17号:《僕は存在していなかった》——杨书凌

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一、温歌词

“どんな花も色があるように,僕には僕の色がある。”选取自歌曲《僕は存在していなかった》,是动漫《22/7》的主题曲,动漫讲述了8名来自不同地方、不同家境的少女被一堵神秘的“墙壁”聚集到一起,一步步成长为被人们熟知和喜爱的偶像组合的故事。伴随着故事的进行,每一名少女所怀揣的心事被一一解开,一个个感人的故事娓娓描述的,是青春、是梦想,也是友情与亲情。《僕は存在していなかった》便是在故事最后,8名少女们所唱的歌,这里所选取歌词的大意是:“如同所有花都有颜色,我也有我自己的颜色。”不仅是说我们每个人都如花儿一样绚丽多彩,独一无二,还包含着化学知识,如:花朵为什么有颜色、植物色素的提取方法、天然色素的应用、人工合成色素。

二、学知识。

1、花儿为什么有颜色

自然界的花儿颜色五彩缤纷,是因为花瓣中含有各种色素,正是因为这些色素,造就花儿色泽最主要的色素,叫做“花青素”,它分布在细胞的液泡内,控制花的粉红色、红色、紫色及蓝色等颜色变化。花青素很调皮,在不同的环境下,会形成不同的颜色。在酸性溶液中,它呈现红色,酸性愈强,颜色愈红,比如一串红等。在碱性溶液中,它呈现蓝色, 碱性较强,会成为蓝黑色, 如墨菊、黑牡丹等。而当它处于中性环境的时候,则是紫色,比如桔梗花等。


图1 牵牛花一日花色变化

更为神奇的是有些花的颜色可以一日三变,比如牵牛花的花瓣在清晨是粉红

色,之后变成紫红,最后变成蓝色。究其原因,也是花瓣表皮细胞的液泡内pH值产生了变化, 花青素随之变化,而形成的花颜色变化。

花青素虽然神通广大,但花的颜色并不全由它来控制,广泛存在于花瓣中的另一类色素,是类胡萝卜素。这种色素 “色如其名”,呈现出的色彩类似胡萝卜的颜色。目前已发现的类胡萝卜素有600多种以上,不同种类的类胡萝卜素能使花显出黄色、橙黄色、橙红色等。比如,黄色的迎春花花瓣内色素的主要成分就有类胡萝卜素。

此外,影响花朵颜色的色素还有类黄酮、醌类色素、甜菜色素等。万紫千红, 五彩缤纷, 主要就是因为,不同植物花朵内的色素成分和比例都不同所造成的。至于白花,那是因为细胞液里不含色素的原因。而绿色花,则是含有叶绿素的缘故。

由此看来,花朵内的色素对花色的形成起了关键性的作用,不过,色素并不是影响花色的唯一因素。花瓣组织结构的差异会影响对光的折射、反射,从而影响花朵颜色。同时生态因子也会影响花色,如光照、温度、湿度、土壤养分含量,会影响花瓣细胞的pH值, 酶、糖含量、花青素的稳定性等,进而影响花色素的合成或者导致有些花色素的分子结构改变, 造成花瓣呈现出不同的颜色。

图2 花青素的酸碱反应色谱


2、植物色素的提取方法

水煮法:水煮法提取植物染料是较为古老和传统的一种提取方法。主要针对那些植物色素能够完全溶于水的植物染料,利用浸渍法和煎煮法来提取,这种提取工艺因植物种类的不同,受提取水温、PH等因素影响。如:石榴皮与红花中的染料含有羟基,在水中加入碳酸钠可以提高染料的溶解度,提高提取率;而山桃、杨梅等则应加入乙酸,以提高提取率。

有机溶剂法:很多植物染料的色素很难完全溶解于水,但在一些有机溶剂中,如乙酯、乙酸、乙醚、乙醇、甲醇等,却有较好的溶解度。因此,可以采取混合溶剂提取或分步提取的方法,即常用的回流提取法、渗漉法等,指甲花、紫草等通常使用这种提取方法。


图3 栀子黄色素提取

微波与超声波法:微波法提取植物染料主要通过微波在提取过程中的强化作用来提高提取率。近年来,对多元酚类、类黄酮及生物碱等多种色素提取巳经尝试微波提取。而超声波提取法则是通过超声波的空化作用、乳化扩散及机械振动作用使植物染料解聚,增大纤维内孔径,从而获得粒径较小的染料以提高提取染料的品质及提取率。

超临界流体萃取法:超临界流体萃取法是利用介于液体与气体之间的流体进行萃取植物染料的一种方法,该流体能够很好地溶解植物染料。在高压条件下,植物染料溶解于流体后,利用降低流体压力或升高流体温度的方法,降低植物染料在流体的溶解度,使得植物染料析出。超临界流体萃取法提取植物染料具有较高的提取率,且对植物染料破坏较小。

三、走四方——天然色素的应用

近年来,随着人民生活水平的提高,人们对环保、对人类健康的重视与日俱增。合成染料所具有的潜在的不安全因素已引起人们的普遍担优。越来越多的人在追求纺织品原料的天然性,同时也日益关注使用染料的安全性。天然色素,尤其是植物性色素由于其安全性受到人们的青睐,具有广泛的应用前景。

1、纺织品行业。

多丽兰染料:由一系列单磺酸基团和不含磺酸基团的金属络合染料组成,耐光牢度佳,羊毛及其混纺织物湿处理牢度好,遮盖性能好,特别适用于羊毛与锦纶和菜卡的混纺织物。可染各种形态织物,特别适用针织品。

多美兰染料:是1:2型金属络合染料与分散染料经过预先批混的染料系列。该染料可用于55/45或70/30的涤毛混纺同浴染色,可用载体法沸染染色或在120℃下染色。

尼龙明A染料系酸性匀染染料,有极佳的移染性、匀染性及遮盖力,适用于尼龙各种形态纺织品的间歇染色,也适用于连续染色及尼龙地毯印花。类染料通常用于染中浅色,对差异染色的尼龙地毯可获得强烈的同色深浅效应。

2、食品行业。

红曲米:主要成分是红斑素和红曲红素,国家规定,生产厂家可适量用其配制酒、糖果、熟肉制品、腐乳、雪糕、饼干、果冻等食品。

焦糖:我国规定,使用铵盐作为催化剂制得的焦糖仅限用于碳酸饮料、黄酒、葡萄酒,且其中的4-甲基味唑含量不能超过200毫克/千克。

虫胶红(紫胶红):紫胶虫在其寄生植物上所分泌的一种有色物质。其色可随pH值的改变而改变,pH值越小,色越红;pH值越大,色越紫。国家规定,虫胶红的最大使用量不得超过0.5毫克/千克。


3、保健行业。

花青素:一类天然色素,它们存在于水果和蔬菜中,使得水果和蔬菜呈现红色到蓝色的色调。来源于葡萄皮的花青素可以降低心脏病的危险,来源于接骨木果的花青素对流感病毒具有抵抗作用,来源于覆盆子的花青素对视力具有良好的保护作用。

类胡萝卜素:广泛分布在自然界中,一般呈现黄色、橙色和红色。β-胡萝卜素是最普遍的类胡萝卜素,现在已经广泛应用于食品加工中,β-胡萝卜素应用于黄油和人造黄油中已经有很多年的历史,它不仅给这些产品提供黄色的色调,而且还可以提供维生素A。

叶黄素:一种来自万寿菊的黄色素,是一种抗氧化剂,可以对抗斑点退化(一种导致老年人失明的疾病)。

番茄红素:是一种鲜艳的红色色素,它是一种很强的抗氧化剂,可以预防许多种癌症。

四、作总结

花儿因为有了色素的存在,才有各种绚烂的颜色,我们因为有了梦想与勇敢,也会拥有属于自己的颜色。随着科技与经济的不断发展,环境保护问题越来越引起各界的广泛关注,应运而生的,便是对花儿等植物中的天然色素的提取和应用。看似平常的事物中却蕴含着丰富化学原理与应用前景,这表明在科学学习中,不应只局限于书本知识,更应从生活实际出发,发现问题、探索原因,生活与科学都是神奇而充满趣味的。

【作者:杨书凌】 【编辑:王智勇】
关键词:科学 征文
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