芹菜叶制取叶绿素铜钠盐的工艺研究

2010-11-12孙永林杨瑞

长江蔬菜 2010年4期

孙永林，杨瑞

（襄樊学院化学工程与食品科学学院，湖北襄樊，441053）

芹菜（Apium graveolens）别名药芹或水芹，为伞形花科植物芹菜的全草，具有平肝降压、利尿消肿、养血补虚、防癌抗癌等功效[1]。可食用部分为其肉质直立的叶柄，叶片往往作为废弃物被扔掉。叶片中含有丰富的天然叶绿素资源，但天然的叶绿素着色力低，在光、热、氧气、pH值等变化时稳定性差，通过稀酸分离的方法可除去其卟啉环中心的镁，形成脱镁叶绿素，用铜取代镁后可获得对光稳定的衍生物叶绿素铜钠，该衍生物具有补血、造血、活化细胞、抗菌消炎、抑制癌细胞生成等功效[2]。为了充分利用资源，减少废弃物对环境的污染，我们对芹菜叶的叶绿素及叶绿素铜钠的提取工艺进行了研究。

1 材料与方法

1.1 试验材料

芹菜，购于609菜场。试验仪器有UV-1900紫外-可见分光光度计、旋转蒸发仪、水浴锅、烧杯、锥形瓶、量筒、玻璃棒、漏斗等。试验试剂有氢氧化钠、硫酸铜、无水乙醇、95%乙醇、石油醚、丙酮等均为国产分析纯。

1.2 试验方法

①叶绿素的提取将新鲜的芹菜叶洗净、晾干并剪成适当大小的碎片，分批投入沸水中烫漂1 min，不断搅拌，迅速取出，用去离子水冲洗3遍，滤干水分。用纱布包好后，再用不同浓度的乙醇常温浸泡过夜，浸提后在波长为630 nm处测定提取液的吸光度，比较不同浓度乙醇的浸提效果[3]。通过单因素原则分别探讨浸提时间和料液比的最佳工艺。

②皂化浸提完毕，将浸提液过滤，使之与叶分离，将所得溶液移入烧杯中，加入5%NaOH调节pH值至一定范围，然后将溶液转入圆底烧瓶中，70℃水浴加热回流，此时叶绿素发生皂化反应生成叶绿素镁钠[4]。考察皂化pH值和时间对皂化效果的影响。

表1 乙醇浓度对叶绿素提取效果的影响

表2 料液比对叶绿素提取效果的影响

表3 浸提时间对叶绿素提取效果的影响

③酸化铜代取下层皂化液用盐酸调节pH值至一定值，加20%CuSO4水浴加热，有叶绿素铜酸逐渐析出。用40～50℃热水和40%的乙醇溶液反复洗涤3次以除去过量CuSO4和其他可溶性杂质，减压抽滤，沉淀即为粗叶绿素铜酸，成盐后加水定容至50 mL，然后在波长630 nm处测定产品吸光度，确定铜代最佳工艺条件。

2 结果与分析

2.1 乙醇浓度的选择

取芹菜叶5 g，用20 mL各种浓度的乙醇分别提取叶绿素，一定时间后在波长为630 nm处测定提取液的吸光度，结果见表1。由表1可知，95%乙醇提取效果最好，吸光度为2.709。

2.2 料液比的选择

取芹菜叶5 g，分别用不同比例的95%乙醇提取叶绿素，一定时间后在波长为630 nm处测定提取液的吸光度，结果见表2。由表2可知，料液比为1∶9时提取效果最好。

2.3 浸提时间的选择

取芹菜叶5 g，用45 mL 95%乙醇提取叶绿素，每隔2 h在波长为630 nm处测定提取液的吸光度[5]，结果表明（表3），浸泡8 h时提取效果最好。

2.4 pH值和时间对皂化效果的影响

皂化是否彻底与温度和加碱量有关，在一定的温度下保持回流状态，加碱量由pH值衡量。pH值、时间对皂化效果的影响见表4。

皂化效果通过加入石油醚观察石油醚层的颜色来判断，如呈绿色，表示皂化不完全；呈黄色，表示皂化完全。试验结果表明，在70℃回流的条件下，影响皂化效果的主要因素是加碱量。控制pH值在11～12，时间30 min即可皂化完全。

2.5 酸化铜代

在酸性条件下，叶绿素中的镁离子易被铜离子取代。当 pH 值＞5时，会生成 Cu（OH）2沉淀，使 Cu2+浓度下降而影响铜代反应的进行，当pH值＜2时又会降低叶绿素铜钠的稳定性。因此铜代反应的pH值宜控制在2～5。采用L9正交试验组合表进行优选试验，酸化铜代反应试验因素、水平如表5所示，结果见表6。

从表6中R值分析可知，铜代时间是主要影响因素，而CuSO4加入量和pH值次之，温度的影响最小，综合分析得出，酸化铜代的最佳条件是：A2B1C2D3，即反应温度为75℃、回流时间为90 min、CuSO4的加入量为理论值的2倍、pH值为2～3。

2.6 成盐

将粗叶绿素铜酸用40～50℃热水和40%的乙醇溶液反复洗涤3次以除去过量CuSO4和其他可溶性杂质，再用丙酮溶解沉淀，边搅拌边缓慢加入5%NaOH乙醇溶液调节pH值至11，此时有沉淀生成，静置10 min，沉淀用无水乙醇洗涤，置烘箱中烘干，便得到绿黑色有金属光泽的叶绿素铜钠粉末。

表4 pH值和时间对皂化效果的影响

表5 酸化铜代反应正交试验因素水平

3 小结与讨论

通过以上试验说明，芹菜叶制取叶绿素铜钠盐的最佳工艺条件为：将5 g芹菜叶剪碎，用95%乙醇浸提，料液比为1∶9，浸提时间为8 h。加碱皂化的pH值为11～12。酸化铜代的pH值为2～3，温度为75℃，CuSO4的加入量为理论值的2倍，反应时间1.5 h。粗叶绿素铜酸用40～50℃热水过滤，再用无水乙醇洗涤，干燥即得产品。