علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

رنگرزی پارچه پنبه با آنتوسیانین­های استخراج شده از کلم قرمز: بهینه‌سازی فرآیند استخراج و مقایسه عملکرد دندانه‌های فلزی و طبیعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده هنر، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
چکیده
در این مطالعه، آنتوسیانین‌های استخراج‌شده از کلم قرمز به عنوان رنگزای طبیعی برای رنگرزی پارچه‌های پنبه‌ای مورد استفاده قرار گرفت. به‌منظور بهینه‌سازی فرآیند استخراج، آزمایش‌ها بر اساس طراحی فاکتوریل انجام گرفت و تأثیر سه متغیر مستقل شامل نوع حلال (آب مقطر، اتانول، متانول، اسید سیتریک و هیدروکسید سدیم)، دمای استخراج (۴۰، ۶۰ و ۹۰ درجه سانتی‌گراد) و زمان استخراج (۱، ۲ و ۴ ساعت) بررسی شد. پس از تحلیل نتایج قدرت رنگی در پارچه­های پنبه‌ای رنگرزی شده با این عصاره­ها، شرایط بهینه استخراج تعیین شد. آنگاه از عصاره استخراج شده در شرایط بهینه برای رنگرزی در حضور دندانه‌های فلزی (قلع و آلومینیوم) و طبیعی (پوست انار و سماق) استفاده شد. نتایج نشان دادند که هر سه پارامتر نوع حلال، زمان استخراج و دمای استخراج به طور معناداری بر قدرت رنگی، فام و اشباع رنگ تأثیرگذار هستند. بهترین نتیجه قدرت رنگی (96/1) با استفاده از حلال اتانول در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد و زمان ۲ ساعت حاصل شد. هم­چنین در بین دندانه­های به­کار برده شده، دندانه قلع بیشترین قدرت رنگ (96/1) و اشباع رنگ (03/21) را فراهم کرد، در حالی­که دندانه‌های طبیعی پوست انار و سماق، با ایجاد فام‌های گرم و متنوع، ثبات نوری بالاتری (تا درجه ۶) از خود نشان دادند. ثبات نوری، نمونه­های دندانه داده شده با قلع و آلومینیوم در محدوده 4 تا 5-4 بوده است. نتایج ثبات شستشویی نیز نشان داد که تمامی نمونه‌های دندانه داده شده در برابر شستشو از ثبات خوبی (4 تا 5-4) برخوردار بوده‌اند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Eco-Friendly Dyeing of Cotton Fabric with Anthocyanins Extracted from Red Cabbage: Optimization of the Extraction Process and Comparative Evaluation of Natural and Metallic Mordants

نویسندگان English

Majid Tehrani
Kimiya Khalili Samani
Department of Art, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
چکیده English

In this study, anthocyanins extracted from red cabbage were employed as natural dye for dyeing cotton fabrics. To optimize the dye extraction process, a factorial experimental design was applied to investigate the effects of three independent variables: extraction solvent (distilled water, ethanol, methanol, citric acid, and sodium hydroxide), extraction temperature (40°C, 60°C, and 90°C), and extraction time (1, 2, and 4 hours). After analyzing the color strength (K/S) of dyed cotton fabrics obtained from each extract, the optimal extraction condition was identified. Subsequently, the extract obtained under optimal conditions was used for dyeing in the presence of both metallic mordants (tin and aluminum) and natural mordants (pomegranate rind and sumac). The results revealed that all three parameters, solvent type, extraction time, and extraction temperature, significantly influenced the color strength, hue, and chroma of the dyed fabrics. The best result in terms of color strength (1.96) was achieved using ethanol as a solvent, at 60°C and an extraction duration of 2 hours. Among the used mordants, tin provided the highest color strength (1.96) and color saturation (21.03), while the natural mordants, pomegranate rind and sumac (rhus), yielded warmer and more varied hues, along with superior light fastness (up to grade 6). The light fastness of the samples mordanted with tin and aluminum ranged from grade 4 to 4-5. Also, the results showed that all mordanted samples exhibited very good wash fastness (grade 4 to 4-5).

کلیدواژه‌ها English

Anthocyanin, Red cabbage, Cotton fabric, Extraction condition, Natural mordant
[1] Pizzicato, B., Pacifico, S., Cayuela, D., Mijas, G., Riba-Moliner, M., Advancements in sustainable natural dyes for textile applications: a review, Molecules, 28(16), 5954, 2023.
[2] Barani, H., Maleki, H., Red cabbage anthocyanins content as a natural colorant for obtaining different color on wool fibers, Pigment Resin Technol, 49(3), 229-238, 2020.
[3] Kasiri, M. B., Safapour, S., Natural dyes and antimicrobials for textiles. In Green materials for energy, products and depollution (229-286), Dordrecht: Springer Netherlands, 2014.
[4] Rafiei, S., Dyeing of silk fibers with natural dye extracted from different parts of Ficus Johannis Boiss plant, Journal of Textile Science and Technology, 11(2), 1-17, 2022.
[5] Tehrani, M., Shahmoradi Ghaheh, F., Jahanbazi, Z., Dyeing silk fabric using anthocyanin pigments extracted in different solvents from Hibiscus sabdariffa L., Journal of Textile Science and Technology, 12(1), 27-39, 2023.
[6] Sangeeta, S., Rai, S., Bisht, S., Nazim, M., Chemical properties of anthocyanins sourced from different subtropical fruits. In Anthocyanins in Subtropical Fruits (33-58). CRC Press, 2023.
[7] Mohammad, S. S., Santos, R. O., Barbosa, M. I., Junior, J. L. B., Anthocyanins: chemical properties and health benefits: a review, Curr. Nutr. Food Sci., 17(7), 662-672, 2021.
[8] Câmara, J. S., Locatelli, M., Pereira, J. A., Oliveira, H., Arlorio, M., Fernandes, I., ..., Bordiga, M., Behind the scenes of anthocyanins—from the health benefits to potential applications in food, pharmaceutical and cosmetic fields, Nutrients, 14(23), 5133, 2022.
[9] Benli, H., An investigation of dyeability of wool fabric with red cabbage (Brassica oleracea L. var.) extract/Studiu asupra capacitatii de vopsire a tesaturii din lâna cu extract din varza rosie (Brassica oleracea L. var.). Ind. Text., 68(2), 108, 2017.
[10] Ticha, M. B., Haddar, W., Meksi, N., Guesmi, A., Mhenni, M. F., Improving dyeability of modified cotton fabrics by the natural aqueous extract from red cabbage using ultrasonic energy, Carbohydr. Polym., 154, 287-295, 2016.
[11] Haddar, W., Ben Ticha, M., Meksi, N., Guesmi, A., Application of anthocyanins as natural dye extracted from Brassica oleracea L. var. capitata f. rubra: dyeing studies of wool and silk fibres, Nat. prod. Res., 32(2), 141-148, 2018.
[12] Araújo, A. C. D., Gomes, J. P., Silva, F. B. D., Nunes, J. S., Santos, F. S. D., Silva, W. P. D., ..., Lima, A. G. B. D., Optimization of extraction method of anthocyanins from red cabbage, Molecules, 28(8), 3549, 2023.
[13] Patel, A., Patel, N., Patani, P., The role of anthocyanins from red cabbage: a review, J. Popul Ther. Clin. Pharmacol., 31(11), 1104-1112, 2024.
[14] Oancea, S., Mila, L., Ketney, O., Content of phenolics, in vitro antioxidant activity and cytoprotective effects against induced haemolysis of red cabbage extracts, Biotech. Lett, 24(1), 1-9, 2019.
[15] Yen, C. K., Peng, L. Y., Wang, C. X., Chen, Y. Y., Dyeing of Degummed Silk Fibers with Anthocyanins in Red Cabbage, Adv. Mater. Res., 418, 585-588, 2012.
[16] Kaur, V., Arjunan, S., Nanaiah, I., Extraction of Dyes from Plant Sources and their application on Cotton and Wool using Mordants, Curr. Trends Biotechnol. Pharm., 15(5), 503-506, 2021.
[17] Priyadarshini, M., Subash, A., Shobana, A., Sujatha, A., Potential use of brassica Oleracea L.(purple cabbage) waste as a valuable source of natural colorant for the textile industry, J. Adv. Sci. Res., 12(01), 183-189, 2021.
[18] Onal, A., Subasar, F. D., Cotton, wool and linen fabrics dyeing with natural dye extracted from red cabbage (Brassica oleracea var. capitata f. rubra), Gaziosmanpasa J. Sci. Res., 1(4), 35-41, 2012.
[19] Saha, A., Roy, S., Harmful effects of different classes of heavy metals in our beautiful environment, Asian J. Res. Chem., 16(1), 13-17, 2023.
[20] Tehrani, M., Asadi Farsani, T., Sustainable wool dyeing: utilizing Syzygium Aromaticum (clove bud) extract and plant-derived mordants, Prog. Color, Colorants Coat., 18(3), 363-373, 2025.
[21] Tehrani, M., Ahmadi, S., Ecological dyeing of cotton fabrics with cochineal: influence of bio-mordants on colorimetric and aging parameters, Fibers Polym, 26, 3047–3060, 2025.
[22] Taghavi, T., Patel, H., Rafie, R. Extraction solvents affect anthocyanin yield, color, and profile of strawberries, Plants, 12(9), 1833, 2023.
[23] Farooq, S., Shah, M.A., Siddiqui, M.W. et al, Recent trends in extraction techniques of anthocyanins from plant materials, Food Meas., 14, 3508–3519, 2020.
[24] Oancea, S., Perju, M., Coman, D., Olosutean, H., Optimization of conventional and ultrasound-assisted extraction of Paeonia officinalis anthocyanins, as natural alternative for a green technology of cotton dyeing, Biotechnol. Lett, 26(2), 2527-2534, 2021.
[25] Kang, H. J., Ko, M. J., Chung, M. S., Anthocyanin structure and pH dependent extraction characteristics from blueberries (Vaccinium corymbosum) and chokeberries (Aronia melanocarpa) in subcritical water state, Foods, 10(3), 527, 2021.‏‏
[26] Enaru, B., Drețcanu, G., Pop, T. D., Stǎnilǎ, A., Diaconeasa, Z., Anthocyanins: Factors affecting their stability and degradation, Antioxidants, 10(12), 1967, 2021.
[27] Romeo, F. V., Ballistreri, G., Fabroni, S., Pangallo, S., Li Destri Nicosia, M. G., Schena, L., Rapisarda, P., Chemical characterization of different sumac and pomegranate extracts effective against Botrytis cinerea rots, Molecules, 20(7), 11941-11958, 2015.

  • تاریخ دریافت 09 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 11 آبان 1404