[0001] 本发明涉及二氧化硅领域，具体涉及一种食品级二氧化硅材料及其制备方法。

[0002] 现代食品加工中糖类的使用十分普遍，且在许多的食物中存在有糖分。通过在食品中添加糖主要有许多好处，例如糖作为人体必需的能量来源之一，可以迅速被身体吸收并转化为能量，且添加糖能增强食品的甜味，有效改善口感提升食品的风味，使其更受欢迎，在食品加工中，糖不仅用作甜味剂，还可以作为防腐剂、稳定剂和增稠剂等，在某些情况下，糖可以通过降低水分活性来帮助食品保持更长时间的新鲜度。

[0003] 然而在许多食品原料中存在许多的糖类、油脂和水分，这就会使食品原料在加工过程中非常容易结块，这使加工后的成品在口感和味道上不均匀，且摄入过多的糖分会对身体产生多种不利影响，具体包括但不限于以下几点：肥胖和心血管疾病：高糖食物的过量摄入会导致热量过剩，进而转化为脂肪，增加肥胖风险，并可能诱发心血管疾病。糖尿病：长期过量食用糖分，特别是精制糖，会增加血糖水平，长期高血糖可能导致糖尿病。蛀牙：糖分是口腔细菌的养分来源，过多摄入糖分会促进细菌生长，增加龋齿风险皮肤问题：高糖饮食可能加速皮肤衰老，引起皮肤弹性减退和皱纹形成。认知功能下降：高糖饮食可能对大脑的记忆和认知功能产生负面影响，增加患阿尔茨海默病和认知障碍的风险。睡眠质量下降：高糖食物的摄入可能导致血糖波动，影响睡眠质量，导致失眠。营养不均衡：糖分只能提供热量，而不含其他营养素，可能导致营养缺乏，等等。

[0004] 目前，无论是希望减少食品中的糖类、油脂和水分，还是对食品中糖类进行检测，都需要一种方便对糖类、油脂和水分富集和分离的材料，因此提供一种富集材料是十分有必要的。

[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。

[0028] 然而在许多食品原料中存在许多的糖类、油脂和水分，这就会使食品原料在加工过程中非常容易结块，这使加工后的成品在口感和味道上不均匀，且摄入过多的糖分会对身体产生多种不利影响，具体包括但不限于以下几点：肥胖和心血管疾病：高糖食物的过量摄入会导致热量过剩，进而转化为脂肪，增加肥胖风险，并可能诱发心血管疾病。糖尿病：长期过量食用糖分，特别是精制糖，会增加血糖水平，长期高血糖可能导致糖尿病。蛀牙：糖分是口腔细菌的养分来源，过多摄入糖分会促进细菌生长，增加龋齿风险皮肤问题：高糖饮食可能加速皮肤衰老，引起皮肤弹性减退和皱纹形成。认知功能下降：高糖饮食可能对大脑的记忆和认知功能产生负面影响，增加患阿尔茨海默病和认知障碍的风险。睡眠质量下降：高糖食物的摄入可能导致血糖波动，影响睡眠质量，导致失眠。营养不均衡：糖分只能提供热量，而不含其他营养素，可能导致营养缺乏，等等。

[0029] 目前，无论是希望减少食品中的糖类，还是对食品中糖类进行检测，都需要对糖进行富集和分离，因此提供一种食品中糖类的富集材料是十分有必要的。

[0030] 根据目前存在的一些问题，根据本发明的一个方面，提供了一种食品级二氧化硅材料，包括负载苯硼酸基聚合物的二氧化硅多孔吸附材料；

[0031] 二氧化硅多孔吸附材料为氨基化多孔二氧化硅。

[0032] 本发明提供的材料在作为吸附剂使用的纳米材料中，介孔二氧化硅因合成过程简单且产物简单易得而应用广泛。氨基化介孔二氧化硅纳米颗粒，由于其表面接枝有氨基，使其表面正电荷增多，吸附能力显著增强，对于糖类、油脂和水分具有很好的吸附富集作用，有效防止食品原料的结块，且负载的苯硼酸基为功能基团，且载体表面为疏水性的‑CH3结构，苯硼酸与多羟基化合物，尤其是糖类化合物之间的络合与识别作用，该结构能抑制水分子的竞争性吸附，有助于实现对目标物极高的选择性吸附；本发明所制备达到的二氧化硅材料，呈现高度孔隙结构因此对糖分具有很好的吸附效果，本发明提供的材料吸附时间短，吸附完全，富集净化效率高，线性范围宽，并且具有良好的生物相容性，对环境不会造成二次污染。该方法具有简单高效的优点，且制备工艺简单，便于大规模生产。

[0033] 根据本发明的实施例，氨基化多孔二氧化硅为通过3‑氨丙基三甲氧基硅氧烷对二氧化硅改性形成的多孔材料。

[0034] 根据本发明的实施例，二氧化硅材料与3‑氨丙基三甲氧基硅氧烷的摩尔比为3‑6:1。

[0035] 根据本发明的实施例，负载苯硼酸基聚合物与二氧化硅多孔吸附材料的摩尔质量比为1：3‑2：3。

[0036] 根据本发明的实施例，苯硼酸基聚合物由3‑丙烯酰胺基苯硼酸交联形成。

[0037] 根据本发明的实施例，二氧化硅材料的BET表面积为300‑1300m2/g。

[0038] 根据本发明的一个方面，提供了一种二氧化硅材料的制备方法，包括如下步骤：

[0039] 步骤一：制备苯硼酸基前驱液；

[0040] 步骤二：制备二氧化硅多孔吸附材料；

[0041] 步骤三：将二氧化硅多孔吸附材料和引发剂加入苯硼酸基前驱液中，形成负载苯硼酸基聚合物的二氧化硅多孔吸附材料。

[0042] 本发明提供的材料在作为吸附剂使用的纳米材料中，介孔二氧化硅因合成过程简单且产物简单易得而应用广泛。氨基化介孔二氧化硅纳米颗粒，由于其表面接枝有氨基，使其表面正电荷增多，吸附能力显著增强，对于糖类、油脂和水分具有很好的吸附富集作用，有效防止食品原料的结块，且负载的苯硼酸基为功能基团，且载体表面为疏水性的‑CH3结构，苯硼酸与多羟基化合物，尤其是糖类化合物之间的络合与识别作用，该结构能抑制水分子的竞争性吸附，有助于实现对目标物极高的选择性吸附；本发明所制备达到的苯硼酸基聚合物载体，呈现高度孔隙结构因此对糖分具有很好的吸附效果，本发明提供的材料吸附时间短，吸附完全，富集净化效率高，线性范围宽，并且具有良好的生物相容性，对环境不会造成二次污染。该方法具有简单高效的优点，且制备工艺简单，便于大规模生产。

[0043] 根据本发明的实施例，苯硼酸基前驱液包括3‑丙烯酰胺基苯硼酸和二甲基亚砜和乙二醇二甲基丙烯酸酯；

[0044] 3‑丙烯酰胺基苯硼酸与乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩尔比为1：7‑10；

[0045] 引发剂为剂偶氮二异丁腈。

[0046] 根据本发明的实施例，将二氧化硅多孔吸附材料和引发剂加入苯硼酸基前驱液中，混合温度为50‑70℃。

[0047] 根据本发明的实施例，制备二氧化硅多孔吸附材料包括：

[0048] 将介孔二氧化硅材料加入无水乙醇中分散，得到二氧化硅分散液；

[0049] 取3‑氨丙基三甲氧基硅氧烷滴加入二氧化硅分散液中；

[0050] 在90‑130℃下回流10‑14h，离心洗涤后得到二氧化硅多孔吸附材料。

[0051] 实施例：样品的制备。

[0052] 一种二氧化硅材料的制备方法，包括如下步骤：

[0053] 步骤一：制备苯硼酸基前驱液，将3‑丙烯酰胺基苯硼酸和二甲基亚砜和乙二醇二甲基丙烯酸酯分散混合；3‑丙烯酰胺基苯硼酸与乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩尔比为1：10；

[0054] 步骤二：将介孔二氧化硅材料加入无水乙醇中分散，得到二氧化硅分散液；

[0055] 取3‑氨丙基三甲氧基硅氧烷滴加入二氧化硅分散液中，二氧化硅材料与3‑氨丙基三甲氧基硅氧烷的摩尔比为3‑6:1；

[0056] 在90‑130℃下回流10‑14h，离心洗涤后得到二氧化硅多孔吸附材料；

[0057] 步骤三：将二氧化硅多孔吸附材料和偶氮二异丁腈加入苯硼酸基前驱液中，混合温度为50‑70℃，形成负载苯硼酸基聚合物的二氧化硅多孔吸附材料，负载苯硼酸基聚合物与二氧化硅多孔吸附材料的摩尔质量比为1：3‑2：3。

[0058] 样品1：

[0059] 采用以上方法制备得到二氧化硅材料，二氧化硅材料与3‑氨丙基三甲氧基硅氧烷的摩尔比为3：6，负载苯硼酸基聚合物与二氧化硅多孔吸附材料的摩尔质量比为1：3。

[0060] 样品2：

[0061] 采用以上方法制备得到二氧化硅材料，二氧化硅材料与3‑氨丙基三甲氧基硅氧烷的摩尔比为3：4，负载苯硼酸基聚合物与二氧化硅多孔吸附材料的摩尔质量比为1.5：3。

[0062] 样品3：

[0063] 采用以上方法制备得到二氧化硅材料，二氧化硅材料与3‑氨丙基三甲氧基硅氧烷的摩尔比为3‑2，负载苯硼酸基聚合物与二氧化硅多孔吸附材料的摩尔质量比为2：3。

[0064] 实验例：

[0065] 1、将木糖、葡萄糖、果糖、半乳糖与甘露糖按照1:1:1:1:1的比例配成5:5:5:5:5mg/mL的单糖混合溶液(pH＝8.0)，然后向上述500mL单糖混合溶液中加入20g实施例1‑3制备得到的100目大小的二氧化硅材料，在45℃下振荡60min，过滤分离得到吸附后的二氧化硅材料，然后将该吸附后的载体加入到100mL解吸液(40％的甲醇水溶液)，在25℃，150r/min的条件下解吸15min，分别取样测定吸附载量和解吸液纯度。最终检测，解析后目标物果糖的纯度均>80％。将收集到的果糖解吸液进行浓缩、降温结晶后，收集果糖晶体，所得到的果糖晶体纯度均>90％。

[0066] 2、将甜菊糖苷(Stevioside,ST)与莱鲍迪苷A(Rebaudioside A，RA)按照1:1的比例配成5：5mg/mL的溶液，作为进料液。向50cm长的层析柱中装入约30‑50g实施例1‑3中制备得到的120目大小的二氧化硅材料，将进料液升温至35℃，然后从色谱柱底部缓慢通入色谱柱，使其流过二氧化硅材料，待最上层出液30min后，停止通入进料液，改为通入pH＝8.0的缓冲液将未吸附的糖类带出，10min后，停止通入缓冲液，改为通入40％乙醇水溶液(洗脱液)，并收集解吸液，分别取样测定吸附载量和解吸液纯度。最终检测二氧化硅材料吸附甜菊糖苷(S te v i o s id e,S T)的解吸液中甜菊糖苷(Stevioside,ST)的纯度均>80％。

[0067] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。