彩色棉纤维中类黄酮的氧化与显色的机理研究

彩色棉是纤维具有天然颜色的棉花，无需染色，既节省生产成本，又减轻环境污染，是一种“环保棉”。棉纤维的颜色是色素在纤维中合成、积累和显色的结果，而色素被认为是一种非光合色素——类黄酮。以往，多数研究偏向于类黄酮的鉴定和相关基因的克隆，缺乏对纤维显色机制的研究。为此，本项目以棕色棉、绿色棉和白色棉（CK）为材料，研究了（1）彩色棉纤维中类黄酮的氧化还原性能，（2）类黄酮氧化酶及其基因对纤维显色的作用，（3）氧化抑制剂对类黄酮氧化和显色的调节等。研究结果表明，彩色棉纤维中的类黄酮需要通过氧化才能显色，而氧化主要是由3种氧化酶——儿茶酚氧化酶（Catechol oxidase）、漆酶（Laccase）和过氧化物酶（Peroxidase）摧化的，因为在彩色棉胚珠（纤维）离体培养时，通过在培养基中添加氧化抑制剂，可抑制氧化酶的活性和类黄酮的氧化，使彩色棉纤维不显色或颜色变淡。而且一些金属离子（Fe2 和Cu2 ）通过促进氧化酶的活性及其类黄酮的氧化可使纤维提前显色。从而，本项目研究取得了两个方面的成果：一是首次提出了“彩色棉纤维细胞的显色是纤维色素——类黄酮在纤维细胞成熟过程中被氧化的结果”的理论，即：彩色棉显色机理可被描述为“棉纤维显色是类黄酮被氧化的结果” 的假说；二是发表了10篇学术论文。

彩色棉是纤维具有棕、绿、灰、黄等颜色的棉花，其纤维无需染色，既节省印染成本，又减轻染料对环境的污染，是一种环保棉。棉纤维的颜色是色素在纤维中合成、积累和显色的结果，而该色素被认为是一类多酚化合物- - 类黄酮。以往，多数研究偏向于类黄酮的鉴定和相关基因的克隆，缺乏对纤维显色机制的研究。文献报道和我们的研究均表明，彩色棉纤维中的类黄酮需要通过氧化才能显色，因为：在彩色棉胚珠（纤维）离体培养时，通过在培养基中添加氧化抑制剂，可抑制氧化酶的活性和类黄酮的氧化，使彩色棉纤维不显色。为此，本项目拟以棕色棉、绿色棉和白色棉（CK）为材料，研究（1）彩色棉纤维中类黄酮的氧化还原性能，（2）类黄酮氧化酶及其基因对纤维显色的作用，（3）氧化抑制剂（或促进剂）对类黄酮氧化和显色的调节，（4）类黄酮在纤维细胞内的氧化区域及其转运方式。其研究结果，可为彩色棉育种、纺织品调色和固色，提供理论和技术。

混凝土中钢筋钝化膜的稳定性决定了钢筋的耐蚀性。钢筋钝化与去钝化的研究是了解钢筋腐蚀机理的前提。本项目按照制定的研究计划，发展和应用多种电化学测试技术和现代表面分析方法，研究了钢筋的钝化与去钝化机理。在执行年限内完成了计划，达到了预期目标。取得的重要进展和主要成果有：（1）发展原位拉曼光谱与电化学测试相结合技术，通过检测铁化合物拉曼信号变化，探测了钢筋钝化膜组成及其变化，揭示钢筋的去钝化机理和Cl-的影响作用。（2） 以X射线光电子能谱分析与电化学技术相结合，检测钢筋钝化膜的组成，表明钢筋钝化膜主要由Fe3 氧化合物组成。当钝化膜被破坏，生成以Fe2 化合物为主的腐蚀产物。因此，可根据钢筋表面膜中二价铁和三价铁含量的变化判断钢筋的钝化与去钝化的变化趋势。模拟液中Cl-浓度为0.6 mol/L或pH值降至11.31时，钢筋表面处于活化状态。（3） 以扫描微参比电极技术（SMET）等电化学测试法，结合电化学扫描隧道显微镜（ECSTM）和扫描电镜等多种表面分析技术，研究和获得了不同条件下引起钢筋腐蚀的介质中临界pH值和Cl-浓度。（4) 发展扫描微电极与扫描隧道显微镜（SMET-STM）联用技术，探测了钢筋的局部腐蚀行为，实现对钢筋电极表面腐蚀活性点的定位、跟踪及监测，测定了引起钢筋去钝化的Cl-临界浓度和评价了缓蚀剂的阻锈作用。（5) 成功研制了埋置式多功能复合传感器和开发了适用于测试混凝土中钢筋腐蚀状态的新技术并获得了实际应用。传感器可以同步测量混凝土孔隙液中的pH值和Cl-浓度，现场无损地检测混凝土中钢筋的腐蚀状态和腐蚀速度，可用于研究混凝土中钢筋的腐蚀行为及其pH值和Cl-浓度的影响机制。以上结果对于钢筋腐蚀机理的认识和腐蚀控制有重要意义。 　　项目组在执行期内共发表SCI或EI收录的论文19篇。申请中国发明专利5项，其中有1项获得授权。培养博士研究生和硕士研究生分别有3人和10人，其中已有2人和７人分别获得博士学位和硕士学位。 2100433B

利用二氧化碳与水泥熟料间的化学反应来养护混凝土制品有许多优点:改善产品的尺寸稳定性、避免蒸养中温度差异引起的混凝土开裂、不需养护能、缩短养护时间、及有效利用工业废气二氧化碳。初步研究结果表明, 砌块混凝土制品在经合适的预养护后进行二氧化碳养护, 制品在几小时内就能达到与用蒸汽养护的制品相接近的强度。但现在对二氧化碳养护的机理及养护后混凝土的组成、结构和性能了解甚少。项目拟采取宏观性能测试与多方面的微观分析相结合，研究混凝土在预养护和二氧化碳养护中的物理及化学变化， 揭示二氧化碳养护的机理及养护后混凝土的组成、结构和性能特征，为使用二氧化碳养护混凝土技术提供科学依据和理论基础。