本发明属于碳量子点技术领域，尤其涉及水溶性荧光碳量子点作为色素稳定剂的应用、色素稳定剂和提高火龙果红色素稳定性的方法。
背景技术
碳量子点是一类颗粒直径小于10nm的类球形纳米颗粒，其制备材料来源广泛，包括苹果、鸡蛋、番茄等可再生资源，相对传统的量子点具有良好的水溶性、表面易官能化、低毒性、发射波长可调等特性。近年来，随着碳纳米材料的快速发展，碳量子点越来越受到研究者们的关注。研究发现碳量子点在细胞成像、传感检测、催化、药物传输等领域有广泛的应用价值。
虽然现有研究中的碳量子点研究取得了显著效果，但是进一步扩展碳量子点的性能及应用，一直是领域内研究人员广泛关注的焦点之一。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了水溶性荧光碳量子点作为色素稳定剂的应用、色素稳定剂和提高火龙果红色素稳定性的方法，进一步拓展了碳量子点的性能及应用。
本发明的具体技术方案如下：
水溶性荧光碳量子点作为色素稳定剂的应用。
色素与人们的日常生活密切相关，在食品、化妆品及医药等领域有着广泛的应用。然而，人工合成色素内含成分对人的身体危害很大，比如苯环或蔡环的焦油类物质，有些成分甚至具有致癌、致畸、致突变的危险。近年来，随着食品色素安全知识的普及，食用天然色素的研究与开发近年来受到人们的极大关注。与合成色素相比，天然色素安全性高，大部分天然无毒副作用，加入食品中能起到一定保健作用，有的还具有一定的预防及治疗疾病作用。部分天然色素具有芳香特性，深受消费者喜爱。但是天然色素也存在一定的缺陷性，如色调不稳定，易受周围环境影响。本发明中，水溶性荧光碳量子点能够作为色素稳定剂，提高天然色素的稳定性，解决天然色素色调不稳定、易受周围环境影响的问题，拓展了碳量子点的性能及应用。并且，水溶性荧光碳量子点相对于其他色素稳定剂如抗坏血酸等更容易大量制备与保存，因此水溶性荧光碳量子点作为天然色素的色素稳定剂具有很大的应用前景。
优选的，所述水溶性荧光碳量子点通过将墨鱼汁与水进行碳化反应得到。
墨鱼汁的含水量为15％～25％，优选为10％～20％，更优选为15％。
墨鱼汁为墨鱼囊汁处理干燥所得的粉末。
墨鱼汁与水的质量比为(0.5～1.5)：(15～25)，优选为(0.8～1.2)：(18～24)，更优选为1：20。
碳化反应在密闭条件下进行。
碳化反应的温度为160℃～200℃，优选为175℃～185℃，更优选为180℃。
碳化反应的时间为10h～14h，优选为11.5h～12.5h，更优选为12h。
优选的，所述色素稳定剂的保护色素为火龙果红色素。
火龙果果皮富含天然红色素，使其在食品及化妆品中利用成为可能。人们仅食用火龙果果肉，弃去果皮，这为利用火龙果果皮提取红色素提供了丰富的原料。近年来火龙果红色素的开发利用越来越受到重视，对其提取工艺、色素组成、稳定性等方面均有大量研究。火龙果红色素主要是花青素和甜菜苷，具有很好的抗氧化、清除自由基、提高免疫力和抗癌等生物功能。但是，火龙果红色素不稳定、容易褪色，本发明水溶性荧光碳量子点作为火龙果红色素的色素稳定剂可以延缓火龙果红色素褪色，提高火龙果红色素的稳定性。
本发明还提供了一种色素稳定剂，所述色素稳定剂包括水溶性荧光碳量子点。本发明色素稳定剂基于水溶性荧光碳量子点，相较于其他色素稳定剂如抗坏血酸等更容易大量制备与保存，并且水溶性荧光碳量子点水溶性好、毒性低，具有很大的应用前景。
本发明还提供了一种提高火龙果红色素稳定性的方法，将水溶性荧光碳量子点加入至火龙果红色素溶液中。
本发明中，将水溶性荧光碳量子点加入至火龙果红色素溶液中，得到混合溶液，将混合溶液密封并28℃～35℃放置，连续七天采用紫外分光光度计检测混合溶液的吸光度并计算火龙果红色素的保留率，结果表明水溶性荧光碳量子点可以有效的延缓火龙果红色素褪色，对火龙果红色素具有很好的保护作用。
优选的，所述水溶性荧光碳量子点在所述火龙果红色素溶液中的浓度为0.05mg/ml～0.8mg/ml。
更优选的，所述水溶性荧光碳量子点在所述火龙果红色素溶液中的浓度为0.2mg/ml。
本发明中，加入的水溶性荧光碳量子点为水溶性荧光碳量子点溶液，水溶性荧光碳量子点溶液通过蒸馏水溶解成水溶性荧光碳量子点溶液再用0.22μm滤膜过滤得到。
优选的，所述火龙果红色素溶液通过将新鲜红皮火龙果外皮进行水提取得到。
本发明中，新鲜红皮火龙果为从市场上购买的红皮白肉火龙果。
火龙果红色素溶液通过将新鲜红皮白肉火龙果外皮进行水提取得到具体包括：在新鲜红皮白肉火龙果取红色外皮，清洗并晾干表面水分，剪碎，打浆，得到浆液；按浆液和蒸馏水质量比为1～2：8～10加入蒸馏水进行提取，提取时间为35min～45min；再用8层纱布过滤，将过滤得到的滤汁装入50ml离心管中于-20℃冰箱冷冻24h，再将冷冻的红色素快速溶解，用8层纱布过滤后10000r/min离心10min～12min离心取上清液，得火龙果红色素溶液，于-20℃冰箱储存待用。
对火龙果红色素溶液用紫外-可见分光光度法在200nm～700nm范围内进行检测，得到火龙果红色素的特征吸收波长535nm。
综上所述，本发明提供了水溶性荧光碳量子点作为色素稳定剂的应用，水溶性荧光碳量子点作为色素稳定剂，能够提高天然色素的稳定性，解决天然色素色调不稳定、易受周围环境影响的问题，拓展了碳量子点的性能及应用。本发明还提供了一种基于水溶性荧光碳量子点的色素稳定剂，该水溶性荧光碳量子点以墨鱼汁为原料采用一步水热法合成，具有很好的水溶性，稳定性，低毒性，水溶性荧光碳量子点制备简单，易大量制备与保存，具有很大的应用前景。在色素保护方面具有很大的应用潜能。本发明还提供了一种提高火龙果红色素稳定性的方法，将水溶性荧光碳量子点加入到火龙果红色素溶液中，可以有效延缓火龙果红色素褪色，对火龙果红色素起到很好的稳定作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例中火龙果红色素溶液的紫外-可见光吸收光谱图；
图2为本发明实施例中不同浓度的水溶性荧光碳量子点对火龙果红色素稳定性的影响；
图3为本发明实施例中水溶性荧光碳量子点、抗坏血酸和柠檬酸对火龙果红色素稳定性的影响。
具体实施方式
本发明提供了水溶性荧光碳量子点作为色素稳定剂的应用、色素稳定剂和提高火龙果红色素稳定性的方法，进一步拓展了碳量子点的性能及应用。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例对火龙果红色素进行提取，得到火龙果红色素溶液，包括以下步骤：
在新鲜红皮白肉火龙果取红色外皮，清洗并晾干表面水分，剪碎，打浆，得到浆液；按浆液和蒸馏水质量比为1～2：8～10加入蒸馏水进行35min～45min提取；按浆液和蒸馏水质量比为1～2：8～10加入蒸馏水进行提取，提取时间为35min～45min；再用8层纱布过滤，将过滤得到的滤汁装入50ml离心管中于-20℃冰箱冷冻24h。再将冷冻的红色素快速溶解，用8层纱布过滤后10000r/min离心10min～12min取上清液得火龙果红色素溶液，于-20℃冰箱储存待用。
对火龙果红色素溶液用紫外-可见分光光度法在200nm～700nm范围内进行检测，请参阅图1，为本发明实施例中火龙果红色素溶液的紫外-可见光吸收光谱图。图1表明火龙果红色素溶液的特征吸收波长为535nm。
实施例2
本实施例检测了不同浓度水溶性荧光碳量子点对火龙果红色素的保护作用。
称取0.135g水溶性荧光碳量子点粉末用蒸馏水完全溶解，配成浓度为3mg/ml的碳量子点溶液，用0.22μm滤膜过滤，并稀释成不同浓度待用。
向离心管中加入6ml实施例1制备得到的火龙果红色素溶液，然后在装有6ml火龙果红色素溶液的离心管中分别加入4ml高中低不同浓度的水溶性荧光碳量子点溶液，混合均匀，得到混合溶液，使水溶性荧光碳量子点的最终浓度分别为0mg/ml、0.05mg/ml、0.1mg/ml、0.2mg/ml、0.4mg/ml和0.8mg/ml，密封常温放置。采用紫外-可见光分光光度计连续七天在535nm处进行检测混合溶液的吸光度，并计算火龙果红色素保留率。
请参阅图2，为本发明实施例中不同浓度的水溶性荧光碳量子点对火龙果红色素稳定性的影响。图2表明，随着时间变化，未加水溶性荧光碳量子点的混合溶液的吸光度明显低于加了水溶性荧光碳量子点的混合溶液，表明水溶性荧光碳量子点具有提高火龙果红色素稳定的性能。并且，不同浓度的水溶性荧光碳量子点对火龙果红色素稳定性的影响不同，当混合溶液中水溶性荧光碳量子点的浓度较低时，对提高火龙果红色素稳定性效果较小，但随着水溶性荧光碳量子点浓度的增加，对增强火龙果红色素稳定性效果越加明显，水溶性荧光碳量子点的浓度为0.2mg/ml时对增强火龙果红色素稳定性效果最佳。
对比例1
本实施例分别检测了水溶性荧光碳量子点、抗坏血酸和柠檬酸对火龙果红色素的保护作用。
称取0.135g水溶性荧光碳量子点粉末用蒸馏水完全溶解，用0.22μm滤膜过滤，配成浓度为3mg/ml的碳量子点溶液。
分别称取0.03g的抗坏血酸和柠檬酸，用蒸馏水溶解，用0.22μm滤膜过滤，分别配成浓度为3mg/ml的抗坏血酸溶液和柠檬酸溶液。
向离心管中加入6ml实施例1制备得到的火龙果红色素溶液，然后在装有6ml火龙果红色素溶液的离心管中分别加入浓度为3mg/ml的水溶性荧光碳量子点、抗坏血酸和柠檬酸溶液，混合均匀，得到混合溶液，使碳量子点、抗坏血酸和柠檬酸溶液的最终浓度均为0.2mg/ml，并设置了空白组，密封常温放置。采用紫外-可见分光光度计连续七天在535nm处进行检测混合溶液的吸光度并计算火龙果红色素保留率(n＝3)。
请参阅图3，为本发明实施例中水溶性荧光碳量子点、抗坏血酸和柠檬酸对火龙果红色素稳定性的影响。图3表明，水溶性荧光碳量子点与柠檬酸对火龙果红色素的稳定性效果差不多；较抗坏血酸相比，水溶性荧光碳量子点提高火龙果红色素稳定性的效果稍差，但水溶性荧光碳量子点相对于其他色素稳定剂如抗坏血酸等更容易大量制备与保存，因此水溶性荧光碳量子点作为天然色素稳定剂具有很大的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。