专利名称：：仙蜜果茎中叶绿素铜钠盐的制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种仙蜜果茎中提取叶绿素铜钠盐的制备方法。
背景技术：
：随着毒理学和生物学研究的不断深入，人们逐渐发现大多数人工合成食用色素如偶氮类色素、苯胺类色素，在人体内可形成致癌物质P-苯胺和氨基苯酚，长期食用会严重危害人类的健康。随着人们对自身健康要求的提高，合成色素必将被天然色素所取代。因此，大力开发天然食用色素并对其稳定性进行研究已成为食品工业的一个重要课题。叶绿素是较早开发的一种绿色色素，它是地球上分布最广的天然色素之一，广泛存在于绿色植物的叶和其它一些器官中。叶绿素无毒，可食用，是一种很好的天然食用色素，但由于叶绿素稳定性极差，遇光、热、酸和碱等作用瞬间变色，且不溶于水，使其应用受到了限制。由于叶绿酸盐保留了叶绿素原有的卟啉环结构及对镁离子的络合，并维持绿色，使用方便，常将其制成叶绿素铜钠应用。将叶绿酸盐经酸化、脱镁、再铜代及转化成最终的叶绿素铜钠，其稳定性显著增加。叶绿素铜钠盐是一种水溶性安全无毒的天然食用色素，LD5。〉10000mg/kg(小鼠口径)，ADI为0-15mg/kg(FA0/WH01980年规定)。P/。水溶液的pH值为9.5-10.2，铜离子不超过50PPM。可用于果味水、汽水、配制酒、糖果、罐头、糕点等；此外，还作为化妆品的基础色素和牙膏的着色剂被广泛应用。医药界一致认为，有必要增加一些毒性低、稳定性较好的色素新品种。叶绿素铜钠盐便符合这个要求。在以绿色为基调的片剂上进行包衣，色泽嫩绿鲜艳、稳定性好、效果较为理想。用叶绿素铜钠盐作参芪五味子包衣着色剂，用量每50Kg基片为L5-2g。留样一年进行观察，没有褪色、变污、花斑等现象，与刚包衣的片剂作对比，外观完全一致。与其它色素相比，用量大为减少，成本较低。因此，大力开发天然食用色素并对其稳定性进行研究己成为食品工业的一个重要课题，特别是以农林副产品为原料的天然无害色素。仙蜜果(/^a少")又称火龙果，为仙人掌科(Cactaceae)量天尺属植物量天尺(Hylocereusundatus)的果用栽培品种，原产于巴西、墨西哥等中美洲热带沙漠地区，在热带美洲、西印度群岛及其它热带地区均有分布。20世纪90年代初开始引进我国台湾试种，近几年来陆续引种到广西、广东、海南、福建等省区种植，其繁殖力及环境适应能力都很强。我国从70年代起，在仙蜜果的生物学特性、生态适应性、种植资源、化学成分、药理毒理、栽培及产品开发等方面做了大量工作，目前未见到有关仙蜜果叶绿素研究与开发方面的报道。
发明内容本发明的目的就是以仙蜜果茎为原料，提取其叶绿素、制备叶绿素铜钠盐，并对其稳定性进行研究，为天然色素的开发和应用提供科学参考。本发明是通过如下技术方案实现的一种仙蜜果茎中叶绿素铜钠盐的的制备方法，其要点在于以仙蜜果鲜茎为原料，经原料预处理、回流提取、皂化、浓縮、萃取、调酸置铜、成盐、烘干步骤，提取其叶绿素、制备叶绿素铜钠盐；具体顺序的步骤制备方法为a.原料预处理取仙蜜果茎，洗净晾干，将不含叶绿素的部分及其他杂质除去，打碎备用；b.提取条件的优化分别以石油醚、氯仿、丙酮、甲醇、乙醇、丙酮和乙醇不同配比的混合溶液为提取溶剂，料液比(WAO为l:4，6(TC回流提取2h，进行提取条件的优化实验，试验设计见表l。其中叶绿素总量是叶绿素a和叶绿素b的和，计算公式为总叶绿素=8.02&63+20.2八645。表1叶绿素提取条件的优化试验设计<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>提取优化实验结果(见表1)发现，用丙酮:乙醇(4:1)的混合溶液做提取剂，料液比(W/V)为l:4，6(TC冋流提取2h，提取叶绿素的量最高，提取效果最佳。在选择提取剂时，对提取溶剂一般有如下要求①溶剂对所需成分的溶解度要大，对杂质溶解度要小，或反之；②溶剂不能与植物成分产生化学反应，若有反应应属可逆性的；③溶剂经济易得，并具有一定的安全性；沸点应适中，便于回收反复使用。考虑到这些要求，提取时未使用石油醚、氯仿、丙酮及甲醇做提取剂；同时乙醇是最常用的提取剂，具有对组织渗透性强、安全、无毒、沸点适中、便于回收反复使用等特点，故在选择提取剂时，除了选择丙酮:乙醇(4:1)的混合溶液做提取剂，也选用了乙醇做提取剂，但提取量略低于丙酮:乙醇(4:1)的混合溶液。c.皂化将叶绿素提取液抽滤，滤液加入5%NaOH溶液，调整pH值1112，70C水浴，常压下皂化l小时；皂化过程中皂化效果的判断十分重要，直接影响产品得率，皂化效果可通过用石油醚萃取部分皂化液来判断萃取后，如果石油醚层呈绿色，表示皂化不全；呈黄色则表示皂化完全。d.浓縮将皂化液减压浓縮，回收溶液循环使用。浓縮时真空度为0.06-0.1MPa，温度在50-8(TC，浓縮至原体积的1/10;本实验选在69。C，既可以防止叶绿素钠盐分解，又可以加快溶剂的蒸出；皂化液浓缩时一定要浓縮彻底，判断标准是69。C的温度条件下浓縮至基本无液体蒸出，否则后来操作过程中生成的叶绿素铜酸会溶于未蒸出的丙酮中，从而会降低叶绿素铜钠盐的得率。e.萃取将浓縮液加入等量的石油醚振荡，静置分层，上层呈黄色，是叶黄素、胡萝卜素、蜡质、植物醇等脂溶性杂质，下层水相是墨绿色的叶绿素盐皂化液。萃取4次，每次2min，合并石油醚萃取液，减压旋转蒸发后回收溶剂再利用；仙蜜果中含有叶黄素、植物醇、蜡质、类胡萝卜素等脂溶性物质，其溶解性与叶绿素相近，因此要尽量除去这些杂质产品质量才能达标，故用石油醚萃取未发生皂化反应的物质很重要。f.调酸置铜将经过萃取的皂化液用6mol/L的盐酸调pH值至1.52.0，加入20。/。CuS04溶液，于60-8(TC下反应60min，反应过程中要不断的匀速搅拌；用量按硫酸铜:碱液量=1:6(V/V计)，生成的叶绿素铜酸呈黑色粘稠物。然后抽滤，滤渣用40%的乙醇溶液洗涤多次，以除去过量的硫酸铜等可溶性杂质，提高叶绿素铜酸的质量。g.成盐所得叶绿素铜酸干燥后溶于丙酮中，加入5%的NaOH-乙醇溶液(必须要用氢氧化钠的乙醇溶液，如有水存在会将生成的叶绿素铜钠盐溶解，降低产率)，调pH至1012，此时有大量墨绿色沉淀生成，放置使丙酮自然挥发，沉淀接近干燥时调起，用丙酮洗多次直到洗液呈浅黄色为止。所得叶绿素铜钠盐沉淀于708(TC下干燥，粉碎，研细即得成品。本发明的制备原理叶绿素分子结构中的镁原子和四个吡咯环上的氮原子相结合，环上是双羧基的酯，一个被甲醇所酯化，另一个被叶醇基所酯化，所以可以发生皂化反应生成钠盐(以叶绿素a为例)。C35H7205Mg+2NaOH—C34H3。05N4MgNa2+CH3OH+C2。H39OH在酸性条件下中，叶绿素钠盐分子中的镁极易被氢原子取代生成褐色的叶绿素酸。CMH3。N4MgNa2+4H+—C34H3405N4+Mg2++2Na+叶绿素酸可与铜盐在加热条件下生成叶绿素铜酸析出，将叶绿素铜酸溶于丙酮，再与碱反应，即生成叶绿素铜钠盐。C34H3405N4+Cu2+—C34H3205N4Cu+2H+C34H3205N4Cu+2NaOH—C34H3。05N4CuNa2+2H20本发明的物理性质用本方法制得的叶绿素铜钠盐为墨绿色粉末状物质，略带金属光泽，它是叶绿素铜钠a和b的混合物，无嗅或稍带有特殊气味，易溶于水，微溶于乙醇、甲醇、氯仿，不溶于石油醚、丙酮、正乙烷。发明效果采用本发明以仙蜜果茎为原料，提取其叶绿素、制备叶绿素铜钠盐，并对其稳定性进行了研究，制得色素的色泽鲜亮，性能相对稳定，着色力强，安全无毒。可广泛用于食品着色及化妆品、医药工作着色剂。附图为本发明叶绿素铜钠盐紫外-可见吸收光谱图。对照附图定性分析配制0.01%叶绿素铜钠盐溶液，用S54紫外可见分光光度计在400-800nm扫描其吸收光谱，由附图可知制备的产品叶绿素铜钠盐在408nm和634nrn处有最大吸收峰。按本发明工艺方法所制得的叶绿素铜钠盐是墨绿色粉末状物质，略带金属光泽，易溶于水，可溶于低浓度含水乙醇，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的高温下，其稳定性降低；该化合物对碱稳定对酸不稳定，尤其是在强酸条件下不稳定；在室温、室内光照强度条件下基本稳定；铜、铝离子对其稳定性影响大，碳水化合物(除可溶性淀粉)和尼泊金类防腐剂基本不影响其稳定性。本发明所用原料仙蜜果茎由山东曹县华永生态科技园提供。实施例l:制备叶绿素铜钠盐最佳工艺取仙蜜果茎5kg，洗净晾干，将不含叶绿素的部分及其他杂质除去，打碎备用；用丙酮:乙醇(4:1)的混合溶液做提取剂，料液比(WAO为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铜代60min，用量按硫酸铜:碱液量=1:6(V/V计)，最后用丙酮溶解，5%NaOH乙醇溶液成盐，叶绿素铜钠盐得率1.73%。实施例2:提取溶剂对得率的影响取仙蜜果茎5kg，洗净晾干，将不含叶绿素的部分及其他杂质除去，打碎备用；用乙醇做提取剂，料液比(WAO为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铜代60min，用量按硫酸铜:碱液量=1:6(V/V计)，最后用丙酮溶解，5%NaOH乙醇溶液成盐，叶绿素铜钠盐得率1.45%。实施例3:温度对得率的影响取仙蜜果茎5kg，洗净晾干，将不含叶绿素的部分及其他杂质除去，打碎备用；用丙酮:乙醇(4:0的混合溶液做提取剂，料液比(W/V)为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铜代60min，用量按硫酸铜:碱液量=1:6(V/V计)，最后用丙酮溶解，5%NaOH乙醇溶液成盐，叶绿素铜钠盐得率1.53%。用仙蜜茎制得的叶绿素铜钠盐在中性及碱性溶液，低于8(TC的温度，大部分的金属离子稳定性好；葡萄糖、蔗糖对叶绿素铜钠盐稳定性的影响不大，长时间室外太阳光照射和高温对其稳定性影响较大；Cu2+、Fe3+、Al"三种离子对其稳定性有较大影响，尤其是铜离子影响最大。总之，制得色素的色泽鲜亮，性能相对稳定，着色力强，安全无毒。权利要求1、一种仙蜜果茎中叶绿素铜钠盐的的制备方法，其特征在于以仙蜜果鲜茎为原料，经原料预处理、回流提取、皂化、浓缩、萃取、调酸置铜、成盐、烘干步骤，提取其叶绿素、制备叶绿素铜钠盐；具体顺序步骤制备方法为a.原料预处理取仙蜜果鲜茎，洗净晾干，将不含叶绿素的部分及其他杂质除去，打碎备用；b.提取条件的优化分别以石油醚、氯仿、丙酮、甲醇、乙醇、丙酮和乙醇不同配比(41，32，11，23，14)的混合溶液为提取溶剂，料液比(W/V)为14，60℃回流提取2h，提取总叶绿素；c.皂化将叶绿素提取液抽滤，滤液加入5％NaOH溶液，调整pH值11～12，70℃水浴，常压下皂化1小时；d.浓缩将皂化液减压浓缩，回收溶液循环使用，浓缩时真空度为0.06-0.1MPa，温度在50-80℃，浓缩至原体积的1/10；e.萃取将浓缩液加入等量的石油醚振荡，静置分层，上层呈黄色，是叶黄素、胡萝卜素、蜡质、植物醇等脂溶性杂质，下层水相是墨绿色的叶绿素盐皂化液；萃取4次，每次2min，合并石油醚萃取液，减压旋转蒸发后回收溶剂再利用；f.调酸置铜将经过萃取的皂化液用6mol/L的盐酸调pH值至1.5～2.0，加入20％CuSO4溶液，于60-80℃下反应60min，反应过程中要不断搅拌；用量按硫酸铜碱液量＝16(V/V计)，生成的叶绿素铜酸呈黑色粘稠物；然后抽滤，滤渣用40％的乙醇溶液洗涤多次；g.成盐所得叶绿素铜酸干燥后溶于丙酮中，加入5％的NaOH-乙醇溶液，调pH至10～12，此时有大量墨绿色沉淀生成，放置使丙酮自然挥发，沉淀接近干燥时调起，用丙酮洗多次直到洗液呈浅黄色为止，所得叶绿素铜钠盐沉淀于70～80℃下干燥，粉碎，研细即得成品。全文摘要本发明为一种仙蜜果茎中叶绿素铜钠盐的制备方法，以仙蜜果鲜茎为原料，经原料预处理、回流提取、皂化、浓缩、萃取、调酸置铜、成盐、烘干步骤，提取其叶绿素、制备叶绿素铜钠盐。本发明并对其稳定性进行了研究，制得色素的色泽鲜亮，性能稳定，着色力强，安全无毒。可广泛用于食品着色及化妆品、医药工作着色剂。文档编号C07F1/00GK101386622SQ20081013973公开日2009年3月18日申请日期2008年9月3日优先权日2008年9月3日发明者孙开成,赵雪梅申请人:赵雪梅