一种叶绿素铜钠盐的制备方法
阅读说明：本技术 一种叶绿素铜钠盐的制备方法 (Preparation method of sodium copper chlorophyllin ) 是由 鲁恒 李丽梅 祝涛 王能昆 白富庭 于 2021-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于天然产物有效成份的分离提取技术领域,具体涉及一种叶绿素铜钠盐的制备方法；一种叶绿素铜钠盐的制备方法,包括如下步骤：S1、皂化：取粘糊状叶绿素,加NaOH水溶液,保持恒温55℃电动搅拌皂化6h；S2、分离：皂化完成后,继续加1BV纯水搅拌至溶解均匀,用高速离心机进行离心,离心后皂化不溶物沉于离心机底部,取上层液进行置铜；S3、置铜：添加粘性膏质量5％的CuSO-(4),溶解于5BV水中,边加CuSO-(4)水溶液边搅拌50℃恒温铜代2.5h；S4、沉析纯化：取滤液使用中空纤维膜过滤,然后进行浓缩,对其进行检测；采用本方法具有生产效率高、环保、不用有机溶剂精制纯化便制备出叶绿素铜钠盐,大大降低了生产成本的特点。(The invention belongs to the technical field of separation and extraction of active ingredients of natural products, and particularly relates to a preparation method of sodium copper chlorophyllin; a preparation method of sodium copper chlorophyllin comprises the following steps: s1, saponification: taking the pasty chlorophyll, adding NaOH aqueous solution, keeping the constant temperature of 55 ℃, and electrically stirring and saponifying for 6 hours; s2, separation: after saponification, continuing adding 1BV of pure water, stirring until the pure water is dissolved uniformly, centrifuging by using a high-speed centrifuge, precipitating saponified insoluble substances at the bottom of the centrifuge after centrifugation, and taking supernatant liquid for copper placement; s3, copper placement: adding CuSO with 5 percent of the mass of the viscous paste 4 Dissolving in 5BV water, adding CuSO 4 Stirring the aqueous solution at the constant temperature of 50 ℃ for copper substitution for 2.5 h; s4, precipitation and purification: filtering the filtrate with hollow fiber membrane, concentrating, and detecting; the method has the characteristics of high production efficiency, environmental protection, no need of refining and purifying by organic solvent, preparation of sodium copper chlorophyllin, and great reduction of production cost.)
技术领域
本发明属于天然产物有效成份的分离提取技术领域，具体涉及一种叶绿素铜钠盐的制备方法。
背景技术
利用黏糊状叶绿素制备叶绿素铜钠盐的传统工艺是：黏糊状叶绿素经在丙酮、乙醇中加碱皂化，或者先加碱皂化，再用丙酮洗涤→加入硫酸铜置铜→用酸水、乙醇、丙酮、乙醚、汽油等洗涤除杂质→浓缩、干燥成品。其中有发明专利“专利号ZL200710061547.2”、“专利号ZL01128942.2”中就在皂化过程中是用乙醇、丙酮反复洗涤除杂，置铜后，用乙醇或(或丙酮)、汽油、乙醚等进一步洗涤纯化，使其色价最终达到国标要求。另有“专利号201110322988.X”改进了皂化条件，直接用NaOH进行皂化，皂化过程不再添加乙醇(或丙酮)，在后续置铜过程后，再用丙酮和汽油反复洗涤，以达到精制纯化叶绿素铜钠盐的目的。传统方法有以下缺点：1、需要用到大量的有机溶剂(丙酮、乙醇等)进行皂化分离，和对置铜后的叶绿素铜钠盐进行有机溶剂(乙醇、丙酮、乙醚、汽油等)洗涤，有机溶剂成本较高，浓缩回收损耗较大，且热能耗较大。2、使用有机溶剂洗涤纯化，需要静置沉降，沉降时间过长，影响生产效率。3、色价转化率低，由于是溶剂洗涤纯化，洗涤的临界点不好控制，有时大量的色素被洗涤下来作为废液，有时洗涤的不充分，成盐后色价无法达到国标要求。4、由于用到大量的有机溶剂，对于操作环境有较高的要求(需配备相应的有机溶剂报警器等)，对于操作人员或多或少都会接触到有机溶剂，不利于操作人员的身体健康。
发明内容
本发明的目的在于提出一种叶绿素铜钠盐的制备方法，采用本方法具有生产效率高、环保、不用有机溶剂精制纯化便制备出叶绿素铜钠盐，大大降低了生产成本的特点。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种叶绿素铜钠盐的制备方法，包括如下步骤：
S1、皂化：取粘糊状叶绿素，加NaOH水溶液，保持恒温55℃电动搅拌皂化6h；
S2、分离：皂化完成后，继续加1BV纯水搅拌至溶解均匀，用高速离心机进行离心，离心后皂化不溶物沉于离心机底部，取上层液进行置铜；
S3、置铜：添加初始粘性叶绿素膏质量5％的CuSO4，溶解于5BV水中，边加CuSO4水溶液边搅拌，50℃恒温铜代2.5h；
S4、沉析纯化：取置铜后的溶液加HCl酸化沉降，洗涤沉淀，再加NaOH成盐；
S5、膜纯化：取成盐后的溶液使用中空纤维膜过滤，然后进行浓缩，对其进行检测。
进一步，在步骤S1中，NaOH水溶液的加入量为3BV，浓度为5％。
进一步，在步骤S2中，离心机的转速为4000RPM，时间为15min。
进一步，在步骤S3中，CuSO4的添加量为黏性叶绿素质量的5％。
进一步，在步骤S3中，搅拌机转速为250RPM。
进一步，在步骤S4中，HCl酸化沉降的加入量为2BV，浓度为40％。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果之一：
本发明的方法，彻底解决了叶绿素铜钠盐生产过程中步骤多，操作繁琐的问题，色价转化率提高10％以上，且本发明的方法全程未用到有机溶剂，相比传统方法用到丙酮、乙醇进行重复洗涤，实现了有机溶剂0成本的损耗，更环保、更有利于操作人员的健康。采用本方法具有生产效率高、环保、不用有机溶剂精制纯化便制备出叶绿素铜钠盐，大大降低了生产成本的特点。
具体实施方式
如图1所示，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种叶绿素铜钠盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)称叶绿素粗膏344.8g(E1％1CM：22.7)，加3BV 3.5％NaOH水溶液，电动搅拌(200RPM)55℃保温皂化6h，皂化后皂化膏净重：1209.52g,皂化后E1％1CM(405+-3nm)为40.0，w1：4.63(检测方法为GB26406-2011)。
(2)分离皂化物：以上皂化膏再加1BV纯水，电动搅拌1h后离心机离心，取上清液进行置铜(称粗膏质量的5.0％无水硫酸铜，加5BV水稀释溶解)，边加硫酸铜溶液边搅拌(转速：250RPM)，55℃水浴加热置铜2h，置铜后溶液E1％1CM：13.3，w1：3.72，水份(用水份快速仪检测)：90.39％，折干色价为E1％1CM折：138.4，色价转化率为：367％，置铜后溶液净重：2444.6g；
(3)冷却至室温后加40％HCl调pH至pH试纸检测约3，静置沉降2h，倒掉上层水液，下层沉淀继续加2BV纯水电动搅拌10min(转速：200RPM)，静置沉降2h后倒掉上层水液，同样的方式洗四次。
(4)洗完后将沉淀物加1BV纯水，调pH至10.0直接成盐后，高速离心机离心(转速：4000RPM，离心时间：15min)，此时离心液净重：4144.5g。取滤液过HM90PS(武汉世纪华膜环保科技有限生产)中空纤维膜，截留分子量10K～100K；而后又用厦门世达膜科技有限公司生产的HFM-0530-6k膜设备进行浓缩，浓缩液净重：458.6g，检测E1％1CM为30.2，水份检测为：5.25％，进一步浓缩后干燥成粉，检测E1％1CM为578，w1为：3.80。
总结结果如下：
备注：过膜液均指膜透过液；0.1μm膜；色价转化率指：叶绿素转化为叶绿素铜钠盐后的色价转化率，转化率越高，收率越高；澄清度：紫外分光光度计在波长为700时检测的结果，值越低说明澄清度越好。
各项检测结果如下：
指标
国标要求要求
检测结果
外观
均一粉末，无杂质
外观符合要求
色泽
墨绿色至黑色
色泽符合要求
pH
9.5～11
10.1
吸光度E1％1CM(402+-3nm)≥
568
578
吸光度比值
3.2～4.1
3.8
总铜(cu),w％≤
8
5.2
游离铜(cu),w％≤
0.025
0.01
干燥减量,w％≤
5
0.5
铅(Pb)/(mg/kg)≤
2
0.2
砷(As)/(mg/kg)≤
5
0.3
结果分析：用中空纤维膜精制纯化叶绿素铜钠盐，成盐后直接过膜进行精制，过HM90PS中空纤维膜，后用HFM-0530-6k膜设备进行浓缩，能制备出符合国标要求的叶绿素铜钠盐产品。
为证明色价转化率、操作步骤优于传统叶绿素铜钠盐制备方法，以传统方式，以相同的原料制备叶绿素铜钠盐与之对比，步骤及结果如下：
1、传统叶绿素铜钠盐制备生产工艺步骤如下：
2、实验过程如下：
(1)原料皂化：称413.92g(E1％1CM：20.23)，加入5BV 20％NaOH水溶液，同时加入0.5BV 96度乙醇，55℃水浴保温电动搅拌2h(转速250RPM)。皂化后浓缩，皂化膏净重：563.84g，E1％1CM为108.06，色价转化率707.6％，澄清度0.0097；
(2)丙酮洗、沉降：(1次1.5BV，后3次1BV，每次搅拌30min，静置2h)，沥干丙酮后m＝320.90g，E1％1CM为139.74，收率543.9％，澄清度0.0200；
(3)置铜：用5BV水溶解后加4％硫酸铜，55℃搅拌置铜2h，冷却后置铜液净重：2930.00g，E1％1CM折：188.29，色价转化率545.5％，澄清度0.0230；
(4)酸沉纯化：用40％盐酸调pH＝2～3,铜酸沉淀用水洗4次，1BV/次，分离水相，收集沉淀净重：136.34，E1％1CM折：201.88，色价转化率314.5％，澄清度0.0125；
(5)乙醇成盐：酸化沉淀加7BV 95度原料乙醇浸泡20.5h,分离上层液，下层沉淀继续加3BV 95度乙醇电动搅拌30min(转速220RPM),静置2h后分离上下层。将两次上层液合并，边搅拌边加20％NaOH浓度的乙醇溶液调pH至11.5,静置沉降2h，将上层液倒出，下层沉淀继续加0.5BV 95度乙醇同上进行搅拌、静置、分离上下层，共洗涤沉淀三次。
(6)丙酮洗涤：乙醇洗涤后加2BV原料丙酮电动搅拌2.5h(转速220RPM),静置16h。倒掉上层液，下层沉淀继续加2BV 96度丙酮同上进行洗涤，共洗涤3次。沉淀检测：E1％1CM为255.4；E1％1CM折：274.9；色价转化率：266.7％。
(7)水溶分离：沉淀物加3BV纯水，磁子搅拌15min，冷藏沉降48h，高速离心机离心，取上层液浓缩。对溶液检测：E：8.64；E折：393.5；E收106.6％；
(8)干燥成盐：对浓缩液干燥成盐后检测各项指标如下：
指标
国标要求要求
检测结果
外观
均一粉末，无杂质
外观符合要求
色泽
墨绿色至黑色
色泽符合要求
pH
9.5～11
10.5
吸光度E1％1CM(402+-3nm)≥
568
570
吸光度比值
3.2～4.1
4.0
总铜(cu),w％≤
8
6.5
游离铜(cu),w％≤
0.025
0.015
干燥减量,w％≤
5
0.8
铅(Pb)/(mg/kg)≤
2
0.12
砷(As)/(mg/kg)≤
5
0.8
注：各项检测指标均符合国标要求。
在各实验阶段中，结果总结如下：
备注：澄清度是波长为700时的吸光值；色价转化率指：叶绿素转化为叶绿素铜钠盐后的色价转化率，转化率越高，收率越高。
新工艺与传统工艺色价转化率结果对比如下表：
传统工艺和新工艺最终产品的色价等各项指标都能达到国标要求，因此仅对色价转化率进行对比，从上表可知，新工艺省略了丙酮、乙醇洗的步骤，最终成盐水溶液色价转化率为177％,比传统工艺色价转化率高70％，色价转化率较高，优势较明显。
实施例2
为进一步验证新工艺的可行性，放大量对其进行验证。一种叶绿素铜钠盐的制备方法，包括如下步骤：
(1)称叶绿素粗膏1kg(E1％1CM：22.7)，加3BV 3.5％NaOH水溶液，电动搅拌(200RPM)55℃保温皂化6h，皂化后皂化膏净重：3.97kg，皂化后E1％1CM(405+-3nm)为40.5，w1：4.60(检测方法为GB26406-2011)。
(2)分离皂化物：以上皂化膏再加1BV纯水，电动搅拌1h后离心机离心，取上清液进行铜代(称粗膏质量的3.2％无水硫酸铜，加5BV水稀释溶解)，边加硫酸铜溶液边搅拌(转速：250RPM)，55℃铜代2h，铜代液E1％1CM：14.6，w1：3.81，水份(用水份快速仪检测)：89.45％，折干色价为E1％1CM折：138.4，色价转化率为：369％，铜代液净重：7.09kg；
(3)冷却至室温后加40％HCl调酸至pH试纸检测约3，静置沉降2h,倒掉上层水液，下层沉淀继续加2BV纯水电动搅拌10min(转速：200RPM)，静置沉降2h后倒掉上层水液，同样的方式洗沉淀四次。
(4)洗完沉淀后，加纯水1BV，调pH至10.0直接成盐，高速离心机离心(转速：4000RPM，离心时间：15min)，此时滤液净重：12.05kg。取滤液过HM90PS(武汉世纪华膜环保科技有限生产)中空纤维膜，截留分子量10K～100K；而后又用厦门世达膜科技有限公司生产的HFM-0530-6k膜设备进行浓缩，浓缩液净重：1.33kg，检测E1％1CM为32.5，水份检测为：5.60％，进一步浓缩后干燥成粉，检测E1％1CM为580,w1为：3.81。
干燥成粉后各项检测结果如下：
指标
国标要求要求
检测结果
外观
均一粉末，无杂质
外观符合要求
色泽
墨绿色至黑色
色泽符合要求
pH
9.5～11
9.9
吸光度E1％1CM(402+-3nm)≥
568
600
吸光度比值
3.2～4.1
3.9
总铜(cu),w％≤
8
4.8
游离铜(cu),w％≤
0.025
0.008
干燥减量,w％≤
5
0.6
铅(Pb)/(mg/kg)≤
2
0.3
砷(As)/(mg/kg)≤
5
0.2
结果分析：各项指标均符合国标要求，用中空纤维膜精制纯化叶绿素铜钠盐，成盐后直接过膜进行精制，过HM90PS中空纤维膜，再用HFM-0530-6k膜设备进行浓缩，可重复很好。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。