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        艾葉葉綠素鋅鈉鹽的制備及其穩(wěn)定性研究

        2017-11-17 09:02:08王芳岳朝敏阮琴
        湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年20期
        關(guān)鍵詞:制備艾葉穩(wěn)定性

        王芳 岳朝敏 阮琴

        摘要:以艾葉(Artemisia argyi)為原料,通過(guò)超聲波輔助提取得到葉綠素,經(jīng)皂化、酸化、鋅代等過(guò)程,制得葉綠素鋅鈉鹽,并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了初探。結(jié)果表明,該產(chǎn)品的水溶性較好,具有較好的耐熱性,對(duì)氧化劑、還原劑不敏感,在pH為5~11的環(huán)境中均較穩(wěn)定,但在光照條件下穩(wěn)定性差。幾種常見(jiàn)的食品添加劑和一些金屬離子對(duì)葉綠素鋅鈉鹽的影響小,但Fe3+、Cu2+、Al3+、檸檬酸和維生素C對(duì)葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性有較大影響。

        關(guān)鍵詞:艾葉(Artemisia argyi);葉綠素鋅鈉鹽;制備;穩(wěn)定性

        中圖分類(lèi)號(hào):TS201.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2017)20-3921-04

        DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.20.031

        Abstract: Chlorophyll was extracted from Artemisia argyi with ultrasonic-assisted extraction. Sodium zinc chlorophyllin was prepared from the chlorophyll extracting through the processes of saponification, acidification and zinc substitution. Results showed that sodium zinc chlorophyllin has high water-solubility, good heat resistance at certain temperature, high resistance abilities to oxidants and reducers, and it is stable in the environments of pH 5~11. But it has poor stability under sunshine. And the food additives and metal-salts have little effect on the stability of sodium zinc chlorophyllin. However, it would be influenced by Fe3+,Cu2+,Al3+,citrate and vitamin C.

        Key words: Artemisia argyi; sodium zinc chlorophyllin; preparation; stability

        葉綠素是較早開(kāi)發(fā)的一種天然的色素,其安全無(wú)毒,并具有抗氧化[1]、降血脂、降血糖等諸多功能[2],但游離的葉綠素不穩(wěn)定,所以給其應(yīng)用帶來(lái)了困難[3]。如果將葉綠素制成葉綠素鋅鈉鹽,可增加穩(wěn)定性,并且能起到一定的補(bǔ)充鋅作用[4]。目前,葉綠素鋅鈉鹽廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品、飲料中,而且對(duì)癌癥的治療也有一定的作用[5]。

        艾葉(Artemisia argyi)又名艾蒿、艾,為菊科蒿屬多年生草本植物[6],在醫(yī)藥、食品、香料等行業(yè)都有使用[7],主要成分有揮發(fā)油[8]、葉綠素、黃酮類(lèi)化合物[9]等。雖然艾葉中含有豐富的葉綠素,但是其葉綠素的開(kāi)發(fā)應(yīng)用尚未見(jiàn)報(bào)道,研究艾葉葉綠素鋅鈉鹽的制備工藝及其穩(wěn)定性,為艾葉進(jìn)一步開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 材料與試劑

        艾葉:采自浙江省金華市。

        乙醇、氫氧化鈉、鹽酸、石油醚、硫酸鋅、氯化鈉、檸檬酸、過(guò)氧化氫等均為分析純。

        1.2 儀器設(shè)備

        UV-2550型紫外分光光度計(jì);新T6型分光光度計(jì);JY-92Ⅱ型超聲波細(xì)胞破碎儀;HWS28型恒溫水浴鍋等。

        1.3 方法

        1.3.1 工藝過(guò)程 將新鮮艾葉清洗干凈,剪碎,加入體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液,超聲波處理一定時(shí)間,抽濾棄渣,濾液置于燒瓶中,加入5%NaOH調(diào)節(jié)pH至11,于65 ℃恒溫水浴加熱1 h。然后減壓蒸餾回收乙醇,濃縮液用同體積的石油醚萃取3次,得葉綠素皂化液,用0.1 mol/L的HCl調(diào)節(jié)溶液pH至2~3,而后不斷攪拌緩慢加入20%的ZnSO4溶液(料液比為1∶5),于75 ℃水浴加熱2 h。減壓抽濾,將所得的固體水洗3次,用5%NaOH溶液溶解沉淀,并于低于60 ℃條件下烘干,即得葉綠素鋅鈉鹽成品[10]。

        1.3.2 超聲波有機(jī)溶劑提取葉綠素工藝的優(yōu)化 在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上,選擇料液比、超聲時(shí)間、提取溫度和提取時(shí)間為考察因素,以葉綠素提取量作為考察指標(biāo),進(jìn)行L9(34)的正交試驗(yàn)(表1),優(yōu)化葉綠素提取的工藝。

        1.3.3 葉綠素鋅鈉鹽的光譜特性 稱(chēng)取葉綠素鋅鈉鹽0.1 g,蒸餾水溶解并定容100 mL,制得0.1%的水溶液,用紫外分光光度計(jì)在380~800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。

        1.3.4 葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性研究 取50 mg葉綠素鋅鈉鹽,蒸餾水溶解并定溶于1 000 mL,制得0.005%的葉綠素鋅鈉鹽溶液,作為試驗(yàn)應(yīng)用液。

        1)溫度對(duì)葉綠素鋅鈉鹽的影響。每份取10 mL葉綠素鋅鈉鹽試驗(yàn)應(yīng)用液密封于試管中,分別于4、30、50、70、95 ℃下放置4 h。每隔1 h測(cè)定溶液的吸光度,3次重復(fù)。

        2)光照對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響。每份取10 mL葉綠素鋅鈉鹽試驗(yàn)應(yīng)用液密封于試管中,分別放置于暗處和自然光下靜置8 h。每隔2 h測(cè)定溶液的吸光度,3次重復(fù)。

        3)氧化劑、還原劑對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響。每份取10 mL葉綠素鋅鈉鹽試驗(yàn)應(yīng)用液密封于試管中,分別加入2 mL不同濃度(0、0.5%、2%、6%、10%)的H2O2、Na2SO3溶液,在室溫下避光靜置1 h,測(cè)定其吸光度,3次重復(fù)。endprint

        4)金屬離子對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響。每份取10 mL葉綠素鋅鈉鹽試驗(yàn)應(yīng)用液密封于試管中,然后分別加入2 mL 0.1 mol/L含有不同金屬離子(Na+、Ca2+、K+、Cu2+、Al3+)溶液,同時(shí)對(duì)照加2 mL的蒸餾水,在室溫下避光靜置1 h,測(cè)定其吸光度,3次重復(fù)。

        5)常用食品添加劑對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響。每份取10 mL葉綠素鋅鈉鹽試驗(yàn)應(yīng)用液密封于試管中,分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的維生素C和檸檬酸溶液,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的氯化鈉、葡萄糖和蔗糖溶液各2 mL,在室溫下避光靜置1 h,測(cè)定其吸光度,3次重復(fù)。

        6)pH對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響。每份取10 mL葉綠素鋅鈉鹽試驗(yàn)應(yīng)用液密封于試管中,分別用0.1 mol/L HCl和NaOH調(diào)節(jié)配制成pH為3、5、7、9、11、13的葉綠素鋅鈉鹽溶液,室溫下避光靜置1 h,測(cè)定其吸光度,3次重復(fù)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 超聲波有機(jī)溶劑提取葉綠素正交試驗(yàn)結(jié)果

        在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上,進(jìn)行L9(34)的正交試驗(yàn),結(jié)果如表2所示。影響艾葉葉綠素提取因素中,其主次順序?yàn)榱弦罕?提取溫度>超聲時(shí)間>提取時(shí)間,最終確定優(yōu)化條件為料液比1∶10,超聲功率50 W,超聲時(shí)間8 min,提取溫度65 ℃,提取時(shí)間20 min。將提取到的葉綠素溶液,按“1.3.1”工藝過(guò)程制備葉綠素鋅鈉鹽,20 g新鮮的艾葉制得葉綠素鋅鈉鹽0.266 g,得率為1.330%。

        2.2 葉綠素鋅鈉鹽的特征光譜

        從圖1可以看出,由艾葉制成的葉綠素鋅鈉鹽在380~800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有2個(gè)吸收峰,分別是410 nm和656 nm,且最大吸收峰在410 nm,與賴(lài)海濤等[11]用茶葉制得的葉綠素鋅鈉鹽的特征吸收峰相似。因此,以最大吸收波長(zhǎng)410 nm處測(cè)得的吸光度為參比,探討葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性。

        2.3 葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性研究

        2.3.1 溫度對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響 由圖2可知,葉綠素鋅鈉鹽溶液在70 ℃及以下溫度時(shí)表現(xiàn)均較穩(wěn)定,處理4 h吸光度下降不超過(guò)10%;溫度為95 ℃時(shí),處理4 h后,葉綠素鋅鈉鹽溶液的吸光度顯著下降(P<0.05),比處理0 h的下降了42.9%。說(shuō)明溫度在70 ℃以?xún)?nèi),葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性相對(duì)較好,隨著溫度的進(jìn)一步升高,葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性下降。

        2.3.2 光照對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響 結(jié)果(圖3)表明,葉綠素鋅鈉鹽對(duì)光敏感,光照2 h,下降幅度就達(dá)86.7%,而在避光條件下,8 h僅下降了10.7%。這可能是光照加快了葉綠素鋅鈉鹽的分解[12],所以在葉綠素鋅鈉鹽使用和貯存的過(guò)程中應(yīng)避免陽(yáng)光直射。

        2.3.3 氧化劑、還原劑對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響 由圖4可看出,經(jīng)不同濃度的Na2SO3和H2O2處理后,葉綠素鋅鈉鹽溶液的吸光度無(wú)顯著性變化(P>0.05)。由此可見(jiàn),氧化劑和還原劑對(duì)葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性影響較小。

        2.3.4 部分金屬離子對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響 從圖5可以看出,與CK(對(duì)照組)相比,Na+、Ca2+和K+ 3種金屬離子的存在對(duì)葉綠素鋅鈉鹽溶液的吸光度并沒(méi)有顯著影響(P>0.05)。而添加Cu2+、Al3+的處理,葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性下降,這說(shuō)明葉綠素鋅鈉鹽溶液對(duì)Cu2+、Al3+金屬離子較敏感,加工貯存時(shí)應(yīng)注意避免與其接觸。

        2.3.5 常用食品添加劑對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響 從圖6可以看出,相較對(duì)照組,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的檸檬酸和維生素C后,葉綠素鋅鈉鹽溶液的吸光度顯著下降(P<0.05)。而當(dāng)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的葡萄糖、蔗糖和氯化鈉溶液后,葉綠素鋅鈉鹽溶液的吸光度沒(méi)有明顯的變化。由此可知,葉綠素鋅鈉鹽溶液對(duì)檸檬酸和維生素C較敏感,使用時(shí)應(yīng)注意。而葡萄糖、蔗糖和氯化鈉對(duì)其沒(méi)有明顯影響。

        2.3.6 pH對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的影響 結(jié)果(圖7)表明,在pH 5~11范圍內(nèi),葉綠素鋅鈉鹽溶液的吸光度無(wú)顯著性變化(P>0.05)(與pH 7時(shí)的吸光度比較,下同)。但當(dāng)pH 3和pH 13時(shí),樣品溶液吸光度顯著降低(P<0.01)。由此可知,葉綠素鋅鈉鹽在pH為5~11的環(huán)境中比較穩(wěn)定,在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的環(huán)境中穩(wěn)定性下降。

        3 結(jié)論

        1)艾葉葉綠素較適宜提取工藝為提取溶劑95%乙醇,料液比1∶10,超聲功率50 W,超聲時(shí)間8 min,提取溫度65 ℃,提取時(shí)間20 min。所得葉綠素溶液經(jīng)皂化、酸化、鋅代、水洗、5% NaOH溶液溶解、烘干,得葉綠素鋅鈉鹽,得率達(dá)1.330%,產(chǎn)品顏色為墨綠色、且具有金屬光澤、水溶性好。

        2)艾葉葉綠素鋅鈉鹽對(duì)光較敏感,在70 ℃及以下溫度穩(wěn)定性較好,氧化劑和還原劑對(duì)其穩(wěn)定性影響很小。Na+、Ca2+和K+對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性無(wú)明顯影響,而Cu2+、Al3+對(duì)其有不良影響。在pH 5~11的環(huán)境中均較穩(wěn)定。常見(jiàn)食品添加劑對(duì)葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性影響不大,但是要避同檸檬酸和維生素C共用。

        4 討論

        本試驗(yàn)中艾葉葉綠素鋅鈉鹽具有金屬光澤,水溶性好等特性,這與郭瑞華等[13]對(duì)柏樹(shù)葉葉綠素鋅鈉鹽的研究一致。植物色素的穩(wěn)定性會(huì)受光照、溫度、氧化劑、還原劑等因素的影響,艾葉葉綠素鋅鈉鹽具有光不穩(wěn)定性,熱穩(wěn)定性,強(qiáng)酸(pH 3)強(qiáng)堿(pH 13)時(shí)性質(zhì)不穩(wěn)定,抗氧化還原能力較好,這與丁林等[14]對(duì)石榴葉葉綠素鋅鈉鹽穩(wěn)定性的研究以及丁潔等[15]對(duì)葉綠素鋅鈉鹽的理化性質(zhì)及其應(yīng)用研究的結(jié)果相似。檸檬酸和維生素C對(duì)葉綠素鋅鈉鹽的穩(wěn)定性影響較大,這可能是在酸性的環(huán)境中鋅離子被氫離子取代,形成脫金屬的卟啉結(jié)構(gòu)[16],導(dǎo)致穩(wěn)定性下降。

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