可食用彩色涂料（天然色素）在兒童玩具中的研究及應用：石油化工學院：崔錦峰教授史高峰教授：14級化學工程與工藝卓越班李妍燕梁亞韜學院指導教師組員目錄天然色素提取工藝天然色素的改性研究天然色素的應用實例中國玩具在國際上的現(xiàn)狀····兒童玩具因其鮮艷的顏色精致的外觀很受兒童用品市場的歡迎，但是很多塑料玩具制品因其鉛汞等重金屬元素超標，對兒童的身心健康造成極大的威脅。尤其是玩具體表面涂層，在苯、甲醛等有毒物質揮發(fā)時，通過兒童的口鼻及皮膚接觸，直接對兒童的智力及身心成長產生嚴重的危害。對于天然色素在玩具表面作為涂層的應用，研究領域較為少見。對此，本項目主要基于天然植物色素的提取、改性研究等展開工作。現(xiàn)狀應用研究工藝天然色素在市場上的應用現(xiàn)狀現(xiàn)狀應用研究工藝食用色素按來源可分為天然和人造色素兩大類。色素與食品的關系密不可分，色素賦予食品誘人的色澤,從而給消費者帶來良好的感官質量和強烈購買欲。近年來發(fā)現(xiàn)人工化學合成色素有的存在致癌和致突變作用,故天然色素日益受到人們重視,目前天然色素主要用于食品和醫(yī)藥方面，而在其他領域開發(fā)較少。化學油漆中不可避免含有鉛，它是一種重要的有害物質。據(jù)加拿大衛(wèi)生組織的一份權威調查顯示，68%的疾病都與室內空氣污染有關。其罪魁禍首就是室內大量使用了石油化學材料的緣故。即使裝修很多年后，這些毒性物質仍無孔不入地侵襲人類的健康。據(jù)人民日報報道，在中國每年因室內裝修污染患呼吸器官疾病死亡的兒童達210萬名，其中大約100萬5歲以下兒童中死亡原因與室內空氣污染有關。化學油漆中其他重金屬的有害情況現(xiàn)狀應用研究工藝考慮環(huán)境及安全因素，本課題的創(chuàng)新之處在于將天然色素、淀粉粘結劑助劑（如黃原膠）和可食用色料載體（如蔗糖、葡萄糖、殼聚糖烯酸溶液等）等巧妙結合，制成了一種新型的可食用天然色素玩具涂層。現(xiàn)狀應用研究工藝實驗儀器真空干燥箱分析天平數(shù)顯恒溫水浴鍋真空抽濾機NO.3與溶劑良好的結合性選擇NO.1溶解性：水溶性花色苷色素NO.2穩(wěn)定性CHOOSE·

橘黃素·

紫甘藍色素·黑米色素·黃梔子色素現(xiàn)狀應用研究工藝提取方法溶劑萃取法微波提取法超臨界CO2萃取法現(xiàn)狀應用研究工藝

超聲波是一種彈性波，它能產生并傳遞強大的能量,利用超聲波的空化作用和它的次級效應，可以改變物質組織結構、狀態(tài)、功能或加速這些改變的過程，起到強化萃取過程的作用，有利于細胞內有效成分的提取。弱酸性水浴提取法以橘黃素為例，提取過程如下：現(xiàn)狀應用研究工藝新鮮橘皮1mm均勻顆粒濾液萃取液水溶性橘黃素粗品搗碎浸提抽濾萃取石油醚離心干燥微波提取法以紫甘藍色素為例，提取過程如下：現(xiàn)狀應用研究工藝稱取6份1g粉碎的干紫甘藍，分別用蒸餾水、乙醚、無水乙醇、冰乙酸、異丙酸、三氯甲烷各40mL，室溫浸提2h，觀察其色澤，選擇最佳提取劑。抽濾，取濾液10mL稀釋至50mL，用722分光光度計測定色素液的吸光度，以研究浸提劑對紫甘藍色素提取效果的影響。通過單因素試驗和正交試驗對超聲波輔助提取紫甘藍菜色素的工藝進行優(yōu)化。現(xiàn)狀應用研究工藝工藝的優(yōu)化影響紫甘藍菜色素超聲波提取的主要因素為超聲波提取溫度，其次是超聲波功率，再次是提取時間和液固比；通過查閱相關資料和實驗條件確定優(yōu)選方案為：蒸餾水為浸提劑，液固比為40∶1（mL∶g），超聲波功率80%，浸提溫度40℃，浸提時間50min。現(xiàn)狀應用研究工藝在蒸餾水中的吸光度，其最大吸收波長為550nm，吸收曲線如圖1。隨浸提劑用量的增加，紫甘藍色素濃度逐漸減小，在液固比為30:1(浸提劑體積//mL:干紫甘藍質量/鄉(xiāng)以上濃度明顯減小，50:1以后濃度減小緩慢。阿拉伯膠是一種水溶性膠,具有較好的乳化性能,在以麥芽糊精為主助干劑時,用阿拉伯膠改善其乳化性能是一個較好的選擇。它可以使霧滴變小,使得噴霧干燥得到的粉末顆粒較為均一。另外它還具有較強的抗氧化性,可以起到減少色素因加熱造成的損失。微分硅膠具有良好的潤滑、助流作用,且有吸水性能。在噴霧干燥試驗中加入了阿拉伯膠后,粘壁情況大為改善,并且色素粉末變細且大小均一加入微粉硅膠后色素粉的吸潮現(xiàn)象有所改善。綜上所述本噴霧干燥制粉試驗中,選擇麥芽糊精為主助干劑,并向其中加入占助干劑總量為的阿拉伯膠和的微粉硅膠作為輔助助干劑。現(xiàn)狀應用研究工藝將上述提取的色素純化檢測之后，進行與助劑和載體的溶解實驗。選用的相關可食用色料和載體如下：·分析純可食用助劑：黃原膠·可食用色料載體：蔗糖溶液和葡萄糖溶液·連接料：殼聚糖烯酸溶液·粘結劑：淀粉膠黏劑，阿拉伯膠現(xiàn)狀應用研究工藝pH值的影響,它是指色素在不同的酸堿條件下,其色澤的穩(wěn)定情況或變化規(guī)律等。光照的影響,一般是指在紫外線和陽光直射的條件下色澤的變化情況。溫度的影響,主要考察在不同的環(huán)境中色素的耐熱性。金屬離子的影響,是指食品中常見的金屬離子Na+、Ca2+、Cu2+等對色素的影響。有些金屬離子可能會使色澤變色或褪色,而有些金屬離子卻有增色的作用。色素的抗氧化和還原能力,碳水化合物的影響,在一定濃度的色素溶液中加葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉等試驗色素的穩(wěn)定性。在對天然色素性質的研究上,除了應注意的毒理學評價或安全性以外,人們最關心的還是其穩(wěn)定性問題。一般對食品天然色素穩(wěn)定性的檢驗主要考慮以下幾個方面的因素:現(xiàn)狀研究工藝應用對色素涂料涂刷后的光澤度的檢測對印品的牢固度的檢測對印品密度及著色穩(wěn)定性的檢測關于天然色素涂料的檢測階段：玩具是兒童日常生活中使用頻率最高的產品之一，其中的化學物質極易通過唾液、汗液遷移到兒童體內，從而危害健康。較之玩具物理危害導致的傷害發(fā)生的易察覺性，化學危害對兒童的傷害往往具有慢性累積作用，輕則出現(xiàn)抵抗力下降精神狀況差等癥狀重則導致對內臟器官的損傷，有的甚至具有致癌作用。目前行業(yè)已達成一定共識的關于玩具中導致化學危害的主要化學可遷移元素包括砷、鉛、鋇、汞、鎘、鉻等。現(xiàn)狀應用研究工藝天然植物油漆的研究、開發(fā)、生產和應用，起源于歐洲，而集中在德國。最早可以追述到1972年。現(xiàn)在歐洲和美洲從事該類產品研究、生產、使用的聲勢越來越大，產量也越來越大。而亞洲地區(qū)還相對落后，僅韓國有一二家。不僅如此，開發(fā)天然植物油漆項目還會帶動一系列產業(yè)鏈，比如油類植物