莨纱绸是一种我国岭南一带特有的、拥有特殊织物风格及穿着舒适性的天然涂层丝绸产品,其手感滑软挺括,透湿透气性好,织物色牢度高,且具有抗菌、抗氧化等生物活性。莨纱绸成衣后穿着凉爽舒适,十分适合夏季服用。莨纱绸特殊的织物风格和性能源于其特殊的加工方式。丝织物经过反复的浸染薯莨根块的色素水提取物及在阳光下曝晒后,涂上河塘底泥,充分反应后洗掉浮泥,在织物的表面形成一层黑亮的纯天然的涂层。目前,莨纱绸只能以薯莨色素提取物和河塘底泥为加工原料,全靠手工和历代积累的经验加工,其落后的生产方式不符合现代工业化大规模生产的理念和消费需求。然而,目前对莨纱绸织物形成过程中所涉及的多种科学问题仍知之甚少,这十分不利于今后莨纱绸的现代化生产。因此,对莨纱绸生产所涉及的一些基础性科学问题进行研究,十分必要。1)薯莨色素浸出物的化学组分。生产莨纱绸所用的染料为什么必须是植物薯莨的色素浸出物,而不是其他常见的天然染料?这必然与薯莨色素浸出物的化学成分相关。因此,本研究对薯莨色素浸出物的组分进行了分离、定性和定量研究。结果显示,薯莨根块的水浸出物主要是多酚类化合物,含量为82.9%;其中,色素成分为以儿茶素/表儿茶素为结构单元的缩合单宁2~5聚体,占浸出物总质量的57.5%;浸出物中另含有11.1%的多糖成分和6.0%的未知成分。本研究所采用的凝胶过滤色谱制备方法可对薯莨色素浸出物进行有效分离,所得色素组分的纯度可满足结构鉴定的要求,该分离方法为本课题的后续研究打下了基础。2)莨纱绸的形成。色素与河泥成分的反应是莨纱绸形成涂层的主要原因,因此,分析了莨纱绸表面沉积物的化学成分。结果表明,在涂泥前,阳光曝晒对浸染织物上色素浸出物的主要成分没有明显的影响,阳光曝晒很可能只是起到干燥、固化色素浸出物的作用。涂泥后,色素浸出物与河泥中的成分发生了较牢固的结合,但是,未发现两者之间发生了明显的以共价键结合的化学反应证据。XPS分析表明,成品莨纱绸正面黑色涂层含有较高含量的腐殖质特征结构物质及存在少量的金属元素,而未发现莨纱绸反面表面存在此类物质,说明河泥中的天然高分子化合物—腐殖质是形成莨纱绸正面黑色涂层物质的主要成分之一。莨纱绸正面黑亮涂层是薯莨缩合单宁色素及河泥中的腐殖质成分、金属离子协同(络合)作用形成的。3)薯莨色素与蚕丝的结合。生产莨纱绸使用的是桑蚕、柞蚕丝织物,而不宜使用棉、化纤等织物,否则得不到较牢固的涂层。显然,莨纱绸涂层的牢度与薯莨色素浸出物和蚕丝之间的亲和性密切相关。因此,较系统地研究了薯莨色素浸出物的主要成分-缩合单宁色素与蚕丝丝素及丝胶蛋白之间的结合机理,考察了蚕丝纤维对薯莨色素的吸附行为。结果表明,在溶液中,薯莨色素与丝素及丝胶蛋白的结合是一个自发进行、熵驱动、放热的过程,作用力主要为疏水作用力,最终形成了难溶的蚕丝蛋白-色素络合物。在干态下,薯莨色素与蚕丝蛋白之间可通过“多点氢键”结合,使得蚕丝蛋白大分子链之间形成“物理交联”网络结构。薯莨色素对蚕丝蛋白的结合能力强,显著强于天然金黄色蚕丝纤维中与蚕丝蛋白共生共存的色素(以叶黄素为主的类胡萝卜素化合物),也强于一些文献报道的具有较强蛋白质结合能力的多酚类化合物。蚕丝纤维对薯莨色素的吸附过程吻合Langmuir+Nernst二元吸附模型,结合作用力主要是氢键和疏水作用。蚕丝纤维对薯莨色素的吸附是一个熵增、吸热和自发进行的过程。未脱胶蚕丝纤维对薯莨色素的平衡吸附量、染色标准亲和力及染色热显著高于脱胶蚕丝纤维。金属离子后处理可显著提高薯莨色素在蚕丝上的固着牢度,这与莨纱绸生产过程中金属离子起到的作用相一致。4)薯莨色素的抗菌活性及抗菌机理。莨纱绸具有较好的抗菌性能,然而,其抗菌机理及影响因素仍不清楚。因此,对色素的抗菌活性进行了研究。结果表明,薯莨色素对革兰氏阳性菌有较强的抑菌活性,色素能够通过破坏细菌细胞膜的方式抑制细菌生长,但色素对革兰氏阴性菌无明显的抑菌活性。金属离子后处理、日常洗涤和日晒会对薯莨色素的抗菌活性造成明显的不利影响。