專利名稱：天然葉綠素鐵鋅鹽的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然色素的制備方法，具體地說是一種天然葉綠素鐵鋅鹽的制備方法。
背景技術(shù)：
人類生存所需的葉綠素屬于鎂卟啉化合物，是一種無毒、無副作用的天然色素。但是由于葉綠素性質(zhì)不穩(wěn)定，易褪色變質(zhì)，使其應(yīng)用受到極大的限制。當(dāng)葉綠素中心的鎂離子被其它金屬離子(Cu2+、Zn2+、Fe3+Fe2+、Co2+等)取代后，就形成單層卟啉配合物。目前已制備的葉綠素衍生物產(chǎn)品如銅葉綠酸鈉鹽、鋅葉綠酸鈉鹽、鈷葉綠酸鈉鹽、鐵葉綠酸鈉鹽等，具有優(yōu)良著色效果，促進(jìn)造血、保肝、抗微生物、促進(jìn)創(chuàng)傷和潰瘍愈合及抗突變等生物特性和獨(dú)特的藥理功能，易于被人體吸收以及無毒副作用，被廣泛地用于醫(yī)藥、食品、日用化工及臨床。近年的科技發(fā)展是將葉綠素衍生物應(yīng)用于惡性腫瘤的診斷、治療和防治的研究取得了重大突破。
葉綠素結(jié)構(gòu)與人類以及大多數(shù)動(dòng)物血液中的血紅素的結(jié)構(gòu)極其相似，都是四吡咯金屬化合物，其主要區(qū)別在于葉綠素的中心原子是鎂而血紅素的中心原子是鐵。如果將天然葉綠素鐵(II)代脫鎂，鋅離子成鹽制備成天然葉綠素鐵鋅鹽不僅能促進(jìn)血紅蛋白的再生，具有一定的抗貧血作用及抗氧化作用，而且給予人同時(shí)補(bǔ)鋅。經(jīng)檢索制備天然葉綠素鐵鋅鹽的方法，尤其是從蠶沙中提取葉綠素并衍生化為鐵鋅鹽的技術(shù)方案還未見有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以蠶沙為原料，用單因素輪換法將葉綠素皂化、酸化、鐵(II)代、成鹽，方法簡捷，提純率高的天然葉綠素鐵鋅鹽的制備方法。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用以下技術(shù)方案一種天然葉綠素鐵鋅鹽的制備方法，它以蠶沙為原料，其特征在于，按下述方法制備，A、皂化及萃取方法將蠶沙用破碎機(jī)破碎、軟化、混合溶劑浸提，向浸提后的葉綠素溶液中加入10％NaOH溶液調(diào)節(jié)試液pH為11，在65℃溫度下加熱1小時(shí)，減壓蒸餾回收溶劑；將皂化后的溶液冷卻后轉(zhuǎn)入分液漏斗中，加入等體積的石油醚振蕩1分鐘，靜置2-3鐘分層，萃取2-3次；收集下層深綠色的葉綠素鈉鹽水溶液；B、酸化和鐵代方法將萃取提純后的葉綠素鈉鹽水溶液放入反應(yīng)容器中，滴加1∶5鹽酸調(diào)節(jié)pH＝2～3后，鎂離子從卟啉環(huán)內(nèi)脫出。加入足量亞鐵離子溶液，充分?jǐn)嚢梃F代，生成的黑色沉淀物為鐵葉綠素酸，后過濾、洗滌沉淀干凈；C、成鹽方法將制得的鐵葉綠酸用濃堿小心溶解至完全，加入過量的成鹽離子Zn2+后沉淀，分離，干燥，即可得到墨綠色的鐵葉綠素鋅鹽。
葉綠素是鎂卟啉化合物，中心原子鎂通過共價(jià)鍵和配位鍵與卟啉環(huán)相連，由于鎂與卟啉環(huán)的螯合不穩(wěn)定，在光、熱、酸、堿等作用下，中心原子鎂極易脫落下來，生成褐色的脫鎂葉綠素，從而使其綠色褪色或消失。
葉綠素是高分子量的碳?xì)浠衔铮哂杏H脂性，不溶于水。葉綠素結(jié)構(gòu)中有雙羧酸酯，一個(gè)為甲基所酯化，一個(gè)為植醇基所酯化。在堿性溶液中發(fā)生皂化反應(yīng)，脫去甲基和植醇基，生成可溶于水的鹽。在酸性介質(zhì)中，葉綠素脫鎂生成葉綠素酸。
于pH＝2～3鹽酸溶液中葉綠素酸卟啉環(huán)中的氫可被亞鐵離子取代生成鐵葉綠酸，即以鐵為中心原子的卟啉化合物。在一定條件下可與鋅離子反應(yīng)成鹽。
本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，①以易得原料蠶沙提取天然葉綠素后制備葉綠素衍生物--葉綠素鐵(II)鋅鹽，實(shí)現(xiàn)給予人的鐵、鋅同補(bǔ)且無毒副作用；鐵葉綠酸鋅鹽為墨綠色粉狀固體，不溶于水和稀鹽酸中，微溶于丙酮、乙醇，溶液為黃綠色，較易溶于堿性溶液中得翠綠色溶液。②制備方法簡捷、成本低，提純率高，不產(chǎn)生葉綠素鐵(III)鋅鹽；③應(yīng)用廣泛，可是藥品，也可是食品添加劑。在食品、醫(yī)藥等方面有著非常廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是合成過程中五種產(chǎn)物的UV吸收光譜示意圖。
圖2是脫鎂葉綠酸的IR光譜圖。
圖3是脫鎂鐵葉綠酸鋅的IR光譜圖。
圖4是鐵葉綠酸鋅的IR光譜圖。
圖5是鐵葉綠酸的IR光譜圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明使用的主要儀器HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋(金壇)；220A雙波長掃描分光光度計(jì)(日本)；AEL-160電子天平；Elementar Vario EL微量元素分析儀(Germany)；NicoletMangna-IR 750 Fourier紅外光譜儀本發(fā)明使用的主要藥品丙酮、乙醇、NaOH、HCl、石油醚、10％鋅試劑、硫酸亞鐵。
原料蠶沙(唐山)鐵葉綠酸的制備原理的結(jié)構(gòu)反應(yīng)式
用反應(yīng)方程式表示皂化反應(yīng) 酸化反應(yīng) 鐵代反應(yīng)
成鹽反應(yīng)鐵葉綠酸與鋅離子在弱堿性條件下反應(yīng)生成鐵葉綠素鋅鹽。
制備方法實(shí)施例皂化及萃取方法將100公斤蠶沙用破碎機(jī)破碎，破碎狀的粉末加水(1∶0.6)軟化5小時(shí)，用2倍的丙酮-乙醇混合溶劑浸提，過濾。向浸提后的葉綠素溶液中加入10％NaOH溶液調(diào)節(jié)試液pH為11，于HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋中在60℃溫度下加熱1小時(shí)，減壓蒸餾回收溶劑；將皂化后的溶液冷卻后轉(zhuǎn)入分液錐體漏斗中，加入等體積的石油醚振蕩1分鐘，靜置2-3分鐘分層，萃取2-3次；收集下層深綠色的葉綠素鈉鹽水溶液；酸化和鐵代方法將萃取提純后的葉綠素鈉鹽水溶液放入反應(yīng)器中，滴加1∶5鹽酸調(diào)節(jié)pH＝2～3后，形成黃褐色脫鎂酸液。加入足量的亞鐵離子溶液，充分?jǐn)嚢梃F代2小時(shí)，生成的黑色沉淀物為鐵葉綠素酸，后過濾、水洗滌沉淀干凈；通過絡(luò)合滴定法測定溶液中的Mg、Fe離子含量，計(jì)算出葉綠素鐵取代率達(dá)到54％。用220A雙波長掃描分光光度計(jì)和Nicolet Mangna-IR750 Fourier紅外光譜儀檢測，確定鐵葉綠素酸結(jié)構(gòu)，從而證明方法正確。
成鹽方法將制得的鐵葉綠酸用濃堿小心溶解至完全，堿性過大時(shí)可用鹽酸調(diào)整，加入過量的成鹽離子Zn2+后沉淀，分離，干燥，即可得到墨綠色的鐵葉綠素鋅鹽。EDTA絡(luò)合滴定法測定溶液中的Zn2+含量，計(jì)算出鐵葉綠素鋅的成鹽率達(dá)到99％。通過UV、IR光譜和Elementar Vario EL微量元素分析儀(Germany)，檢測了結(jié)構(gòu)特征并與皂化和鐵代產(chǎn)物的光譜圖比較，確定產(chǎn)物是鐵葉綠酸鋅鹽。
鐵葉綠酸鋅鹽性狀為墨綠色粉狀固體，不溶于水和稀鹽酸中，微溶于丙酮、乙醇，溶液為黃綠色，較易溶于堿性溶液中得翠綠色溶液。
鐵葉綠酸鋅的成鹽分析1.從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象變化來看，脫鎂酸為黃褐色，鐵酸為黑色，說明鐵參與反應(yīng)。而成鹽時(shí)，將鐵葉綠酸溶于堿液中，溶液顏色為棕黑色，加入Zn2+試劑，立即產(chǎn)生綠色沉淀，說明有新物質(zhì)生成。
2.從鐵酸的性質(zhì)看，能與堿反應(yīng)而溶于堿液中顯酸性，應(yīng)說明鐵嵌入到了卟啉環(huán)中心，而不是側(cè)鏈。
3.紫外-可見吸收光譜(UV)與紅外光譜(IR)參見附圖1，圖1中鐵葉綠酸鋅1，脫鎂葉綠酸2，鐵葉綠酸3，葉綠素4，鎂葉綠酸5。從UV譜圖分析，鐵葉綠酸鋅1的吸收曲線在415nm和655nm與葉綠素4的峰形相似，而與鐵酸的差別較大，說明鋅到了側(cè)鏈。鋅帶兩個(gè)正電荷，它的吸電子效應(yīng)減弱了羧酸基的給電子效應(yīng)，使Q帶從691nm移動(dòng)到了655nm，與文獻(xiàn)報(bào)道的葉綠素鐵鈉的吸收峰(405nm和650nm)較為接近。
參見附圖2，3，4，5。從圖的IR譜圖分析可確定鐵配位到了卟啉環(huán)中心形成了鐵卟啉，鋅離子與鐵卟啉以成鹽方式結(jié)合，鏈接到環(huán)外側(cè)鏈羧基處形成了鐵葉綠酸鋅。
4.元素分析N、C、H三種元素百分含量(W％)分別為N(6.05)；C(44.17)；H(3.58)。
理論值推測環(huán)外羧基氧百分含量為6％～11％，余下部分為由C、N、H等構(gòu)成的葉綠素卟啉環(huán)，約占51％～59％；元素分析結(jié)果顯示C、N、H所占比例之和為53.8％，與理論推斷值較為接近。其余的為鋅和鐵及少量雜質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種天然葉綠素鐵鋅鹽的制備方法，它以蠶沙為原料，其特征在于，按下述方法制備，A、皂化及萃取方法將蠶沙用破碎機(jī)破碎、軟化、浸提，向浸提后的葉綠素溶液中加入10％NaOH溶液調(diào)節(jié)試液pH為11，在65℃溫度下加熱1小時(shí)，減壓蒸餾回收溶劑；將皂化后的溶液冷卻后轉(zhuǎn)入分液漏斗中，加入等體積的石油醚振蕩1分鐘，靜置2-3鐘分層，萃取2-3次；收集下層深綠色的葉綠素鈉鹽水溶液；B、酸化和鐵代方法將萃取提純后的葉綠素鈉鹽水溶液放入反應(yīng)容器中，滴加1∶5鹽酸調(diào)節(jié)pH＝2～3后，鎂離子從卟啉環(huán)內(nèi)脫出，加入亞鐵離子溶液，充分?jǐn)嚢梃F代，生成的黑色沉淀物為鐵葉綠素酸，后過濾、洗滌沉淀干凈；C、成鹽方法將制得的鐵葉綠素酸用濃堿溶解至完全，加入成鹽離子Zn2+后沉淀，分離，干燥，即可得到墨綠色的鐵葉綠素鋅鹽。
全文摘要
一種天然葉綠素鐵鋅鹽的制備方法，屬于天然色素的制備領(lǐng)域。其方法是將蠶沙用破碎機(jī)破碎、軟化、浸提，向浸提后的葉綠素溶液中加入10％NaOH溶液調(diào)節(jié)試液pH值，經(jīng)加熱、減壓蒸餾回收溶劑；將皂化后的溶液冷卻后轉(zhuǎn)入分液漏斗中，加入石油醚振蕩、萃取、收集葉綠素鈉鹽水溶液并將其放入反應(yīng)容器中，滴加鹽酸調(diào)節(jié)pH值后，鎂離子從卟啉環(huán)內(nèi)脫出，加入亞鐵離子溶液，充分?jǐn)嚢梃F代，生成的黑色沉淀物為鐵葉綠素酸，后過濾、洗滌沉淀干凈；將制得的鐵葉綠素酸用濃堿溶解至完全，加入成鹽離子后沉淀，分離，干燥，即可。本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，原料易得，制備方法簡捷、應(yīng)用廣泛，在食品、醫(yī)藥等方面有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07F19/00GK101045730SQ20071006154
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者劉淑萍, 孫彩蕓, 閆路省 申請(qǐng)人:河北理工大學(xué)