Page 213 - 《精细化工》2023年第5期

第 5 期 谢秋华，等: 基于美拉德反应的羊毛无染料染色性能 ·1133·

2 结果与讨论 由图 3 可知，不同还原糖与羊毛角蛋白反应后，
溶液的 OD 540 均发生变化，说明美拉德反应产生了
2.1 SDS-PAGE 分析 具有颜色的物质。并且木糖与角蛋白的反应液 OD
还原糖中的醛基与羊毛纤维中赖氨酸、精氨酸 值随着反应时间的延长而升高，OD 值最高可达
等氨基酸残基上的胺基发生美拉德反应后，还原糖 0.204，说明在相同时间内木糖与角蛋白生成的有色
接枝到羊毛角蛋白分子上，形成糖蛋白，其分子量 物质的总量较半乳糖和葡萄糖更多。
与结构发生变化，可通过电泳实验进行测定。还原 2.3 糖的种类对羊毛织物原位染色性能的影响
糖与羊毛角蛋白发生美拉德反应后引起蛋白分子量 2.3.1 还原糖种类对羊毛织物得色量的影响
与结构的变化如图 2 所示。 还原糖种类对羊毛染色得色量和还原糖质量浓

度的影响见图 4。

左为考马斯亮蓝染色；右为 Schiff 试剂染色；A 为角蛋白与葡萄
糖反应液；B 为角蛋白与木糖反应液；C 为角蛋白与半乳糖反应
4
液；D 为角蛋白溶液；Marker 蛋白〔分子量(1~25)×10 〕
插图为染色羊毛照片，下同
图 2 还原糖与羊毛角蛋白反应液的 SDS-PAGE 分析
Fig. 2 SDS-PAGE analysis of reaction solution of reducing 图 4 还原糖种类对羊毛染色 K/S 值和还原糖质量浓度的
sugars and keratin 影响

由图 2 可见，在考马斯亮蓝染色胶中，相对于 Fig. 4 Effects of reducing sugar type on K/S value of dyed
wool fabric and mass concentration of reducing sugar
角蛋白，角蛋白与葡萄糖、木糖及半乳糖的反应体
系中泳道上方高分子量区域的颜色变深，说明还原 由图 4 可知，随着反应时间的延长，反应液中
糖与羊毛角蛋白之间发生了美拉德反应，生成了分 3 种糖质量浓度呈下降趋势，K/S 值均呈上升趋势，
子量更大的聚合物 [15] 。而在 Schiff 试剂染色胶中， 且木糖对羊毛染色速率更快。在碱性环境下，溶液
除角蛋白泳道外，还原糖与角蛋白的反应液中均出 中游离的还原糖首先与羊毛纤维上的胺基发生交联
现新的染色区域，这表明还原糖与羊毛角蛋白反应 反应；随后，通过异构、重排、缩合聚合等一系列
生成了糖蛋白。 反应生成类黑精。该反应过程中消耗了还原糖，溶
2.2 美拉德反应对反应液 540 nm 处吸光值的影响 液中还原糖质量浓度降低，而反应产生的类黑精则
美拉德反应产生的褐变程度可用不同反应时间的 会使羊毛织物颜色变深 [9,16] 。不同还原糖溶液中糖浓
反应液在540 nm处的OD值大小进行评价，结果见图3。 度下降速率不同，说明不同还原糖与羊毛之间的反
应速率不同，相对于其他两种还原糖，木糖质量浓度
下降最快，反应 5 h 时，木糖质量浓度由 4.64 g/L 降
低到 2.73 g/L，通过美拉德反应而着色的羊毛得色量
（K/S 值）达到 2.1949，而半乳糖及葡萄糖反应速度
相对较慢，得色量较低，反应5 h时K/S值分别为1.5113
及 1.2149。
2.3.2 还原糖种类对染色羊毛织物 LabCH 值的影响
反应时间和还原糖种类对染色羊毛织物 LabCH
值的影响见表 1。

从表 1 中可以看出，在 3 种还原糖对羊毛织物
图 3 不同还原糖与羊毛角蛋白反应液的 OD 540 值变化
Fig. 3 Changes in OD 540 value of reaction solution of 的染色过程中，a 值均随反应时间的延长而明显增
different reducing sugars and keratin 加，说明反应程度越高，羊毛织物颜色越偏红色。