sodium copper chlorophyllin powderとは何ですか?

葉緑素 is a natural pigment that is safe とhas certain physiological functions. Modern research has found that chlorophyll cのnot only be used as a natural coloring agent in food or cosmetics, but also has important physiological activities, such as anti-mutagenic, cholesterol-lowering とconstipation-relieving effects [1]. In addition, because the molecular structure of chlorophyll is very similar にthat of human hemoglobin, with the only difference being the different central ions, chlorophyll is also used to treat anemia [2]; in addition, chlorophyll can also increase the growth of normal red blood cells, increase the body'の酸素含有量、およびそれによって体を助ける、細胞分裂を促進' s代謝[3]。

しかし、クロロフィルは水に溶けず、光や特定の温度条件下で容易に分解されるため、用途が制限されていました。クロロフィル中心のマグネシウムイオンを銅、鉄、亜鉛などの金属イオンに置換した生成物はクロロフィルよりも安定で水溶性であり、クロロフィルと同様の色と生理機能を持つことが研究によって示されている。そのため、クロロフィル誘導体の研究は数多く行われていますが、マグネシウムイオンの代わりに銅イオンを用いてクロロフィル銅ナトリウム塩を生成する方法が最も広く用いられています[2]。

本論文では,塩化銅ナトリウムの構造と性質の概要を,製造プロセスに焦点を当てて述べる。また、問題点と考えられる改善点をまとめ、さらなる研究と関連製品の開発のための理論的基礎を提供します。

1 .ナトリウム銅クロロフィリンの構造と性質

1.1ナトリウム銅クロロフィリンの構造

The molecular formula of copper sodium chlorophyll is C₃4H₃₁O₆N₄CuNa₃ とC34H₃₀O₅N₄CuNa₂, with a 相対的molecular mass of approximately 724.17 and 684.16. Copper sodium chlorophyll is a product prepared からchlorophyll using a series of reactions. Chlorophyll contains four pyrrole rings linked to each other によってmethylene groups (=C-), forming a stable conjugated system. A magnesium ion is bound to the center of the conjugated system, and two esterified carboxyl groups are attached to the side chains of the conjugated system, which are esterified with methanol and phytol [4]. Sodium copper chlorophyllin is a product of saponification of chlorophyllin, which involves the removal of phytol and methanol, and the replacement of Mg²+ によってCu²+ under acidic conditions. The molecular structures of chlorophyllin and 銅chlorophyllinナトリウム図1に示します。

1.2ナトリウム銅クロロフィリンの特性

クロロフィル銅ナトリウムは水に容易に溶解し、アルコールにはわずかに溶解し、油や石油エーテルには不溶である。色は濃い緑色で、粉末状である。水溶液は透明な青緑色である。現在Ca²+はすれば、させて沈澱させる。uv-vis分光法で走査すると、405 nm±3 nmと630 nm±3 nmの波長範囲に最大吸収ピークがあることが示された。

2ナトリウム銅クロロフィルの機能アプリケーション

2.1食品アプリケーション

クロロフィル銅ナトリウムは、ゼリー、缶詰野菜、菓子、飲料、果物および野菜ジュース飲料、焼き菓子、調製ワイン、および他の製品への使用が承認されています[5]。

医学2.2応用

研究は、クロロフィル銅ナトリウムは、肝臓を保護し、促進する効果があることを発見し、また、黄疸や他の病気を治療することができます[6];また、ナトリウム銅クロロフィルは、造血機能を高め、ヘモグロビンの産生を促進し、貧血などの症状を治療することができます[7];ナトリウム銅クロロフィリンは、口腔微生物を調節し、虫歯や歯周炎を予防・治療し、口臭や気道の口臭を除去する効果があります[8]。さらに、クロロフィル銅ナトリウムは、湿疹、凍傷、急性膵炎および他の状態の治療にも使用されます[9]。

2.3染めアプリケーション

ナトリウム銅クロロフィリンは、染色に使用することができ、環境に優しい省エネ染料です。バイオマス資源を最大限に活用するだけでなく、生態環境保護を追求する現在の概念にも合致する。王娜、ヤンruilingら[10-11]研究を通じて、ナトリウム銅クロロフィル染料は酸性条件下でウール、シルク、ナイロンを染色するのに適しており、ナトリウム銅クロロフィルで染色した後のこれらの材料の色耐久性もレベル3以上に達することができることを発見した。

2.4他のアプリケーション

ruan[12]はクロロフィル銅ナトリウム塩電極を用いた全固体スーパーキャパシタが優れた屈曲性と柔軟性を有することを発見した。これはまた、クロロフィル銅ナトリウム塩が全固体スーパーキャパシタに応用される可能性を示している。

3クロロフィリン銅ナトリウム塩の製造プロセスに関する研究

The preparation of sodium copper chlorophyllin involves the extraction of chlorophyll and the use of chlorophyll to prepare sodium copper chlorophyllin.

葉緑素3.1抽出

クロロフィルを抽出する方法は、溶媒抽出、超音波補助抽出、超臨界流体抽出、および他の方法が主に含まれていることが研究によって示されている[13]。最も一般的に用いられる方法は溶媒抽出である。この方法はlikeがlikeを溶解するという原理に基づいています。抽出溶媒と抽出する物質の化学的性質が似ているほど、溶媒中の抽出物の溶解度が高くなり、抽出が容易になる。クロロフィルは親水性のポルフィリン基と親油性のクロロフィル構造を含む[13]。

親油性クロロフィルは20個の炭素原子を持ち、長い炭素鎖が低い極性、強い親油性、弱い親水性を決定している。一方、極性ポルフィリン構造は極性を高める。したがってクロロフィルを抽出する溶媒としては、アセトン、エタノール、エーテルなどの中極性有機溶媒が最適である。一般的な溶媒の極性を表1に示す。

yang jun[14]は、100%無水エタノールや100%アセトンなど10種類以上の溶媒がクロロフィルの抽出速度に与える影響を実験的に比較した。その結果、質量分率85%のアセトン無水エタノール(1:2,v/v)混合物が抽出溶媒として最適であることが分かった。混合溶媒は単一溶媒よりも優れた抽出効果を持ち、相乗的な抽出効果と考えられる。また、混合溶媒の性質が抽出物の性質と類似しているため、抽出速度が高いと考えられます。アセトンと他の溶媒の混合溶液はクロロフィル抽出率が高いが、アセトンは引火点が低く、爆発性で揮発性が高いため、産業で大規模に使用するのは危険である。そのため、アセトンをクロロフィル抽出溶媒として安全性が高く毒性の低い試薬に置き換える必要があります。揮発性が低く、毒性が低く、安全性が高く、クロロフィルの抽出率が高いため、工業用クロロフィル抽出に最適な試薬です。

クロロフィルは葉緑体のタンパク質と脂質二重膜の間に位置する。親水性のポルフィリン基はタンパク質に結合し、親油性のフィコビリン基は脂質二重膜に結合する。クロロフィルを抽出する場合、少量の水を加えることでタンパク質から親水基を分離することができ、クロロフィルの抽出が容易になります。fang jiayang[15]は、エタノールと水の濃度比が4:1 ~ 12.8 g/kgのときにクロロフィルの抽出速度が最も大きいことを発見した。クロロフィルを抽出するために100%エタノールを使用すると、抽出速度が低下します。

超臨界流体抽出技術は、低温、高分離効率、高溶媒回収率を有する新しいタイプの分離技術である。近年では、植物や漢方薬の有効成分抽出にも応用されています。lefebvre[161]は、超臨界流体抽出法により二酸化炭素に30%の極性修飾子を加えることでクロロフィルが得られることを発見した。

超音波支援抽出技術は、分離および抽出にもよく使用されます。超音波振動によるキャビテーション効果は、細胞溶解を促進し、溶媒抽出を容易にする。choi[¹7]は、有機溶媒を用いたクロロフィル抽出よりも超音波を用いたクロロフィル抽出の方が抽出速度が高いことを示した。

3.2ナトリウム銅クロロフィリンの調製

ナトリウム銅クロロフィルの調製には、saponification、acidification、銅置換および塩形成の4つの反応ステップが含まれます。また、原料中のクロロフィル含有量が非常に低いため、抽出後の不純物が多く含まれます。したがって、これらの必要な反応ステップに加えて、精製および不純物除去ステップも追加されます。実際には、既存のプロセスには、不完全なsaponification、銅置換時の「グリーンロス」、不十分な精製結果、低品質の製品など、いくつかの欠点があります。したがって、さらなる改善が必要です。

3.2.1ナトリウム銅クロロフィリンの調製原理

(1)ケン

クロロフィル分子上の2つのエステル基が水酸化ナトリウムとsaponification反応を起こし、フィトールとメタノールを放出して水溶性クロロフィルナトリウム塩を形成する(クロロフィルaを例に、図2参照)。

(2)酸性化

酸性環境では、水素イオンがクロロフィル塩中のマグネシウムイオンとナトリウムイオンの代わりにクロロフィル酸とマグネシウムとナトリウム硫酸塩を形成します(図3参照)。

(3)銅置換

酸性の培地に一定量のクソ・cooo溶液を加えると、クロロフィル分子中の水素イオンが銅イオンに置き換わり、濃い緑色のクロロフィル銅酸が形成される(図4参照)。

(4)塩形成

クロロフィル酸銅を溶解し、水酸化ナトリウム溶液と反応させてaを得る水溶性ナトリウム銅クロロフィル塩(図5参照)。

3.2.2準備過程における問題点と改善

クロロフィルの腐化の程度は、銅置換反応の進行だけでなく、クロロフィル酸銅ナトリウムの収率、色、質感にも影響を与える。いくつかの研究では、phがsaponification反応に与える影響を調べ、最適なsaponification条件はph = 11または12であると結論付けられています[3,18-21]。しかし、現在市販されているph計やph試験紙の多くは水溶液のみに適しており、クロロフィルの抽出溶剤はエタノールやアセトンなどの有機試薬を高濃度にしています。したがって、ph値だけでなく、実際に添加されたnaohの量も考慮して、saponification反応を検討する必要があります。クロロフィルは脂溶性であり、saponificationの前に石油エーテルに溶解することができる。saponification後、クロロフィルの水溶性ナトリウム塩が形成され、石油エーテルに不溶である。そこで、saponification反応後に石油エーテルを加えて抽出し、石油エーテル層の層化と状態からsaponification反応の完全性を予測することができる。2つの相が明確に分離され、石油エーテル層の黄色がかった外観は完全な反応を示している[21]。

クロロフィル銅ナトリウムを酸性化する場合、多くの研究で一定濃度の硫酸が加えられるクロロフィル水溶液phを2.5程度に調整し、一定時間反応させた後に硫酸銅溶液を加える[22-24]。phを直接2に調整します5はクロロフィリリンのポルフィリン構造を破壊し、クロロフィリリン銅が緑色を失い、ナトリウム銅の品質に影響を与える可能性がある。酸化の目的は、銅の交換を容易にし、より便利にすることです。酸性化はまた、硫酸銅と水酸化ナトリウムが水酸化銅のような他の物質を形成することを防ぐ。したがって、置換銅を酸性化する際には、まずphを中性に調整し、適切な量の硫酸銅を添加して反応させ、溶液を2.5に調整します。これは、酸性の環境によって引き起こされるクロロフィルのナトリウム塩中のポルフィリン構造の破壊を防ぐことができる。

クロロフィルは原料中に非常に少ないため、抽出後の不純物が比較的多く、精製工程が必要です。銅のクロロフィリンナトリウムの製造では、saponification反応によってクロロフィリンナトリウムが生成され、これを石油エーテルに加えて溶媒抽出を行う。目的は、より高い製品品質を得るために、脂肪、カロチン、ルテイン、フィトールなどの脂溶性物質を除去することです[25]。溶媒抽出では、2相溶媒中の成分の分割係数の差が大きいほど、分離効果が高く不純物除去率が高い。従来のプロセスでは、エタノールをsaponification to sodium chlorophyllin, and then extraction with petroleum ether to remove不純物。

In fact, the use of ethanol-petroleum ether two-phase solvent extraction is not very effective, because some lipophilic impurities also have a high solubility in ethanol, which makes the impurity removal effect unsatisfactory. If the ethanol is recovered, the sodium salt of chlorophyll is only soluble in water, and the polarity difference between water and petroleum ether is large, so a better decontamination effect can be obtained. In addition, multiple extractions with a single solvent can only remove a small amount of impurities that are highly soluble in that solvent. However, multiple extractions with various reagents of different polarities can sepa率multiple impurities and thus enhance the decontamination effect. Therefore, solvent extraction with 3 to 4 solvents of different polarities, such as ethyl acetate, butanol, chloroform, and petroleum ether, is used. The sodium salt of chlorophyll aqueous solution is extracted stepwise from low polarity to high polarity to remove impurities with different polarities.

また、銅置換反応によりクロロフィル酸銅を形成した後、水、低濃度アルコール、石油エーテル等で洗浄することにより不純物を除去します。水で洗うことで、ナトリウムイオンや銅イオンなどの水溶性の余分な不純物を除去することができます。低濃度のアルコールで洗浄すると未腐化の極性物質を除去でき、石油エーテルで洗浄すると脂溶性の不純物を除去できます。最後に、粗のクロロフィル酸銅を洗浄して、濃い緑色の、ゆるく粒状の、金属光沢のある高品質の製品を形成する。また、これらの工程で不純物を浄化・除去し、高品質な製品を得ることができます。

4まとめと展望

Currently, due to increased awareness of food safety, many synthetic colors have been banned, and safe, natural products are more popular, thus providing good opportunities for the development of the natural pigment market. Sodium copper chlorophyllin, as a safe natural pigment,だけでなく、着色剤として食品に添加することができます,だけでなく、良い効果を持っていると医学的に応用。しかし、原料のクロロフィル含有量が低いため、抽出後の不純物が多く、既存の調製工程にも欠陥があり、市販されている多くのナトリウム銅製品の品質が低下しています。このため、様々な観点からクロロフィリンの調製プロセスおよび精製方法を改善することが急務となっている。

参照

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