a05.gif (1361 bytes)  台大種子研究室  

以五彩彰施於五色──染料植物簡介

林紋翠     1992台大農藝學系專題討論

前言
關於染料植物二、三事
靛藍早期在台灣的生產
植物染的介紹  
染料與單寧 
植物染料的特點  
結論  
參考文獻

 

 

 

 

前言

    植物染料是指提煉自植物,耐久不退色的有色物質。色素普遍存在於植物體內,例如:胡蘿蔔素、葉綠素等。在花和果實中,鮮豔的色彩使人很容易察覺到這些色素的存在,但有一些重要的植物染料,並不是那麼顯著的。例如:它們可能是存在樹皮中一些構造複雜的化學物質,甚至必須藉助媒染劑的作用才能顯色。大部分的植物色素都很容易分解、消失,只有一些能耐久不被氧化的,才能做為染料。

    在古老的年代裡,植物染料一直扮演著很重要的角色,從衣服、食品到工具、藝品,甚至是人的裝置上,都少不了植物染料的參與。然而由於取材與染法繁複等實用上難以克服的缺點,因此化學染料發明之後,植物染料就被取代。但是化學染料使用到今天,毒性與污染問題的漸漸突顯,喚起人們重新對具有健康、安全、自然等特點的植物染料的注意。

    另外,如我們以植物遺傳資源的觀點來看,自然界的植物除了在生態系中各有其角色與功能外,有許多是可以被拿來利用。例如,藥用植物和本篇所提的染料等。目前,由於人類的過度開發,使生態環境受到嚴重破壞,許多生物便因此走向滅絕的命運。在這種情況下,廣泛收集植物資源的工作就更重要了。我們可以藉著對植物應用上深一層的認識,意識到植物另一面的價值,並可藉以維持植物的種源,減少植物的滅絕機會。染料植物也許可以提供對植物資源收集的一個參考。

 

 

關於染料植物二、三事

    天然染料可分礦物、植物、動物三類,其中植物染料因取材較容易,且可因栽培而大量收集,所以應用最廣。

    人類懂得運用植物的色彩,已有很長的歷史,甚至可能早於人類知道以植物纖維織布以前。這點我們可由熱帶地區的原始部落,所保有的以植物塗抹在身上或是紋身的古習俗看出。例如,非洲甘比亞的部落以非洲巴克豆(15)Parkia africana)的樹皮將皮膚染為紅色;台灣泰雅族原住民在早期以松枝焚煤煙黥面;排灣族以荊類草木汁液染牙齒,以增加美觀,並具有辨識族人的功用(4)。也許現代人對化妝品的喜愛,即是這種古老風俗的延伸。

    根據中國古代文獻記載,早在周代即設有專職官吏染人來管理染色生產(3)。在古代一些農書或工藝書上,都有關於染料和染法的記載。如齊民要術有關於種植染料植物和染料加工的記錄,天工開物設有彰施一章,其中有得到各種頻色所用的染材和媒染劑,另外還提到藍、紅花、燕脂、槐花的種植和製造法。在中國染織工藝聞名中外的同時,植物染料亦曾是重要的出口商品。在16世紀時,東方靛藍便曾大量輸往歐洲,取代了原來在歐洲使用的藍色染料—大青(Isatis tinctoria)。法國享利四世曾為這種情況感到不安,而咒罵從中國來的靛藍為惡魔的食物,有毒的藥劑(3)。由此可知當時中國靛藍染料生產盛況。另外,在清光緒年間,紅花、茜草、紫草、五倍子、鬱金和靛藍都有千擔甚至萬擔以上的輸出記錄。

    東南亞一些信奉佛教的地區,長久以來都是以波羅密(Artocarpus heterophyllus)的木材,來染代表著神聖莊嚴與超脫慾望的僧侶黃色袈裟。印尼及爪哇等地的傳統蠟染,以細蕊紅樹(Ceriops tagal)、Maclura cochinchinensis,盾柱木(Peltophorum pterocarpum)的樹皮做為蠟染的褐色原料,檄樹(Morinda citrifolia)的根所產的紅色染料,也是爪哇一帶高品質蠟染品的使用原料。在蠟染法中,染料須在冷浴下進行染色,因高溫會使附著在布料上的蠟融化,這點限制了染料的來源,因為不是每種染料都能在低溫下著色(15)

    另外,洋蔥是古波斯地毯的黃色染料(5);大葉佛來明哥豆(Flemingia macrophylla)乾燥莢果所提取之紫色或橙色粉,在阿拉伯市場名為waraswarus,可做為絲絹橙色染料;狄薇豆(Caesalpinia coriaria)的莢果含有的黑色染料在墨西哥被當成墨水使用(10)

    大多數的植物染料在化學染料合成後,都漸被取代,退出工業生產的地位。但在一些著重傳統工藝的國家,如日本,植物染料仍很受重視(5)

 

 

靛藍早期在台灣的生產(14)

靛藍(Indigo)早期在台灣曾是一種重要的染料產品。台灣到底從什麼時候開始生產靛藍己不可考,荷蘭人台與鄭氏三代經營台灣時期,都設有可靠的文獻記載。但是由1856年台灣已有7000擔輸出的記錄看來,在19世紀前期,靛藍在台灣已有穩定生產。

    當年,台灣生產的靛藍在鄰近地區很受歡迎,有一段時期,這些地方甚至把苧麻和其他布料送到台灣染色,然後再運回。也許是因為當時相信以新鮮靛藍染色才可以得到出色的藍布。產藍作物在收穫後,通常由商人製成染料,然後從艋舺(今萬華)以運煤、麻等的舢板一起運往泉州、福州、溫州、寧波、天津等港口以交換南京棉布、鐵器、藥品等物資。在1880年左右,靛藍在當時的船貨量僅次於米與煤,在價值上也躍居第一位。當時每年的平均輸出量約有21000擔,價值約150000銀圓。

    由於當時大部分的靛藍產於較偏遠的地區,所以產量常取決於與原住民的關係上。後來由於受到茶葉利潤吸引所造成土地利用上的競爭,再加上日漸交惡的原住民關係,使原本的生產不敷使用,因此,大約自1896年起,也須定期由汕頭進口來補充靛藍使用的不足。但輸入的量不多,台灣本身出產的靛藍仍占強勢,而隨著內部消費須求的增加,外銷的剩餘相對減少,原本以外銷為主高品質的台灣靛藍,也開始在島上普及。

    到了日 治時代,雖然歐洲已開始使用合成染料,但因日本對天然染料的須求量仍很高,加上運費少,又可省去關稅支出。所以當時仍有日本公司在大嵙嵌(今大溪)附近做產藍作物的栽培,並引進新的加熱製造方法來製造效率較高的藍餅(cake indigo)。

    當時台灣生產的靛藍作物有2種,一是木藍或稱小青,南北均有栽培,一是山藍或稱大青(即馬藍)多栽植於南部。

1.      木藍(Indigofera tinctoria)屬豆科蝶形花亞科,廣泛分布於熱帶亞洲、非洲和美洲。當時,有水源灌溉的田地大多種植水稻,其他地區就種植如甘蔗,禾穀、木藍、蔬菜和花生等作物,所以木藍通常被種在貧瘠且缺水的田地。台北、台中、台南廳是較重要的生產區。

木藍不像水稻、甘蔗常有綿延數里的景象,而只局限在田區的邊緣,作小面積且粗放的栽培。從金山一直到打貓(今屏東)整個台灣的西部,幾乎多少都有栽培。

木藍在台中的栽培,通常一年收穫一次,而在北部可2年收穫3次:第一次在8月,第二次在次年6月,第三次在9月,在第2或第3次生長期,有一部分植物不再收穫,留下來生產種子,以便來年播種。台灣木藍的種子當時在中國也很受好評,每年大約可有1000擔的出口量。

2.      山藍(Strobilanthes cusia)為爵床科植物,在幾種可產藍的作物中,山藍對於環境適應性是最強的,所以它常被種植在其他作物難以生長的山坡地。山藍在一些南向有遮蔭的山地長得特別好,在宜蘭地區崎嶇又貧瘠的山地裡,山藍便生長得很繁茂。在這些最難耕作的地區,山藍卻依然繁盛,無怪乎當時的農民會認為山藍是台灣最容易栽植的一種作物。

山藍的栽培也很粗放,但不同於木藍,它是以插枝繁殖。扦插的植株約可維持4~5年,但產量會逐年減少。一般來說,山藍的產量小於木藍。

    雖然當時已接近20世紀,但製造靛藍的方法,卻是延襲了傳承千年以上的古老方法,即以醱酵法製造液狀的藍泥,其中所含的靛藍量,木藍只有0.2~0.4﹪,山藍所含的也只有0.3~0.4﹪。後來日本人引進先加熱,再醱酵的方法,所得的Indigotin(靛藍中所含的重要色素成分)可達78﹪,根據當時的記載,Indigotin含量少有能超過75﹪的。在當時世界各國紛紛發展科學的時候,國人卻依然因循舊法,不知創新變通,這一點是值得我們警惕的。其實進步與創新並不代表須完全捨去舊有,如果能對傳統事物,賦予一種新的時代意義,應也是一種進步。如果永遠只跟隨別人的腳步走,也許僅能算是另一種程度的守舊吧!

 

 

植物染的介紹

    植物染即以植物為染材的染色法,圖一所示,即是以布料為材料的簡單染色步驟,以下即以此說明植物染所應注意的事項。

  1. 每種植物染色的取用部位均不同,而採集時間也會影響染出的色澤,通常愈早採收,顏色愈偏綠。

  2. 大部分的植物色素抽出時須加熱就可提取,但如靛藍須經過醱酵的步驟,而紅花中的黃色素可以清水浸洗得到,紅色素須先以鹼析出,再以酸置換,高溫反而會使色素分解。可見各種植物染料的性質皆不同,使用前應先察明。

  3. 植物染料分單色性染料與多色性染料,單色性染料不須藉助媒染即可著色;而多色性染料卻須藉媒染物才能顯色,而且隨著不同媒染劑的介入,可以轉變色相。所以添加適當的媒染劑不僅可增加著色,提高顏色的鮮明度,甚至可以得到更多不同的色彩。舉例來說,台灣早期,相思樹、薯榔、檳榔都是常用來染衣物、魚網的原料,以相思樹為原料的染法即為相思染(8),現在經過試驗知道,藉著相思樹枝、葉和樹皮與不同媒染劑的組合,可得到不同色彩,例如:

枝+銅媒染→淡棕色

                        枝+石灰→牛皮紙色

                        葉+銅媒染→淡土黃色

                        葉+石灰→米色

                        樹皮+鹽(染棉)→淡膚色

                        樹皮+鹽(染絲)→淡赭色

                        樹皮+銅媒染→棗色

   媒染劑的種類很多,而且還在不斷的試驗中,但是許多化學媒染劑都有毒性,在安全上和廢水處理上須加以考慮。根據馬芬妹的”黃色系植物染料的蠶絲染色研究”報告中所使用的醋酸鋁、醋酸錫、醋酸鉻、醋酸銅及醋酸亞鐵等為日本工藝染色界所推薦的安全性醋酸系金屬媒染劑,另外天然黑土、茶花灰水、鐵鏽水、酸梅的發酵汁及醋、鹽等,皆可為媒染劑的參考。

  1. 植物染欲得到間色時,通常須以套染的方法,即須分次染色;另外,不同植物間的組合也可使色彩更多變,以萬壽菊為例(8),萬壽菊所染的顏色為正黃色,但若與洋蔥套染可得深金黃色;與相思樹套染呈紅豆色,與檳榔套染呈栗紅色。

  2. 植物染所用的布料須為天然纖維,並且沒有上漿與漂白。

 

 

染料與單寧

    單寧與染料有著很密切的關係。在許多植物中,常在不同部位分別具有染料和單寧的成分,甚至有些單寧即具有染料的作用。

    單寧(tannins)是一群絡合酚類物質(complex phenolic sustance)廣泛存在於植物之生長部分,如葉、芽、根苗、樹皮、未熟果實等。它們大多具有收斂作用。單寧因可使蛋白質沈澱結合成不溶性物質,所以可分成兩類:

  1. 凝結性單寧,與氯化鐵作用產生黑綠色反應,這類單寧久置後或加熱加酸處理後常形成紅色不溶性物質,稱為單寧紅(tannin red)。

  2. 可水解單寧,為糖類(通常為葡萄糖)與一個或一個以上之三羥基苯酸(trihydroxybenzene carboxylic acid)之脂化物,這類單寧與氯化鐵作用後產生黑藍色反應。

    單寧除了用來鞣革外,有些與適當的媒染劑作用則可作為染料。例如,表一中之鐵刀木、訶梨勒、九芎、楊梅、竹柏、紅茄苳、日本栗等,即因含單寧而可用為染料。另外,單寧尚可用來製膠,做為媒染劑,它所具有的收斂作用也可以入藥。單寧也是一些嗜好品,如檳榔的主要成分(15)

 

植物染料的特點

    與化學染料的比較:

  1. 植物染料須要較長的製取時間。植物染料須先種植、收集,再將色素提煉出來,較費時。

  2. 染色方法繁複。除了染色程序較複雜外,如果想得到間色,也須分次套染,而化學染料可先將染料混合再進行染色。

  3. 植物染的著色較差。

  4. 植物染的成本較高。

    但植物染仍具有下列特點:

  1. 許多植物染料兼具有藥用成分。如:黃蘗具有防蟲效果,可用來染須長期保存的經書、帳簿等(5);鬱金所染之棉布亦有殺菌防蟲效果,可用為幼兒內衣,或作為書衣,及野外工作防蟲的衣料(8)

  2. 有些植物染料不具毒性,可染食物,植物特殊的香味,也可增加食物風味。如薑黃、鬱金是日本人醃漬蘿蔔,和印度咖哩粉的天然染料;梔子以往在我國常作為黃色麵條、黃蘿蔔的染料;艾草可加入粿中;槐花可供啤酒染色等(5)。在許多化學染料具有致癌危險的今天,雖然植物染出的色澤不若化學染料鮮豔,但是卻是較自然、健康的。

  3.  不同植物染料有不同的取用部位,有些植物甚至在不同部位就可染出不同顏色,如:蘇木的根可染黃,心材可染紅、莢果可染黑;薯豆的葉可染黃褐色、樹皮可染黑色;檄樹的樹皮可做紅色染料而根可為黃染料;紅花甚至同時具有紅、黃兩種色素。同一種染材因取材時間、季節的不同,色相也會有所轉變,所以植物染應是最具有個人色彩的染色方式。

 

 

結論

    人工染料雖然具有較好的色牢度與耐久性,不過它與其他的人工合成替代品一樣,具有毒性與污染的問題。然而在人口暴漲的今天,想再回復到完全以植物染料供應人類生活的情況也很困難了。但是植物染料所具有的自然、健康與獨特的色彩個性也是合成染料無法辦到的。

    台灣從19世紀起便曾是靛藍的生產地,由文獻中可知,除了梔子、茜草、薑黃、鬱金等曾經種植為經濟作物的染料外,相思樹、薯榔、檳榔、艾草等也都曾是民間常用的染料植物。相信當時所使用的植物應有更多。

    植物染料是各種植物在自然界中經代謝過程所得的特殊產物,這些合成的機制,存在於植物的遺傳基因中。我們除了現有資料外,應再廣泛收集早期移民與原住民對植物染料的知識,否則,一旦這些植物滅絕,這些遺傳基因也將隨著消失。

 

附表  台灣染料植物名錄 

        略

 

 

參考文獻

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2.台灣省通誌 卷四 經濟志農業篇 台灣省文獻委員會(1972

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參考資料   (台北市文山區公所網頁)

失落的產業─大菁
1.文山地區藍業的興起
2.藍染植物的探勘
3.藍靛染料工技術
4.藍染植物的分類及運用
5.藍草備製與染色實物
6.失落的因素

結語與展望