魏 樂

(故宮博物院文保科技部，北京 100009)

0 引 言

植物染色采用自然界中自然生長的植物通過不同工藝提取色素對有機(jī)無機(jī)材質(zhì)進(jìn)行染色，距今已有5 000年的歷史[1]。紅花(CarthamustinctoriusL．)，又名紅藍(lán)花，刺紅花，屬雙子葉菊科紅花屬草本植物，最早記錄于公元前4世紀(jì)到公元前3世紀(jì)傳入我國[2]。紅花染自古以來一直出名，明代宋應(yīng)星《天工開物》彰施篇記載了紅花種植、采摘、染色的詳細(xì)過程。紅花屬直接型染料，染紅色主要顯色物質(zhì)是紅花苷，不需要加媒染劑可直接進(jìn)行染色。紅花中紅花黃色素和紅花紅色素，含量分別約占30%和0.5%，為了染出紅色，需要采用“殺花法”調(diào)節(jié)染浴pH至堿性，將紅花紅色素提取出來對纖維進(jìn)行上染。紅花能夠染出漂亮明艷的紅色但極易褪色，作為中華傳統(tǒng)服飾藝術(shù)中最明艷的色彩，亟須在分子水平上明確闡明褪色機(jī)制，這對博物館館藏文物及文化遺產(chǎn)的保護(hù)具有重要意義。

紅花苷的最初研究是20世紀(jì)90年代，Kanehira等[3]對溫度、pH、光照，緩沖液體系等因素作了充分考量，實驗發(fā)現(xiàn)紅花苷溶液體系在較高溫度更易分解為偏黃色副產(chǎn)物。穩(wěn)定性明顯與pH值密切相關(guān)，在pH值為1.5～5.5的范圍內(nèi)最為穩(wěn)定。紫外光照射下更容易發(fā)生衰解。在不依賴緩沖體系、外部氣相環(huán)境或某些化學(xué)物質(zhì)暴露情況下，也會出現(xiàn)褪色現(xiàn)象。博物館環(huán)境影響紡織品褪色的因素是方方面面的，其中最直觀的影響因素是光照，無論纖維本體還是其上附著的染料分子均對光敏感。在一定的溫濕度條件下，酸性氣態(tài)污染物容易造成紡織品文物染料的褪色，另外臭氧具有極強(qiáng)的氧化性，對有機(jī)物中不飽和雙鍵易發(fā)生環(huán)加成，促進(jìn)染料分子的降解[4]。對紅花中其他組分的鑒定，Wouters等[5]最初鑒定出紅花色素中的四種無色組分鑒定標(biāo)志物，分別為Ct1，Ct2，Ct3和Ct4。這些組分的化學(xué)性質(zhì)不同于紅花苷，能經(jīng)受住強(qiáng)烈的酸水解或者光誘導(dǎo)加速老化。對紅花苷降解成分的研究，Laursen等[6]首先明確了其在水溶液中加熱變質(zhì)的原因為通過逆向羥醛縮合，形成carthamin A和B兩種副產(chǎn)物，通過碳碳雙鍵的氧化最終形成對羥基苯甲醛和對羥基苯甲酸小分子。Costantini等[7]發(fā)現(xiàn)不僅光照引起紅花染的褪色，陰暗高濕的儲存條件也會引起褪色現(xiàn)象。但可通過高效液相色譜偶聯(lián)光電二極管矩陣檢測器在褪色文物上檢測到染料鑒定標(biāo)志物Ct組分確定為紅花染。

有機(jī)染料分析一直是文化遺產(chǎn)保護(hù)的重要內(nèi)容，通過鑒定小分子標(biāo)志物確認(rèn)文物所用染材。通常染料小分子不夠穩(wěn)定，在一定的環(huán)境因素作用下發(fā)生降解，因此分析特定染料可能的變化過程有助于加強(qiáng)對紡織品文物的保護(hù)。對考古材料和館藏傳世文物的染料檢測應(yīng)用最為廣泛的方法是高效液相色譜法，結(jié)合高分辨質(zhì)譜檢測器，可對組分分子量和結(jié)構(gòu)信息作全面準(zhǔn)確地判斷，具有高的靈敏度和特異性，可以實現(xiàn)微損分析[8]。除了可以進(jìn)行常規(guī)定性定量鑒定外，還可對染料中存在的老化產(chǎn)物進(jìn)行推測。博物館館藏紡織品文物引起劣化主要因素是光照[9]，因此本研究首先從紫外光和LED兩種光源照射出發(fā)，對直接顯色成分紅花苷不同影響因素作詳細(xì)分析。表征手段主要采用超高效液相色譜四極桿飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用儀對紅花染現(xiàn)代模擬品及故宮院藏珍貴紡織品歷史文物進(jìn)行檢測。通過對低能通道不同加合離子產(chǎn)生的分子離子峰以及高能通道碎片的解讀判斷分子裂解規(guī)律從而合理解釋化學(xué)結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果進(jìn)一步證實了可能存在的老化分子，并從液質(zhì)相對含量的變化上討論可能的變化過程。本研究首次經(jīng)液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用確證三香豆酰亞精胺實際為Ct4組分在紅花中的存在，結(jié)合現(xiàn)代品和文物樣品推測了紅花染產(chǎn)生這種化合物的工藝原因。實驗發(fā)現(xiàn)甲酸容易引起紅花苷黃變，并對原因進(jìn)行了分析。

1 實驗樣品與方法

1．1 實驗樣品

故宮博物院院藏織繡文物粉色緞繡折枝花紋宮衣，如圖1a所示，屬清乾隆時期二級戲衣文物。身長126 cm，腰寬52.3 cm，兩袖通長198.2 cm，袖寬33 cm，石青緞領(lǐng)長39.6 cm、寬18.5 cm。對文物存在的開線，磨損，領(lǐng)水漬等傷況由文?？萍疾啃迯?fù)后于2019年12月在香港科學(xué)館舉辦的“內(nèi)里乾坤-故宮文物修復(fù)展”進(jìn)行參展?；疑世L百褶裙粉色里子存在明顯褪色，如圖1b所示，對殘落物(圖1c)進(jìn)行實驗檢測。清代《出門見喜》春條，采用傳統(tǒng)緙絲工藝織造而成，長60 cm，寬26 cm。整體修復(fù)前伴有不同程度的臟污、蟲蛀，由文?？萍疾啃迯?fù)后在故宮博物院壽康宮作原狀陳設(shè)。文物正面(圖2b)長期日曬同背面(圖2a)相比較出現(xiàn)明顯褪色，分別對正面(圖2c下)背面(圖2c上)殘落物進(jìn)行實驗檢測。紅花染老化前后樣品來源于甘肅省博物館的實驗?zāi)M品(圖3)，圖片從左至右分別為未老化，紫外光老化、LED光老化樣品。

圖1 粉色緞繡折枝花紋宮衣文物圖像Fig.1 Pictures of a pink embroidered costume with picked-branch patterns

圖2 緙絲出門見喜春條文物圖像Fig.2 Pictures of Kesi fabric with the scroll

圖3 紅花染老化前后對比照片F(xiàn)ig.3 Before and after aging of safflower-dyed textiles

1．2 老化光源條件

紫外老化設(shè)備采用東莞利鑫儀器設(shè)備有限公司UVA-340紫外耐候試驗箱，光源采用UVA-340紫外線燈管，光源波長340 nm，光源功率15 W，置放試樣用網(wǎng)架規(guī)格63 cm×34 cm，內(nèi)箱尺寸70 cm×35 cm×30 cm。LED老化設(shè)備采用歐科ERCO ogotec軌道射燈，光源功率12 W，LED燈色溫4 000 K。老化時間均為25 d。

1．3 實驗試劑及提取

所用提取試劑均為分析純，北京化工廠。色譜流動相乙腈為色譜級，美國Fisher公司；純水來源于超純水儀(德國Merck Milli-Q)。標(biāo)準(zhǔn)品三香豆酰亞精胺，購自云南西力生物技術(shù)股份有限公司，純度98%。模擬染色樣品及文物樣品提取條件采用兩步提取法即對同一樣品的兩次提取分步進(jìn)行，第一步分別向樣品中加入200 μL N，N-二甲基甲酰胺(DMF，Merck，頂空氣相色譜級)，放入加熱器100 ℃加熱10 min冷卻后，離心機(jī)12 000 r/min離心5 min吸取上清液待測。提取第二步將前述樣品加入200 μL濃鹽酸甲醇水混合體系(體積比2∶1∶1)，放入加熱器100 ℃加熱10 min冷卻后，取上清液12 000 r/min，5 min離心。用醫(yī)用注射器將上清液吸取出來氮氣吹干，再用30 μL甲醇復(fù)溶用于液質(zhì)檢測。

1．4 液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用條件

液相條件采用Waters Acquity H-Class UPLC進(jìn)行測試，BEH C18(2.1×100 mm，1.7 μm)色譜柱；柱溫30 ℃；流動相A為0.1%甲酸水溶液，B為乙腈；梯度條件：0～0.3 min：95%A；0.3～9.3 min：95%～5%A；9.3～10.3 min：5%A；10.3～10.5 min：5%～95%A；10.5～12 min：95%A；流速0.25 mL/min；進(jìn)樣量均為2 μL。質(zhì)譜條件采用Waters Xevo G2-XS Q-TOF MS進(jìn)行測試，質(zhì)μ量掃描范圍m/z50～1 200；采用全信息串聯(lián)質(zhì)譜方法(MSE)正負(fù)模式下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。ESI電離源，源溫：120 ℃；脫溶劑氣為氮氣，脫溶劑氣溫度為450 ℃，流速為800 L/h；毛細(xì)管電壓為3 kV，錐孔電壓40 V，碰撞能量20～40 eV。采用亮氨酸腦啡肽作為實時校正液，濃度為0.4 ng/L，每隔30 s進(jìn)樣一次。整個系統(tǒng)由Waters MassLynx軟件進(jìn)行控制，實驗數(shù)據(jù)采用ApexTrack積分方法由Waters UNIFI軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與討論

2．1 色差計讀數(shù)

采用X-Rite 8400型色度計D65光源、10°觀察角的方法對模擬樣品讀取顏色值(表1)。受光老化影響，顏色參數(shù)L*有所增加，a*有所降低，由于光照引起絲的黃變b*相應(yīng)增加。通常認(rèn)為色差值超過3可作為色差明顯的依據(jù)[7]，根據(jù)CIE LAB色差計算公式得出紫外光老化和LED光老化色差值分別為17.17和1.61，紫外反射光譜曲線相差較大，紫外光下色差顯著因而褪色更加明顯。博物館陳列LED燈是光源種類的一種，對紡織品仍具有一定的損傷[10]。

表1 紅花染老化前后紡織品的顏色特征值Table 1 Color characteristic values of simulated aging safflower-dyed textiles

2．2 紅花染特定成分的液質(zhì)鑒定

紅花染紡織品上檢測到的染色相關(guān)組分有：紅花苷、芹菜素、Ct4、unkown937E式和Z式、Carthamin A、Carthamin B、對羥基苯甲醛(4-Hydroxybenzaldehyde)、對羥基苯甲酸(4-Hydroxybenzoic acid)以及醇化物。主要成分保留時間、分子離子峰、高能裂解碎片列于表2中。近些年對染料色素的提取，大量文獻(xiàn)報道通常采用兩步法提取[11]，本實驗將兩步法分開進(jìn)行，這樣可以細(xì)微檢測老化產(chǎn)物小分子。第一步提取發(fā)現(xiàn)盡管吡啶對紅花苷是一種比較好的溶劑但毒性較強(qiáng)，具有強(qiáng)烈刺激性氣味。DMF同吡啶相比較化學(xué)性質(zhì)相似，均為弱堿性有機(jī)溶劑，但萃取效率更高，毒性更低[12-13]，更適于還原染料和直接染料的提取。鑒于博物館常規(guī)檢測需求，對紅花染樣品采用DMF萃取，對老化褪色產(chǎn)物小分子更易檢出。

表2 相關(guān)檢測化合物的液質(zhì)結(jié)果信息Table 2 Results of tested components by liquid chromatography-mass spectrometry

2．2．1紅花苷及芹菜素的檢測 在紅花染模擬品及文物樣品中均能檢測到主要成分紅花苷，是一種高度π共軛的二聚體結(jié)構(gòu)。芹菜素是一種天然黃酮類化合物，作為非顯色物質(zhì)也可檢測到，這兩種成分主要在第一步DMF提取液中檢測存在，液質(zhì)結(jié)果均和標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行對照確認(rèn)。其中芹菜素在紅花染現(xiàn)代樣品及文物中均存在，這一發(fā)現(xiàn)不同于Jan Wouters只在文物樣品中存在的報道[5]。

圖4為紅花苷負(fù)離子模式液相色譜質(zhì)譜結(jié)果。特征保留時間在5.01 min，對應(yīng)的分子離子峰m/z909.208 1(0.8 mDa)。根據(jù)高能裂解碎片顯示，分子結(jié)構(gòu)中斷裂對羥基苯乙烯基產(chǎn)生碎片m/z789.150 9(C35H33O21，1.1 mDa)；紅花苷中心位點碳碳雙鍵斷裂分別產(chǎn)生m/z461.107 2(C22H21O11，1.7 mDa)和m/z447.094 9(C21H19O11，1.6 mDa)的分子碎片峰，后者繼續(xù)斷裂一分子糖產(chǎn)生m/z287.055 7(C15H11O6，0.1 mDa)，再繼續(xù)斷裂苯酚基產(chǎn)生m/z190.992 9(C9H3O5，5.7 mDa)。如果紅花苷在中心位點結(jié)合羰基斷裂產(chǎn)生m/z501.103 4(C24H21O12，0.4 mDa)的碎片，同時產(chǎn)生m/z407.097 8(C19H19O10，0 mDa)的分子碎片。在同一六元環(huán)相對稱的位置如果發(fā)生兩處斷裂產(chǎn)生碎片m/z721.161 3(C32H33O19，0.3 mDa)。紅花苷為紅花染主要顯色物質(zhì)，紫外吸收圖譜顯示最大吸收波長為520 nm。

圖4 紅花苷負(fù)離子模式液質(zhì)結(jié)果Fig.4 LC-MS results of carthamin by UPLC-ESI-QTOF-MS in negative mode

芹菜素，相應(yīng)保留時間為5.21 min，負(fù)離子模式分子離子峰m/z269.043 8(1.2 mDa)，屬典型二氫黃酮類，主要分子骨架為2-苯基色原酮，分子斷裂后主要產(chǎn)生m/z107.0132(C6H3O2，0.1 mDa)，m/z117.033 7(C8H5O，0.3 mDa)，m/z151.004 5(C7H3O4，1.4 mDa)三個分子碎片。紫外最大吸收波長為336 nm。紫外吸收、液相色譜質(zhì)譜、分子結(jié)構(gòu)及主要斷裂方式見圖5。

圖5 芹菜素負(fù)離子模式液質(zhì)結(jié)果Fig.5 LC-MS results of apigenin by UPLC-ESI-QTOF-MS in negative mode

2．2．2對未知組分Ct4的結(jié)構(gòu)鑒定 Wouters等[5]首次報道曾經(jīng)在紅花中檢測出這種成分，作為一種未顯色組分標(biāo)志物雖然在文獻(xiàn)中有所報道[14]，但化合物結(jié)構(gòu)一直沒有鑒定。采用液質(zhì)聯(lián)用MSE采集方法分別在正負(fù)離子模式下均可進(jìn)行鑒定，以正離子模式為例，色譜圖、高能碎片質(zhì)譜圖、紫外吸收及分子裂解方式如圖6所示。通過正負(fù)模式進(jìn)行比較確定未知物的分子量為583。因正負(fù)模式分子離子峰為偶數(shù)，根據(jù)氮素規(guī)則，推測天然產(chǎn)物中應(yīng)該含奇數(shù)個氮，最終確定可能中性分子式為C34H37N3O6，負(fù)模式下質(zhì)量偏差1×10-7，正模式下質(zhì)量偏差0。

化合物的紫外吸收位于229 nm、293 nm(肩峰)和318 nm，紫外吸收光譜與肉桂酰胺類似[15]。正離子模式高能碎片m/z164．070 9(C9H10NO2，0.3 mDa)斷裂碎片離子[M+H-CONH]+產(chǎn)生m/z119.049 5(C8H7O，0.2 mDa)，同時考慮到紫外光譜提供的信息，推斷化合物含有4-羥基肉桂酰胺分子結(jié)構(gòu)片斷[16]。分子中斷裂一個酰胺鍵-CONH-產(chǎn)生兩個碎片分子m/z147.044 7(C9H7O2，0.1 mDa)和438.239 7(C25H32N3O4，0.4 mDa)，后者繼續(xù)斷裂一個酚羥基產(chǎn)生m/z420.228 7(C25H30N3O3，0 mDa)。同時還能檢測到斷裂兩處酰胺鍵-CONH-產(chǎn)生的碎片分子m/z292.202 5(C16H26N3O2，0 mDa)，繼續(xù)斷裂碎片中伯胺基產(chǎn)生碎片m/z275.176 2(C16H23N2O2，0.2 mDa)。分子中叔胺基鍵斷裂，還會產(chǎn)生204.102 5(C12H14NO2，0 mDa)和218.117 8(C13H16NO2，0.2 mDa)，兩者分子量相差14即一個亞甲基-CH2-，若均除去4-羥基肉桂酰胺基(前述m/z164)可分別計算得到含碳數(shù)分別為3和4。即化合物中含有三個4-羥基肉桂酰胺的分子結(jié)構(gòu)，其中兩個通過C3和C4烷基碳鏈偶聯(lián)。為了進(jìn)一步驗證，采用三香豆酰亞精胺化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)品同紅花染紡織品提取液進(jìn)行二級質(zhì)譜MSMS檢測，譜圖對照如圖6e～6f所示，Ct4與三香豆酰亞精胺具有相同的色譜保留時間，在相同的碰撞能條件下具有相同的裂解模式，同時根據(jù)高能碎片和紫外吸收光譜并依據(jù)文獻(xiàn)[17]進(jìn)行考證比對，最終確定化合物為三香豆酰亞精胺。

圖6 三香豆酰亞精胺正離子模式液質(zhì)結(jié)果Fig.6 LC-MS results of tricoumaroyl spermidine by UPLC-ESI-QTOF-MS in positive mode

2．2．3滴加揮發(fā)性有機(jī)污染物甲酸黃變現(xiàn)象的闡述 紅花苷對pH極度敏感，活化能在pH 5.0、12.0時分別為15.6、16.8 kcal/mol[18]。博物館環(huán)境常見揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)容易產(chǎn)生一定的酸性，為了檢測可能的影響，在實驗色素提取過程中，在紅花染絲織品上滴加不同含量甲酸。實驗采用10%甲酸水溶液、20%甲酸水溶液、50%甲酸水溶液、80%甲酸水溶液、純甲酸，分別滴加在紅花染現(xiàn)代模擬品上，發(fā)現(xiàn)50%甲酸水溶液的條件即可產(chǎn)生瞬間黃變現(xiàn)象，甲酸含量更高，黃變現(xiàn)象更顯著。取少量樣品滴加純甲酸進(jìn)行實驗，檢測可能的反應(yīng)產(chǎn)物。

滴加甲酸后，Ct4與紅花苷相對比例變大，紅花苷部分水解。滴加甲酸發(fā)生黃變主要在烯烴雙鍵的反應(yīng)位點和氫離子發(fā)生親電加成。甲酸在反應(yīng)體系里作為pH調(diào)節(jié)劑[19]，同時作為反應(yīng)劑參與雙鍵的加成反應(yīng)，產(chǎn)生特征保留時間分別為5.04 min和5.26 min兩種強(qiáng)度不等的化合物，負(fù)離子模式分子離子峰均為937，色譜結(jié)果如圖7a所示。兩種未知化合物與紅花苷紫外吸收圖譜基本相似(圖7b)，分子結(jié)構(gòu)比較類似。紅花苷紫外最大吸收波長為520 nm(RT4.96 min)，保留時間為5.04 min的未知物紫外最大吸收波長為523 nm，根據(jù)伍德沃德規(guī)則未知物里應(yīng)額外多出一個環(huán)外雙鍵。從高能質(zhì)譜結(jié)果(圖7c)來看，兩種化合物同紅花苷裂解規(guī)律類似，兩種化合物分子結(jié)構(gòu)應(yīng)為同分異構(gòu)體，保留時間為5.26 min未知物紫外最大吸收波長為520 nm，最大吸收波長偏小能量偏大，推測兩種化合物為順反異構(gòu)體，分別為E式和Z式(圖7d)，保留時間靠前的能量較低、結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定、含量相對較高。

圖7 甲酸黃變產(chǎn)物負(fù)離子模式液質(zhì)結(jié)果Fig.7 LC-MS results of the yellowing products caused by formic acid by UPLC-ESI-QTOF-MS in negative mode

分子斷裂機(jī)理方面以負(fù)離子模式保留時間為5.04 min未知物為例，分子離子峰m/z937.201 9(2.0 mDa)，斷裂醛基-CHO生成碎片分子m/z909.206 1(C43H41O22，2.8 mDa)。紅花苷在中心位點結(jié)合醛基斷裂產(chǎn)生特征碎片分子m/z529.098 4(C25H21O13，0.2 mDa)，繼續(xù)斷裂-CHO產(chǎn)生分子碎片m/z501.103 3(C24H21O12，0 mDa)。其他特征碎片峰與紅花苷斷裂相似。

2．2．4光老化產(chǎn)物的檢測 臭氧作為空氣中的污染物，具有強(qiáng)氧化性，光老化作用下，參與紅花苷的降解反應(yīng)。本實驗在紫外光和LED兩種光源老化模擬品及兩件文物上均檢測到Richard Laursen報道[6]的四種老化產(chǎn)物小分子Carthamin A、Carthamin B、對羥基苯甲醛和對羥基苯甲酸，如圖8所示。

圖8 負(fù)離子模式下的目標(biāo)產(chǎn)物提取離子流色譜圖及分子斷裂方式Fig.8 Extraction chromatograms and molecular structure fragmentations of target products by UPLC-ESI-QTOF-MS in negative mode

2．3 機(jī)理討論

當(dāng)用紅花染紅后，如圖9所示，一部分芹菜素可以和紅花苷一起上染到纖維上，但提取色譜圖積分峰面積比例相對數(shù)不高。兩種老化方式相比較，紫外光老化樣品上紅花苷與芹菜素的相對峰面積比例明顯變少。文物樣品喜字春條背面與紫外老化、宮衣樣品與LED老化的紅花苷與芹菜素比例相對數(shù)比較接近。宮衣樣品和LED老化同紅花染未老化樣品比例相對數(shù)更加接近。春條正面褪色明顯，紅花苷降解嚴(yán)重，兩種成分比例相對數(shù)最低。實驗發(fā)現(xiàn)紅花苷與三香豆酰亞精胺在紅花染未老化、紫外老化和LED老化三種紡織品中比例相當(dāng)。三香豆酰亞精胺這種成分主要在紅花染現(xiàn)代品中存在，在品相保存較好的文物樣品(宮衣和春條背面)中含量較少。文物春條正面長期日曬褪色，大量紅花苷發(fā)生降解，使原本微量存在的三香豆酰亞精胺含量相對提高。在出現(xiàn)明顯褪色情況下，紅花苷發(fā)生降解，三香豆酰亞精胺可明顯檢測到。三香豆酰亞精胺化學(xué)純品呈黃色，紅色紅花苷的降解，使春條文物正面外觀呈現(xiàn)橘色打底，而背面因為褪色不明顯依然能看出紅色打底。紅花屬雙子葉菊科植物，而三香豆酰亞精胺主要存在于雙子葉植物花粉粒中，作為一種特殊代謝產(chǎn)物，參與植物的發(fā)育、繁殖[20]。紅花通常在早晨開花授粉，完成后即迅速敗落?！短旃ら_物》里記載紅花是“侵晨帶露摘取”，即趁著晨露天涼盡快采摘。古人的這種作法一種解讀是為了提高紅花品質(zhì)就要減少花粉授粉的過程，而采摘的鮮花花粉在外界環(huán)境中很快失去生活力，因而在宮廷技藝精湛保存相對完好沒有褪色的文物樣本中這種物質(zhì)含量相對較少，在紅花染褪色文物中可顯著檢測到。現(xiàn)代進(jìn)行采摘紅花，可能未完全遵照古人的方式，三香豆酰亞精胺的存在是古代和現(xiàn)代紅花染色工藝差別的一個指標(biāo)，可作為檢驗現(xiàn)代紅花染工藝原材料采摘質(zhì)量的一種衡量方式。天然染料染色中以花瓣作為染材的植物是否均存在這個問題，還需要在今后實驗中作進(jìn)一步的驗證。

圖9 不同紅花染樣品中紅花苷分別與芹菜素、三香豆酰亞精胺的比例相對數(shù)變化Fig.9 Relative ratios of peak areas of carthamin to apigenin and tricoumaroyl spermidine respectively in different safflower-dyed textiles

紅花苷主要發(fā)生反應(yīng)位點在中心碳碳雙鍵，強(qiáng)酸弱酸環(huán)境均能發(fā)生反應(yīng)。在弱酸條件容易發(fā)生黃變，前面已述。通過液質(zhì)檢測發(fā)現(xiàn)，采用第二步鹽酸提取方法即在強(qiáng)酸作用下，模擬紅花染樣品產(chǎn)生紅花苷強(qiáng)酸水解的醇化物，實驗中發(fā)現(xiàn)在弱酸作用下并不會產(chǎn)生這種化合物。負(fù)離子模式下保留時間為2.95 min，分子離子峰為927，經(jīng)確定為紅花苷碳碳雙鍵水解生成的醇化物。從反應(yīng)機(jī)理上來看三級碳正離子更有利于發(fā)生親電反應(yīng)，因此本研究結(jié)構(gòu)更傾向于生成叔醇。

胡玉蘭等[21]采用光纖光譜儀研究發(fā)現(xiàn)，在無氧環(huán)境紅花染絲織品褪色受到了抑制，說明紅花的褪色與氧有關(guān)。酸性體系光引發(fā)條件下單線態(tài)氧與進(jìn)攻位阻小的碳碳雙鍵發(fā)生[2+3]環(huán)加成反應(yīng)[22]，生成三氧雜環(huán)戊烷類化合物，這種亞穩(wěn)態(tài)極其不穩(wěn)定，發(fā)生進(jìn)一步斷裂分解生成carthamin A和carthamin B兩種類型化合物[6]。這種周環(huán)反應(yīng)的發(fā)生盡管可以分步寫出反應(yīng)，但一般沒有亞穩(wěn)態(tài)中間體的出現(xiàn)，在靛藍(lán)中也有類似反應(yīng)的發(fā)生[23]。對結(jié)構(gòu)中空間位阻小的碳碳雙鍵繼續(xù)發(fā)生上述反應(yīng)，最終生成小分子對羥基苯甲醛及其進(jìn)一步氧化產(chǎn)物對羥基苯甲酸(圖10)。

圖10 光老化降解反應(yīng)機(jī)理Fig.10 Photoaging degradation mechanism

紅花染模擬老化品和褪色文物主要老化產(chǎn)物為對羥基苯甲醛和對羥基苯甲酸，分別進(jìn)行提取積分研究紅花苷的降解率。結(jié)果表明未老化、紫外老化、LED老化紅花苷降解率分別為0.23%，1.85%，0.48%。兩種老化結(jié)果表明紫外光對紅花苷的破壞作用更大。文物樣品紅花苷的降解程度更為嚴(yán)重，宮衣文物降解率為3.06%，喜字春條背面降解率為2.48%，褪色明顯的春條正面降解率達(dá)37.18%，表明光照對紡織品損傷極為嚴(yán)重，產(chǎn)生更多降解產(chǎn)物小分子。這種不可逆的變化強(qiáng)調(diào)了宮廷紡織品文物在博物館館存環(huán)境研究的必要性，亟須加強(qiáng)保護(hù)。

3 結(jié) 論

本實驗主要采用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的方法，以紅花染絲織品為主要老化研究對象，采用文獻(xiàn)報道兩步法對染料進(jìn)行提取，逐步對染料降解及提取過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物進(jìn)行檢測，研究了紅花苷褪色成因，主要結(jié)論有以下幾點。

1) 鑒定出紅花中一種原有報道Ct4的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，成分名稱為三香豆酰亞精胺，實質(zhì)上是植物花粉中的代謝產(chǎn)物，作為非顯色組分標(biāo)志物，雖然在褪色紅花染樣品和文物樣品中均可檢測到，但在保存相對完好的文物中這種化合物相對含量極低，與染色工藝直接關(guān)聯(lián)，古代精湛的工藝可以盡可能除去紅花中的非有效染色雜質(zhì)。

2) 采用紫外光和LED兩種光照老化方式，研究發(fā)現(xiàn)前者對紅花苷產(chǎn)生明顯褪色現(xiàn)象，與老化前相比較，色差值達(dá)17.17，紅花苷降解率為1.85%。通過液質(zhì)聯(lián)用分析手段進(jìn)一步證實紫外光照射對紡織品文物具有極強(qiáng)破壞作用。采用LED光源，在色差極微弱的情況實質(zhì)對紡織品染料的成分也是有一定的損傷。

3) 紅花苷主要光老化產(chǎn)物經(jīng)液相色譜質(zhì)譜鑒定進(jìn)一步證實有carthamin A、carthamin B、對羥基苯甲醛和對羥基苯甲酸。采用鹽酸甲醇混合體系提取法，還可以檢測到叔醇醇化物。甲酸容易造成紅花苷發(fā)生黃變，主要發(fā)生碳碳雙鍵加成生成帶有甲?；捻樂串悩?gòu)體。甲酸屬于一類常見的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)，紅花苷甲酸黃變現(xiàn)象說明其對紅花染樣品具有重要危害，從博物館預(yù)防性保護(hù)工作角度出發(fā)要高度重視痕量甲酸含量的實時監(jiān)測。

4) 博物館館藏紅花染文物多數(shù)存在褪色現(xiàn)象，應(yīng)減少光照輻照劑量，盡量避免紫外光照射。本研究主要對染色涉及到的顯色組分紅花苷參與到的反應(yīng)及實驗現(xiàn)象進(jìn)行分析，天然染料植物成分復(fù)雜，今后的工作中仍需深化挖掘更多新型未知組分。