泽鲜艳度。

2.2.4 提取果胶定性分析

为了验证提取的柳皮果胶的纯度，采用红外光谱法进行定性，红外光谱见图6。

图6 柳皮果胶的红外光谱图

从图6可以看出，柳皮果胶分子内或分子间在3 400～3 650 cm-1出现0-H伸缩振动，在2 928 cm-1附近出现C-H的伸缩振动，1 628 cm-1 附近的特征强峰为-O-伸缩振动峰，在1 654 cm-1和1 732 cm-1附近的特征峰则为酯化酸基C=O的吸收峰。所测得的柳皮果胶红外光谱与LIU Lin等人 提取的果胶的红外光谱的特征基本一致，证明所提取的柳皮果胶具有很高的纯度。

2.3 测试结果分析

柳皮果胶整理前后的丝织物紫外线透过率T(UVA)、T(UVB)、T(UVR)及 测试结果见表3。柳皮果胶整理前后丝织物不同波长段抗紫外线性能测试结果如图7所示。

表3 果胶整理前后丝织物紫外线透过率及防护系数测试结果

图7果胶整理前后丝织物在不同波段的紫外线透光率

从表3和图7可以看出，丝织物经柳皮果胶整理液整理后，与未整理前的丝织物相比，图像变化明显。丝织物抗紫外线的性能随整理液质量分数的增大而提高，当整理液质量分数为5％、7.5％时，波长<300nm的紫外光透过率趋近于零.这从图7中起始阶段的曲线中可以看出。表明果胶整理后的丝织物具有优异的防紫外性能，果胶溶液质量分数为6％时，整理后的丝织物抗紫外线性能最好。相比未整理的真丝织物防护指数提高了近l倍，整理液质量分数4％次之，整理液质量分数2％最差。这说明柳皮果胶具有较好的防紫外效果，其主要原因在于果胶物质的分子结构中α-D-吡喃半乳糖醛酸、α-L-鼠李半乳糖醛酸等所含有的C=0、C-H等基团对紫外线具有很好的屏蔽和吸收作用.[4,11]。

3 结语

以酒石酸溶液作为提取液，通过单因素和正交试验得出在料液比为l：40、pH为2.5、提取时间为150 min时，柳皮果胶的提取质量最高且最稳定；提取结果发现，柳皮果胶中的色素含量偏低.色泽很浅，果胶呈淡灰色状态；用柳皮果胶整理后的丝织物防紫外性能有明显的提高，果胶溶液质量分数为6％时.整理后的丝织物抗紫外线性能最好.整理液质量分数4％次之，整理液质量分数2％最差。

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