天然彩色棉是一種在吐絮時就具有天然色彩的棉花，是科學家在野生有色棉基礎上，利用現代生物技術培育而成的新品種．目前可被紡織加工的天然彩色棉色彩只有棕色、綠色兩大基本類型．由于天然彩色棉獨特的“生態”、“綠色”、“環保”品質，其纖維柔軟、手感好，服裝色澤柔和、風格古樸，符合人們返璞歸真、色彩天然的心態，因而其紡織品被稱為“人類第二健康肌膚”，是21世紀國際綠色紡織品市場上最具發展潛力的產品之一．世界主要產棉大國都在致力于天然彩色棉的研究，他們將天然彩色棉的開發利用納入國家“尖端高科技”項目加以保護，采取嚴格的保密措施．對研究方法和研究進展也很少報道．我國對天然彩色棉的研究相對較晚，現在對天然彩色棉和染色棉沒有很好的鑒別方法．目前，我國關于天然彩色棉及其產品還沒有相應的標準，所以有的企業故意將普通白色棉花染成接近天然彩色棉的顏色，蒙騙消費者，以便售以高價．在考慮未來我國天然彩色棉發展需要的基礎上，必須正確評價天然彩色棉的特性，研究天然彩色棉的結構，提出有效的天然彩色棉的科學鑒別方法．
1材料與方法
1．1材料
天然彩色棉：新疆彩色棉(棕色、綠色)；
白色棉花：美國白棉、新疆白棉；
染色棉花：采用直接、活性、還原和冰染4種常用大類棉用染料，每類染料2～3拼色染色，分別對標準棉貼襯(GB／T7565—1987)和新疆白棉進行染色．
天然棕色棉混紡織物：天然棕色棉52．6%，錦綸44．2%，氨綸3．2%，上海朵彩棉服飾有限公司生產．
天然綠色棉混紡織物：天然綠色棉45．2%，錦綸49．5%，氨綸4．3%，上海朵彩棉服飾有限公司生產．
1．2和脂肪質量分數的測量
將濾紙包好的樣品放入索氏提取器，在95～100℃沸水域中用苯醇溶劑(苯：95乙醇一3：1，體積LL)抽提6h，抽提
1．3固體核磁共振波譜
核磁共振譜儀：瑞士Bruker公司生產，型號為BrukerAV400．交叉極化魔角自旋核磁共振(CPMAS—NMR)實驗中轉子的魔角旋轉頻率為5000Hz，交叉極化時間為1ms，弛豫延遲時間為4s．
1．4紅外光譜
傅里葉紅外一拉曼光譜儀：美國Nicolet公司生產，型號為NEXUS一670．技術指標：紅外為7400～350cm-1；拉曼為3600~100cm-1．
測試條件：常規KBr壓片；掃描次數為32次；分辨率為4cm_。；光譜范圍為4000~400cm-1．
1．5棉纖維色素的提取與酸堿色變反應
粉碎樣品用5%NaOH溶液，80℃下提取1h，濾液濃縮．堿性色素提取液用HCL和NaOH依次調至pH=l，3，5，7，9，11，13，11，9，7，5，3，1。722N型可見光光度計，固定波長415nm．用去離子水作為參照，分別測定色素提取液不同pH值下的吸收光度．
2結果與分析
2．1固體核磁共振法鑒別天然彩色棉
天然彩色棉與白棉的主要組成成分相似，主要由纖維素、半纖維素、蠟質、脂肪、蛋白質、灰份等物質組成，其中纖維素是作為紡織材料的有效利用部分，占棉纖維的絕大多數[3]．苯醇萃取法測得白棉和天然彩色棉的蠟質和脂肪質量分數：新疆白棉為4．822%，天然棕棉為5．8119%，天然綠棉為12．3068．由此可見，天然彩色棉的蠟質和脂肪質量分數遠遠高于白棉．
CPMAS—NMR已經廣泛用于植物纖維原料及其組分的結構研究，在天然植物纖維原料中，纖維素、半纖維素、木質素以及蠟質和脂肪等主要組分在譜圖中都有特定的信號．CPMAS—NMR可以直接采用固體粉末半定量地估計其化學組成和化學結構，使得絕大多數固體高分子物質不必進行分離和溶解等處理，就可以直接測定而獲得可靠的結構信息．
新疆白棉、天然綠色棉和天然綠色棉
可以看出，天然綠色棉在δ=33處有一個峰，據分析可能是一CHz一基團，認為是天然綠色棉中大量的蠟質和脂肪的結構．將天然綠色棉用苯醇溶液抽提去掉蠟質和脂肪．苯醇抽提過的天然綠色棉和苯醇抽出物進行固體核磁共振波譜分析，
與新疆白棉和抽提前的天然綠色棉相比，苯醇抽提過的天然綠色棉在一33位置的長鏈一CH一峰基本消失．而天然綠色棉抽提物則是在δ=33位置上有峰．與前面推斷相同，天然綠色棉中的長鏈一CH一的組分是單獨的一種組分，被苯醇抽提出的部分蠟質和脂肪．
美國白棉、各種染色棉布、各種染色棉纖維的nCCPMAS—NMR譜圖均與圖1中新疆白棉的一致。
2．2紅外光譜法鑒別天然彩色棉
紅外光譜與分子的結構密切相關，是研究表征分子結構的一種快速有效手段，它廣泛應用于國民經濟各個領域，是公認的一種重要分析工具．新疆白棉和天然綠色棉的KBr壓片紅外光譜對比如圖4所示．由圖4可以看出，天然綠色棉和新疆白棉的主要組成基本相似，但是2850cm-1處出現亞甲基一CH一對稱伸縮峰和1738cm-1_的非共軛羰基峰．由于天然綠色棉的蠟質和脂肪質量分數遠遠高于新疆白棉，估計2850cm-1處的亞甲基峰是天然綠色棉纖維中含有的蠟質和脂肪的反映．1738cm-1的非共軛羰基峰估計是天然綠色棉色素中的黃酮類化合物的結構．天然綠色棉混紡織物的彩色棉含量較低，且棉布在褪漿、防皺等等后整理過程中蠟質脂肪有所減少，但是仍能看出2850cm-1處的亞甲基峰．
苯醇
用NaOH溶液提取樣品的色素，濃縮提取液在不同酸堿性條件下，發生顏色變化，且隨著酸堿條件的改變，色素提取液的顏色變化可逆，天然棕色棉、天然綠色棉和其混紡織物提取出的色素溶液在堿性條件下為棕色溶液，酸性條件下為黃色溶液(天然綠色棉混紡織物為白色)，且隨酸堿性變化，顏色發生突變．是天然棕色棉、天然綠色棉、新疆白棉、天然棕色棉混紡織物、天然綠色棉混紡織物、染色棕棉布和染色綠棉布的色素提取液在不同pH值下的吸光度曲線．用所測得的吸光度值來反映色素提取液的顏色變化．吸光度越大，透光率越小，顏色越深；反之，顏色越淺．圖中可以看出，天然棕色棉、天然綠色棉及其混紡織物色素提取液的吸光度隨著pH值的變化而呈現有規律的變化，隨著pH值的上升，吸光度上升，在酸堿變化處有突變，并且變化過程是可逆的，這與觀察到的色素提取液的色變規律是一致的．趙向前等經過研究分析，建立天然棕色棉和天然綠色棉色素的黃酮類化合物模型，如圖9所示．黃酮類化合物具有2一苯基色原酮結構，分子中有一個酮式羰基．他認為，天然棕色棉纖維色素含有黃酮類化合物，B環上帶有鄰二酚羥基；天然綠色棉纖維色素含有黃酮醇類化合物，A，B環上帶有鄰二酚羥基．天然彩色棉黃酮類色素中含有大量兀鍵，根據現代發色理論，物質遇到吸電子團時，共軛兀鍵電子云密度降低，顏色變淺；遇到供電子基團時，共軛兀鍵電子云密度增大，顏色變深．酸性基團H+為吸電子基團，所以天然彩棉色素提取液在酸性條件下顏色
3結論
(1)天然彩色棉的蠟質和脂肪的質量分數遠遠高于天然白棉．依據棉纖維CCPMAS—NMR譜圖3----33，可以鑒別天然綠色棉和染色纖維．
(2)依據棉纖維紅外光譜圖2850cm-1的吸收峰，可以鑒別天然綠色棉和染色纖維．
(3)天然彩棉及其混紡織物色素提取液隨酸堿性變化，顏色發生突變，并且變化過程是可逆的．相對應的色素提取液吸光度隨著pH值的變化而呈現有規律的變化，在酸堿變化處有突變，并且變化過程是可逆的。
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