淺談藍染

生活科學趣談

影片中的植物蓼藍(Poligonum tinctorium),屬於蓼科蓼屬的一年生草本。

台灣北部郊山常見的藍染植物則是 馬藍,又名大菁,屬於爵床科馬藍屬的多年生草本

馬藍的葉和莖中含有靛藍染料的前驅物 indican(靛苷),製成的染料則包含  indigo(靛藍) 和 indirubin(靛紅)

其中的靛藍前驅物 indican 經由葡萄糖苷酶轉化為吲哚酚和葡萄糖,隨後二個吲哚酚分子與空氣中的氧氣藉由氧化偶合形成靛藍和副反應的異構物靛紅(註:後者約佔1%,弱鹼性條件和較高的溫度有利於其生成,如果染布呈紫色表示此異構物含量較高)。

還有一種早期種植於台灣南部的藍染植物 木藍。木藍又名小菁,屬於豆科木藍屬的多年生灌木

回來看李子柒影片中的製作步驟
1. 清水浸泡: 第一則影片2分30秒處可看到發酵冒泡現象。由於靛苷存在於藍染植物表皮細胞的液泡中,葡萄糖苷酶則存在於不同的細胞構造裡。當枝葉因浸泡而腐爛時,細胞構造的區隔被破壞,釋出的葡萄糖苷酶即可與靛苷接觸。另外,由於靛苷可溶於水,因此這個步驟是以水來萃取出靛苷,使用石頭壓住的目的則是確保枝葉能充分與水接觸。隨後葡萄糖苷酶將靛苷(透明無色)水解成葡萄糖和吲哚酚。濾液仍是綠色,這是因為仍含有葉綠素。至於2分4秒處的液體表面呈現藍色,則是吲哚酚在該界面因為與空氣接觸而被氧化成靛藍。

另一種較快速的工序可使用攪拌器將其打碎

2. 第一則影片2分30秒加入生石灰所調製而成的石灰水Ca(OH)2並充分攪拌:攪拌目的是增加水中溶氧量,由於吲哚酚不穩定,易與大量泡沫中的氧氣產生氧化反應而形成靛藍,此步驟稱「製靛」。靛藍不溶於水,可藉由鈣離子與其結合使之沉澱於底層,成為泥狀藍靛染料「靛泥」。

3. 影片4分11秒將靛泥加入含活菌群的濁米酒:由於靛藍不溶於水而無法直接染布,須先將其還原成也是難溶於水的靛白(leuco-indigo),此步驟稱「建藍」。影片5分鐘處使用燃燒後的草木灰加入混有活菌群的靛泥中,目的是藉由發酵菌將靛藍還原成靛白。由於這是進行還原作用,因此發酵菌可能是發酵產氫菌,比如芽孢桿菌屬的枯草桿菌(註:釀米酒所使用的酒麴,不僅有含有麴菌和酵母菌,也夾雜了一些雜菌,如枯草桿菌)。濁米酒中的乙醇具有防止發黴的作用,其中殘留的糖份則可當作發酵菌的營養劑。

「建藍」相傳為東晉時的道士葛玄所發明,故染坊奉為祖師爺。吳慎因《染經》:據云葛仙翁丹房之外采來野靛,覆蓋東西於岩窟之上。雨過,穴中積水,三日後現碧綠色,偶遇石灰,即變藍色,狀如泥漿。又試溶於水缸,色雖悅目,不能染著於布上。葛翁常來開缸察看,終不得要領。一夜,赴宴歸來,持燭照看,忽而酒性發作,不及退避,喉內之酒,傾瀉於靛缸中,掃興就寢。次晨再看,見靛缸中缸花捧心,剖花視之,有糟粕少許。試浸以布,即染成綠色,撈去擠燥,一見空氣,漸變成淡藍。以藍制靛,以靛染布,遂告成功。

加入草木灰則是為了製作鹼水,因為植物所含有的眾多化合物中,C、H、O、N、S等元素在燃燒後會以氣體氧化物的形式散逸至大氣中;Na、K、Ca、Mg、Al等金屬元素的鹽類或氧化物則以固體形態繼續存在於草木灰中,其中以碳酸鉀的含量最豐。由於碳酸鉀的溶解度在20°C時高達1,120 g/l,因此加水就能將碳酸鉀溶出,並在水中解離出鉀離子(K+) 和碳酸根離子(CO32) 。隨後碳酸根離子與水作用產生氫氧根離子(OH),使得溶液呈現鹼性。K2CO3(aq) + H2O(aq) → HCO3(aq) + OH(aq) + 2K+(aq)。鹼液主要是當作溶解介質,能將靛泥分散於溶液中,並提供氫氧根將錠白修飾成鹽使之易溶於水,鹼液同時也是扮演讓染出色澤鮮麗且能固色的 媒染劑

4. 染布:第二則影片26秒處,此時染液呈綠色,這是因為錠白與其鹽類無色,所以呈現原本葉綠素的綠色。至於靛藍的藍色是因為分子吸收橘光(λ max = 613 nm),因而呈現其互補色藍色。這歸因於靛藍分子中央的C=C共軛雙鍵(註:當二個以上的雙鍵分別夾著單鍵而相間連接時,則稱此雙鍵為共軛雙鍵),並且分子是平面的。靛白分子中的共軛由於已消失,中央的C-C單鍵可以旋轉,因此分子不是平面的。

5. 自染缸取出在空氣中晾曬:第二則影片37秒處,靛白接觸空氣就會氧化成為不溶於水的靛藍。使得原為暗綠色之染液,轉化為色彩強烈的藍色。此時靛藍已被固色於纖維素中而不易脫離,加上不溶於水的特性,從而創作出藍色印染的美麗藝術品。

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