天然彩色棉是一种在吐絮时就具有天然色彩的棉花，是科学家在野生有色棉基础上，利用现代生物技术培育而成的新品种．目前可被纺织加工的天然彩色棉色彩只有棕色、绿色两大基本类型．由于天然彩色棉独特的“生态”、“绿色”、“环保”品质，其纤维柔软、手感好，服装色泽柔和、风格古朴，符合人们返璞归真、色彩天然的心态，因而其纺织品被称为“人类第二健康肌肤”，是21世纪国际绿色纺织品市场上最具发展潜力的产品之一．世界主要产棉大国都在致力于天然彩色棉的研究，他们将天然彩色棉的开发利用纳入国家“尖端高科技”项目加以保护，采取严格的保密措施．对研究方法和研究进展也很少报道．我国对天然彩色棉的研究相对较晚，现在对天然彩色棉和染色棉没有很好的鉴别方法．目前，我国关于天然彩色棉及其产品还没有相应的标准，所以有的企业故意将普通白色棉花染成接近天然彩色棉的颜色，蒙骗消费者，以便售以高价．在考虑未来我国天然彩色棉发展需要的基础上，必须正确评价天然彩色棉的特性，研究天然彩色棉的结构，提出有效的天然彩色棉的科学鉴别方法．

1材料与方法

1．1材料

天然彩色棉：新疆彩色棉(棕色、绿色)；

白色棉花：美国白棉、新疆白棉；

染色棉花：采用直接、活性、还原和冰染4种常用大类棉用染料，每类染料2～3拼色染色，分别对标准棉贴衬(GB／T7565—1987)和新疆白棉进行染色．

天然棕色棉混纺织物：天然棕色棉52．6%，锦纶44．2%，氨纶3．2%，上海朵彩棉服饰有限公司生产．

天然绿色棉混纺织物：天然绿色棉45．2%，锦纶49．5%，氨纶4．3%，上海朵彩棉服饰有限公司生产．

1．2和脂肪质量分数的测量

将滤纸包好的样品放入索氏提取器，在95～100℃沸水域中用苯醇溶剂(苯：95乙醇一3：1，体积LL)抽提6h，抽提

1．3固体核磁共振波谱

核磁共振谱仪：瑞士Bruker公司生产，型号为BrukerAV400．交叉极化魔角自旋核磁共振(CPMAS—NMR)实验中转子的魔角旋转频率为5000Hz，交叉极化时间为1ms，弛豫延迟时间为4s．

1．4红外光谱

傅里叶红外一拉曼光谱仪：美国Nicolet公司生产，型号为NEXUS一670．技术指标：红外为7400～350cm-1；拉曼为3600~100cm-1．

测试条件：常规KBr压片；扫描次数为32次；分辨率为4cm_。；光谱范围为4000~400cm-1．

1．5棉纤维色素的提取与酸碱色变反应

粉碎样品用5%NaOH溶液，80℃下提取1h，滤液浓缩．碱性色素提取液用HCL和NaOH依次调至pH=l，3，5，7，9，11，13，11，9，7，5，3，1。722N型可见光光度计，固定波长415nm．用去离子水作为参照，分别测定色素提取液不同pH值下的吸收光度．

2结果与分析

2．1固体核磁共振法鉴别天然彩色棉

天然彩色棉与白棉的主要组成成分相似，主要由纤维素、半纤维素、蜡质、脂肪、蛋白质、灰份等物质组成，其中纤维素是作为纺织材料的有效利用部分，占棉纤维的绝大多数[3]．苯醇萃取法测得白棉和天然彩色棉的蜡质和脂肪质量分数：新疆白棉为4．822%，天然棕棉为5．8119%，天然绿棉为12．3068．由此可见，天然彩色棉的蜡质和脂肪质量分数远远高于白棉．

CPMAS—NMR已经广泛用于植物纤维原料及其组分的结构研究，在天然植物纤维原料中，纤维素、半纤维素、木质素以及蜡质和脂肪等主要组分在谱图中都有特定的信号．CPMAS—NMR可以直接采用固体粉末半定量地估计其化学组成和化学结构，使得绝大多数固体高分子物质不必进行分离和溶解等处理，就可以直接测定而获得可靠的结构信息．

新疆白棉、天然绿色棉和天然绿色棉

可以看出，天然绿色棉在δ=33处有一个峰，据分析可能是一CHz一基团，认为是天然绿色棉中大量的蜡质和脂肪的结构．将天然绿色棉用苯醇溶液抽提去掉蜡质和脂肪．苯醇抽提过的天然绿色棉和苯醇抽出物进行固体核磁共振波谱分析，

与新疆白棉和抽提前的天然绿色棉相比，苯醇抽提过的天然绿色棉在一33位置的长链一CH一峰基本消失．而天然绿色棉抽提物则是在δ=33位置上有峰．与前面推断相同，天然绿色棉中的长链一CH一的组分是单独的一种组分，被苯醇抽提出的部分蜡质和脂肪．

美国白棉、各种染色棉布、各种染色棉纤维的nCCPMAS—NMR谱图均与图1中新疆白棉的一致。

2．2红外光谱法鉴别天然彩色棉

红外光谱与分子的结构密切相关，是研究表征分子结构的一种快速有效手段，它广泛应用于国民经济各个领域，是公认的一种重要分析工具．新疆白棉和天然绿色棉的KBr压片红外光谱对比如图4所示．由图4可以看出，天然绿色棉和新疆白棉的主要组成基本相似，但是2850cm-1处出现亚甲基一CH一对称伸缩峰和1738cm-1_的非共轭羰基峰．由于天然绿色棉的蜡质和脂肪质量分数远远高于新疆白棉，估计2850cm-1处的亚甲基峰是天然绿色棉纤维中含有的蜡质和脂肪的反映．1738cm-1的非共轭羰基峰估计是天然绿色棉色素中的黄酮类化合物的结构．天然绿色棉混纺织物的彩色棉含量较低，且棉布在褪浆、防皱等等后整理过程中蜡质脂肪有所减少，但是仍能看出2850cm-1处的亚甲基峰．

苯醇

用NaOH溶液提取样品的色素，浓缩提取液在不同酸碱性条件下，发生颜色变化，且随着酸碱条件的改变，色素提取液的颜色变化可逆，天然棕色棉、天然绿色棉和其混纺织物提取出的色素溶液在碱性条件下为棕色溶液，酸性条件下为黄色溶液(天然绿色棉混纺织物为白色)，且随酸碱性变化，颜色发生突变．是天然棕色棉、天然绿色棉、新疆白棉、天然棕色棉混纺织物、天然绿色棉混纺织物、染色棕棉布和染色绿棉布的色素提取液在不同pH值下的吸光度曲线．用所测得的吸光度值来反映色素提取液的颜色变化．吸光度越大，透光率越小，颜色越深；反之，颜色越浅．图中可以看出，天然棕色棉、天然绿色棉及其混纺织物色素提取液的吸光度随着pH值的变化而呈现有规律的变化，随着pH值的上升，吸光度上升，在酸碱变化处有突变，并且变化过程是可逆的，这与观察到的色素提取液的色变规律是一致的．赵向前等经过研究分析，建立天然棕色棉和天然绿色棉色素的黄酮类化合物模型，如图9所示．黄酮类化合物具有2一苯基色原酮结构，分子中有一个酮式羰基．他认为，天然棕色棉纤维色素含有黄酮类化合物，B环上带有邻二酚羟基；天然绿色棉纤维色素含有黄酮醇类化合物，A，B环上带有邻二酚羟基．天然彩色棉黄酮类色素中含有大量兀键，根据现代发色理论，物质遇到吸电子团时，共轭兀键电子云密度降低，颜色变浅；遇到供电子基团时，共轭兀键电子云密度增大，颜色变深．酸性基团H+为吸电子基团，所以天然彩棉色素提取液在酸性条件下颜色

3结论

(1)天然彩色棉的蜡质和脂肪的质量分数远远高于天然白棉．依据棉纤维CCPMAS—NMR谱图3----33，可以鉴别天然绿色棉和染色纤维．

(2)依据棉纤维红外光谱图2850cm-1的吸收峰，可以鉴别天然绿色棉和染色纤维．

(3)天然彩棉及其混纺织物色素提取液随酸碱性变化，颜色发生突变，并且变化过程是可逆的．相对应的色素提取液吸光度随着pH值的变化而呈现有规律的变化，在酸碱变化处有突变，并且变化过程是可逆的。