¿Qué es el polvo de clorofilina de cobre de sodio?

La clorofila es un pigmenanatural que es seguro y tiene ciertas funciones fisiológicas. La investigación moderna ha encontrado que la clorofila no sólo se puede utilizar como un agente colornatural en alimentos o cosméticos, sino que también tiene importantes actividades fisiológicas, tales como anti-mutagénico, reducir el colesterol y aliviar el estreñimiento efectos [1]. Además, debido a que la estructura molecular de la clorofila es muy similar a la de la hemoglobina humana, con la única diferencia de ser los diferentes iones centrales, la clorofila también se utiliza para tratar la anemia [2]; Además, la clorofila también puede aumentar el crecimiento de los glóbulos rojos normales, aumentar el cuerpo's contenido de oxígeno, y promueven la división celular, ayudando así al cuerpo#39;s metabolismo [3].

Sin embargo, la clorofila no es soluble en agua y se descompone fácilmente bajo la luz y ciertas condiciones de temperatura, lo que limita su aplicación. Estudios handemostrado que el producto formado por la sustitución del ion magnesio en el centro de la clorofila con iones metálicos como cobre, hierro y zinc es más estable y soluble en agua que la clorofila, y todavía tiene un color similar y función fisiológica como la clorofila. Por lo tanto, ha habido un gran número de estudios sobre derivados de la clorofila, entre los cuales el uso de iones de cobre para reemplazar a los iones de magnesio para formar sal de cobre clorofila sódica es el método más utilizado [2].

Este documento proporciona una visión general de la estructura y propiedades de la clorofilina de cobre de sodio, centrándose en el proceso de preparación. También resume los problemas y las posibles mejoras, proporcionando una base teórica para futuras investigaciones y el desarrollo de productos relacionados.

1 estructura y propiedades de la clorofilina de cobre de sodio

1.1Estructura de la clorofilina de cobre de sodio

La fórmula molecular de la clorofila de sodio de cobre es C - 4H - O - N - CuNa - y C34H - O - N - CuNa -, con una masa molecular relativa de aproximadamente 724.17 y 684.16. La clorofila de cobre sódico es un producto preparado a partir de clorofila mediante una serie de reacciones. La clorofila contiene cuatro anillos de pirrol Unidos entre sí por grupos metileno (=C-), formando un sistema conjuestable. Un ion magnesio se une al centro del sistema conjugado, y dos grupos carboxilo esterificados se unen A las cadenas laterales del sistema conju, que se esterifican con metany fitol [4]. La clorofilina de cobre sódico es un producto de la saponificación de la clorofilina, que implica la eliminación de fitol y metan, y el reemplazo de Mg − + por Cu − + bajo condiciones ácidas. Las estructuras moleculares de la clorofilina y la clorofilina de cobre de sodio se muestran en la figura 1.

1.2 propiedades de la clorofilina de cobre de sodio

La clorofilina de cobre de sodio es fácilmente soluble en agua, ligeramente soluble en alcoholes, e insoluble en aceites y éter de petróleo. Es de color verde oscuro y en forma de polvo. Su solución acuosa es transparente azul-verde. Si Ca − + está presente, se precipitará. El escaneo con espectroscopia UV-Vis muestra que hay máximos picos de absorción en los rangde longitud de onda de 405 nm − 3 nm y 630 nm − 3 nm.

2 aplicaciones funcionales de la clorofilina de cobre de sodio

2.1 aplicaciones para alimentos

La clorofilina de cobre de sodio está aprobada para su uso en jalea, verduras enlatadas, confitería, bebidas, zumde frutas y verduras, productos horneados, vinos preparados y otros productos [5].

2.2 aplicaciones médicas

Estudios han encontrado que la clorofilina de cobre de sodio tiene el efecto de proteger y promover el hígado, y también puede tratar la ictericia y otras enfermedades [6]; Además, la clorofilina de cobre de sodio puede mejorar la función hematopoyética, promover la producción de hemoglobina y tratar la anemia y otros síntomas [7]; La clorofilina de cobre sódico tiene el efecto de regular los microorganismos orales, prevenir y tratar la caries dental y la periodontitis, y eliminar el mal aliento en la boca y las vías respiratorias [8]. Además, la clorofilina de cobre sódico también se usa para tratar eczema, congelación, pancreatitis aguda y otras condiciones [9].

2.3 aplicaciones de teñido

La clorofilina de cobre de sodio se puede utilizar para teñirY es un tinte ecológico y de ahorro energético. Su uso para el teñido no sólo hace pleno uso de los recursos de biomasa, sino que también se ajusta al concepto actual de perseguir la protección ecológica del medio ambiente. Wang Na, Yang Ruiling et al. [10-11] encontraron a través de la investigación que el colorante de clorofilina de cobre de sodio es adecuado para teñir lana, seda y nylon en condiciones ácidas, y la solidez de color de estos materiales después de teñir con clorofilina de cobre de sodio también puede alcanzar el nivel 3 o superior.

Otras aplicaciones

Ruan [12] encontró que un supercondensde estado sólido completo con clorofilina cobre sodio electrode sal tiene una buena capacidad de flexión y flexibilidad. Esto también muestra la aplicación potencial de clorofilina sal de cobre y sodio en pleno estado sólido supercondensadores.

3 investigación sobre el proceso de preparación de clorofilina sal de cobre y sodio

La preparación de la clorofilina de cobre de sodio implica la extracción de clorofila y el uso de la clorofila para preparar la clorofilina de cobre de sodio.

3.1 extracción de clorofila

Los estudios han demostrado que los métodos para extraer la clorofila incluyen principalmente la extracción por solvente, extracción asistida por ultrasonidos, extracción de fluido supercrítico, y otros métodos [13]. El método más comúnmente utilizado es la extracción con disolvente. Este método se basa en el principio de como disuelve como. Cuanto más similares sean las propiedades químicas del disolvente de extracción y de la sustancia a extraer, mayor será la solubilidad del extracto en el disolvente y más fácil será extraerlo. La clorofila contiene un grupo de porfirina hidrofílico y una estructura de clorofila lipofílica [13].

La clorofilina lipofílica tiene 20 átomos de carbono, y la larga cadena de carbono determina su baja polaridad, fuerte lipofilicidad y débil hidrofilicidad. Por el contrario, la estructura de porfirina polar realza su polaridad. Por lo tanto, el mejor solvente para extraer clorofilina es un solvente orgánico moderadamente polar, como acetona, etanol, éter, etc. Las polaridades de los disolventes comunes se muestran en la tabla 1.

Yang Jun [14] comparó experimentalmente el efecto de más de diez disolventes como etanol 100% anhidro y 100% acetona sobre la tasa de extracción de clorofila. El resultado fue que la mezcla de etanol acetona-anhidro (1:2, v/v) con una fracción de masa de 85% fue el mejor disolvente de extracción. El disolvente mixto tiene un mejor efecto de extracción que un solo disolvente, lo que puede ser considerado como un efecto de extracción sinérgico. También puede considerarse que las propiedades del disolvente mezclado son más similares a las del extracto, lo que resulta en una mayor tasa de extracción. Aunque la solución mixta de acetona y otros disolventes tiene una mayor tasa de extracción de clorofila, la acetona tiene un punto de inflamación bajo, es explosiva y altamente volátil, y por lo tanto es peligroso de usar a gran escala en la industria. Por lo tanto, es necesario reemplazar la acetona con un reactivo que es altamente seguro y bajo en toxicidad como el disolvente de extracción de clorofila. El etanol es bajo en volati, bajo en toxicidad y altamente seguro, y tiene una alta tasa de extracción de clorofila, por lo que es el mejor reactivo para la extracción industrial de clorofila.

La clorofila se encuentra entre la bicapa proteica y lipídel cloroplast. El grupo de porfirina hidrofílico está vinculado a la proteína, mientras que la ficobiliina lipofílica está vinculada a la bicamina lipí. Al extraer la clorofila, la adición de una pequeña cantidad de agua es beneficioso para separar los grupos hidrofílicos de la clorofila de la proteína, facilitando así la extracción de la clorofila. Fang Jiayang [15] encontró que la tasa de extracción de clorofila es mayor cuando la relación de concentración de etanol a agua es 4:1-12,8 g/kg. Cuando se utiliza etanol 100% para extraer clorofila, la tasa de extracción disminuye.

La tecnología de extracción de fluido supercrítico es un nuevo tipo de tecnología de separación con bajas temperaturas de operación, alta eficiencia de separación y altas tasas de recuperación del disolvente. En los últimos años, se ha aplicado a la extracción de ingredientes activos de plantas y hierbas medicinales chinas. Lefebvre [161] encontró que la clorofila se puede obtener mediante la adición de 30% modificpolar al dióxido de carbono por extracción de fluido supercrítico.

La tecnología de extracción asistida por ultrasonido también se utiliza a menudo en la separación y extracción. El efecto de cavitación de las vibraciones ultrasónicas puede promover la lisis celular, facilitando así la extracción por solvente. Choi [− 7] mostró que la tasa de extracción de clorofila usando extracción asistida por ultrasonidos era más alta que la que utiliza disolventes orgánicos.

3.2 preparación de clorofilina de cobre de sodio

La preparación de la clorofila de cobre sódico incluye cuatro pasos de reacción: saponificación, acidi, sustitución de cobre y formación de sales. Además, debido a que el contenido de clorofila en la materia prima es extremadamente bajo, contenmuchas impurezas después de la extracción. Por lo tanto, además de estos pasos de reacción necesarios, también se añade un paso de purificación y eliminación de impurezas. De hecho, el proceso existente tiene ciertas desventajas, tales como saponificación incompleta, "pérdida verde" durante la sustitución de cobre, pobres resultados de purificación, y baja calidad del producto. Por lo tanto, se necesitan más mejoras.

3.2.1 principio de preparación de la clorofilina de cobre de sodio

(1) saponificación

Los dos grupos éster en la molécula de clorofila reaccioncon hidróxido de sodio en una reacción de saponificación, liberfity y metanpara formar una sal hidrosoluble de clorofila sódica (usando clorofila a como ejemplo, ver figura 2).

(2) acidificación

En un ambiente ácido, los iones de hidrógeno reemplazan a los iones de magnesio y sodio en la sal de clorofila de sodio para formar ácido clorofilico y sulfatos de magnesio y sodio (ver figura 3).

(3) sustitución de cobre

En un medio ácido, se añade una cierta cantidad de solución de CuSO₄, y los iones de hidrógeno en la molécula de clorofila son reemplazpor iones de cobre para formar el ácido de clorofila de cobre verde oscuro (ver figura 4).

(4) formación de sal

Disolver el ácido de clorofila de cobre y reaccionar con una solución de hidróxido de sodio para obtener una sal de clorofila de cobre de sodio soluble en agua (ver figura 5).

3.2.2 problemas y mejoras en el proceso de preparación

El grado de saponificación de la clorofila no sólo afecta el progreso de la reacción de sustitución de cobre, sino también el rendimiento, color y textura del clorofilinato de cobre de sodio. Algunos estudios han explorado el efecto del pH en la reacción de saponificación y han concluido que las condiciones óptimas de saponificación son pH = 11 o 12 [3,18-21]. Sin embargo, la mayoría de los medidores de pH y tiras de ensayo de pH actualmente en el mercado sólo son adecuados para su uso en soluciones acuosas, mientras que el disolvente de extracción para la clorofila es una alta concentración de reactivos orgánicos como el etanol y la acetona. Por lo tanto, la reacción de saponificación debe ser explorada sobre la base de la cantidad real de NaOH añadido, y no sólo el valor de pH. La clorofila es soluble en grasa y puede ser disuelen éter de petróleo antes de la saponificación. Después de la saponificación, la sal de sodio hidrosoluble de la clorofila se forma y es insoluble en éter de petróleo. Por lo tanto, después de la reacción de saponificación, se añade éter de petróleo para la extracción, y la integridad de la reacción de saponificación se puede predecir por la estratiy el estado de la capa de éter de petróleo. Una clara separación de las dos fases y un aspecto amarillde la capa de éter de petróleo indican una reacción completa [21].

Al acidide clorofilina de cobre de sodio, muchos estudios añadir una cierta concentración de ácido sulfúrico a la clorofilina de sodio solución acuosa para ajustar el pH a alrededor de 2,5, y luego añadir solución de sulfato de cobre después de reaccionar por un cierto período de tiempo [22-24]. De hecho, ajustdirectamente el pH a 2. 5 puede destruir la estructura porfirina de la clorofilina de sodio, causando que la clorofilina de cobre resultante pierda su color verde y afecte la calidad de la clorofilina de cobre de sodio. El propósito de la acidies hacer la sustitución de cobre más fácil y más conveniente. La aciditambién evita la reacción del sulfato de cobre con hidróxido de sodio para formar otras sustancias como el hidróxido de cobre. Por lo tanto, cuando se acidiel reemplazo de cobre, el pH se ajusta primero a neutro, una cantidad adecuada de sulfato de cobre se añade para reaccionar, y luego la solución se ajusta a 2,5. Esto puede prevenir la destrucción de la estructura de porfirina en la sal de sodio de la clorofila que puede ser causada por un ambiente demasiado ácido.

Dado que la clorofila está presente en cantidades muy pequeñas en las materias primas, hay relativamente muchas impurezas después de la extracción, por lo que es necesario un paso de purificación. En la preparación de la clorofilina de sodio de cobre, la reacción de saponificación se lleva a cabo para formar clorofilina de sodio, que luego se añade al éter de petróleo para la extracción con disolvente. El objetivo es eliminar las sustancias liposolucomo la grasa, caroten, luteína y fitol para obtener una mayor calidad del producto [25]. En la extracci ã ³ n por solvente, cuanto mayor sea la diferencia en los coeficientes de partici ã ³ n de los componentes en el disolvente BIF ã ¡Sico, mejor ser ã ¡El efecto de separaci ã ³ n y mayor ser ã ¡La velocidad de eliminaci ã ³ n de impurezas. El proceso tradicional implica saponificación en etanol para producir clorofilina de sodio, y luego extracción con éter de petróleo para eliminar impurezas.

De hecho, el uso de la extracción por solvente de éter de etanol y petróleo en dos fases no es muy eficaz, ya que algunas impurezas lipofílicas también tienen una alta solubilidad en etanol, lo que hace que el efecto de eliminación de impurezas sea insatisfactorio. Si se recupera el etanol, la sal de sodio de la clorofila sólo es soluble en agua, y la diferencia de polaridad entre el agua y el éter de petróleo es grande, por lo que se puede obtener un mejor efecto de descontaminación. Además, las extracciones múltiples con un solo solvente solo pueden eliminar una pequeña cantidad de impurezas que son altamente solubles en ese solvente. Sin embargo, múltiples extracciones con varios reactivos de diferentes polaridades pueden separar múltiples impurezas y así mejorar el efecto de descontaminación. Por lo tanto, se utiliza la extracción con disolvente con 3 a 4 disolventes de diferentes polaridades, como acetato de etilo, butanol, cloroformy éter de petróleo. La sal de sodio de la solución acuosa de clorofila se extrae paso a paso de baja polaridad a alta polaridad para eliminar impurezas con diferentes polaridades.

Además, después de la reacción de sustitución de cobre para formar clorofilato de cobre, las impurezas se eliminan mediante el lavado con agua, alcohol de baja concentración, éter de petróleo, etc. El lavado con agua puede eliminar el exceso de impurezas solubles en agua, tales como iones de sodio y iones de cobre. El lavado con alcohol de baja concentración puede eliminar sustancias polares insaponificadas, y el lavado con éter de petróleo puede eliminar impurezas soluen grasa. Por último, el clorofilato de cobre crudo se lava para formar un producto de color verde oscuro, suel, granulado, de alta calidad con un brillo metálico. Estos pasos también se utilizan para puriy eliminar impurezas para obtener un producto de alta calidad.

4 resumen y perspectivas

Actualmente, debido a la creciente conciencia de la seguridad de los alimentos, muchos colores sintéticos han sido prohibidos, y los productos naturales seguros son más populares, proporcionando así buenas oportunidades para el desarrollo del mercado de pigmentos naturales. La clorofilina de cobre de sodio, como un pigmento natural seguro, no sólo se puede añadir a los alimentos como agente color, sino que también tiene buenos efectos y aplicaciones en la medicina. Sin embargo, debido al bajo contenido de clorofila en la materia prima, hay muchas impurezas después de la extracción, y también hay ciertos defectos en el proceso de preparación existente, lo que resulta en la baja calidad de la mayoría de los productos de clorofilina de cobre de sodio que se venden en el mercado. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de mejorar el proceso de preparación y método de purificación de la clorofilina de cobre de sodio desde diferentes perspectivas.

referencias

[1] Wang Min, Liu Linwei. Progreso de la investigación de clorofila y derivados y análisis de tecnología de protección verde [J]. Diario deZhengzhou Institute of Light Industry, 2001(1): 63-67.

[2] Liu Taoli. Preparación paso a paso de pectina, clorofilina de sodio de zinc y proteína de la hoja a partir de excrementos de gusano de seda [D]. Nanning: universidad de Guangxi, 2014.

[3] Liu Dan. Preparación de clorofilina de cobre sódico a partir de microalgas y extracción y separación de otras sustancias bioactivas [D]. Nanchang: universidad de Nanchang, 2014.

[4] rodríguez-amaya,Delia B,Natural Pigmentos y colorantes alimentarios [J]. Opinión actual en ciencia alimentaria,2016, 7:20-26.

[5] GB 26406-2011, Food Safety National standard - aditivo alimentario - Sodium Copper chlorophyllin [S].

[6]Mahmoud Y  Yo,Shehata  Número del arancel aduanero común  H,et  Al.Spir - ulina inhibe hepatocelular Carcinoma carcinoma carcinoma carcinoma carcinoma carcinoma carcinoma carcinoma A través Activar p53 y Apoptosis apoptosis y suprimisuprimir oxidoxidoxidoxid Estrés y angiogénesis [J]. Life Sci,2021,265:118827.

[7] Wang Shoujun, Wei Kemin. Efecto de la clorofilina de cobre de sodio combinada con la medicina tradicional China en subconjuntos de linfocitos T en ratones con anemia aplásica mediada por inmunidad [J]. Chinese Journal of Traditional Chinese Medicine Science yTechnology, 2013(20):618-619.

[8] Luo Huaiyu. Investigación sobre la clorofilina de sodio y cobre pasta de dientes de aliento fresco [J]. Industria de productos para el cuidado Oral, 2014(24):18-19.

[9]Kunihara Mineo,Kanbayashi Miyuki,Ohshima Takao. Efectos opuestos de la morfina sobre la alimentación y la bebida en ratas relative to  administración Tiempo tiempo  [J]. Japonés japonés Journal of  Pharmacology,1983,33:829-835.

[10] Wang Na, Du Yuanyuan, Huang Haidong, et al. Teñido de tejidos de punto de lana, seda y nailcon clorofilina de cobre sódico [J]. Industria del tejido de punto, 2020(10):37-40.

[11] Yang Ruiling. Investigación sobre el mecanismo y las propiedades del teñido de tejidos de seda con clorofilina de cobre sódico [D]. Wuxi: universidad Jiangnan, 2012.

[12]Ruan Kaibin,Hu Qichang,Wang Yuzhu;et al.Allsolid-state flexible supercapacibased Sobre la clorofilina de cobre de sodio con ultraalta tarifa Capacidad [J]. materiales Letters,2019,236:383-386.

[13] Li N. estudio sobre la extracción de clorofila a partir de lodos filtren una azucarera de caña de azúcar y la preparación de clorofilina sódica [D] con zinc. Dalian: universidad politécnica de dali, 2014.

[14] Yang J, Cao JX, Yang WH, et al. Estudio sobre la extracción de clorofila de espirulina por interrupción celular [J]. Ciencia, tecnología e innovación, 2019(17):7-9.

[15] Fang Jiaxiang, Li Yuebin, Qiu Qinglian, et al. Estudio sobre el proceso de extracción asistida por ultrasonido de la clorofila a a partir de espirulina en polvo [J]. Journal of Food Safety and Quality Testing, 2016(7):4198-4202.

[16]Lefebvre T,Destandau E,Lesellier E.Sequential extraction of carnosic Ácido rosmarínico Ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido ácido and  Pigmentos (caroteny Clorofilas) de romero por Online supercritical fluid extraction-supercritical fluid cromato[J]. J Chromatogr A,2021,1639:461709.

[17]Choi Woon,Lee Hyeon. Aumento de la producción de clorofila a desde marina espirulina maxima por  an  optimioptimi Proceso de extracción ultrasónica [J]. Applied   Sci- ences,2017,8:26-36.

[18] Ding Huanxing. Investigación sobre la composición química del azúcar de semilla de loto y el proceso de preparación de la clorofila sódica de cobre [D]. Lanzhou: universidad de Lanzhou, 2012.

[19] Han Yaoling. Utilización integral del sisal [D]. Nanning: universidad de Guangxi, 2004.

[20] Yang Guizhi. Estudio sobre el proceso y la estabilidad de la extracción y preparación de clorofilina de cobre sódico a partir de algas marinas [D]. Tianjin: universidad de Tianjin de ciencia y tecnología, 2005.

[21] Luan Qianqian. Estudio sobre la separación y purificación de componentes efectivos en las hojas de tabaco fresco [D]. Dalian: universidad tecnológica de dali, 2018.

[22] ZHONG Yali. Estudio sobre la preparación de clorofilina férrica sódica [D]. Xi'an: universidad de ciencia y tecnología de Shaanxi, 2014.

[23] WEN Xing. Estudio sobre el proceso de protección de color de la endibia y la preparación de clorofilina férrica sódica [D]. Xi'an: universidad de ciencia y tecnología de Shaanxi, 2013.

[24] Liu Ling. Preparación de clorofilina de cobre sódico a partir de excrede gusano de seda y extracción de sus principios activos [D]. Nanning: universidad de Guangxi, 2007.

[25] Yin Teng. Estudio sobre la tecnología de extracción de pigmentos naturales de cianobacterien el lago Taihu [D]. Wuxi: universidad Jiangnan, 2010.