專利名稱：：仙蜜果莖中葉綠素銅鈉鹽的制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種仙蜜果莖中提取葉綠素銅鈉鹽的制備方法。
背景技術：
：隨著毒理學和生物學研究的不斷深入，人們逐漸發(fā)現(xiàn)大多數(shù)人工合成食用色素如偶氮類色素、苯胺類色素，在人體內可形成致癌物質P-苯胺和氨基苯酚，長期食用會嚴重危害人類的健康。隨著人們對自身健康要求的提高，合成色素必將被天然色素所取代。因此，大力開發(fā)天然食用色素并對其穩(wěn)定性進行研究已成為食品工業(yè)的一個重要課題。葉綠素是較早開發(fā)的一種綠色色素，它是地球上分布最廣的天然色素之一，廣泛存在于綠色植物的葉和其它一些器官中。葉綠素無毒，可食用，是一種很好的天然食用色素，但由于葉綠素穩(wěn)定性極差，遇光、熱、酸和堿等作用瞬間變色，且不溶于水，使其應用受到了限制。由于葉綠酸鹽保留了葉綠素原有的卟啉環(huán)結構及對鎂離子的絡合，并維持綠色，使用方便，常將其制成葉綠素銅鈉應用。將葉綠酸鹽經(jīng)酸化、脫鎂、再銅代及轉化成最終的葉綠素銅鈉，其穩(wěn)定性顯著增加。葉綠素銅鈉鹽是一種水溶性安全無毒的天然食用色素，LD5。〉10000mg/kg(小鼠口徑)，ADI為0-15mg/kg(FA0/WH01980年規(guī)定)。P/。水溶液的pH值為9.5-10.2，銅離子不超過50PPM?？捎糜诠端?、汽水、配制酒、糖果、罐頭、糕點等；此外，還作為化妝品的基礎色素和牙膏的著色劑被廣泛應用。醫(yī)藥界一致認為，有必要增加一些毒性低、穩(wěn)定性較好的色素新品種。葉綠素銅鈉鹽便符合這個要求。在以綠色為基調的片劑上進行包衣，色澤嫩綠鮮艷、穩(wěn)定性好、效果較為理想。用葉綠素銅鈉鹽作參芪五味子包衣著色劑，用量每50Kg基片為L5-2g。留樣一年進行觀察，沒有褪色、變污、花斑等現(xiàn)象，與剛包衣的片劑作對比，外觀完全一致。與其它色素相比，用量大為減少，成本較低。因此，大力開發(fā)天然食用色素并對其穩(wěn)定性進行研究己成為食品工業(yè)的一個重要課題，特別是以農(nóng)林副產(chǎn)品為原料的天然無害色素。仙蜜果(/^a少")又稱火龍果，為仙人掌科(Cactaceae)量天尺屬植物量天尺(Hylocereusundatus)的果用栽培品種，原產(chǎn)于巴西、墨西哥等中美洲熱帶沙漠地區(qū)，在熱帶美洲、西印度群島及其它熱帶地區(qū)均有分布。20世紀90年代初開始引進我國臺灣試種，近幾年來陸續(xù)引種到廣西、廣東、海南、福建等省區(qū)種植，其繁殖力及環(huán)境適應能力都很強。我國從70年代起，在仙蜜果的生物學特性、生態(tài)適應性、種植資源、化學成分、藥理毒理、栽培及產(chǎn)品開發(fā)等方面做了大量工作，目前未見到有關仙蜜果葉綠素研究與開發(fā)方面的報道。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的就是以仙蜜果莖為原料，提取其葉綠素、制備葉綠素銅鈉鹽，并對其穩(wěn)定性進行研究，為天然色素的開發(fā)和應用提供科學參考。本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的一種仙蜜果莖中葉綠素銅鈉鹽的的制備方法，其要點在于以仙蜜果鮮莖為原料，經(jīng)原料預處理、回流提取、皂化、濃縮、萃取、調酸置銅、成鹽、烘干步驟，提取其葉綠素、制備葉綠素銅鈉鹽；具體順序的步驟制備方法為a.原料預處理取仙蜜果莖，洗凈晾干，將不含葉綠素的部分及其他雜質除去，打碎備用；b.提取條件的優(yōu)化分別以石油醚、氯仿、丙酮、甲醇、乙醇、丙酮和乙醇不同配比的混合溶液為提取溶劑，料液比(WAO為l:4，6(TC回流提取2h，進行提取條件的優(yōu)化實驗，試驗設計見表l。其中葉綠素總量是葉綠素a和葉綠素b的和，計算公式為總葉綠素=8.02&63+20.2八645。表1葉綠素提取條件的優(yōu)化試驗設計<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>提取優(yōu)化實驗結果(見表1)發(fā)現(xiàn)，用丙酮:乙醇(4:1)的混合溶液做提取劑，料液比(W/V)為l:4，6(TC冋流提取2h，提取葉綠素的量最高，提取效果最佳。在選擇提取劑時，對提取溶劑一般有如下要求①溶劑對所需成分的溶解度要大，對雜質溶解度要小，或反之；②溶劑不能與植物成分產(chǎn)生化學反應，若有反應應屬可逆性的；③溶劑經(jīng)濟易得，并具有一定的安全性；沸點應適中，便于回收反復使用?？紤]到這些要求，提取時未使用石油醚、氯仿、丙酮及甲醇做提取劑；同時乙醇是最常用的提取劑，具有對組織滲透性強、安全、無毒、沸點適中、便于回收反復使用等特點，故在選擇提取劑時，除了選擇丙酮:乙醇(4:1)的混合溶液做提取劑，也選用了乙醇做提取劑，但提取量略低于丙酮:乙醇(4:1)的混合溶液。c.皂化將葉綠素提取液抽濾，濾液加入5%NaOH溶液，調整pH值1112，70C水浴，常壓下皂化l小時；皂化過程中皂化效果的判斷十分重要，直接影響產(chǎn)品得率，皂化效果可通過用石油醚萃取部分皂化液來判斷萃取后，如果石油醚層呈綠色，表示皂化不全；呈黃色則表示皂化完全。d.濃縮將皂化液減壓濃縮，回收溶液循環(huán)使用。濃縮時真空度為0.06-0.1MPa，溫度在50-8(TC，濃縮至原體積的1/10;本實驗選在69。C，既可以防止葉綠素鈉鹽分解，又可以加快溶劑的蒸出；皂化液濃縮時一定要濃縮徹底，判斷標準是69。C的溫度條件下濃縮至基本無液體蒸出，否則后來操作過程中生成的葉綠素銅酸會溶于未蒸出的丙酮中，從而會降低葉綠素銅鈉鹽的得率。e.萃取將濃縮液加入等量的石油醚振蕩，靜置分層，上層呈黃色，是葉黃素、胡蘿卜素、蠟質、植物醇等脂溶性雜質，下層水相是墨綠色的葉綠素鹽皂化液。萃取4次，每次2min，合并石油醚萃取液，減壓旋轉蒸發(fā)后回收溶劑再利用；仙蜜果中含有葉黃素、植物醇、蠟質、類胡蘿卜素等脂溶性物質，其溶解性與葉綠素相近，因此要盡量除去這些雜質產(chǎn)品質量才能達標，故用石油醚萃取未發(fā)生皂化反應的物質很重要。f.調酸置銅將經(jīng)過萃取的皂化液用6mol/L的鹽酸調pH值至1.52.0，加入20。/。CuS04溶液，于60-8(TC下反應60min，反應過程中要不斷的勻速攪拌；用量按硫酸銅:堿液量=1:6(V/V計)，生成的葉綠素銅酸呈黑色粘稠物。然后抽濾，濾渣用40%的乙醇溶液洗滌多次，以除去過量的硫酸銅等可溶性雜質，提高葉綠素銅酸的質量。g.成鹽所得葉綠素銅酸干燥后溶于丙酮中，加入5%的NaOH-乙醇溶液(必須要用氫氧化鈉的乙醇溶液，如有水存在會將生成的葉綠素銅鈉鹽溶解，降低產(chǎn)率)，調pH至1012，此時有大量墨綠色沉淀生成，放置使丙酮自然揮發(fā)，沉淀接近干燥時調起，用丙酮洗多次直到洗液呈淺黃色為止。所得葉綠素銅鈉鹽沉淀于708(TC下干燥，粉碎，研細即得成品。本發(fā)明的制備原理葉綠素分子結構中的鎂原子和四個吡咯環(huán)上的氮原子相結合，環(huán)上是雙羧基的酯，一個被甲醇所酯化，另一個被葉醇基所酯化，所以可以發(fā)生皂化反應生成鈉鹽(以葉綠素a為例)。C35H7205Mg+2NaOH—C34H3。05N4MgNa2+CH3OH+C2。H39OH在酸性條件下中，葉綠素鈉鹽分子中的鎂極易被氫原子取代生成褐色的葉綠素酸。CMH3。N4MgNa2+4H+—C34H3405N4+Mg2++2Na+葉綠素酸可與銅鹽在加熱條件下生成葉綠素銅酸析出，將葉綠素銅酸溶于丙酮，再與堿反應，即生成葉綠素銅鈉鹽。C34H3405N4+Cu2+—C34H3205N4Cu+2H+C34H3205N4Cu+2NaOH—C34H3。05N4CuNa2+2H20本發(fā)明的物理性質用本方法制得的葉綠素銅鈉鹽為墨綠色粉末狀物質，略帶金屬光澤，它是葉綠素銅鈉a和b的混合物，無嗅或稍帶有特殊氣味，易溶于水，微溶于乙醇、甲醇、氯仿，不溶于石油醚、丙酮、正乙烷。發(fā)明效果采用本發(fā)明以仙蜜果莖為原料，提取其葉綠素、制備葉綠素銅鈉鹽，并對其穩(wěn)定性進行了研究，制得色素的色澤鮮亮，性能相對穩(wěn)定，著色力強，安全無毒。可廣泛用于食品著色及化妝品、醫(yī)藥工作著色劑。附圖為本發(fā)明葉綠素銅鈉鹽紫外-可見吸收光譜圖。對照附圖定性分析配制0.01%葉綠素銅鈉鹽溶液，用S54紫外可見分光光度計在400-800nm掃描其吸收光譜，由附圖可知制備的產(chǎn)品葉綠素銅鈉鹽在408nm和634nrn處有最大吸收峰。按本發(fā)明工藝方法所制得的葉綠素銅鈉鹽是墨綠色粉末狀物質，略帶金屬光澤，易溶于水，可溶于低濃度含水乙醇，微溶于乙醇、甲醇、氯仿，不溶于石油醚、丙酮、正己垸。在大于80°C的高溫下，其穩(wěn)定性降低；該化合物對堿穩(wěn)定對酸不穩(wěn)定，尤其是在強酸條件下不穩(wěn)定；在室溫、室內光照強度條件下基本穩(wěn)定；銅、鋁離子對其穩(wěn)定性影響大，碳水化合物(除可溶性淀粉)和尼泊金類防腐劑基本不影響其穩(wěn)定性。本發(fā)明所用原料仙蜜果莖由山東曹縣華永生態(tài)科技園提供。實施例l:制備葉綠素銅鈉鹽最佳工藝取仙蜜果莖5kg，洗凈晾干，將不含葉綠素的部分及其他雜質除去，打碎備用；用丙酮:乙醇(4:1)的混合溶液做提取劑，料液比(WAO為1:4，60。C回流提取2h，用5°/。NaOH于7(TC水浴皂化60min(pH=ll12)，20。/。CuSO4溶液6(rC銅代60min，用量按硫酸銅:堿液量=1:6(V/V計)，最后用丙酮溶解，5%NaOH乙醇溶液成鹽，葉綠素銅鈉鹽得率1.73%。實施例2:提取溶劑對得率的影響取仙蜜果莖5kg，洗凈晾干，將不含葉綠素的部分及其他雜質除去，打碎備用；用乙醇做提取劑，料液比(WAO為1:4，60。C回流提取2h，用5%NaOH于70。C水浴皂化60min(pH=ll12)，20%0^04溶液60。C銅代60min，用量按硫酸銅:堿液量=1:6(V/V計)，最后用丙酮溶解，5%NaOH乙醇溶液成鹽，葉綠素銅鈉鹽得率1.45%。實施例3:溫度對得率的影響取仙蜜果莖5kg，洗凈晾干，將不含葉綠素的部分及其他雜質除去，打碎備用；用丙酮:乙醇(4:0的混合溶液做提取劑，料液比(W/V)為1:4，6(TC回流提取2h，用5%NaOH于7(TC水浴皂化60min(pH=ll12)，20。/。CuSO4溶液8(TC銅代60min，用量按硫酸銅:堿液量=1:6(V/V計)，最后用丙酮溶解，5%NaOH乙醇溶液成鹽，葉綠素銅鈉鹽得率1.53%。用仙蜜莖制得的葉綠素銅鈉鹽在中性及堿性溶液，低于8(TC的溫度，大部分的金屬離子穩(wěn)定性好；葡萄糖、蔗糖對葉綠素銅鈉鹽穩(wěn)定性的影響不大，長時間室外太陽光照射和高溫對其穩(wěn)定性影響較大；Cu2+、Fe3+、Al"三種離子對其穩(wěn)定性有較大影響，尤其是銅離子影響最大?？傊频蒙氐纳珴甚r亮，性能相對穩(wěn)定，著色力強，安全無毒。權利要求1、一種仙蜜果莖中葉綠素銅鈉鹽的的制備方法，其特征在于以仙蜜果鮮莖為原料，經(jīng)原料預處理、回流提取、皂化、濃縮、萃取、調酸置銅、成鹽、烘干步驟，提取其葉綠素、制備葉綠素銅鈉鹽；具體順序步驟制備方法為a.原料預處理取仙蜜果鮮莖，洗凈晾干，將不含葉綠素的部分及其他雜質除去，打碎備用；b.提取條件的優(yōu)化分別以石油醚、氯仿、丙酮、甲醇、乙醇、丙酮和乙醇不同配比(41，32，11，23，14)的混合溶液為提取溶劑，料液比(W/V)為14，60℃回流提取2h，提取總葉綠素；c.皂化將葉綠素提取液抽濾，濾液加入5％NaOH溶液，調整pH值11～12，70℃水浴，常壓下皂化1小時；d.濃縮將皂化液減壓濃縮，回收溶液循環(huán)使用，濃縮時真空度為0.06-0.1MPa，溫度在50-80℃，濃縮至原體積的1/10；e.萃取將濃縮液加入等量的石油醚振蕩，靜置分層，上層呈黃色，是葉黃素、胡蘿卜素、蠟質、植物醇等脂溶性雜質，下層水相是墨綠色的葉綠素鹽皂化液；萃取4次，每次2min，合并石油醚萃取液，減壓旋轉蒸發(fā)后回收溶劑再利用；f.調酸置銅將經(jīng)過萃取的皂化液用6mol/L的鹽酸調pH值至1.5～2.0，加入20％CuSO4溶液，于60-80℃下反應60min，反應過程中要不斷攪拌；用量按硫酸銅堿液量＝16(V/V計)，生成的葉綠素銅酸呈黑色粘稠物；然后抽濾，濾渣用40％的乙醇溶液洗滌多次；g.成鹽所得葉綠素銅酸干燥后溶于丙酮中，加入5％的NaOH-乙醇溶液，調pH至10～12，此時有大量墨綠色沉淀生成，放置使丙酮自然揮發(fā)，沉淀接近干燥時調起，用丙酮洗多次直到洗液呈淺黃色為止，所得葉綠素銅鈉鹽沉淀于70～80℃下干燥，粉碎，研細即得成品。全文摘要本發(fā)明為一種仙蜜果莖中葉綠素銅鈉鹽的制備方法，以仙蜜果鮮莖為原料，經(jīng)原料預處理、回流提取、皂化、濃縮、萃取、調酸置銅、成鹽、烘干步驟，提取其葉綠素、制備葉綠素銅鈉鹽。本發(fā)明并對其穩(wěn)定性進行了研究，制得色素的色澤鮮亮，性能穩(wěn)定，著色力強，安全無毒?？蓮V泛用于食品著色及化妝品、醫(yī)藥工作著色劑。文檔編號C07F1/00GK101386622SQ20081013973公開日2009年3月18日申請日期2008年9月3日優(yōu)先權日2008年9月3日發(fā)明者孫開成,趙雪梅申請人:趙雪梅