| 天然色素/黏土矿物杂化材料的制备及性能研究 | |
| 李淑娥 | |
| Thesis Advisor | 王爱勤 ; 张鹏云 |
| 2020-05-25 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 工程硕士 |
| Degree Discipline | 材料工程 |
| The second department | 甘肃省黏土矿物应用研究重点实验室 |
| Keyword | 天然色素 黏土矿物 杂化颜料 稳定性 可逆变色 Natural pigments Clay minerals Hybrid pigments Stability Reversible color change |
| Abstract | 近年来，随着人们环保意识的增强， 寻求绿色、无毒、安全的着色剂或颜料已成为染料和食品行业研究的热点之一。 存储于植物的根、叶、花、果实中的色素是一类天然着色剂，具有种类繁多、安全性高和无毒副作用等优势， 是目前最有应用前景的合成色素替代品。但天然色素稳定性差，易氧化降解，严重限制其广泛应用。受玛雅蓝颜料的启发， 储量丰富、价格低廉、绿色环保的黏土矿物成为负载天然有机色素的有效载体。因此，本论文基于黏土矿物较大的比表面积和 优异的吸附性能等特点，通过吸附、研磨和热处理等方法，制备性能稳定的天然色素/黏土矿物杂化材料。通过考察不同制备条件、不同天然有机色素和不同黏土矿物对天然色素/黏土矿物杂化材料性能的影响，明确了天然色素/黏土矿物杂化材料最佳的制备条件和负载方式，揭示了杂化材料可能的作用机理，并探索了系列杂化材料在食品包装材料检测和饲料行业等方面的应用前景。取得的主要研究结果如下： 1. 利用吸附、研磨和热处理方法制备花青素/凹凸棒石杂化颜料。 研究表明，研磨可促进蓝莓花青素分子部分地进入凹凸棒石凹槽中， 有利于改善天然花青素的环境稳定性。 同时，随着酸性/碱性气氛的转变， 杂化颜料的颜色发生可逆变色，在海藻酸钠薄膜中添加适量杂化颜料可显著提高薄膜的力学性能。 此外，凹凸棒石对紫薯花青素、红甘蓝花青素、黑米花青素和葡萄皮花青素的保护效应具有选择性。其中，黑米花青素和凹凸棒石制备的杂化颜料具有最优的化学稳定性和热稳定性。 2. 将花青素分别负载到一维管状埃洛石和纤维状海泡石、二维层状高岭石和蒙脱石等不同黏土矿物中，制备系列不同黏土矿物基花青素杂化颜料。 研究表明， 花青素分子除吸附在不同黏土矿物表面外，还部分插入到蒙脱石层间， 锚定在海泡石的纳米通道和/或沟槽中。 制备的杂化颜料均表现出良好的热稳定性和化学稳定性，在 HCl 或 NH3 气体中具有可逆变色性能。其中，海泡石纳米通道 和沟槽对花青素的屏蔽作用使花青素/海泡石杂化颜料的颜色和性能最佳。 基于花青素/海泡石杂化颜料优异的变色性能，成功制备了简易 pH 试纸。 3. 以一维棒状凹凸棒石和管状埃洛石为原料，负载提取自甜菜根部的甜菜苷色素，成功制备了甜菜苷/黏土矿物杂化颜料。结果表明，通过有机客体和无机载体之间的化学相互作用，甜菜苷分子的热稳定性和化学稳定性显著提高。甜菜苷分子仅吸附在凹凸棒石表面，但对埃洛石不仅负载于外表面， 还能附着在内表面。相比于凹凸棒石，埃洛石更有益于稳定甜菜苷色素。 4. 采用研磨工艺， 将提取自金盏花的叶黄素加入层状双氢氧化物（LDH），制备叶黄素/LDH 复合材料。结果表明，叶黄素主要通过化学作用吸附在 LDH 表面。经过 96 h 光照和加速降解后， 复合材料中叶黄素保留率与纯叶黄素相比， 分别增加了 8.64%和 21.47%， 叶黄素/LDH 复合材料的热分解温度从 100 °C 提高到 300 °C。所制备的叶黄素/LDH 复合材料在饲料添加剂方面具有潜在的应用前景。 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/27381 |
| Collection | 环境材料与生态化学研究发展中心 甘肃省黏土矿物应用研究重点实验室 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 李淑娥. 天然色素/黏土矿物杂化材料的制备及性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2020. |
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