增强的光致发光 姜黄 基于壳聚糖介导能量转移的纺织品认证应用提取方法

摘要

光致发光是目前最有效的防伪机制之一。利用并增强天然来源材料固有的光致发光特性，并将其整合到织物基底中，可推动绿色、可持续且具有功能性的智能纺织品的开发。

摘要

用于防伪标记的染料在保护纺织品、药品、食品和制造业等多个领域产品的完整性方面发挥着关键作用。然而，目前大多数用作防伪标记的商用染料成本较高，且可能含有对人类健康有害的有毒物质。姜黄素是一种存在于姜黄中的天然酚类化合物，具有明显的光致发光特性以及鲜艳的黄色，使其成为认证应用中的潜在候选材料。本研究展示了一种经济且环保的方法，可增强姜黄素染料的光致发光性能，用于纺织品真伪鉴别。采用超声辅助溶剂提取法从C. longa中提取姜黄素，并通过浸渍涂覆法将其染色至纺织基材上。壳聚糖被用作后媒染剂以稳定姜黄素，同时作为共敏化剂。姜黄素与壳聚糖的共敏化作用触发能量转移，从而增强其发光强度。在424 nm处的紫外-可见吸收峰对应于姜黄素的特征吸收。光致发光测试显示，在545 nm处出现显著增强的宽发射峰，该增强归因于壳聚糖诱导的能量转移，因此表明姜黄素作为天然来源的光致发光染料在认证应用中具有巨大潜力。

引言

假冒伪劣被视为全球众多行业中的严重问题。市场上假冒产品数量的迅速增长造成了巨大的经济损失，严重影响了原创发明者的生计^1,2,3,4,5,6。这一问题在2020年尤为突出⁷ ，当时关于新兴假冒产品的担忧日益加剧，这一点从标题中包含“防伪”或“假冒”关键词的出版物数量持续上升的趋势中可见一斑。自2019年上一次报告以来，与假冒相关的研究出版物数量显著增加，表明人们正在付出巨大努力以遏制假冒商品的生产与流通。然而，这也可能令人担忧，因为这反映出假冒产业正在不断发展，若不能有效应对，其趋势预计将持续下去。纺织行业也未能幸免于这一问题，假冒纺织品的存在已严重冲击了正品销售商、制造商、织布工等从业者的生计^3,8。例如，西非的纺织业曾长期被认为是全球领先的出口市场之一。然而有报告指出⁹ ，目前约85%的市场份额被侵犯西非纺织....

方案

1. 姜黄素的提取

1. 称取 3 g C. longa 粉末置于 50 mL 离心管中。
   注意：使用 50 mL 离心管可简化离心操作，并可在单一容器中完成提取过程。
2. 向离心管中加入 38 mL 乙醇（分析纯，99%）。轻轻振荡离心管，确保乙醇与 C. longa 粉末充分混合。
3. 在常温超声模式和高强度设置下对离心管进行超声处理 30 分钟，以完成提取。
4. 为分离固体物质，将离心管在 4430 x g 条件下离心 10 分钟。使用离心机前，需打开管盖再重新关闭，以释放压力并防止泄漏。
5. 倾析以收集上清液，并将其储存在干燥、常温环境中。上清液为溶解于乙醇溶剂中的姜黄素提取物。应保持容器密闭，以防止溶剂泄漏。

2. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征 C. longa 提取

注意：衰减全反射-傅里叶变换红外（ATR-FTIR）光谱仪的操作遵循用户手册中的标准流程。

1. 在测量红外光谱之前，必须设置测量参数。使用“测量”选项，点击高级选项卡，并将样品和背景扫描次数设为40次，分辨率设为4 cm^-1

结果

纤维的傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析用于确定多测试织物#1中每种纤维的化学结构。采用FTIR光谱法对多测试织物各组分中存在的官能团进行表征。如补充图 1所示，由于存在N-H官能团，织物可进一步分为含氮类（补充图 1A）和纤维素类（补充图 1B）。基于蛋白质的纤维（如精纺羊毛和蚕丝）以及合成聚酰胺纤维因其化学结构中含有酰胺官能团（-CONH-），归为含氮类织物。类似地，粘胶短纤、漂白棉和长丝醋酸纤维则具有纤维素链结构。如补充表 1所示，由精纺羊毛、短纤蚕丝和短纤聚酰胺制成的织物显示出相似的特征峰，表明其中存在酰胺基团。另一方面，由粘胶短纤、漂白棉和长丝醋酸纤维制成的织物则表现出纤维素纤维的特征峰。长丝醋酸纤维在1732 cm^-1处的峰对应于织物中酯基的存在，而漂白棉和粘胶短纤则无.......

讨论

纺织品后整理是行业中常见的工艺，旨在为织物赋予额外的功能特性，使其更适用于特定应用^45,47,48。在本研究中，提取的姜黄素被用作天然染料，以实现纺织品应用中的防伪识别功能。该实验方案不仅重点介绍了从姜黄中提取姜黄素的方法，还强调了这些方法在纺织品应用中的多种优势。

鉴于纺织工业被认为是污染最严重的行业之一，该行业采用更加可持续的实践已变得至关重要⁴⁹。表 1 展示了过去二十年中不同提取方法的比较。可以看出，超声辅助溶剂提取法为姜黄素的提取提供了一种简单而高效的方法。该方法绿色环保且可持续，具有提取时间短、溶剂消耗少和提取效率高等优势。尽管提取物的纯度在某些研究中可能很重要，例如用于分离特定姜黄素类化合物以进行生物应用²⁸，但.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
（姜黄素） C. longa，喷雾干燥	N/A	N/A	天然来源
100 mL 量筒	n/a
10 mL 血清移液管	n/a
200 mL 烧杯	n/a
365 nm 紫外光	AloneFire		SV004 LG
50 mL 离心管	n/a
AATCC 多功能织物测试仪	Testfabrics, Inc.	401002	AATCC 多纤维测试织物 #1，2 X 2 英寸预裁样品，热封处理
分析天平	Satorius		BSA 224S-CW
吸液器	n/a
ATR-FTIR	布鲁克		Bruker Tensor II
离心	Hermle Labortechnik GmbH		Z 206 A
壳聚糖	东京化学工业	9012-76-4
数字  相机	ToupTek		XCAM1080PHB
干燥架	n/a
乙醇	Chem-Supply	64-17-5	未变性，99.9% 纯度
冰醋酸	RCI-Labscan	64-19-7	分析纯，99.8% 纯度
载玻片	n/a
铁夹	n/a
铁架台	n/a
磁力搅拌器	康宁		PC-620D
巴斯德吸管	n/a
丙-2-醇	RCI-Labscan	67-63-0	分析纯，99.8% 纯度
超声波破碎仪	Jeio Tech Inc.		UCS-20
荧光分光光度计	堀内（Jovin Yvon）		Horiba Fluoromax Plus
搅拌子	n/a
紫外-可见分光光度计	安捷伦		Cary UV 100
洗瓶	n/a
体视显微镜	Olympus		SZ61