Хлорофиллин меди натрия безопасен?

Хлорофилл является естественным пигментом, который является безопасным и имеет определенные физиологические функции. Современные исследования показали, что хлорофилл может быть использован не только в качестве естественного красителя в пище или косметике, но и имеет важные физиологические свойства, такие как антимутагенные, понижающие уровень холестерина и ослабляющие запор эффекты [1]. Кроме того, поскольку молекулярная структура хлорофилла очень похожа на структуру гемоглобина человека, единственным отличием которого являются центральные ионы, хлорофилл также используется для лечения анемии [2].

Кроме того,Хлорофилл (хлорофилл)Может также способствовать росту нормальных красных кровяных клеток, увеличить тело и#39;s содержание кислорода, и поощрять разделение клеток, тем самым помогая кузову и#39; метаболизм s [3]. Однако хлорофилл не растворим в воде и легко разлагается при легких и определенных температурных условиях, что ограничивает его применение. Исследования показали, что продукт, образовавшийся в результате замены Иона магния в центре хлорофилла ионами металлов, такими как медь, железо и цинк, является более стабильным и водорастворимым, чем хлорофилл, и по-прежнему имеет такую же цветовую и физиологическую функцию, как и хлорофилл. Таким образом, было проведено много исследований по производным хлорофилла, и метод замены магниевого Иона медным ионом, чтобы сформировать медную хлорофиловую соль натрия, является наиболее широко используемым методом [2].

В настоящем документе представлен обзор структуры и свойств хлорофиллина натрия меди с уделением особого внимания процессу подготовки. В нем также кратко излагаются проблемы и возможные улучшения, закладывая теоретическую основу для дальнейших исследований и разработки соответствующих продуктов.

1 структура и свойства хлорофиллина меди натрия

1.1 структура хлорофиллина меди натрия

Молекулярные формулы хлорофиллиновой медной натриевой соли составляют C34 H31 O6 N4 CuNa3 и C34 H30 O5 N4 CuNa2, а относительные молекулярные массы составляют около 724,17 и 684,16. Хлорфиллиновая медная натриевая соль представляет собой продукт, получаемый из хлорофилла в результате ряда реакций. Хлорофилл содержит четыре пиррольных кольца, связанных друг с другом группами метилена (= C -), образуя стабильную конгированную систему. Магниевый ион связан с центром комбинированной системы, а две группы гетеронифицированных карбоксилов прикреплены к боковым цепям комбинированной системы, гетеронифицированные метанолом и фитолом [4]. Хлорофиллин меди натрия является продуктом сапонификации хлорофиллина для удаления фитола и метанола, а также замены Mg2+ на Cu2+ в кислотных условиях. Молекулярные структуры хлорофиллина и хлорофиллина меди натрия показаны на рис. 1.

1.2 свойства хлорофиллина меди натрия

Хлорофиллин из меди натрия легко растворяется в воде, легко растворимыми в спиртах и нерастворимыми в маслах, жирах и нефтяном эфире. Темно-зеленый цвет и в порошковой форме. Его водный раствор прозрачный сине-зеленый. Если Ca2+ присутствует, он ускоряется. Сканирование ультрафиолетовой спектроскопии показывает, что максимальные пики поглощения находятся в диапазонах длины волны 405 нм и 630 нм.

2 функциональное применение хлорофиллина натрия меди

2.1 применение в пищевой промышленности

Хлорофиллин натрия медь разрешен к использованию в таких продуктах, как желе, консервированные овощи, конфеты, напитки, фруктовые и овощные соки, хлебобулочные изделия, готовые вина и т.д. [5].

2.2 применение в медицинских целях

Исследования показали, что хлорофиллин из меди натрия обеспечивает защиту и развитие печени, а также может лечить желтуху и другие заболевания [6]; Кроме того, хлорофиллин меди натрия может усилить гематопоэтическую функцию, стимулировать производство гемоглобина и лечить такие симптомы, как анемия [7]; Хлорофиллин меди натрия оказывает влияние на регулирование пероральных микроорганизмов, предотвращение кариеса и пародонтита, а также исключение плохого дыхания во рту и дыхательных путях [8]. Кроме того, хлорофиллин из меди натрия также используется для лечения экземы, обморожения, острого панкреатита и других заболеваний [9].

2.3 красители

Хлорофиллин натрия медь может использоваться для окрашивания и является экологически чистым и энергосберегающим красителем. Использование его для окраски не только обеспечивает полное использование ресурсов биомассы, но и соответствует нынешней концепции обеспечения экологической безопасности и охраны окружающей среды. Van Na, Yang Ruiling et al. [10-11] в результате исследований было установлено, что хлорофиллиновый медь натрия подходит для окрашивания шерсти, шелка и нейлона в кислотных условиях, и цветостойкость этих материалов после окрашивания хлорофиллином меди натрия также может достигать уровня 3 или выше.

2.4 другие виды применения

Руан [12] установил, что все твердотельные суперконденсаторы с хлорфиллиновыми медными солевыми электродами натрия обладают хорошей гибкостью и гибкостью. Это также свидетельствует о потенциальном применении хлорфиллиновой медной натриевой соли во всех твердотельных суперконденсаторах.

3 исследования по процессу подготовки хлорофиллина из меди натрия

Подготовка хлорофиллина из меди натрия включает извлечение хлорофилла и использование хлорофилла для подготовки хлорофиллина из меди натрия.

3.1 экстракция хлорофилла

Исследования показали, что методы извлечения хлорофилла в основном включают экстракцию растворителей, ультразвуковую экстракцию, сверхкритическую экстракцию жидкости и другие методы [13]. Наиболее широко используемым методом является экстракция растворителей. Этот метод основан на принципе, как dissolves, как. Чем более схожи химические свойства экстракционного растворителя и извлеченного вещества, тем выше растворимость экстракта в растворителе и тем легче его извлечь. Хлорофилл содержит гидрофилическую порфиринскую группу и липофильную структуру хлорофиллола [13].

Липофильный хлорофиллин имеет 20 атомов углерода, а более длинная углеродная цепь определяет его низкую полярность, сильную липофильность и слабую гидрофилистичность. Напротив, полярная структура порфирина усиливает полярность. Таким образом, наилучшим растворителем для экстракции хлорофиллина является среднеполярный органический растворитель, такой, как ацетон, этанол, эфир и т.д. Различия в характеристиках обычных растворителей показаны в таблице 1 ниже.

Ян чжун [14] экспериментально сравнил воздействие более десяти растворителей, таких как 100% безводный этанол и 100% ацетон, на коэффициент извлечения хлорофилла. В результате лучшим экстракционным растворителем стала смесь ацетона и безводного этанола (1:2,v /v) с массовой долей 85%. Смешанный растворитель оказывает более эффективное экстракционное воздействие, чем Один растворитель, что может рассматриваться в качестве синергического эффекта экстракции. Можно также считать, что свойства смешанного растворителя в большей степени аналогичны свойствам экстракта, что приводит к повышению коэффициента экстракции. Хотя смешанный раствор ацетона и других растворителей обладает высоким коэффициентом извлечения хлорофилла, ацетон имеет низкую температуру вспышки, является взрывоопасным и крайне летучим и поэтому опасен для широкомасштабного применения в промышленности. Поэтому необходимо заменить ацетон реагентом, который отличается высокой степенью безопасности и низкой токсичностью в качестве растворителя для экстракции хлорофилла. Этанол отличается низкой летучестью, низкой токсичностью и высокой степенью безопасности, а также высоким коэффициентом экстракции хлорофилла, что делает его лучшим реагентом для промышленной экстракции хлорофилла.

Хлорофилл находится между белком и липидным билайером хлоропласта. Гидрофилическая порфиринская группа связана с белком, а гидрофобный хлорофиллол связан с липидным слоем. При экстракции хлорофилла добавление небольшого количества воды полезно для отделения гидрофилической группы хлорофилла от белка, тем самым облегчая экстракцию хлорофилла. Фан цзяян [15] установил, что максимальная скорость извлечения хлорофилла составляла 12,8 г/кг, в то время как соотношение этанола и воды составляло 4:1. Уровень экстракции снизился при 100% использовании этанола.

Технология экстракции сверхкритических жидкостей представляет собой новую технологию разделения, характеризующуюся низкими рабочими температурами, высокой эффективностью разделения и высокими коэффициентами рекуперации растворителей. Он был использован в последние годы для извлечения активных ингредиентов растений и китайских растительных лекарственных средств. Лефевр [16] обнаружил, что хлорофилл может быть получен путем добавления 30% полярного модификатора в двуокись углерода путем экстракции сверхкритической жидкости.

Ультразвуковая экстракционная технология также часто используется для разделения и экстракции. Кавитационный эффект ультразвуковых вибраций может способствовать развитию клеточного Лиза, тем самым облегчая извлечение растворителей. Чхве [17] показал, что коэффициент экстракции хлорофилла при помощи ультразвуковой экстракции выше, чем при использовании органических растворителей.

3.2 подготовка хлорофиллина из меди натрия

Подготовка хлорофиллина меди натрия включает четыре этапа реакции: сапонификацию, подкисление, замещение меди и образование соли. Кроме того, поскольку содержание хлорофилла в сырье крайне низкое, он будет содержать много примесей после экстракции. Поэтому в дополнение к этим необходимым мерам реагирования добавляется также этап очистки и удаления примесей. На самом деле, существующий процесс имеет определенные недостатки, такие как неполная сапонификация, «зеленые потери» при замене меди, плохие результаты очистки и низкое качество продукции. Поэтому необходимы дальнейшие улучшения.

3.2.1 принцип подготовки хлорофиллина меди натрия (1) сапонификации

Две эфирные группы на молекуле хлорофиллина реагируют гидроксидом натрия, образуя реакцию сапонификации, которая удаляет фитол и метанол, образуя водорастворимую хлорфиллиновую соль натрия (в качестве примера см. рис. 2).

(2) подкисление

В кислотной среде ионы водорода заменяют ионы магния и натрия в хлорфиллиновой соли натрия, образуя хлорфиллиновую кислоту и магний и сульфаты натрия (см. рис. 3).

(3) производство меди

В кислотной среде добавляется определенное количество раствора CuSO4, а ионы водорода в молекуле хлорофилла заменяются ионами меди, образующими хлорофиллин темно-зеленой меди (см. рис. 4).

(4) образование соли

Растворить хлорфиллиновую медную кислоту и вступать в реакцию с гидроксидным раствором натрия для получения хлорофиллиновой соли из меди натрия, растворимой в воде (см. рис. 5).

3.2.2 проблемы и усовершенствования в процессе подготовки

Степень сапонификации хлорофиллина влияет не только на прогресс реакции замещения меди, но и на урожайность, цвет и текстуру хлорофиллиновой соли натрия меди. В некоторых исследованиях изучалось воздействие pH на реакцию сапонификации и был сделан вывод о Том, что оптимальными условиями сапонификации являются pH = 11 или 12 [3, 18-21]. Однако большинство измерителей pH и испытательных полос pH на рынке пригодны только для использования в водных растворах, в то время как экстракционным растворителем хлорофилла является высокая концентрация органических реагентов, таких как этанол и ацетон. В этих условиях измеренное значение pH подвержено определенным отклонениям и не является стабильным. Поэтому реакция сапонификации должна изучаться на основе фактического количества NaOH, а не только значения pH.

Хлорофилл является жирорастворимым веществом, которое может растворяться в нефтяном эфире до сапонификации. После сапонификации образуется водорастворимый хлорофиллат натрия, который нерастворим в нефтяном эфире. Поэтому после реакции сапонификации добавляется нефтяной эфир для извлечения, и полноту реакции сапонификации можно прогнозировать по слою и состоянию нефтяного эфирного слоя. Реакция завершается, когда две фазы четко разделены и слой эфира желтый [21].

При подкисляющем хлорофиллине меди натрия многие исследования добавляют определенную концентрацию серной кислоты в хлорофиллиновый раствор натрия для корректировки pH примерно до 2,5, а затем добавляют сульфат меди после реакции в течение определенного периода времени [22-24]. На самом деле, прямая регулировка pH до 2,5 может привести к разрушению порфириновой структуры натриевой соли хлорофиллята, в результате чего полученный хлорофиллат меди утрачивает свой зеленый цвет и дополнительно влияет на качество хлорофиллята натриевой меди. Цель подкисления заключается в Том, чтобы облегчить и сделать более удобной замену меди. Подкисление также позволяет избежать реакции сульфата меди с гидроксидом натрия на образование других веществ, таких как гидроксид меди. Поэтому при подкислянии заменителя меди pH сначала корректируется на нейтральную величину, для реакции добавляется соответствующее количество сульфата меди, а затем раствор корректируется на 2,5. Это может предотвратить разрушение порфириновой структуры в натриевой соли хлорофилла, которое может быть вызвано слишком кислой окружающей средой.

Поскольку хлорофилл присутствует в сырье в очень небольших количествах, после экстракции образуется относительно много примесей, поэтому необходимо принять меры по очистке. При подготовке хлорофиллина меди натрия проводится сапонификационная реакция для формирования хлорофиллина натрия, который затем добавляется в нефтяной эфир для экстракции растворителя. Цель состоит в удалении жирорастворимых веществ, таких как жир, каротин, лютеин и фитол, с целью повышения качества продукции [25]. При экстракции растворителя чем больше разница в коэффициентах разделения компонентов в двухфазном растворителе, тем лучше эффект разделения и тем выше скорость удаления примесей.

Традиционный процесс заключается в проведении сапонификационной реакции в этаноле для формирования хлорфиллиновой соли натрия, а затем с использованием нефтяного эфира для извлечения и удаления примесей. По сути дела, эффект экстракции растворителей с использованием двухфазной системы этанола-нефтяного эфира является низким, поскольку некоторые липофильные примеси также имеют высокую растворимость в этаноле, что делает эффект удаления примесей неудовлетворительным. Если этанол извлекается, то натриевая соль хлорофилла растворяется только в воде, а разница в полярности между водным и нефтяным эфиром велика, поэтому можно получить лучший эффект обеззараживания. Кроме того, многочисленные экстракции с одним растворителем могут удалять лишь небольшое количество примесей, которые очень растворимы в растворителе. Тем не менее, многочисленные экстракции с реагентами различной полярности могут отделить и извлечь различные примесей, тем самым повышая эффект обеззараживания. Поэтому для экстракции растворителей используются от 3 до 4 растворителей различных видов, таких, как этилацетат, бутанол, хлороформ и нефтяной эфир. Водный хлорофилл натрия раствор извлекается поэтапно от низкой полярности к высокой полярности для удаления примесей с различными полярностями.

Кроме того, после медно-заместительной реакции на формирование хлорофиллята меди, примесей удаляют путем промывки водой, низкоконцентрированным спиртом, нефтяным эфиром и т.д. Промывка водой может удалить избыточные водорастворимые примеси, такие как ионы натрия и меди. Промывка с помощью алкоголя низкой концентрации может удалять несапонифицированные полярные вещества, а промывка с помощью нефтяного эфира может удалять жирорастворимые примеси. Наконец, хлорофиллат сырой меди промывается, чтобы сформировать темно-зеленый, сыпучий, гранулированный, высококачественный продукт с металлическим блеском. Эти шаги также используются для очистки и удаления примесей для получения высококачественного продукта.

4 резюме и перспективы

В настоящее время благодаря повышению осведомленности о безопасности пищевых продуктов многие синтетические пигменты запрещены, а безопасные, натуральные продукты более популярны, что создает хорошие возможности для развития рынка натуральных пигментов. Хлорофиллин натрия медь, как безопасный натуральный пигмент, может быть не только добавлен в пищу в качестве красителя, но и имеет хорошие эффекты и применение в медицине. Однако, из-за низкого содержания хлорофилла в сырье, существует много примесей после экстракции, а также некоторые недостатки в существующем процессе подготовки, что приводит к низким качеством большей части хлорофиллиновой меди натрия, продаваемой на рынке. Поэтому существует настоятельная необходимость совершенствования процесса подготовки и метода очистки хлорофиллина из меди натрия с различных точек зрения.

Справочные материалы:

[1] ван мин, лю линвей. Прогресс в исследовании хлорофилла и его производных и анализ технологий "зеленой" защиты [J]. Журнал института легкой промышленности им. Чженчжоу, 2001 (1): 63-67.

[2] лю таоли. Поэтапная подготовка пектина, хлорфиллина натрия цинка и листового белка из навоза шелкочервя [D]. Наньнин: гуанси университет, 2014.

[3] лю Дан. Подготовка хлорофиллина меди натрия из микроводорослей и извлечение и отделение других биоактивных веществ [D]. Нанчанг: нанчанский университет, 2014.

[4] родригез-амайя, делия б, натуральные пигменты и красители [J]. Текущее мнение в области пищевой науки, 2016, 7: 20-26.

[5] GB 26406-2011, национальный стандарт безопасности пищевых продуктов: пищевые добавки: хлорофиллин меди натрия.

[6] махмуд и и, шехата а м, тариф н н и др. Спирулина ингибирует гепатоцеллюлярный Рак путем активации p53 и апоптоза и подавления окислительного стресса и ангиогенеза [J]. Жизнь Sci, 2021, 265: 118827.

[7] ван шуцзюнь, вэй кемин. Воздействие хлорофиллина меди натрия в сочетании с традиционной китайской медициной на поднаборы лимфоцитов у мышей с иммунной апластической анемией [J]. Китайский журнал традиционной китайской медицины наука и техника, 2013 (20): 618-619.

[8] Лу хуайю. Исследование зубной пасты с хлорофиллином из меди натрия для свежего дыхания [J]. Производство продуктов для ухода за полостью рта, 2014(24) : 18 — 19.

[9] кунихара минео, канбаяши миюки, осима такао. Противоположное воздействие морфина на корм и питье у крыс по отношению к административному времени [J]. Японский журнал фармакологии, 1983, 33: 829-835.

[10] ван на, дю юань, хуан хайдун и др. Краска шерсти, шелка и нейлоновых трикотажных тканей хлорофиллином меди натрия [J]. Трикотажная промышленность, 2020(10): 37 — 40.

[11] ян рушит. Исследование механизмов и эффективности окрашивания шелковых тканей хлорофиллином из меди натрия [D]. Вуси: цзяньнаньский университет, 2012.

[12] руан кайбин, ху цичжан, ван ючжу; И др. Универсальные твердотельные гибкие суперконденсаторы на основе хлорофиллина из меди натрия с сверхвысокой производительностью [J]. Материалы письма, 2019, 236: 383 — 386.

[13]Li N. исследование по извлечению хлорофилла из фильтрующей грязи на сахарном тростниковом сахарном заводе и подготовке хлорофиллина натрия цинка [D]. Далянь: далянский политехнический университет, 2014.

[14]Yang J, Cao JX, Yang WH, et al. Исследование по извлечению хлорофилла из спирулины методом разрушения клеток [J]. Наука, техника и инновации, 2019 (17): 7-9.

[15] фан цзясян, ли юэбин, цю цинлиан и др. Исследование процесса ультразвуковой экстракции хлорофилла a из спирулинового порошка [J]. Журнал испытаний безопасности и качества пищевых продуктов, 2016(7): 4198-4202.

[16]Lefebvre T,Destandau E,Lesellier E. последовательная экстракция карнозной кислоты, росмариновой кислоты и пигментов (ca- ротеноиды и хлорофилы)  Из российской федерации Розмари в сети Экстракция сверхкритической жидкости-хроматог сверхкритической жидкости-raphy[J]. Дж хроматогр а,2021,1639: 461709.

Чхве ун, ли хён. A производство из морской спирулины maxima путем оптимизации ультразвукового экстракционного процесса [J]. Прикладные науки, 2017, 8: 26 — 36.

[18] динь хуаньсин. Исследование химического состава штынбергии и исследование процесса подготовки хлорофиллина меди натрия [D]. Ланьчжоу: университет ланьчжоу, 2012.

[19] хан яолинг. Всестороннее использование сизаля [D]. Наньнин: университет гуанси, 2004.

[20] ян гуизи. Исследование по экстракции, процессу подготовки и стабильности хлорофиллина натриевой меди из морских водорослей [D]. Тяньцзинь: тяньцзинский научно-технический университет, 2005 год.

[21] луан цяньцянь. Исследование по вопросу о разделении и очистке активных ингредиентов в листьях свежего табака [D]. Далянь: далянский технологический университет, 2018.

[22] чжун яли. Исследование по подготовке хлорофиллина феррика натрия [D]. Xii и xii#39; ан: шаньси университет науки и техники, 2014.

[23] вэнь син. Изучение процесса цветозащиты эндива и подготовки хлорофиллина феррика натрия [D]. Xii и xii#39; ан: шаньси университет науки и техники, 2013.

[24] лю лин. Подготовка хлорофиллина меди натрия из экскретов шелкопряда и извлечение его активных ингредиентов [D]. Наньнин: гуанси университет, 2007.

[25] инь тенг. Исследование технологии экстракции натуральных пигментов из цианобактерий озера тайху. Вуси: цзяньнаньский университет, 2010.