中文摘要：

伴随低碳环保时代的到来，天然彩棉因其自身带有的天然色彩，在纺织加工过程中不需要染色、能够有效减少污水排放和能源消耗而重新引起了科研生产工作者的浓厚兴趣。本课题以彩棉中含有的关键性色素甙元为研究对象，采用自制的偏心螺旋盘离心分配色谱柱对其进行有效的提取分离，通过辅助分析，明确其可靠构型；在分离得到色素甙元有效构型的基础上，针对彩棉产品在色彩稳定性上的不足，解析彩棉中关键性色素甙元与纤维素分子协同组装形成的超分子结构，获得理性构建具有理想色彩稳定性彩棉产品的指导方向，促进彩棉产业的可持续发展、真正实现该类产品的生态功能。本课题的科研成果将进一步丰富和完善天然色素的基础理论研究，并为类似染料/纤维相互作用的稳定性研究提供借鉴，具有重要的学术意义和实用价值。

结论摘要：

本课题采用配有自制偏心螺旋盘离心分配色谱柱ECC的高速离心分配色谱HSCPC分离提取了棕棉、绿棉中的关键性色素甙元，选择优化了分离体系中的溶剂、pH值、流速、转速、洗脱方式等分离工艺参数。结果表明以乙醇为固定相、HNO3/乙醇为流动相，采用逆向等度或逆向梯度洗脱方式，以紫外检测器在420nm条件下对目标产物进行检测收集，当洗脱液pH值为6~8、流速为0.5ml/min，ECC转速为1800r/min时，可成功获取单一组分的彩棉关键色素甙元。通过质谱(1H-NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)等辅助手段确定了目标产物均为黄酮醇类色素化合物，因其各自含有的羟基、甲氧基等取代基数量和位置的不同而呈现不同的表观色彩。基于获取的关键性色素甙元的具体分子结构，本课题通过计算机分子模拟技术，确定预测了彩棉中关键色素甙元与纤维素分子所构成的超分子结构及其化学体系的稳定性，估算了不同状态之间的能量，从原子水平解释了分子结构与化学性质之间的关系。经过模拟比较，最终选择彩棉色素甙元与纤维素分子所构成的超分子状态分子模拟方法为分子力学模型，经验力场选择为MM2，采用HyperChem分子模拟软件模拟优化了棕棉和绿棉中中色素甙元与纤维素分子协同组装结构，计算得到其超分子体系中各物理参数分别为空间位能14.065kcal/mol、56.484kcal/mol，转动动能0.0004kcal/mol、0，平动动能0、0，二面角117~126°、170~179°，扭曲度-11.3015、-13.4909, 偶极2.1914、5.8973。数据表明在取向状态上，绿棉的微晶可能会因其螺旋结构螺旋角和纤维素分子链间扭曲较大，而出现分子链径向排列有序性变差，因此，绿棉在取向度上可能不及棕棉。而取向参数对纤维强力影响较大，分散角、螺旋角越小，取向度越高，形成的纤维强度越高，纤维品质就越好。这意味着棕棉的纤维品质将优于绿棉的纤维品质。在空间位能方面，绿棉明显高于棕棉，证明在服用过程中，绿棉中天然色素甙元不稳定，可能会由于空间构型变化而发生色度变化。这与实际应用中的品质体验相吻合。本课题的研究成果对染料-纤维之间的相互作用从超分子层面进行了深入理解和有效解释，为彩棉的推广应用奠定了理论和技术基础，具有重要的学术意义和实用价值。