ارزیابی مشخصه‌های رنگی و خصوصیات ضد باکتریایی الیاف پشم و ابریشم رنگ شده با رنگ‌زای حنا (lawsonia inermis l.) و عصاره‌های آن

سابقه و هدف: حنا (lawsonia inermis l.) یکی از رنگ‌زاهای گیاهی است که از دوران باستان برای رنگرزی منسوجات استفاده شده است. ماده موثره این گیاه لاوسون است که عامل اصلی رنگدهی و خاصیت ضد‌باکتریایی آن محسوب می‌گردد. از سوی دیگر، سطح منسوجات با الیاف طبیعی ازجمله فرش‌های دستباف در حضور رطوبت و حرارت، سبب رشد و تکثیر باکتری‌ها می‌شود و این موضوع منجر به ایجاد مشکلاتی در دوام، زیبایی ظاهری و بهداشت آن می‌شود. در این تحقیق علاوه‌ بر ارزیابی مشخصه‌های رنگی الیاف رنگرزی شده با حنای خشک و عصاره آبی و الکلی آن، مقایسه اثر ضد‌باکتری آنها بر روی دو باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس و گرم منفی اشرشیاکلی نیز بررسی شده است.مواد و روش‌ها: برگ گیاه حنای بومی استان فارس در بهار چیده و خشک شد. از الیاف پشم و ابریشم ایرانی، به‌ترتیب با نمره4.5 متریک و 63 دنیر استفاده گردید. با توجه به اینکه استخراج ماده موثره در گیاهان به نوع حلال مورد استفاده بستگی دارد، علاوه بر حنای خشک، از سه حلال مختلف آب، اتانول و متانول برای تهیه عصاره حنا استفاده کرده و الیاف مذکور با رنگ‌زاهای مستخرج به روش دندانه‌دهی همزمان با دندانه سولفات آلومینیوم رنگرزی شدند. عصاره آبی و الکلی به‌ترتیب به روش‌های پرکولایسون و برگشتی در دستگاه سوکسله تهیه شد. برای این منظور، از حمام رنگرزی با l:r=1:50 حاوی الیاف طبیعی، 3% اگزالیک اسید، 5% دندانه و 30% رنگ‌زا استفاده گردید. فرایند رنگرزی برای هر دو حمام به مدت 90 دقیقه در بن‌ماری حمام انجام شد. پارامتر‌های رنگی (a*, b*, l*)، قدرت رنگی (k/s)، طیف انعکاسی (r)، ثبات نوری و خاصیت ضد باکتری هر یک از الیاف رنگرزی شده با رنگ‌زاهای حنای خشک، عصاره آبی، اتانولی و متانولی حنا ارزیابی شدند. برای سنجش خاصیت ضد باکتری، مقدار 0.03 گرم از هر یک از الیاف رنگرزی شده با انواع رنگ‌زاهای مورد نظر در 1500 میکرولیتر سرم حاوی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلی به مدت 24 ساعت هم‌زده شدند و بعد با روش رقّت‌سازی در پلیت‌های حاوی نوترینت آگار کشت داده و کلنی‌ها شمارش گردیدند. کمّی‌سازی لاوسون در عصاره‌ها با استفاده از آنالیز hplc انجام شد.نتایج: نتایج اسپکتروفوتومتری انعکاسی نشان داد که تمامی الیاف پشم و ابریشم رنگرزی شده با حنا و عصاره‌های آن میزان a* و b* مثبت داشتند که بیانگر ته رنگ قرمز و زرد نمونه‌های رنگرز شده می‌باشد. از سوی دیگر، الیاف پشم رنگرزی شده با انواع رنگ‌زاهای حنای مورد آزمایش، در مقایسه با الیاف ابریشم، میزان قرمزی و زردی بالاتر و درصد روشنایی (l*) کمتری را نشان می‌دهد. نتایج عددی با ارزیابی‌های کیفی و بصری در کابینت نوری مطابقت داشت. علاوه بر این، الیاف طبیعی رنگرزی شده با عصاره اتانولی حنا دارای کمترین درصد روشنایی و انعکاس و بیشترین قدرت رنگی بودند. عصاره اتانولی بر روی الیاف ابریشم رنگ طلایی درخشانی را بوجود آوردند. الیاف رنگ شده با هر 4 نوع رنگ‌زای حنا از ثبات نوری قابل قبولی (7-8) برخوردار بودند. نمونه‌های پشم و ابریشم رنگ شده با عصاره‌های الکلی حنا، به‌ویژه عصاره اتانولی، درصد بازداری قابل توجهی را برای دو نوع باکتری اشرشیاکلی و استافیلو کوکوس اورئوس نشان دادند که علت این موضوع وجود متابولیت‌های ثانویه‌ای مانند لاوسون می‌باشد که به‌وسیله کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا شناسایی شد. از سوی دیگر، فعالیت ضد باکتری در مقابل باکتری نوع دوم بیشتر از نوع اول (90-76%) بود که علت آن تفاوت در ساختار دیواره سلولی این دو است. میزان لاوسون اندازه‌گیری شده در عصاره اتانولی حنا از دو عصاره دیگر بیشتر بود (16%) که تاییدکننده قدرت رنگی، ثبات بالا و خاصیت ضد باکتری این عصاره بر الیاف است.نتیجه‌گیری: یافته‌های این مطالعه اثبات کرد که استفاده از حنا و عصاره‌های آن در رنگ‌زای الیاف طبیعی می‌تواند عاملی امیدبخش در پیشگیری از بیماری‌های عفونی ناشی از باکتری‌های e. coli و s. areuse باشد. از سوی دیگر، به نظر می‌رسد که عصاره اتانولی حنا در بخش قدرت رنگی، درخشندگی، ثبات نوری و اثر ضد باکتری از بقیه حلال‌های مورد آزمایش قوی‌تر عمل کرده است. علاوه بر این، عصاره اتانولی حنا در حضور دندانه آلومینیوم رنگ طلایی بسیار زیبایی بر روی ابریشم ایجاد کرد که رنگ بسیار محبوب و کمیابی در رنگرزی طبیعی فرش دستباف است.

evaluation of color characteristics and antibacterial properties of wool and silk fibers dyed with henna (lawsonia inermis l.) dye and its extracts

background and objectives: henna (lawsonia inermis l.) is one of the plant dyes used for dyeing textiles since ancient times. the active ingredient in this plant is lawson, which causes its coloring and antibacterial properties. on the other hand, the surface of natural fiber textiles, including handwoven carpets, in the presence of moisture and heat, causes the growth and proliferation of bacteria. this leads to problems with the product’s durability, appearance, and hygiene. in this research, in addition to evaluating the color characteristics of fibers dyed with dry henna and its aqueous and alcoholic extracts, the comparison of their antibacterial effect on two gram-positive staphylococcus aureus and gram-negative escherichia coli bacteria has also been investigated.methodology: the leaves of the native henna plant of fars province were picked and dried in spring. fibers of 4.5 metric meters and 63 deniers were used with iranian wool and silk fibers. considering that the extraction of the effective substance in plants depends on the type of solvent used, in addition to dry henna, three different solvents, water, ethanol, and methanol, were applied to prepare henna extracts. in this study, fibers were dyed with henna extracts, applying a simultaneous mordant method with aluminum sulfate. aqueous and alcoholic extracts were prepared by percolation and reflux methods in a soxhlet extractor, respectively. for this purpose, a dyeing bath with l: r=1:50 containing natural fibers, 3% oxalic acid, 5% aluminum sulfate, and 30% dye was used. the dyeing process for both baths took 90 minutes in a bain marie. color parameters (a*, b*, l*), color strength (k/s), reflective spectrum (r), light fastness, and antibacterial properties of each fiber dyed with dry henna and its extracts were evaluated. to measure the antibacterial properties, 0.03 grams of each dyed fiber was soaked in 1500 microliters of serum containing staphylococcus aureus and escherichia coli for 24 hours. then, by dilution method in plates, nutrient agar was cultured, and colonies were counted. quantification of lawson in the extracts was done using hplc analysis.results: reflective spectrophotometry showed that all wool and silk fibers dyed with henna and its extracts had positive a* and b* levels, which indicates the red and yellow undertones of the dyed samples. on the other hand, compared to silk fibers, wool fibers dyed with various types of henna dyes showed a higher degree of redness and yellowness and a lower percentage of brightness (l*). the numerical results were consistent with the qualitative and visual evaluations in the optical cabinet. in addition, natural fibers dyed with ethanol extract from henna had the lowest percentage of brightness and reflection and the highest color strength. the ethanol extract produced brilliant golden colors on silk fibers. fibers dyed with all four types of henna dye had acceptable optical stability (7-8). wool and silk samples dyed with alcoholic henna extracts, especially ethanol extract, showed a significant inhibition percentage for two types of bacteria, escherichia coli and staphylococcus aureus. this is due to secondary metabolites such as lawson, which was detected using high-performance liquid chromatography. on the other hand, the antibacterial activity against the second type of bacteria was higher than the first type (76-90%), which is due to the difference in the cell wall structure between the two. the amount of lawson measured in the ethanol extract of henna was higher than the other two extracts (16%), which confirms the color strength, high stability, and antibacterial properties of this extract on fibers.conclusion: the findings of this study proved that the use of henna and its extracts in dyeing natural fibers can be a promising factor in preventing infectious diseases caused by e. coli and s. rause bacteria.