古代科学巨著《天工开物》中的中药染料

发布日期:2022-07-11

  

  《天工开物》明崇禎10年刻本(国家图书馆收藏)

  《天工开物》是我国古代一部重要的科学技术著作,著者为明代的宋应星,初刊于1637年(明崇祯十年丁丑)。《天工开物》全书分为上中下三篇18卷,详尽记载了明朝中叶以前中国古代的各项农业、手工业技术和生产状况,如机械、砖瓦、陶瓷、硫磺、烛、纸、兵器、火药、纺织、染色、制盐、采煤、榨油等130多项生产技术,并附有121幅生动详实的插图。《天工开物》被外国学者称为"中国17世纪的工艺百科全书"。

  《天工开物》上篇第三卷为“彰饰”,“彰”,本意为显著,显露,“饰”本意为给予。《尚书·益稷》记述舜对夏禹的话:“以五彩彰饰于五色,作服,汝明。”意思就是用五种色彩染色制成五种服装,以表明等级的尊卑。“彰饰”在本卷中的意思就是“染色”。

  早在三千多年前,我国劳动人民就知道从某些植物中提取天然染料来给衣物染色,本书“彰饰”篇是古代著作中唯一把植物染料单列出来并明确记载的。书中详细记述了染色所用的各种染料以及如何从植物中提取染料以及染色过程和方法。

  

  《天工开物》“彰饰”篇

  染色所用的各种染料在本卷中归为“诸色质料”,记载了红花、黄栌、苏木、五倍子、黄檗(黄柏)、槐花、莲子壳、栗壳、小叶苋、杨梅皮、蓼蓝、蓝靛、乌梅等十多种染材,用到的媒染剂有青矾、明矾,这些染料可以染出的色彩有:

  大红色、莲红、桃红色、银红、水红色 (用红花饼染,颜色的深浅根据用量多少而成)

  木红色(苏木煎水,明矾、五倍子媒染)

  紫色(苏木染底色,青矾媒染)

  赭黄色(原料不祥)

  鹅黄色(黄檗染底色,蓝靛套染)

  金黄色(黄栌染)

  茶褐色(莲子壳煎水,青矾媒染。)

  大红官绿色(槐花煎水,蓝靛套染,媒染剂用明矾)

  豆绿色(黄檗水染,蓝靛套染。或用小叶苋蓝煎水,名“草豆绿”,颜色更鲜艳。)

  油绿色(槐花薄染,青矾媒染)

  天青色(蓝靛浅染,苏木再套染)

  葡萄青色(蓝靛深染,苏木水深盖)

  蛋青色(黄檗水染,然后入靛缸)

  翠蓝、天蓝(蓝靛染,深浅不一)

  玄色(靛水染深青,黄栌、杨梅树皮煎水套染。或者蓝靛染后,用青矾、五倍子媒染。)

  月白、草白(蓝靛微染)

  象牙色(黄栌煎水薄染)

  藕褐色(苏木水薄染,再用莲子壳、青矾水薄盖。)

  包头青色(即深黑色,用栗壳或莲子壳煎水,皂矾媒染)

  毛青布色(蓝色带青光、红光,蓝靛染色。)

  

  《天工开物》中收录的部分中药染料

  综上,宋应星例举了26种颜色的染色方法,所用的植物染料中红花、苏木、五倍子、黄檗、槐花(米)、蓝靛(青黛)等均为常用中药。媒染剂所用有青矾和明矾,青矾又名绿矾、皂矾,主要成分为含水硫酸亚铁(FeS04•7H2O)),具有燥湿化痰,消积杀虫,止血补血,解毒敛疮的功效,明矾主要成分为含水硫酸铝钾(KAl(SO4)2·12H2O),功效有清热退黄,收涩止泻止血,燥湿祛痰。青矾、明矾以及胆矾是古代染色常用的媒染剂,也是本草著作中记载的矿物中药。

  

  不同金属媒染的苏木染色小样

  《天工开物》“彰饰”篇记载了植物染料的染色方法,有直接染色法(如黄栌煎水直接染出鹅黄色、象牙色)、媒染法(如苏木明矾媒染得木红色,苏木青矾媒染得紫色)和套染法(苏木与蓝靛套染得天青色,黄檗与蓝靛套染得豆绿色),使用青矾和明矾等金属盐作为媒染剂,可以使植物中的色素具有鲜明的颜色,或者使色素和金属盐形成不溶的金属络合物牢固的粘在织物上。这些方法在今天的染色工艺中依然具有使用价值。

  此外,文中还记载了种蓝、造淀、种红花、造红花饼、捏槐花饼的具体方法和注意事项。“造红花饼法”记载:“带露摘红花,捣熟,以水淘,布袋绞去黄汁。又捣,以酸粟或米泔清,又淘,又绞袋去汁。以青篙覆一宿,捏成薄饼,阴干收贮。染家得法,‘我朱孔阳’,所谓猩红也。”具此可以得出古代制作红花饼的详细细节。在质量控制方面,书中指出:“凡红花最忌沉麝,袍服与衣香共收,旬月之后,其色即毁。”可见我国古代人们很早就发现,红花染色品遇到芳香物质(沉香中的芳樟醇、麝香中的麝香酮)会发生化学反应从而失去颜色。书中也记载了红花色素用碱性溶液收转的方法,“若欲转还这样,但浸湿所染这样帛,以碱水、稻灰水滴上这样数十滴,其红一豪收转,仍还原质。”即红花所染的丝绸,要想把颜色退掉,只需要在上面滴几滴碱水或稻草灰水,就能将红色褪去,恢复丝绸原本的色彩。若将“所收之水藏于绿豆粉内,放出染缸,半滴不耗”,意思就是染布用过后的染料可以藏在绿豆粉里面保存,绿豆粉显碱性能溶解红色素,染色前再调至酸性用于染色。说明用碱性物质不仅可恢复丝绸原本的素色,也可以回收染液,节约红花染料,这种方法虽然简单,却符合科学原理,在当时染坊将这个方法当做秘方,轻易不向外传。

 

  布袋绞去红花中的黄色色素

  明朝时期,种蓝造靛的方法已相当成熟,可制造靛的植物有五种:蓼蓝、茶蓝、马蓝、吴蓝、木蓝,“彰饰”篇中首次提到了茶蓝的种法和造靛法。宋应星指出茶蓝即菘蓝,插根种植,七月割取茎叶造靛,并指出“近来出产,闽人种山皆茶蓝,其数倍于诸蓝”。古代造靛的制作工艺也是中药青黛的生产过程,至今福建产的 “建青黛”仍是传统的道地药材。

 

  槐米染色小样

  槐花一节,《天工开物》指出“花初试未开曰槐蕊,绿衣所需,犹红花之成红也”,槐米(槐蕾)在当时是非常重要的绿色染料(槐米做黄色染料,蓝靛做蓝色染料,两者套染,得绿色),就像染红色必须用红花一样。文中还指出“以水煮一沸,漉干,捏成饼,入染家用”,经现代化学研究槐米中含有的主要黄色色素——芦丁含量高达23%,经简单煎煮就可以得到芦丁粗品,是相对纯净的黄色色素。并且,经研究槐花开放后,芦丁含量反而会下降到13%,可见古人已经掌握了槐米是比槐花更好的黄色染料。

  《养蚕丝织流程图》之染色 (中国科学技术馆展陈)

  《天工开物》“彰饰”篇记载的染色工艺对后世的印染具有很大的影响,例如利用酸碱原理提取和吸附红花中的色素,金属媒染使颜色更丰富、更牢固,槐米染色较槐花染色佳等,这些都足以说明我国古代劳动人民高度的智慧和创造力。其中记载的中药染料则是古代农业、手工业等著作中唯一单列卷而详述的,是研究中药染料的重要史料。

  (中医药博物馆  冯林敏)