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，人們逐漸發現大多數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，大力開發天然食用色素并對其穩定性進行研究已成為食品工業的一個重要課題。葉綠素是較早開發的一種綠色色素，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。將葉綠酸鹽經酸化、脫鎂、再銅代及轉化成最終的葉綠素銅鈉，其穩定性顯著增加。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年規定)。P/。水溶液的pH值為9.5-10.2，銅離子不超過50PPM。可用于果味水、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。醫藥界一致認為，有必要增加一些毒性低、穩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，大力開發天然食用色素并對其穩定性進行研究己成為食品工業的一個重要課題，特別是以農林副產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，原產于巴西、墨西哥等中美洲熱帶沙漠地區，在熱帶美洲、西印度群島及其它熱帶地區均有分布。20世紀90年代初開始引進我國臺灣試種，近幾年來陸續引種到廣西、廣東、海南、福建等省區種植，其繁殖力及環境適應能力都很強。我國從70年代起，在仙蜜果的生物學特性、生態適應性、種植資源、化學成分、藥理毒理、栽培及產品開發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方面的報道。
發明內容本發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，并對其穩定性進行研究，為天然色素的開發和應用提供科學參考。本發明是通過如下技術方案實現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化試驗設計<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>提取優化實驗結果(見表1)發現，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生化學反應，若有反應應屬可逆性的；③溶劑經濟易得，并具有一定的安全性；沸點應適中，便于回收反復使用。考慮到這些要求，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品質量才能達標，故用石油醚萃取未發生皂化反應的物質很重要。f.調酸置銅將經過萃取的皂化液用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，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。本發明的制備原理葉綠素分子結構中的鎂原子和四個吡咯環上的氮原子相結合，環上是雙羧基的酯，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。發明效果采用本發明以仙蜜果莖為原料，提取其葉綠素、制備葉綠素銅鈉鹽，并對其穩定性進行了研究，制得色素的色澤鮮亮，性能相對穩定，著色力強，安全無毒。可廣泛用于食品著色及化妝品、醫藥工作著色劑。附圖為本發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品葉綠素銅鈉鹽在408nm和634nrn處有最大吸收峰。按本發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，其穩定性降低；該化合物對堿穩定對酸不穩定，尤其是在強酸條件下不穩定；在室溫、室內光照強度條件下基本穩定；銅、鋁離子對其穩定性影響大，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定性。本發明所用原料仙蜜果莖由山東曹縣華永生態科技園提供。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定性好；葡萄糖、蔗糖對葉綠素銅鈉鹽穩定性的影響不大，長時間室外太陽光照射和高溫對其穩定性影響較大；Cu2+、Fe3+、Al"三種離子對其穩定性有較大影響，尤其是銅離子影響最大。總之，制得色素的色澤鮮亮，性能相對穩定，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，減壓旋轉蒸發后回收溶劑再利用；f.調酸置銅將經過萃取的皂化液用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，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。本發明并對其穩定性進行了研究，制得色素的色澤鮮亮，性能穩定，著色力強，安全無毒。可廣泛用于食品著色及化妝品、醫藥工作著色劑。文檔編號C07F1/00GK101386622SQ20081013973公開日2009年3月18日申請日期2008年9月3日優先權日2008年9月3日發明者孫開成,趙雪梅申請人:趙雪梅