全 文 :罗勒叶叶绿素锌钠盐的制备及其稳定性研究
林燕如,黄俊生,蔡燕佳
(韩山师范学院 化学系,广东 潮州 521041)
摘要:通过正交试验研究罗勒叶中叶绿素浸提的最佳工艺条件,经过皂化、酸化、锌代及其成盐反应制备
叶绿素锌钠盐,并对其稳定性进行研究。结果表明,罗勒叶叶绿素的最佳浸提工艺条件为:乙醇浓度
100%,浸提时间50min,料液比为1∶10,温度控制在70℃。而其制备的叶绿素锌钠盐水溶性、耐热
性、耐氧化还原性、在弱酸、中性及碱性条件下较稳定,但在光照条件下,稳定性差。常用的食品添加剂
和一些金属离子对叶绿素锌钠盐的稳定性无影响,Cu2+、Fe3+对叶绿素锌钠盐的稳定性有较大的影响。
关键词:罗勒叶;制备;叶绿素锌钠盐;稳定性
中图分类号:TS202.3 文献标识码:A 文章编号:1000-9973(2012)11-0111-04
Study on Preparation and Stability of Sodium Zinc
Chlorophylin from Ocimum basilicum L.
LIN Yan-ru,HUANG Jun-sheng,CAI Yan-jia
(Department of Chemistry,Hanshan Normal University,Chaozhou 521041,China)
Abstract:The optimum extraction method and conditions of chlorophylin from Ocimum basilicum L.
are determined by orthogonal experiments.Sodium zinc chlorophylin is prepared from the chlorophyl
through the processes of saponification,acidification,ironing and basification,and its stability is in-
vestigated.The optimum extraction method and conditions are:100%of alcohol,50min for extracting
time,1∶10to the ratio of solute to solvent,and temperature controled at 70℃.The product shows
high water-solubility,thermal and light stability,high resistance abilities to oxidants and reducers,
and it is stable in mildly acid,basic capacity,neutral water.But it is significantly faded down under nat-
ural ilumin and it would not be influenced by some common food additives and metal-salts.However,
it would be influenced by Cu2+,Fe3+.
Key words:Ocimum basilicum L.;preparation;sodium zinc chlorophylin;stability
叶绿素是较早开发的一种天然色素且其无毒、可
食用,但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。
如果将叶绿素生成叶绿素锌钠,增加了稳定性,可成为
天然的食用色素[1]。Zn2+是人体必需的微量元素,国
际上誉之为“生命之花”或“智慧素”[2]。叶绿素锌钠盐
广泛应用于医药、化妆品中,对癌症有辅助治疗作
用[3]。因此,将叶绿素改性为水溶性叶绿素锌钠盐,具
有色素和锌剂的双重作用必将具有很好的发展前景。
罗勒(Ocimum basilicum L.),别名九层塔、香草、
金不换等,罗勒素有“香草之王”之称,是唇形科罗勒属
一年生草本植物[4]。罗勒常被很多国家用来作为香
料。罗勒的药用价值和营养价值极高[5,6],罗勒性喜
温暖,耐热耐旱,耐阴耐瘠薄易种植,获取源较充足,种
收稿日期:2012-05-22
作者简介:林燕如(1982-),女,广东揭阳人,硕士,主要从事基础化学实验研究与食品分析。
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植成本低,适合制备叶绿素锌钠盐。本文主要研究罗勒叶
叶绿素锌钠盐的制备工艺及其稳定性,为该色素在食品、化
妆品、医药工业领域进一步开发应用提供理论基础。
1 材料与设备
1.1 材料
罗勒叶,采自潮州枫溪自家庭院,将鲜嫩罗勒叶择
洗、阴干后,置恒温干燥箱中于40~50℃ 烘烤至含水
量小于10%,研细成罗勒叶粉。
1.2 试剂
乙醇,氢氧化钠,石油醚,盐酸,硫酸锌等均为分析
纯试剂。
1.3 仪器设备
TU-1900型双束光紫外可见分光光度计;722SP
型可见分光光度计;PHS-3C型酸度计;HH-2型数显
恒温水浴锅。
2 实验方法
2.1 工艺流程
原料(预处理)→烘干→粉碎→浸提→皂化→蒸馏
→萃取→锌代→抽滤→叶绿素锌酸→叶绿素锌钠盐→
烘干→成品。
2.2 实验步骤
2.2.1 浸提
为了优化叶绿素的提取工艺,选取浸提温度、浸提
时间、乙醇浓度、料液比为考察因素,以叶绿素提取量
作为考察指标,进行L9(34)正交实验,见表1。
表1 正交实验结果
Table 1Results and analyses of L9(34)orthogonal experiments
试验号 A温度(℃)
B时间
(min)
C乙醇浓度
(%)
D液料比
(g∶mL)
吸光度
1 50 50 80 1∶10 0.284
2 50 60 90 1∶15 0.343
3 50 70 100 1∶20 0.335
4 60 50 90 1∶20 0.342
5 60 60 100 1∶10 0.391
6 60 70 80 1∶15 0.240
7 70 50 100 1∶15 0.376
8 70 60 80 1∶20 0.236
9 70 70 90 1∶10 0.381
k1 0.321 0.334 0.253 0.352
续 表
试验号 A温度(℃)
B时间
(min)
C乙醇浓度
(%)
D液料比
(g∶mL)
吸光度
k2 0.324 0.323 0.355 0.320
k3 0.331 0.319 0.367 0.304
R 0.010 0.015 0.114 0.048
2.2.2 皂化
将所得叶绿素溶液移入烧杯中,加入5% NaOH
调节pH至11,于65℃水浴加热1h[7]。
2.2.3 蒸馏
将皂化液置旋转蒸发仪上减压浓缩至原体积的
2/3。蒸馏出的乙醇予以回收;使萃取时石油醚的用量
大大减少,降低成本;同时浓缩后溶液中乙醇浓度降
低,对进一步生成叶绿素锌酸有利。
2.2.4 萃取分离
用同体积的石油醚萃取3次,每次用力振荡1~
2min,静置分层。可除去上层黄色叶黄素、胡萝卜素
等脂溶性杂质,并回收石油醚[8]。
2.2.5 酸化置锌
将下层溶液放入烧杯中,用0.1mol/L的盐酸调
pH 2,而后在不断搅拌下缓慢加入20%的ZnSO4 溶
液,料液比为1∶3,于65℃水浴加热1h[9,10]。确保
了叶绿素充分酸化后变成黄褐色的脱镁叶绿酸。
2.2.6 成盐
减压抽滤,将所得的固体水洗3次,用5%NaOH溶液
溶解沉淀,于低于60℃下干燥,即得叶绿素锌钠盐成品。
3 结果与分析
3.1 叶绿素锌钠盐的特征光谱图
用分光光度计对0.1%样品的水溶液在300~
800nm波长间测吸光值,绘制特征吸收光谱图,见图1。
图1 罗勒叶绿素锌钠盐特征光谱图
Fig.1Absorption spectrum of Ocimum basilicum L.
sodium zinc chlorophylin
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由图1可知,罗勒叶叶绿素锌钠盐在400,661nm
波长处有2个可见光吸收峰,最大吸收峰在400nm。
3.2 正交试验结果与分析
由表1可知,乙醇浓度、提取温度、料液比和提取
时间4个因素对叶绿素提取效果影响中,影响大小顺
序为:乙醇浓度>料液比>提取时间>提取温度,最佳
效果的提取技术参数为乙醇浓度100%,提取温度
70℃,料液比1∶10,提取时间50min。
3.3 叶绿素锌钠盐的稳定性研究
3.3.1 热稳定性
分别取10mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,在
80℃恒温水浴加热 10,20,30,40,50,60,70,80,
90min,取出冷却,测其吸光度。
表2 加热时间对叶绿素锌钠盐稳定性的影响
Table 2Effect of heating time on stability
of sodium zinc chlorophylin
时间(min) 10 20 30 40 50 60 70 80 90
吸光度 0.298 0.292 0.286 0.283 0.283 0.283 0.275 0.275 0.274
分别取10mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,各在
25,40,55,70,85,95℃中水浴加热30min,取出冷却,
测其吸光度。
表3 温度对叶绿素锌钠盐的稳定性影响
Table 3Effect of temperature on stability
of sodium zinc chlorophylin
温度(℃) 25 40 55 70 85 95
吸光度 0.298 0.301 0.301 0.298 0.293 0.284
由表2、表3可知,温度升高,加热时间延长
(90min内),吸光度略有下降,但从外观判断,颜色没
有变化,说明叶绿素锌钠盐的耐热性(95℃内)及耐热
时间(90min内)均较好,可添加于需经高温处理的食
品中。
3.3.2 耐氧化性及耐还原性
取10mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,分别加入
2mL不同浓度的 H2O2、Na2SO3 溶液,在室温下避光
静置60min,测其吸光度。
表4 H2O2 对叶绿素锌钠盐的稳定性影响
Table 4Efect of H2O2on stability of sodium zinc chlorophylin
H2O2(mol/L) 对照 0.001 0.005 0.010 0.050 0.100
吸光度 0.301 0.301 0.293 0.286 0.285 0.278
表5 Na2SO3 对叶绿素锌钠盐的稳定性影响
Table 5Effect of Na2SO3on stability
of sodium zinc chlorophylin
Na2SO3(mol/L) 对照 0.001 0.005 0.010 0.050 0.100
吸光度 0.301 0.297 0.298 0.299 0.307 0.312
由表4、表5可知,随着 H2O2、Na2SO3 浓度的增
大,吸光值变化却不大,因此,可看出 H2O2、Na2SO3
对叶绿素锌钠盐稳定性的影响不大。
3.3.3 部分金属离子的影响
取10mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,分别加入
2mL 0.1mol/L含有 Na+、K+、Ca2+、Cu2+、Al 3+、
Fe3+溶液,在室温下避光静置60min,测其吸光度。
表6 部分金属离子对叶绿素锌钠盐的稳定性影响
Table 6Effect of part metal ions on stability
of sodium zinc chlorophylin
金属离子 对照 Na+ K+ Ca2+ Cu2+ Al3+ Fe3+
吸光度 0.301 0.311 0.305 0.308 0.537 0.319 1.336
颜色 淡绿色 淡绿色 淡绿色 淡绿色 淡蓝绿色 淡绿色 浅橘黄色
由表6可知,Na+、K+、Ca2+、Al 3+等常见金属离
子对叶绿素锌钠盐无影响;而加入Cu2+、Fe3+后,溶液
的吸光度增加,但Cu2+离子本身就有颜色,对检测造
成了干扰。Fe3+溶液颜色由黄色变为浅橘黄色并有
沉淀生成,所以在叶绿素锌钠盐的制备和应用过程中
要尽量避免与铁、铜等器皿直接接触。
3.3.4 常见食品添加剂的影响
取10mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,分别加
入质量分数为10%的蔗糖、苯甲酸钠、柠檬酸、VC、
山梨酸钠溶液,在室温下避光静置60min,测其吸
光度。
表7 食品添加剂对叶绿素锌钠盐稳定性的影响
Table 7Effect of food additives on stability
of sodium zinc chlorophylin
添加剂 对照 蔗糖 苯甲酸钠 柠檬酸 VC 山梨酸钠
吸光度 0.301 0.283 0.312 0.280 0.270 0.353
由表7可知,山梨酸钠溶液对吸光度值影响较
大,VC 次之,而其他食品添加剂对色素溶液无不良
影响。
3.3.5 耐酸碱性
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取10mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,分别加入
pH值为2.10,4.06,6.14,7.00,9.06,11.03,13.11
的溶液中,在室温下避光静置0,2,4,6,8,10h,测其
吸光度。
表8 酸碱性对叶绿素锌钠盐稳定性的影响
Table 8Effect of pH on stability of sodium zinc chlorophylin
pH 0h 2h 4h 6h 8h 10h
2.10 0.304 0.225 0.172 0.126 0.099 0.076
4.06 0.486 0.289 0.234 0.205 0.179 0.152
6.14 0.498 0.396 0.342 0.271 0.217 0.174
7.00 0.509 0.409 0.362 0.294 0.256 0.185
9.06 0.478 0.398 0.348 0.279 0.214 0.175
11.03 0.429 0.286 0.216 0.178 0.132 0.099
13.11 0.353 0.236 0.195 0.167 0.099 0.082
实验表明,在实验的各pH 值下,经过避光静置
后,色素溶液的颜色均逐渐减褪,但pH 值不同,减褪
的速率不同。由表8可知,当pH<6.14或pH>9.06
时,褪色速率相对要快;当pH 值在6.14~9.06之间,
褪色速率相对要慢。
3.3.6 耐光性
取10mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,在阳光下
放置不同时间,测其吸光度。
表9 光照对叶绿素锌钠盐稳定性的影响
Table 9Effect of irradiation time on stability
of sodium zinc chlorophylin
时间(min) 0 60 120 180 240
吸光度 0.301 0.261 0.128 0.062 0.056
由表9可知,强光照射时间越长,叶绿素锌钠盐的
吸光度值越小,且叶绿素锌钠盐溶液的颜色随光照时
间的增加逐渐变浅,在生产和应用过程中应尽量避免
日光强烈照射。
4 结论
由罗勒叶提取制备的叶绿素锌钠盐为墨绿色有金
属光泽粉末,水溶性好,在400,661nm波长处有2个
可见光吸收峰,最大吸收峰在400nm。
罗勒叶叶绿素锌钠盐热稳定性和耐氧化还原性均
较好,其热稳定性远远强于叶绿素,但其耐光性仍较
差,还有待于进一步提高。
罗勒叶叶绿素锌钠盐对浓酸和强碱的敏感度
较高,不稳定;在弱酸、中性及碱性条件下较为稳
定。
罗勒叶叶绿素锌钠盐对大部分的金属离子稳
定,Fe3+、Cu2+对色素的稳定性影响较大,所以,在
制备与运用中应避免与铁、铜等器皿直接接触;食
品添加剂对罗勒叶所制备的叶绿素锌钠盐的影响
较小,故可与其他食品添加剂一起应用于食品加工
业。
罗勒叶叶绿素锌钠盐为一种优质天然营养保健食
用色素,具有色素和锌剂双重作用。
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