叶绿素叶绿素铜钠盐的稳定性分析研究Word文档下载推荐.docx

1、叶绿素铜钠盐（Sodium Copper Chlorophyllin） （图1-2），是一类重要的药物，可治疗传染性肝炎、胃和十二指肠溃疡、慢性肾炎、胰腺炎、白血病等疾病7，8已有研究报导利用浮萍、菠菜、苜蓿等为原料制备叶绿素及其衍生物9,12，但这些原料中叶绿素含量较低，制备成本高国内蚕砂资源丰富，叶绿素含量高，作为制备叶绿素及其衍生物的原料，已投入工业化生产13 图1-2 叶绿素铜钠盐结构叶绿素铜钠，别名绿菲材是墨绿色粉末，略带金属光泽，无臭或微有特殊的氨样气味，有吸湿性，对光和热较稳定。易溶于水，稍溶于乙醇和氯仿，微溶于乙醚和石油醚。水溶液呈蓝绿色澄清透明液，钙离子存在时则有沉淀析出14

2、,15，是我国规定的九种天然色素之一，是我国食品工业中唯一允许使用的绿色色素。广泛用作化妆品、食品和医药上的着色剂 16。目前，美国每年从1.45多万吨苜蓿中抽提出36t多的叶绿素铜钠盐，很大一部分是用于医药，包括除臭剂、各种口服保健用品。据报道，美国Lake Worth生产的叶绿素有90%用于制备叶绿素铜钠盐。1.3 叶绿素锌钠盐叶绿素锌钠是一种墨绿色细小晶状物质，带金属光泽，它是叶绿素锌钠a（RCH3）与叶绿素锌钠b（RCHO）的混合物，叶绿素锌钠水溶性好，水溶液在中、碱性条件下呈现亮绿色，在较强酸性条件下（PH4溶液呈现绿色，但略带浑浊。溶液微溶于乙醇、甲醇、氯仿，不溶于石油醚、丙酮、正

3、己烷。叶绿素锌钠盐的耐光、耐热的稳定性要强于叶绿素，但叶绿素锌钠盐的耐光性较差，进一步加强其耐光性还有待于研究。叶绿素锌钠盐具有很好的抗氧化性和抗还原性。蔗糖、葡萄糖、食盐、Vc、柠檬酸几种常见食品添加剂对叶绿素锌钠盐的影响不大。2. 三种茶绿色素的研究方法及其应用前景叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐的研究方法很多，不过其基本原理是一样的。制备叶绿素铜（锌）钠，首先必须提取叶绿素。叶绿素主要存在于绿色植物中，现已有报道以竹叶、地椒草、三叶草、苜蓿叶、芝麻叶、羊蹄甲树叶，蚕砂等为原料，用溶剂萃取，经皂化与铜（锌）代来制备叶绿素铜（锌）钠盐。对叶绿素铜（锌）钠盐的研究首先从其制备着手，以叶绿素作为参考，

4、研究其稳定性。在不同的PH值、不同的温度、不同的光照时间和不同的金属离子等条件下研究其稳定性。通过与叶绿素的对照实验，可直观地研究叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐的稳定性。现以茶叶为原料，提取叶绿素并制成脂溶性茶绿素粉末。再由叶绿素粉末经皂化和铜（锌）代制取叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐。制备脂溶性茶绿色素粉末的实验步骤如下：将新鲜的茶老叶去除大叶脉并剪碎，混合玻璃碎渣碾碎，然后用90%的酒精按1：10的固液比混合，在常温下浸提10小时，过滤，滤液置于500ml的圆底烧瓶中进行减压浓缩，然后经冷冻干燥，得脂溶性茶绿色素粉末。叶绿素铜钠盐与叶绿素锌钠盐的制备工艺如下：叶绿素粉末0.1%溶于90%乙醇溶液以

5、4：1体积比加入5%NaOH乙醇溶液60-70水浴皂化1h减压蒸馏回收乙醇至1/3处分液漏斗中等体积石油醚震荡萃取未皂化液静置分层取下层水相（墨绿色）6N盐酸调酸（PH为2.03.0）再加入10%CuSO4溶液（4：1体积比混合）水浴60-70加热1h铜代过滤水洗铜代产物90%乙醇溶解5%的NaOH溶液成盐过滤干燥成品。*注：叶绿素锌钠盐的制备与叶绿素铜钠盐的制备一致，只是在锌代时加20%的ZnSO4叶绿素铜钠盐是叶绿素的衍生物，它“来自植物”，是一种“绿色产品”，它在食品、化妆品及医学等方面的应用日益广阔。我国绿色植物资源丰富，又是产桑大国，我们可以根据不同原料，不同的技术要求采用不同的方法

6、生产。因原料价格低廉，提取制造工艺简单，设备投资少。故它必会有很好的开发应用前景。如今叶绿素铜钠盐得到广泛应用，但人体需要的铜量很少，且一般食物中普遍含铜，如果摄取过量的铜，会造成铜中毒。而叶绿素锌钠盐具有补锌和色素的双重作用可以被广泛应用于医药、食品、日用化工等行业，具有很大的开发潜力。天然绿色素叶绿素锌钠盐作为新型食用色素越来越受到人们的青睐。3.实验方法与研究内容3.1 叶绿素、叶绿素铜（锌）钠盐的光谱特性取一定量的叶绿素粉末及叶绿素铜（锌）钠盐制品配成0.4%的水溶液（叶绿素用90%的乙醇作为溶剂），在可见光下370700nm波长下每隔10nm测一次吸光值。在光谱波峰波谷（拐点）处加测

7、数次测吸光值，制作并分析比较这三种茶绿色素的特征吸收光谱图。3.2稳定性研究3.2.1 三种色素的热稳定性研究分别取配好的0.4%的这三种茶绿色素水溶液10ml于4支25ml的具塞试管中，分别在不同的温度下（20，40，60，80）水浴加热1h，冷至室温后，与加热前的比较，观察它们的颜色变化，并于370700nm波长下测吸光值，分析比较这三种茶绿色素在不同温度下的特征吸收光谱图。3.2.2 PH值对色素稳定性的影响将这三种色素配成0.4%的色素溶液，分别取10ml于11支25ml的具塞试管中，分别用2N的HCl和2N的NaOH溶液调酸碱度，使PH值分别为1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，

8、6.0，7.0，8.0，9.0，11.0，13.0，充分振荡均匀后静置，并观察其颜色，每个PH值于370700nm测吸光值，并制作特征吸收光谱图。3.2.3 光照对色素稳定性的影响将不同PH值的系列溶液，分别在室内自然光照下放置12h、24h、36h、48h、60h、72h、84h、96h，观察其颜色变化，并于370700nm测吸光值，制作并分析其特征吸收光谱曲线。3.2.4 金属离子对色素稳定性的影响分别取0.4%的叶绿素、叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐溶液5ml，分别加入5ml0.05%的Al2（SO4）3，NaCl，KCl，CaCl2，FeSO4，MgSO4，CuSO4，FeCl3和ZnSO

9、4溶液，充分混合后，观察其颜色变化，并于370700nm测吸光值，制作并分析比较这三种茶绿色素在不同金属离子条件下的特征吸收光谱图。3.2.5常见食品添加剂对色素稳定性的影响3.2.5.1维生素C 对色素稳定性的影响取5ml0.4%的叶绿素、叶绿素铜钠盐及叶绿素锌钠盐溶液，分别加入不同浓度的维生素C（浓度分别为0%，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）溶液定溶至10ml，并在100的水浴锅中加热30min，取出冷却至室温后观察其颜色变化，并在370700nm测吸光值，制作并分析比较这三种茶绿色素在不同维生素C浓度条件下的特征吸收光谱曲线。3.2.5.2 苯甲酸钠对色素稳定性的影响

10、取5ml0.4%的叶绿素、叶绿素铜钠盐及叶绿素锌钠盐溶液，分别加入不同浓度的苯甲酸钠（浓度分别为0%，0.1%，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%）溶液定溶至10ml，室温下观察其颜色变化，并在370700nm测吸光值，制作并分析比较这三种茶绿色素在不同苯甲酸钠浓度条件下的特征吸收光谱曲线。3.2.5.3 食盐对色素稳定性的影响取5ml0.4%的叶绿素、叶绿素铜钠盐及叶绿素锌钠盐溶液，分别加入不同浓度的食盐（浓度分别为0%，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）溶液定溶至10ml，室温下观察其颜色变化，并在370700nm测吸光值，制作并分析比较这三种茶绿色素在不同食盐浓度条件

11、下的特征吸收光谱曲线。3.2.5.4 葡萄糖对色素稳定性的影响取5ml0.4%的叶绿素、叶绿素铜钠盐及叶绿素锌钠盐溶液，分别加入不同浓度的葡萄糖（浓度分别为0%，2.0%，4.0%，6.0%，8.0%，10.0%）溶液定溶至10ml，室温下观察其颜色变化，并在370700nm测吸光值，制作并分析比较这三种茶绿色素在不同葡萄糖浓度条件下的特征吸收光谱曲线。3.2.6常用氧化剂、还原剂对色素稳定性的影响3.2.6.1 双氧水（H2O2）对色素稳定性的影响取5ml0.4%的叶绿素、叶绿素铜钠盐及叶绿素锌钠盐溶液，分别等体积比加入不同浓度的H2O2（浓度分别为0%，0.2%，0.4%，0.6%，0.8

12、%，1.0%）溶液，室温下静置1小时后观察其颜色变化，并在370700nm测吸光值，制作并分析比较这三种茶绿色素在不同H2O2浓度条件下的特征吸收光谱曲线。3.2.6.2 亚硫酸氢钠（Na2SO3 ）对色素稳定性的影响取5ml0.4%的叶绿素、叶绿素铜钠盐及叶绿素锌钠盐溶液，分别等体积比加入不同浓度的Na2SO3（浓度分别为0%，0.02%，0.04%，0.06%，0.08%，0.1%）溶液，室温下静置1小时后观察其颜色变化，并在370700nm测吸光值，制作并分析比较这三种茶绿色素在不同Na2SO3浓度条件下的特征吸收光谱曲线。4. 结果与分析4.1 溶解性比较叶绿素不溶于水，易溶于乙醇、甲

13、醇、氯仿等有机溶剂，其只是一种脂溶性色素；叶绿素铜钠盐易溶于水，稍溶于乙醇和氯仿，微溶于乙醚和石油醚,水溶液呈蓝绿色澄清透明液，是我国规定的九种天然色素之一，是我国食品工业中唯一允许使用的绿色色素；叶绿素锌钠易溶于水，水溶液在中、碱性条件下呈现亮绿色，在较强酸性条件下溶液呈现绿色。4.2 光谱特性比较/nm图4-1 三种常用茶绿色素的吸收光谱图 a：叶绿素锌钠盐；b：叶绿素铜钠盐；c：叶绿素图4-1为三种茶绿色素在370700nm波长下的特征吸收光谱曲线。由上图可知，叶绿素在430nm和660nm处有强吸收峰，叶绿素铜钠盐在415nm和645nm处有强吸收峰，叶绿素锌钠盐在420nm和640n

14、m处有强吸收峰。叶绿素铜钠盐与叶绿素锌钠盐溶液两者的吸收光谱曲线形状极其相似，仅叶绿素锌钠盐的前吸收峰较叶绿素铜钠盐的向后推移，后吸收峰向前推移，但变化不是很大，说明这两种茶绿色素的性质基本一致。4.3 三种色素的稳定性研究4.3.1 热稳定性研究将三种茶绿色素水浴加热1h，冷至室温后，与加热前的比较，发现它们的颜色无明显变化，在 370700nm波长范围内其吸收光谱曲线与加热前比较也基本相似。如图4-2为420nm处在加热时间一定的条件下，加热温度由080逐渐升高时三种绿色素的光谱曲线图。由图可知，叶绿素在040时基本不变化，在4080时明显有下降的趋势；对叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐，在08

15、0时基本不变化，其耐热性良好。两种色素的耐热稳定性远高于叶绿素。4.3.2 PH值对色素稳定性的影响由表4-1和图4-3可知，PH值对叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐的稳定性明显优于对叶绿素的稳定性。从总体趋势来看，PH值从1.013.0的溶液条件下，叶绿素的吸光值变化幅度很大，色泽变化也很明显，这表明叶绿素受PH值的影响很大，稳定性较差；对叶绿素锌钠盐，随着PH值的增加，溶液的吸光值略有上升，并且在酸性条件下叶绿素锌钠盐溶液为浅绿，而在碱性条件下，溶液颜色为绿色，其颜色和吸光值变化不很明显，因而叶绿素锌钠盐溶液受PH值的影响较小，稳定性良好；而对于叶绿素铜钠盐，其随着PH值增大，吸光值无明显变化，

16、其颜色变化也不是很明显，这表明叶绿素铜钠盐作为食品添加剂，在食品中存在的PH值范围内是稳定的。表4-1 在420nm处三种色素于不同PH条件下吸光值和色泽变化PH值1.02.03.04.05.06.07.08.09.011.013.00.235黄绿0.383黄绿0.474黄绿0.584深绿0.698深绿0.81深绿0.942深绿1.108深绿1.136深绿1.251深绿1.559深绿铜钠盐0.159浅绿0.151浅绿0.155浅绿0.148浅绿0.153浅绿0.154浅绿0.152亮绿0.161亮绿0.159亮绿0.148亮绿0.138亮绿锌钠盐0.119浅绿0.126浅绿0.162浅绿0.2

17、02浅绿0.241浅绿0.268绿色0.284绿色0.284黄绿0.302黄绿0.368黄绿4.3.3 光照对色素稳定性的影响不同PH 值条件下的三种色素溶液经过连续几天的自然光照射，其吸光值和色泽发生了明显的变化。在试验的各PH值下，经过自然光照射，三种色素溶液的颜色均逐渐减退，但PH值不同，减退的速率也不同。一般在酸性条件下，变化的速率相对要快，碱性条件下变化不是很快。随着时间的推移，在PH值为6.0条件下，叶绿素的颜色由绿色浅绿无色（有沉淀）；叶绿素铜钠盐颜色由深绿绿色浅绿（有少许沉淀）；叶绿素锌钠盐由绿色浅绿（有少许沉淀）。这三种绿色素在不同的PH值条件下颜色也不同，随着PH值的增加，

18、三种色素的颜色均由浅变深，特别是叶绿素的变化最明显。由实验可知，这三种色素的耐光性能均比较差，所以对原料的处理，产品的使用、储藏、运输都应有一个避光的环境。图4-4为三种色素在PH为6.0时420nm处的特征吸收光谱曲线图。相对而言，叶绿素铜钠盐、叶绿素锌钠盐的耐光性稍好。4.3.4金属离子对色素稳定性的影响由表4-2可知,这三种溶液加入Fe2+、Cu2+和Fe3+金属离子颜色都明显发生了变化，颜色变深，吸光度增加，这说明Fe2+、Cu2+和Fe3+金属离子影响这三种色素的稳定性；而加入Al3+ 、Na+、 K+ 、Ca2+ 、Mg2+ 和Zn2+等金属离子后，吸光度和色泽无明显变化，说明色素

19、稳定性受这些金属离子的影响较小。表4-2 金属离子对色素的稳定性影响金属离子对照Al3+Na+K+Ca2+Mg2+Cu2+Fe2+Fe3+Zn2+0.256浅绿0.259浅绿0.258浅绿0.252浅绿0.261浅绿0.298深绿0.302深绿0.3.6深绿0.322浅绿0.321浅绿0.323浅绿0.325浅绿0.326浅绿0.386深绿0.396黄绿0.378黄绿0.328浅绿0.298浅绿0.296浅绿0.301浅绿0.302浅绿0.384黄绿0.392黄绿0.364黄绿0.306浅绿4.3.5 常用氧化剂、还原剂对色素稳定性的影响4.3.5.1 双氧水（H2O2）对色素稳定性的影响由表

20、4-3可见，双氧水对三种色素的影响不明显，即这三种色素具有良好的抗氧化性。表4-3 H2O2对色素溶液稳定性影响H2O2%0.20.40.60.80.586（绿色）0.592（绿色）0.604（绿色）0.606（绿色）0.601（绿色）0.608（绿色）0.638（绿色）0.642（绿色）0.646（绿色）0.650（绿色）0.648（绿色）0.626（绿色）0.661（绿色）0.673（绿色）0.668（绿色）0.659（绿色）0.672（绿色）4.3.5.2 亚硫酸钠（Na2SO3）对色素稳定性的影响由表4-4可见，亚硫酸钠对这三种绿色素的影响甚微，即这三种色素具有良好的抗还原性。表4-4

21、 Na2SO3对色素溶液稳定性影响Na2SO3%0.020.040.060.080.10.596（绿色）0.609（绿色）0.603（绿色）0.611（绿色）0.643（绿色）0.645（绿色）0.658（绿色）0.649（绿色）0.622（绿色）4.3.6食品添加剂对色素稳定性的影响4.3.6.1 维生素C对色素稳定性的影响在三种色素溶液中分别与不同浓度的维生素C溶液等体积比混合，在100的水浴锅中加热30min后，溶液颜色都由浅变深，吸光值增大，说明维生素C对色素的稳定性具有一定的保护作用，且随着维生素C浓度的增大，对色素稳定性的保护作用增强。特别是叶绿素锌钠盐表现最明显。浓度/%图4-5

22、 维生素对色素的影响a：4.3.6.2 苯甲酸钠对色素稳定性的影响由图4-6可见，在三种色素溶液中加入不同浓度的苯甲酸钠后，三种色素的吸光值无明显变化，溶液的色泽也没多大变化，说明苯甲酸钠对这三种茶绿色素的影响较小。4.3.6.3 食盐对色素稳定性的影响图4-7：食盐对色素稳定性影响叶绿素；叶绿素铜钠盐acb由图4-7可见，三种茶绿色素溶液与不同浓度的食盐溶液混合后，三种色素的吸光值无明显变化，溶液的色泽也没多大变化，这说明这三种绿色素对食盐都具有很好的稳定性。4.3.6.4 葡萄糖对色素稳定性的影响由实验结果可知，这三种色素在不同浓度的葡萄糖条件下，在370700nm波长范围内其吸收光谱曲线

23、差别不是很大。这说明葡萄糖对这三种色素的稳定性影响甚微。不过相对而言，叶绿素锌钠盐和叶绿素铜钠盐的稳定性明显优于叶绿素的稳定性。图4-8：葡萄糖对色素稳定性影响5. 结论5.1 叶绿素不溶于水，易溶于乙醇溶液；叶绿素铜钠盐易溶于水，稍溶于乙醇和氯仿，微溶于乙醚和石油醚；叶绿素锌钠水溶性好，微溶于乙醇、甲醇、氯仿，不溶于石油醚、丙酮、正己烷。作为食品添加剂，叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐明显优于叶绿素。5.2 叶绿素是一种脂溶性色素，其应用范围很窄；而叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐属于水溶性色素，应用很广泛。5.3 三种色素的特征光谱曲线强吸收峰差别不是很大。叶绿素铜钠盐与叶绿素锌钠盐的光谱曲线极其相似

24、，这说明两种盐的性质较一致。5.4 叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐受PH值、温度的影响较小，不过它们的耐光性较差，进一步加强其耐光性还有待于研究。5.5 金属离子除了Fe2+、Cu2+和Fe3+外， Al3+ 、Na+、 K+ 、Ca2+ 、Mg2+ 和Zn2+等金属离子对茶绿色素的稳定性影响较小。5.6 苯甲酸钠、食盐、维生素C、葡萄糖几种常见食品添加剂对色素的稳定性无不良影响维生素C对其稳定性还有一定的保护作用。5.7 茶绿色素具有良好的抗氧化性和抗还原性。5.8 作为食品添加剂叶绿素铜钠盐与叶绿素锌钠盐明显优于叶绿素，且其产品质量好，安全性高，符合国家食品添加剂GB326282的标准17。如

25、今叶绿素铜钠盐是我国食品工业中唯一允许使用的绿色色素，然而人体所需的铜量很少，且一般食物中普遍含铜，如果摄取过量的铜，会造成铜中毒。6.讨论6.1 以茶老叶或中低档茶叶微原料提取叶绿素并制得其衍生物（叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐），在我国价格低廉、资源丰富，并为综合利用低档茶提出了一条新路径18，同时也提高了茶园的经济效益。6.2 实验中，叶绿素的提取制备不仅应充分提取茶叶中的色素物质，而且要减少氨基酸、维生素和微量元素等营养保健成分的损失，因此必须选择合理的浸提剂和合理的浸提工艺。本设计用90%的乙醇为提取剂，按1：10的固液比混合，在常温下浸提10小时19。6.3 叶绿素稳定性较差，易发生脱镁和热分解反应20，因此，脂溶性茶叶绿素提取在常温下用乙醇提取，且由于温度不易过高，故糊状叶绿素的干燥，本设计用冷冻干燥以免叶绿素受高温变性。6.4 经过对三种色素性质比较分析研究可知，叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐的稳定性明显优于叶绿素。叶绿素锌钠盐和叶绿素铜钠盐的稳定性很相似，锌是人体所必需的微量元素，是人体多种酶的组成成分，与人体免疫功能及儿童的生长发育和智力有密切关系，其具有补锌和食用色素的双重作用21，可弥补叶绿素及叶绿素铜钠盐在稳定性和安全方面的不足，它是一种新型的天然绿色素。参考文献1 金时俊.食品添加剂现状、生产