叶绿素、叶绿素铜钠盐的稳定性分析研究
绪论
食品的色泽是人们对食品的第一感性接触，色泽美观的食品不仅可以提高食品的感观性质，给人以美的享受，激发人们的购买欲望，而且还能增进食欲。因此，色泽是衡量食品质量的重要指标之一[1]。为了保持或改善食品的色泽，在食品加工中往往需要对食品进行人工着色。食用色素就是一种使食品着色和改善食品色泽的食品添加剂。
食品色素按其来源分为天然的及化合的两类。化学合成色素一般色泽鲜艳，着色力强，坚牢度大，性质稳定，曾一度广泛应用。但随着食品色素安全性试验技术的发展，发现有的合成色素有致癌作用和诱发染色体变异，因而许可使用的合成色素品种有所减少，产量降低。近年来，国外在合成色素方面正在致力开发大分子聚合物合成色素。天然色素色泽较差，但安全性高，有的还有一定的营养价值或药理作用，且来源丰富，因而日益受到人们的重视，增长趋势很快。在天然色素的开发和应用方面，日本居世界前列。在当前食用色素的使用方面，天然色素已占主导地位。开发天然色素是世界食用色素发展的总趋势。
叶绿素及其衍生物作为天然食用色素的生产在我国已有30余年的历史，主要产品是糊状叶绿素和叶绿素铜钠盐。生产叶绿素的原料很多，最早使用的是蚕沙，近年来有人试验用竹叶、芦苇、芭蕉叶、甜菜叶、菠菜叶等各种叶子作为生产叶绿素的原料．取得了令人满意的效果[2]。就游离的叶绿素来说很不稳定，对光、热敏感，易氧化裂解而褪色，故用作食品添加剂有其局限性。而将叶绿素用碱水解，除去甲基和叶绿醇基，并将中心离子镁用铜或锌取代生成叶绿素铜（锌）钠盐，其稳定性增加，可作为一种良好的食用色素[3]。本研究以茶叶为原料提取叶绿素．并用铜代和锌代分别制得叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐。通过研究其溶解性的强弱、PH值的影响、稳定性的差异、安全性的异同及着色能力的强弱，分析比较这三种茶绿色素作为食用色素的优劣性，探求影响其稳定性的条件及为三种色素的应用优劣性提供科学依据。
1. 叶绿素、叶绿素铜（锌）钠盐的形成机理及其性质研究
1.1 叶绿素
叶绿素(chlorophyll)属卟啉类化合物，和胡萝卜素、叶黄素等同时存在于绿色植物的叶子或微生物体内，在植物和微生物的光合反应中起重要作用。对叶绿素的系统研究始于1818年，1913年Willstatter 确定了叶绿素a和b的分子式，本世纪30年代，Fischer[4.5]确定了叶绿素a和b的结构(图1-1):
图1-1 叶绿素a和b的结构
叶绿素a:R=CH3; 叶绿素b:R=CHO
叶绿素a和b的分子中的镁离子易被铜、铁、锌等离子取代而成为叶绿素衍生物(chlorophyllin)[6]。叶绿素作为绿色色素早已被开发利用，但叶绿素稳定性极差，遇光、热、酸和碱等作用瞬间变色，且不溶于水，故其应用不是很广泛。
1.2 叶绿素铜钠盐
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[14,15]，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(R＝CH3)与叶绿素锌钠b(R＝CHO)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（PH＜4＝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，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2.0～3.0）→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370～700nm波长下每隔10nm测一次吸光值。在光谱波峰波谷（拐点）处加测数次测吸光值，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370～700nm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1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0，11.0，13.0，充分振荡均匀后静置，并观察其颜色，每个PH值于370～700nm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370～700nm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ZnSO4溶液，充分混合后，观察其颜色变化，并于
370～700nm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370～700nm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
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370～700nm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370～700nm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370～700nm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%，1.0%）溶液，室温下静置1小时后观察其颜色变化，并在370～700nm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370～700nm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。溶液微溶于乙醇、甲醇、氯仿，不溶于石油醚、丙酮、正己烷。
4.2 光谱特性比较
A
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370～700nm 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640nm 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 370～700nm 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0～80℃逐渐升高时三种绿色素的光谱曲线图。由图可知，叶绿素在0～40℃时基本不变化，在40～80℃时明显有下降的趋势；对叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐，在0～80℃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。
λ/nm
图4-1 三种常用茶绿色素的吸收光谱图
0.50
0.550.600.650.70
0.75
0.800.850.90
A
图4-2 在420nm 处三种绿色素的光谱曲线 B ：叶绿素铜钠盐；C ：叶绿素锌钠盐；D ：叶绿素
温度（℃）
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1.0～13.0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，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 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 11.0 13.0 叶绿素 0.235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
0.148浅绿
0.162浅绿
0.202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，三种色素的颜色均由浅变深，特别是叶绿素的
图4-3 不同PH 值对三种色素的稳定性影响 a ：叶绿素；b ：叶绿素锌钠盐；c ：叶绿素铜钠盐
0.0
0.20.40.60.81.01.21.41.6
A
PH
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Fe 2+、Cu 2+和Fe 3+
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Fe 2+、Cu 2+和Fe 3+金属离子影响这三种色素的稳定性；而加入Al 3+ 、Na +、 K + 、Ca 2+
、Mg 2+ 和Zn 2+
等金属离子后，吸光度和色泽无明显变化，说明色素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 Al 3+
Na +
K +
Ca 2+
Mg 2+
Cu 2+
Fe 2+
Fe 3+
Zn 2+
叶绿素 0.256浅绿 0.268绿色 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 0.258浅绿 铜钠盐 0.322浅绿 0.321浅绿 0.323浅绿 0.325浅绿 0.322浅绿 0.326浅绿 0.386深绿 0.396黄绿 0.378黄绿 0.328浅绿 锌钠盐 0.298浅绿
0.296浅绿
0.301浅绿
0.298浅绿
0.296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（H 2O 2）对色素稳定性的影响
由表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 H 2O 2对色素溶液稳定性影响
H 2O 2% 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
叶绿素 0.586（绿色） 0.592（绿色） 0.604（绿色） 0.606（绿色） 0.601（绿色） 0.608（绿色） 铜钠盐 0.638（绿色） 0.642（绿色） 0.646（绿色） 0.650（绿色） 0.648（绿色） 0.642（绿色） 锌钠盐 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（Na 2SO 3）对色素稳定性的影响
时间/h
图4-4 光照对三种色素的稳定性影响 a ：叶绿素铜钠盐；b ：叶绿素锌钠盐；c ：叶绿素
P H
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 Na 2SO 3对色素溶液稳定性影响
Na 2SO 3% 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 叶绿素 0.592（绿色） 0.596（绿色） 0.606（绿色） 0.609（绿色） 0.603（绿色） 0.611（绿色） 铜钠盐 0.643（绿色） 0.642（绿色） 0.645（绿色） 0.658（绿色） 0.658（绿色） 0.649（绿色） 锌钠盐 0.622（绿色）
0.648（绿色）
0.643（绿色）
0.648（绿色）
0.649（绿色）
0.642（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。
A
图4-5 维生素对色素的影响
a ：叶绿素锌钠盐；
b ：叶绿素铜钠盐；
c ：叶绿素
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。
A
浓度
/% 图4-6.苯甲酸钠对色素的影响
浓度/%
4.3.6.3 食盐对色素稳定性的影响
A
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370～700nm 波长范围内其吸收光谱曲线差别不是很大。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。
0246810
0.48
0.500.520.540.560.580.600.620.640.660.680.70
A
a b c
浓度/%
图4-7：食盐对色素稳定性影响
a ：叶绿素；
b ：叶绿素锌钠盐；
c ：叶绿素铜钠盐
浓度/%
图4-8：葡萄糖对色素稳定性影响 a ：叶绿素锌钠盐；b ：叶绿素铜钠盐；c ：叶绿素
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，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GB3262—82的标准[17]。如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。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。
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。
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叶绿素、叶绿素铜钠盐的稳定性分析研究
绪论 食品的色泽是人们对食品的第一感性接触，色泽美观的食品不仅可以提高食品的感观性质，给人以美的享受，激发人们的购买欲望，而且还能增进食欲。因此，色泽是衡量食品质量的重要指标之一[1]。为了保持或改善食品的色泽，在食品加工中往往需要对食品进行人工着色。食用色素就是一种使食品着色和改善食品色泽的食品添加剂。 食品色素按其来源分为天然的及化合的两类。化学合成色素一般色泽鲜艳，着色力强，坚牢度大，性质稳定，曾一度广泛应用。但随着食品色素安全性试验技术的发展，发现有的合成色素有致癌作用和诱发染色体变异，因而许可使用的合成色素品种有所减少，产量降低。近年来，国外在合成色素方面正在致力开发大分子聚合物合成色素。天然色素色泽较差，但安全性高，有的还有一定的营养价值或药理作用，且来源丰富，因而日益受到人们的重视，增长趋势很快。在天然色素的开发和应用方面，日本居世界前列。在当前食用色素的使用方面，天然色素已占主导地位。开发天然色素是世界食用色素发展的总趋势。 叶绿素及其衍生物作为天然食用色素的生产在我国已有30余年的历史，主要产品是糊状叶绿素和叶绿素铜钠盐。生产叶绿素的原料很多，最早使用的是蚕沙，近年来有人试验用竹叶、芦苇、芭蕉叶、甜菜叶、菠菜叶等各种叶子作为生产叶绿素的原料．取得了令人满意的效果[2]。就游离的叶绿素来说很不稳定，对光、热敏感，易氧化裂解而褪色，故用作食品添加剂有其局限性。而将叶绿素用碱水解，除去甲基和叶绿醇基，并将中心离子镁用铜或锌取代生成叶绿素铜（锌）钠盐，其稳定性增加，可作为一种良好的食用色素[3]。本研究以茶叶为原料提取叶绿素．并用铜代和锌代分别制得叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐。通过研究其溶解性的强弱、PH值的影响、稳定性的差异、安全性的异同及着色能力的强弱，分析比较这三种茶绿色素作为食用色素的优劣性，探求影响其稳定性的条件及为三种色素的应用优劣性提供科学依据。 1. 叶绿素、叶绿素铜（锌）钠盐的形成机理及其性质研究 1.1 叶绿素 叶绿素(chlorophyll)属卟啉类化合物，和胡萝卜素、叶黄素等同时存在于绿色植物的叶子或微生物体内，在植物和微生物的光合反应中起重要作用。对叶绿素的系统研究始于1818年，1913年Willstatter 确定了叶绿素a和b的分子式，本世纪30年代，Fischer[4.5]确定了叶绿素a和b的结构(图1-1): 图1-1 叶绿素a和b的结构 叶绿素a:R=CH3; 叶绿素b:R=CHO
叶绿素铜钠盐的制备及稳定性研究_王正平
工程师园地 文章编号:1002-1124(2004)09-0050-02 叶绿素铜钠盐的制备及稳定性研究 王正平,单旭峰 (哈尔滨工程大学化工学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘 要:具有独特的生物活性的叶绿素铜钠盐作为天然卟啉-叶绿素的衍生物,有着广泛的用途。本文对叶绿素铜钠盐的结构表达、制备方法及应用进行了较为翔实的论述。 关键词:叶绿素;叶绿素铜钠盐;卟啉;结构中图分类号:T Q20213 文献标识码:A Study on prep aration and stability of chlorophyll W ANG Zheng -ping ,SH AN Xu -feng (Chem ical Engineering Institute ,Harbin Engineering University ,Harbin 150001,China ) Abstract :As the derivative of natural perphyrinchlorophyll ,chlorophyll Cu -Na salt has a special bioactivity ,it has a extensive use.This paper summarized the contruction expression ,the preparation and application of chlorophyll Cu -Na salt. K ey w ords :chlorophyll ;chlorophyll Cu -Na salt ;porphyin ;construction 收稿日期:2004-07-22 作者简介:王正平(1958-),男,教授,1982年毕业于浙江大学,硕士 生导师,主要从事精细化学的研究开发工作。 对植物食品中具有生物活性物质的研究表明, 日益增加的水果和蔬菜消费量与心血管疾病、癌症等疾病的下降有密切的关系[1]。叶绿素就是具有天然生物活性物质之一,金属卟啉作为叶绿素衍生物,是所有天然色素中最独特的一种,有着广泛的用途。由于天然叶绿素遇热、光、酸、碱等易分解,且不溶于水,使其应用受到了限制[2]。因此,对天然叶绿素的结构进行修饰使其变成稳定金属卟啉结构。近年来,金属卟啉的应用领域不断扩展而倍受关注。叶绿素铜钠盐作为金属卟啉的一种有着很高的稳定性,金属卟啉广泛应用做食品添加剂、化妆品添加剂、着色剂、药品、光电转换材料等领域[3]。叶绿素铜钠盐由于是从叶绿素转化而来,而天然叶绿素具有两种结构[4],这就使得其铜钠盐有着更为复杂的组分和结构。在实际中只以分子式表达铜钠盐与其广泛应用相比有其缺憾。下面对叶绿素铜钠盐的制备、各种成分含量及结构分析、生成机理、应用等方面进行介绍。 1 制备 1.1 工艺流程 原料→预处理→浸提→过滤→皂化→回收乙醇→石油醚洗涤→酸化铜代→抽滤水洗→溶解成盐→ 过滤→干燥→成品 112 实验步骤[5～6] 将富含叶绿素的原料(国内生产以蚕沙为主)于40～50℃烘干后,研细成粉末状。加粉末量3倍的乙醇丙酮混合液(1/1)于40～45℃提取2.5h ,抽滤,滤渣用同等体积乙醇丙酮的混合液再提取一次。合并两次提取液并加NaOH 调pH 值为11,加热皂化(50℃左右)30min 。皂化是否完全可用石油醚萃取来判断,上层液呈黄色即为皂化完全。皂化完全后蒸馏浓缩回收混合液(60℃左右)直至体积为原来的1/4～1/3即可。再用石油醚萃取4次。下层用盐酸调至pH 值为7,加硫酸铜后调pH 值为2,并在50℃下铜代2h 。反应结束既有颗粒状沉淀形成,静置冷却。室温下收集沉淀,先用50～60℃水洗涤,再用30%～40%的乙醇洗涤至乙醇层为浅绿色。再用石油醚洗涤至石油醚层为浅绿色。滤饼用丙酮溶解,用5%的NaOH 乙醇溶液沉淀,pH 值为12,收集沉淀,用无水乙醇洗涤既得产品。在制备过程中反应温度不易过高,调节pH 值时要小心,温度过高以及pH 值过大或过小都能使叶绿素分解。 113 金属卟啉的稳定性 在酸性介质中叶绿素分子中的镁极易被络合能 力更强的金属取代从而使稳定性增强[7]。可采用下述公式定量的描述金属卟啉的稳定性系数:S M = ZE M │R -r M A │ ×A 式中 S M :稳定系数;Z :金属离子M 的电荷数; Sum 108N o 19 化学工程师 Chem ical Engineer 2004年9月
叶绿素铜钠
叶绿素的提取及叶绿素铜钠的合成与测定实验方案 一、实验目的和要求 1. 掌握从蚕沙中提取叶绿素的方法，并计算提取率； 2. 初步研究用叶绿素合成叶绿素铜钠的工艺条件； 3. 分析叶绿素铜钠产品的纯度，计算产率； 4. 利用光谱技术对合成的叶绿素铜钠进行初步表征； 5. 通过本实验继续学习及巩固各种实验仪器的安装及操作。 二、叶绿素铜钠产品的验收指标 1. 60℃烘干（恒重）所得产品质量； 2. 产品水溶液的pH值; 3. 绘制叶绿素铜钠水溶液（1%）的吸收曲线（A～λ）； 4. 绘制A405/ A630的值， 给出A405/ A630的值； 5. 绘总铜量与游离铜量关系图（时间紧可不做）。 三、实验原理 蚕沙又称蚕屎，是我国丰富的农副的资源，其主要成分有：粗蛋白13.47%—14.45%，粗脂肪2.18%-2.29%，粗纤维：15.79%-16.24%，可溶物：56.92%-57.44%（其中 果胶占12%），灰份：9.58%-9.95%。叶绿素：1%，有少量粪胡萝卜素，叶黄素和 三十烷醇等。我国广大蚕区的蚕沙产量很大，价格低廉，风干后便于存放。显然，以蚕沙为原料制取叶绿素及其铜钠盐，较之以天然植物为原料，具有成本低、方法简易、资源充足、不受季节限制等优点。叶绿素铜钠是联合国粮农组织、世界卫生组织（FAO/WHO）和我国食品添加剂标准委员会批准使用的一种天然食用色素，叶绿素铜钠以其固有的鲜亮绿色性，较叶绿素对光、热有较好的稳定性及其特有的杀菌除臭性 能而被广泛用于食品、医药卫生和日用化学工业，同时又是一种价值很高，在我国， 生产叶绿素铜钠一直以蚕砂为原料。 叶绿素不仅在医药、食品和日用工业中有着广泛用途，由它制得的叶绿素铜钠盐，更 是生产治疗肝炎、胃及十二指肠溃疡药物的重要原料。蚕儿排出的蚕沙(即粪便)中， 含叶绿素高达0．8～1．0％ (干物) 。我国广大蚕区的蚕沙产量很大，价格低廉，风 干后便于存放。显然，以蚕沙为原料制取叶绿素及其铜钠盐，较之以天然植物为原料，具有成本低、方法简易、资源充足、不受季节限制等优点。
叶绿素铜钠盐著色剂
叶绿素铜钠盐著色剂 The latest revision on November 22, 2020
河南中大生物工程申报 食品添加剂叶绿素铜钠盐扩大使用范围或使用量的相关材料1、食品添加剂叶绿素铜钠盐: 申请扩大使用范围：方便米面制品； 申请扩大使用量：按生产需要适量使用 2、申请报告：申报该食品添加剂的情况说明 3、工艺必要性说明： 使用食品添加剂叶绿素铜钠盐可以保持食品颜色的一致性，具有很好的修复产品颜色的效果，同时产品稳定性较好。 4、所申报的食品工艺流程及标签 5、叶绿素铜钠盐标准QB3783-1999及合格的第三方检测报告 6、国内外相关文献 （1）GB2760-2007标准 （2）食品添加剂手册（第三版）及其它有关叶绿素铜钠盐的文献资料 （3）日本《新食品添加物》、 （4）加拿大国家许可食物色素 （5）欧盟食品添加标准 （6）美国FDA---认证的色素添加剂清单（70、71、72、73、80） 7、食品中该着色剂的检测方法及检测情况说明 8、拟添加食品添加剂叶绿素铜钠盐的试验性使用效果报告
叶绿素铜钠盐生产工艺流程图
食品中叶绿素铜钠盐的检测方法及检测情况说明一、根据卫生部的要求，我公司查询了大量的书籍及网站 相关书籍如下： 1、《中华人民共和国国家标准》 食品卫生检验方法（2003年版） 2、《中国食品工业标准汇编》 食品添加剂卷中国标准出版社第一编辑室（2002年版） 3、《食品添加剂手册》 化学工业出版社凌关庭主编（1989年版，1997年版及2003年版）4、《食品添加剂标准应用手册》 中国物资出版社衣薇主编（2005年版） 5、《食品着色剂及其分析方法》 化学工业出版社王清滨、陈国良编（2004年版） 6、《食品卫生检验手册》 上海科学技术出版社王秉栋主编（2003年版） 7、《食品添加剂检验方法》 中国轻工业出版社（1992年版） 8、《食品检验与分析》 中国轻工业出版社黄伟坤编（1989年版） 9、《中华人民共和国药典》 化学工业出版社潘正安编（2005年版） 10、《高效液相色谱法分析中药成分手册》 中国医药科技出版社赵陆华编（1994年版）
叶绿素、叶绿素铜钠盐的稳定性分析研究
食品的色泽是人们对食品的第一感性接触，色泽美观的食品不仅可以提高食品的感观性质，给人以美的享受，激发人们的购买欲望，而且还能增进食欲。因此，色泽是衡量食品质量的重要指标之一⑴。为了保持或改善食品的色泽，在食品加工中往往需要对食品进行人工着色。食用色素就是一种使食品着色和改善食品色泽的食品添加剂。 食品色素按其来源分为天然的及化合的两类。化学合成色素一般色泽鲜艳，若色力强，坚牢度大，性质稳定，曾一度广泛应用。但随着食品色素安全性试验技术的发展，发现有的合成色素有致癌作用和诱发染色体变异，因而许可使用的合成色素品种有所减少，产量降低。近年来，国外在合成色素方面正在致力开发大分子聚合物合成色素。天然色素色泽较差，但安全性高，有的还有一定的营养价值或药理作用，且来源丰富，因而日益受到人们的重视，增长趋势很快。在天然色素的开发和应用方面，日本居世界前列。在当前食用色素的使用方面，天然色素已占主导地位。开发天然色素是世界食用色素发展的总趋势。 叶绿素及其衍生物作为天然食用色素的生产在我国已有30余年的历史，主要产品是糊状叶绿素和叶绿素铜钠盐。生产叶绿素的原料很多，最早使用的是蚕沙，近年来有人试验用竹叶、芦苇、芭蕉叶、甜菜叶、菠菜叶等各种叶子作为生产叶绿素的原料.取得了令人满意的效果⑵。就游离的叶绿素来说很不稳定，对光、热敏感，易氧化裂解而褪色，故用作食品添加剂有其局限性。而将叶绿素用戚水解，除去甲基和叶绿醇基，并将中心离子镁用铜或锌取代生成叶绿素铜（锌）钠盐，其稳定性增加，可作为一种良好的食用色素⑶。本研究以茶叶为原料提取叶绿素.并用铜代和锌代分别制得叶绿素铜钠盐和叶绿素锌钠盐。通过研究其溶解性的强弱、PH值的影响、稳定性的差异、安全性的异同及着色能力的强弱，分析比较这三种茶绿色素作为食用色素的优劣性，探求影响其稳定性的条件及为三种色素的应用优劣性提供科学依据。 1. 叶绿素、叶绿素铜（锌）钠盐的形成机理及其性质研究 1. 1叶绿素 叶绿素（chlorophyll）属吓嘛类化合物，和胡萝卜素、叶黄索等同时存在于绿色植物的叶子或微生物体，在植物和微生物的光合反应中起重要作用。对叶绿素的系统研究始于1818年，1913年Willstatter确定了叶绿素a和b的分子式，本世纪30年代，Fischer^确定了叶绿素a和b的结构（图1-1）： 图1-1叶绿素a和b的结构 叶绿素a：R=CH3;叶绿素b：R-CHO
表2：标准叶绿素铜钠盐标准曲线
表1.产品叶绿素铜钠的波长-吸光度记录表 波长/nm 吸光度A 波长/nm 吸光度A 波长/nm 吸光度A 380 0.376 500 0.106 635 0.164 385 0.399 510 0.097 640 0.162 390 0.422 520 0.091 645 0.155 395 0.449 530 0.089 650 0.140 400 0.468 540 0.089 655 0.133 405 0.484 550 0.090 660 0.121 410 0.474 560 0.084 665 0.111 415 0.442 570 0.091 670 0.100 420 0.385 580 0.099 675 0.091 430 0.286 590 0.099 680 0.084 440 0.233 600 0.105 685 0.078 450 0.205 610 0.115 690 0.074 460 0.187 615 0.124 695 0.071 470 0.151 620 0.138 700 0.071 480 0.126 625 0.150 490 0.108 630 0.160 图1.产品叶绿素铜钠吸收曲线 0.000 0.1000.2000.3000.4000.5000.600350 400 450 500 550 600 650 700 750波长/nm 吸光度A
表2：标准叶绿素铜钠盐标准曲线的测定数据记录表 标准叶绿素铜钠盐溶液质量分数/% A 405nm 0.0005 0.054 0.0010 0.101 0.0015 0.211 0.0020 0.213 0.0025 0.274
叶绿素实验报告
叶绿素铜钠的合成、分离、分析及结构测定 食品092 一、实验目的： 1、从蚕沙中提取叶绿素并计算提取率。 2、初步研究叶绿素合成叶绿素铜钠的工艺条件。 3、分析叶绿素铜钠产品的纯度并计算其产率。 4、通过试验提高综合能力及练习巩固各种相关操作。 二、产品验收指标 项目和指标 ───────────────┬────────── 项目│ 指标 ───────────────┼────────── pH │ 9.0～10.7 1％│ E 405nm ≥ │ 568 1cm │ 消光比值│ 3.2～4.0 总铜(Cu),％│ 4.0～6.0 游离铜(Cu),％≤ │ 0.025 砷(As),％≤ │ 0.0002 铅(Pb),％≤ │ 0.0005 干燥失重,％≤ │ 4.0 硫酸灰分,％≤ │ 36.0 ───────────────┴────────── 三、实验原理: 叶绿素是一种含有卟吩环的天然色素，它与蛋白质结合存在于植物的绿叶和绿色的茎中，是植物进行光合作用所必须的催化剂，叶绿素难溶于水，而易溶于极性有机溶剂。叶绿素有a和b 两种，a为蓝黑色结晶 叶绿素是一种含有卟吩环的天然色素，在叶绿素的结构中，含有一个由四个吡咯环和四个次甲基交替相联形成的卟吩环．卟吩环闭合的共轭体系提供了包围镁离子(或其它相似离子)的刚性平面． 叶绿素的结构如图l所示：
蚕沙中含有丰富的叶绿素，其纯含量达0.8—1.0%，居所有天然色素之首，故可用蚕沙来提取叶绿素，由于叶绿素易溶于乙醚、苯、丙酮、乙醇的脂性溶剂，故可用乙醇、丙酮混合液来提取。所得的叶绿素由于遇热、光、酸、碱等易分解，且又不溶于水。110度左右会分解，故把叶绿素制备成叶绿素铜钠，其性质更稳定溶解性也会有所提高。 叶绿素分子中的镁原子和四个吡咯上的氮原子相结合，环上是双羧酸的酯，一个被四所酯化，另一个被叶醇基所酯化，故可以发生皂化反应生成钠盐： Ｃ 55Ｈ 72 Ｏ 5 Ｎ 4 Ｍｇ + 2ＮａＯＨ = Ｃ 34 Ｈ 30 Ｏ 5 Ｎ 4 ＭｇＮａ 2 + ＣＨ 3 ＯＨ + Ｃ 20 Ｈ 39 ＯＨ Ｃ 55Ｈ 70 Ｏ 6 Ｎ 4 Ｍｇ + 2ＮａＯＨ = Ｃ 34 Ｈ 28 Ｏ 6 Ｎ 4 ＭｇＮａ 2 + ＣＨ 3 ＯＨ + Ｃ 20 Ｈ 39 ＯＨ 在酸性条件下，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酸： Ｃ 34Ｈ 30 Ｏ 5 Ｎ 4 ＭｇＮａ 2 + 4Ｈ+ = Ｃ 34 Ｈ 34 Ｏ 5 Ｎ 4 + Ｍｇ2+ + 2Ｎａ+ Ｃ 34Ｈ 28 Ｏ 6 Ｎ 4 ＭｇＮａ 2 + 4Ｈ+ = Ｃ 34 Ｈ 32 Ｏ 6 Ｎ 4 + Ｍｇ2+ + 2Ｎａ+ 叶绿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，再与碱反应生成叶绿素铜钠： Ｃ 34Ｈ 34 Ｏ 5 Ｎ 4 +Ｃｕ2+ = Ｃ 34 Ｈ 32 Ｏ 5 Ｎ 4 Ｃｕ+ 2Ｈ+ Ｃ 34Ｈ 32 Ｏ 6 Ｎ 4 +Ｃｕ2+ = Ｃ 34 Ｈ 30 Ｏ 6 Ｎ 4 Ｃｕ+ 2Ｈ+ Ｃ 34Ｈ 32 Ｏ 5 Ｎ 4 Ｃｕ + 2ＮａＯＨ = Ｃ 34 Ｈ 30 Ｏ 5 Ｎ 4 CｕＮａ 2 + 2Ｈ 2 Ｏ Ｃ 34Ｈ 30 Ｏ 6 Ｎ 4 Ｃｕ + 2ＮａＯＨ = Ｃ 34 Ｈ 28 Ｏ 6 Ｎ 4 CｕＮａ 2 + 2Ｈ 2 O 蚕粪叶绿素铜钠盐的光谱特性蚕粪叶绿素铜钠盐水溶液在360~700之间有2个吸收峰在波长440处有一最大吸收峰,其吸光度为114;在630处有一较小的吸收峰,其吸光度为017"在波长440的吸收峰为叶绿素铜钠盐特有,而在630处的
蚕沙中叶绿素的提取及叶绿素铜钠的制备
蚕沙中叶绿素的提取及叶绿素铜钠的制备 一．实验目的 1．从绿色植物中提取叶绿素并算提取率。 2．分析叶绿素铜钠的纯度，计算产率。 3．初步研究用叶绿素合成叶绿素铜钠的条件 4．利用光谱技术对合成的叶绿素铜钠进行初步表征 二．实验原理 蚕沙又称蚕屎，是我国丰富的农副的资源，其主要成分有：粗蛋白13.47%—14.45%，粗脂肪2.18%-2.29%，粗纤维：15.79%-16.24%，可溶物：56.92%-57.44%（其中果胶占12%），灰份：9.58%-9.95%。叶绿素：1%，有少量粪胡萝卜素，叶黄素和三十烷醇等。 叶绿素是植物吸收太阳能进行光合作用的主要色素，高等植物中含有叶绿素a和叶绿素b 分子式如下： 叶绿素是一个双羧酸的酯，不溶于水，易溶于乙醚，苯，丙酮，乙醇的脂性溶剂，难溶于石油醚。所得的叶绿素由于遇热，光，酸，碱等易分解，故将其制成稳定性高的叶绿素铜钠。 叶绿素铜钠为墨绿色，有金属光泽的粉末，无臭或带氨臭，易溶于水，水溶液呈绿色，透明，无沉淀。1%的水溶液的Ph值为9.5-10.2。微溶于乙醇和氯仿，几乎不溶于油脂和石油醚。水溶液中加入钙盐会析出沉淀其耐光性比叶绿素强，加热到110℃以上会分解。 叶绿素可与碱发生皂化反应： Ｃ55Ｈ72Ｏ5Ｎ4Ｍｇ+ 2ＮａＯＨ= Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4ＭｇＮａ2 + ＣＨ3ＯＨ+ Ｃ20Ｈ39ＯＨ Ｃ55Ｈ70Ｏ6Ｎ4Ｍｇ+ 2ＮａＯＨ= Ｃ34Ｈ28Ｏ6Ｎ4ＭｇＮａ2 + ＣＨ3ＯＨ+ Ｃ20Ｈ39ＯＨ 在酸性条件下，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酸： Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4ＭｇＮａ2 + 4Ｈ+ = Ｃ34Ｈ34Ｏ5Ｎ4 + Ｍｇ2+ + 2Ｎａ+ Ｃ34Ｈ28Ｏ6Ｎ4ＭｇＮａ2 + 4Ｈ+ = Ｃ34Ｈ32Ｏ6Ｎ4 + Ｍｇ2+ + 2Ｎａ+ 叶绿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，再与碱反应生成叶绿素铜钠： Ｃ34Ｈ34Ｏ5Ｎ4+Ｃｕ2+ = Ｃ34Ｈ32Ｏ5Ｎ4Ｃｕ+ 2Ｈ+ Ｃ34Ｈ32Ｏ6Ｎ4+Ｃｕ2+ = Ｃ34Ｈ30Ｏ6Ｎ4Ｃｕ+ 2Ｈ+ Ｃ34Ｈ32Ｏ5Ｎ4Ｃｕ+ 2ＮａＯＨ= Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4CｕＮａ2 + 2Ｈ2Ｏ Ｃ34Ｈ30Ｏ6Ｎ4Ｃｕ+ 2ＮａＯＨ= Ｃ34Ｈ28Ｏ6Ｎ4CｕＮａ2 + 2Ｈ2O
叶绿素的提取及叶绿素铜钠的合成与测定
单位： 班级： 实验操作人：实验同组人： 实验地点: 指导老师： 实验操作时间：
叶绿素的提取及叶绿素铜钠的合成与测定 一、实验目的 1．分析叶绿素铜钠的纯度，计算产率。 2．从绿色植物中提取叶绿素并算提取率。 3．利用光谱技术对合成的叶绿素铜钠进行初步表征 4．初步研究用叶绿素合成叶绿素铜钠的条件 二、实验原理 叶绿素是一种含有卟吩环的天然色素，它与蛋白质结合存在于植物的叶和绿色茎中，是植物进行光合作用的催化剂。叶绿素难溶于水，易溶于有机溶剂。 通常说的叶绿素是指由多种含镁卟啉化合物共存的混合物，有a,b两种R=CH3者为a型 R=CHO者为b 型 叶绿素一旦离开活性植物体，就很不稳定，；把叶绿素转化为叶绿素铜钠盐，就解决了上述问题。叶绿素铜钠盐也有a，b型。 b 型中的—CHO在多步反应中易被氧化，以钠盐形式存在。 将蚕沙中萃取的叶绿素粗品（无溶剂物称糊状叶绿素），经皂化、置铜、纯化和成盐等几步后，就可得出叶绿素铜钠盐成品。 鉴别叶绿素铜钠盐的纯度要看它的吸光度（E1%1cm405nm），在
规定条件下，吸光度值大，叶绿素铜钠盐含量高。其中E1%1cm不低于568。 利用多波长分光光度法对产品叶绿素铜钠进行初步表征。测定叶绿素铜钠质 量的三项指标：吸光度比值、游离铜含量、干燥失重。 a和叶绿素b分子式如下： 叶绿素与碱发生皂化反应： 叶绿素分子中的镁原子和四个吡咯上的氮原子相结合，环上是双羧酸的酯，一个被四所酯化，另一个被叶醇基所酯化，故可以发生皂化反应生成钠盐： C55H72MgN4O5+ 2 NaOH →C34H30O5N4MgNa2+ CH3OH + C20H39OH 在酸性介质中，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： C34H30O5N4MgNa2 + 4 H+→ C34H34O5N4 + Mg2+ + 2 Na+
叶绿素铜钠盐的制备
叶绿素铜钠盐的制备 一、实验目的 1．了解叶绿素铜钠盐的用途。 2．掌握叶绿素铜钠盐的制备方法。 二、实验原理 叶绿素铜钠盐是一种稳定性很高的金属卟啉，广泛用做食品添加剂，化妆品添加剂、着色剂、药品、光电转化材料等。 叶绿素可以从天然产物，如蚕沙、树叶、茶叶中提取。叶绿素卟啉类化合物在植物和微生物光合反应中起重要作用，有a、b两种结构。结构式中，R=CH3时为a式，R=CHO时为b式。叶绿素的结构式如下： 叶绿素a
叶绿素b 叶绿素不稳定，难溶于水，将叶绿素中的镁用铜替代，制成叶绿素铜钠盐，反应如下。 1．皂化 2．酸化 3．铜代 4．成盐 三、主要仪器与试剂 仪器：索氏提取器、恒温水浴锅、恒温干燥箱、真空泵、旋转蒸发仪、分液漏斗。
试剂：蚕沙或绿茶叶、95％乙醇、丙酮、氢氧化钠、石油醚、硫酸铜。 四、实验内容 将蚕沙或绿茶叶于40～50℃烘干，研细成粉末，加3倍粉末量的乙醇、丙酮混合液（1：1）于40～50℃提取1.5h，抽滤，滤渣用等体积乙醇、丙酮混合液再提取一次。合并2次提取液加氢氧化钠调节pH为11，加热（50℃）皂化30min。皂化完后蒸馏浓缩回收混合液（60℃）至体积为原来的1/4～1/3，再用石油醚萃取4次。下层用盐酸调至pH为7，加硫酸铜后调至pH为2，并在50℃铜代1h，静置冷却，颗粒状沉淀形成。室温下收集沉淀，用50～60℃水洗涤，用30％～40％乙醇洗涤至乙醇层浅绿色，再用石油醚洗涤至油层为浅绿色。滤饼用丙酮溶解，用5％氢氧化钠乙醇溶液沉淀，pH为12，收集沉淀，用无水乙醇洗涤，得产品，称重，计算收率。 五、注意事项 1.皂化是否完全可以用石油醚萃取判断，上层液呈黄色为皂化完全。 2.在提取过程中反应温度不宜过高，pH不宜过大，否则会使叶绿素分解。 六、思考题 1．叶绿素铜钠盐与叶绿素相比有什么优点？ 2．如何判断皂化是否完全？
叶绿素铜钠盐的制备研究
叶绿素铜钠盐的制备研究 摘要:以甘蔗糖厂滤泥中提取的叶绿素为原料,探索了叶绿素铜钠盐的制备条件,结果表明,叶绿素铜钠盐在50 ℃下皂化60 min;在pH 值为4的酸性条件下铜代60 min效果较好,对制得的叶绿素铜钠盐按GB3262-82进行各项检测,均符合国标要求? 关键词:叶绿素铜钠盐;甘蔗糖厂;滤泥;制备 Preparation of Sodium Copper Chlorophyllin Abstract: The filter mud from sugarcane mill was used as the raw material. The preparative condition for sodium copper chlorophyllin was studied. The results showed that the best saponification effect could be obtained by treated at 50℃ for 60 min, and the copper exchanged reaction was carried out in pH 4 buffer for 60 min. The obtained sodium copper chlorophyllin was up to par after evaluated according to GB3262-82. Key words: sodium copper chlorophyllin; sugarcane mill; filter mud; preparation process 叶绿素铜钠盐作为一种天然水溶性安全无毒食用色素,是经过联合国粮农组织和我国食品添加剂标准委员会批准使用的色素[1]?该化合物用途广泛,在医药方面,叶绿素铜钠盐对机体及细胞有腻和?促进新陈代谢的功效,有较强的防癌?治癌作用[2];在日用化工方面,具有除臭?消炎等作用,广泛用于药物牙膏[3];在食品添加剂方面,可作为糕点?糖果等食品的着色剂[4]?本研究以甘蔗糖厂滤泥中提取的叶绿素为原料制备叶绿素铜钠盐,考察了皂化?铜代等步骤对制备叶绿素铜钠盐的影响,利用紫外光谱法对制备的叶绿素铜钠盐进行了检测,为实现滤泥的高效利用以及叶绿素铜钠盐的制备提供参考? 1材料与方法 1.1材料?试剂和仪器 滤泥取自金光糖厂(亚硫酸法制糖),经测定,湿滤泥含水量约为74.41%,烘干后干滤泥含水量约为 5.92%;95%(V/V)乙醇(广西上思糖厂),硫酸铜,石油醚?氢氧化钠?醋酸?浓盐酸等均为分析纯试剂;DWF-90电动植物粉碎机(上海微型电机厂);RE52-98旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)? 1.2实验方法
天然叶绿素铜钠盐
叶绿素铜钠盐 Sodinm Copper Chlorophyllin 性状本品为蓝黑~绿黑色粉末，无臭或稍有特异气味。 鉴别试验 （1）称取本品1g，放入瓷坩埚内，加入硫酸少量润湿，慢慢加热，尽可能在低温下几乎灰化后，放冷，再加入硫酸1ml，慢慢加热至硫酸蒸气几乎不再产生后，放冷。在此残留物内加入盐酸（1+3）10ml,在水浴上加热溶解，必要时过滤，加水配制10ml,作为检测液，进行如下实验； （i）检测液，进行焰色反应试验时，开始显绿色，接着显黄色； （ii）取检测液5ml,加入二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液（1+1000）0.5ml时，生成褐色沉淀。 （2）取本品的水溶液（1+1000）1ml,测定加入磷酸缓冲液（ph7.5）配至为100ml溶液的吸光度时，波长在403-407nm和627-633nm范围内出现最大吸收峰，在每个最大吸收峰处，把吸光度作为A1和A2时，A1/A2比值应小于4.0. 纯度试验 （1）比吸光度（405nm附近最大吸收峰）大于508（换算成干品）。 精确称取本品约.01g，加水溶解，准确配至100ml。准确量取该溶液1ml，加磷酸缓冲液（ph7.5）,准确配至100ml,测定波长在405nm附近最大吸收峰的吸光度，再进行干燥品换算。此处，操作要避免日光直射，在避光容器内进行。 （2）ph值ph9.5-11.0(1.0g，水100ml)。 （3）无机铜盐以CU计，小于300ug/g。 称取本品1.0g，加水60ml溶解，作为检测液。量取检测液2ul，不用对照液，将正丁醇-水-乙酸混合液（4:2:1）作为展开溶剂，进行薄层色谱分析时，不得生成淡褐色的斑点。此处薄层板系用薄层色谱用硅胶在110o C干燥1h后，作为载体制成的。展开溶剂的前沿上升到约10cm高度时停止展开，风干后，喷雾二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液（1->1000）。（4）砷以AS2O3计，小于4.0ug/g (0.5g，第3法，装置B)。 干燥失重小于5.0%（105o C,2h）。