全 文 ：以羊蹄甲树叶制备叶绿素铜钠的工艺条件研究
高志红　陈佳伟
(华南师大分析测试中心 ,广州 510631)
　　摘要　由羊蹄甲树叶提取叶绿素并经皂化、铜代及成盐反应制备叶绿素铜钠 ,研究探讨了优惠提取工艺条件和反应条件。
关键词　羊蹄甲树叶 ,叶绿素 ,叶绿素铜钠 ,工艺条件
The preparation of sodium-copper chlorophyllin from
Banhinia purpurea linn leaves
Gao Zhihong　Chen Jiawei
( Ana ly se and Test Centr e, South China No rmal Univ ersity , Guang zhou 510631)
Abstract　 The tech no lo gy o f pr epa ring sodium-copper chlo rophy llin from Banhinia purpurea linn leaves was
studied. The optimum techno lo gical condition w as found.
Key word　 Banhinia purpurea linn leaves, ch lo rophy ll, sodium-copper ch lo rophy llin, technolog ical condition
　　叶绿素是地球上分布最广的天然色素之一 ,主
要存在于绿色植物中。 它无毒 ,可食用 ,但不稳定且
不溶于水 ,所以常将其制成叶绿素铜钠应用。
叶绿素铜钠在叶绿素衍生物中色泽最为鲜亮 ,
对光和热较稳定 ,可作为绿色素、脱臭剂 [1 ]。 按
GB2760— 86规定 ,作为色素可用于果味水、果味
奶、果子露、汽水 ,配制酒、糖果、罐头等。在日本被用
于胶姆糖、果蔬贮藏品、海带罐头及合成树脂包装的
琼脂等。
我国羊蹄甲树主要分布在广东 ,叶可作为家畜
饲料 ,花茎经盐渍可作蔬菜 [2 ]。为了充分利用这一资
源 ,笔者选定羊蹄甲树叶作为制备叶绿素铜钠的原
料 ,并对其制备工艺条件进行了研究。
1　实验
1. 1　原料与试剂
羊蹄甲树叶 ;石油醚 , 60～ 90℃沸程 ;丙酮 , CR;
无水乙醇 , CR; NaOH, CR。
1. 2　测试仪器
日本 U-3400紫外可见近红外分光计 , 721分光
光度计。
1. 3　工艺流程
将采摘的植物叶子进行预处理 [3 ] ,粉碎后放入
装有搅拌、回流冷凝管、温度计的烧瓶中 ,加入乙醇
在恒温下搅拌一段时间后 ,抽滤 ,滤液经皂化、铜代、
成盐反应后得产品。
2　结果与讨论
在叶绿素的萃取过程中 ,溶剂乙醇的浓度、用
量、萃取温度、时间等都对萃取率有一定的影响 ,叶
绿素的皂化反应条件、铜代及成盐条件亦对最后的
产品有影响。
2. 1　提取剂体积分数的选择
取羊蹄甲树叶 5份各 10g ,经预处理分别加入
不同体积分数的乙醇 90. 0 ml,于 70℃水浴恒温搅
拌 2. 5 h,提取液置于 250 m l容量瓶中 ,分别以各自
所用体积分数的乙醇定容至刻度 ,于 721分光光度
计上测 648 nm处吸光度值 A ,结果如表 1。
表 1　提取剂体积分数对提取率的影响
乙醇体积分数 /% 80 85 90 95 100
吸光度 A① 0. 190 0. 257 0. 287 0. 315 0. 313
　　注:①λ= 648 nm。
叶绿素是金属卟啉类化合物 ,其中含有叶绿素
a ( C55 H72O5N4 Mg ,相对分子质量为 893)和叶绿素 b
( C55 H70O6N4 Mg,相对分子质量为 907)。 叶绿素 a
和 b有不同的吸收光谱 ,在 440 nm和 648 nm处相
交叉。我们选择波长 648 nm测定叶绿素 a和 b的吸
·28· 1998年第 9期　现代化工
DOI : 10. 16606 /j . cnki . i ssn0253 -4320. 1998. 09. 010
光度总量 [4 ]。
由表 1结果看出 , 95%乙醇作提取剂效果最好。
2. 2　提取剂用量的选择
取羊蹄甲树叶 5份各 10 g ,预处理后 ,分别加入
不同体积的 95%乙醇 ,于 70℃恒温水浴下搅拌 2. 5
h,抽滤 ,分别将滤液移至 250 ml容量瓶中 ,用 95%
乙醇定容至刻度 ,取 10 ml稀释至 100 m l,测得波长
648 nm处吸光度如表 2。
表 2　提取剂用量对萃取率影响
m (树叶 )∶V (乙醇 )① 1∶ 7 1∶ 8 1∶ 9 1∶ 10 1∶ 11
吸光度 A② 0. 205 0. 245 0. 310 0. 305 0. 305
　　注:①叶子质量 m 单位为 g,乙醇体积 V以 ml计 ;②λ= 648nm。
由表 2看出 ,提取剂用量达到一定值时 ,吸光度
不再上升 ,植物叶子质量 m与提取剂体积 V比值为
1∶ 9时 ,吸光度最大。
2. 3　提取时间的选择
取羊蹄甲树叶 5份各 10 g ,预处理后 ,各加入
90. 0 ml 95%乙醇 ,分别于 70℃恒温搅拌不同时间 ,
停止搅拌后各取 10 ml提取液至 250 m l容量瓶中 ,
用 95%乙醇稀释至刻度 ,测波长 648 nm处吸光度 ,
结果如表 3所示。
表 3　提取时间对萃取率的影响
时间 /h 2. 0 2. 5 3. 0 3. 5 4. 0
吸光度 A① 0. 313 0. 325 0. 320 0. 321 0. 317
　　注:①λ= 648 nm。
当提取时间达到 2. 5 h以后 ,随时间延长 ,吸光
度不再增加。 从经济角度考虑 ,以 2. 5h为宜。
2. 4　提取温度选择
取羊蹄甲树叶 5份各 10 g ,预处理后 ,各加 90
m l 95%乙醇 ,分别于不同温度水浴恒温搅拌 2. 5 h,
各取 10 ml提取液于 250 ml容量瓶中 ,加 95%乙醇
至刻度 ,测吸光度如表 4。
表 4　提取温度对萃取率的影响
温度 /℃ 40 50 60 70 80
吸光度 A① 0. 227 0. 285 0. 303 0. 315 0. 308
　　注:①λ= 648 nm。
由表 4可以看出 , 70℃时吸光度达最大值。温度
再升高时 ,吸光度有下降趋势。
2. 5　皂化时间的选择
称取 100 g羊蹄甲树叶 ,预处理后加入 900 ml
95%乙醇 ,于 70℃水浴恒温搅拌 2. 5 h后抽滤 ,取 5
份滤液各 100 m l,分别加入 0. 4 g固体 NaOH在
60℃恒温水浴下搅拌不同时间 ,然后加入石油醚 20
m l剧烈搅拌 5 min后 ,静置 20 min,观察其分层情
况。结果如表 5。
表 5　皂化时间对制备叶绿素铜钠的影响
反应时间 /min 20 30 40 50 60
分层情况 未分层 未分层 分层不明显
分层 ,醚层
为橙色
分层 ,醚层
为橙色
如表 5所示 ,最佳皂化时间为 50 min。
2. 6　铜代条件选择
皂化后的叶绿素进行铜代反应须在酸性条件下
进行 ,但 pH过低 ( p H < 1)会增加叶绿素铜酸离解
出 Cu2+的趋势 ,不易于铜代完全 ,因此将铜代的 pH
值控制在 2～ 3;铜代温度高会促进反应进行 ,但超
过 80℃亦会对叶绿素铜酸产生降解作用 [5 ] ,因此采
用 60℃ , 1h的反应条件。
C32 H30ON4Mg
COONa
COONa
+ 2HCl+ CuSO4
C32 H30ON4Cu
COO H
COO H
+ Na2 SO4+ MgCl2
2. 7　生成叶绿素铜钠盐时 pH值选择
100 g羊蹄甲树叶经预处理后 ,加入 900 ml
95%乙醇 ,于 70℃恒温水浴 2. 5h,抽滤 ,滤液减压浓
缩回收约一半乙醇后 ,加入 2 g固体 NaOH于 60℃
恒温水浴下搅拌 50 min,冷却 ,用石油醚萃取 ( 100
m l× 5) , 分去石油醚 ,皂化液用浓盐酸调 pH值至
7,加入 10% CuSO4溶液 8 g ,用浓盐酸调 pH值为 2
～ 3,在 60℃恒温水浴下搅拌 1 h,冷却 ,静置 0. 5 h,
抽滤 ,用蒸馏水 , 40%乙醇 ,石油醚各 30 m l洗涤沉
淀 ,用 30 ml丙酮将沉淀溶解过滤 ,滤液分成 3份 ,
滤液中滴加 5% NaOH乙醇溶液至不同的 pH值 ,
所得结果如表 6,将沉淀过滤 ,干燥得叶绿素铜钠盐。
表 6　 pH值对生成叶绿素铜钠盐的影响
pH值 11 12 13
产品外观 墨绿色固体 墨绿色固体 墨绿色固体上面附有少量白色固体
得率 /% 0. 21 0. 27 0. 30
叶绿素铜钠含量 /% 44. 5 45. 1 36. 6
(下转第 25页 )
·29·现代化工　 1998年第 9期
行程度 ,碱度越大 ,说明胺基官能团数量多 ,反应程
度小 ,反之 ,表明反应程度大。鉴于水煮法测粘附等
级难以定量 ,本试验对碱度数据也进行了方差分析 ,
与抗剥率处理结果一致。
按照上述优化工艺条件 ,进行追加试验 ,考察
T EPA /甲醛抗剥离剂对石料与沥青粘附性能的影
响 ,其水煮测试结果如表 4所示。优化产品粘附等级
4～ 5级。应该说明的是 ,由于整体工艺尚含脱水过
程及抽真空等步骤 ,而且正交试验未考虑因素交互
作用 ,所以最佳工艺条件有待进一步完善。
表 4　追加试验水煮结果
石料 灵丘离石原平云山岚县大同羊角乡繁峙
粘附 未加抗剥剂 1 1 1 1 1 2 1 2
等级 加 0. 3%抗剥剂 4 5 4 5 5 5 5 5
2. 2　红外结构分析
将 TEPA红外谱图与试验产品红外谱图对照 ,
产物谱图中 1670cm- 1处新增加一个峰 ,而原料谱图
中伯胺 ( - N H2 )特征峰之一 3350cm- 1在产物谱图
中消失 ,表明随着反应进行 ,原料中伯胺基团逐渐转
变为仲胺 (— NH— )。有关文献 [10 ]中将产物谱图中
1670、 1150及 1020 cm- 1处吸收峰解析为— CH2OH
结构 ,笔者认为 ,胺醛反应中间物 - CH2OH基团在
高温条件下存在分子内部脱水的可能:
R— NH2+ CH2O R N
H
CH2
OH
110～ 180℃
- H2O
R— N= CH2
因此 ,将 1 670cm- 1处吸收峰解析为— C= N—
R结构νCN吸收峰更为合理 ,对于产物中仍存在少量
— CH2OH基团 ,其相应吸收峰在 1 350、 1 150及
1 010 cm
- 1处。
3　结论
( 1) T EPA /甲醛合成的沥青抗剥离剂用量为
0. 3%时 ,粘附等级为 4～ 5级 ,满足交通行业标准
JT J032— 94(公路沥青路面施工技术规范 )要求的
技术指标。
( 2) TEPA /甲醛合成抗剥离剂工艺 ,影响反应
的显著性因子为原料配比 ,其他依次为反应温度及
反应时间。 优化工艺条件为胺醛摩尔比 1∶ 0. 5,反
应温度 30℃ ,反应时间 150min.
( 3) TEPA /甲醛产物红外谱图表明 ,其结构存
在有— C= N— R基团。
参考文献
1　Woodrow J, et al. USP, 3259512, 1966
2　 Dennis W , et al. USP, 4639273. 1987
3　 Chang D, et al. U SP, 4701484. 1987
4　 Chang D, et al. U SP, 4786329. 1988
5　 Troy E, et al. U SP, 4721529. 1988
6　 Treybig D S, et al. USP, 4765839. 1988
7　 Hell s ten M E, et al. USP, 4038102. 1977
8　 KOSTUSYK, et al. WO 88 /08017. 1988
9　 Neub ert T C, et al. U SP, 5023282. 1991
10　 Giavarini G, et al. Ind Eng Chem Res , 1989, 28( 8): 1231～ 1236
11　刘祖愉等 .现代化工 , 1997, 17( 8): 18～ 21
12　刘祖愉等 .公路 , 1998( 1): 47～ 48
( 1998年 3月收稿 )
(上接第 29页 )
由表 6看出 ,反应 pH值为 12时 ,产品外观好 ,
得率较高。
3　结论
由以上结果和讨论可知 ,由羊蹄甲树叶制备叶
绿素铜钠的较佳工艺条件为: 提取剂乙醇体积分数
为 95% ,提取剂体积 ( ml )与叶子质量 ( g )比值为 9∶
1,提取时间 2. 5h ,提取温度 70℃ ,最佳皂化时间
50min,最佳铜代条件为 pH值 2～ 3, 60℃ ,生成叶
绿素铜钠最佳成盐反应 pH值为 12。
按此最佳工艺条件制得叶绿素铜钠盐的性状 ,
酸碱性 , 1%试样 pH值 ,最大消光值之比等参数都
与文献相符 [6 ]。 得率 0. 27% ,叶绿素铜钠盐含量
45. 1% 。
参考文献
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250
2　侯宽昭 .广州植物志 .北京:科学出版社 , 1956. 312
3　黄梅丽 .食品色香味化学 .北京:轻工业出版社 , 1989. 314
4　波钦诺克 X H著 .植物生物化学分析方法 .丁钟荣等译 .北京:科
学出版社 , 1981. 255
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6　华南农学院蚕桑系 .化学通报 , 1978( 6): 28
( 1998年 4月收稿 )
·25·现代化工　 1998年第 9期