叶绿素铜钠盐研究（共12篇）
叶绿素铜钠盐研究 篇1
柏树叶俗名朴枳叶(潮州),是潮州传统小吃的制作原料,传说潮州先人在饥荒年,采此柏树叶充饥度荒。清明时节,草木荫茂,朴枳树叶满丛嫩绿。潮州人为缅怀过去,便在清明节采此树叶,和米舂捣成粉,发酵配糖,用陶模蒸制成朴枳粿。粿品呈浅绿色,味甚甘甜,令海内外的潮汕人、侨胞难以忘怀,很多外出人员品尝到这特殊的味道都能感受到家的味道。据说吃了朴枳粿,还可以解积热,除疾病。但朴枳粿的制作过程工序复杂繁琐,且由于柏树叶中的叶绿素稳定性差、保质时间短的原因,造成储存上有很大的困难,因此其所相应的粿工艺难以传承发展。若将其叶绿素制成叶绿素锌钠盐,可克服朴枳粿制备以及储存方面的困难,推广弘扬此潮汕特色文化,发展粿工艺。
叶绿素是较早开发的一种天然色素,但极其不稳定,固给其应用带来一定的困难[1]。若将其制成叶绿素锌钠盐,不但水溶性好,而且稳定性也得到显著的提高。柏树叶制成叶绿素锌钠盐是一种天然无害的食用色素,较之于市面上的食品添加剂更安全;锌是人体所必需的一种微量元素, 能够参与人体的酶代谢, 影响内分泌系统功能, 影响免疫功能和胶原蛋白的合成等[2],叶绿素锌钠盐可作为补锌剂参与人体的生理机能。且其绿素锌钠盐可广泛运用于食品着色、饮料、化妆品、医药中。
1 试验材料
柏树叶(采自潮州桥东湘子桥旁);乙醇、氢氧化钠、石油醚、盐酸、硫酸锌等均为分析纯试剂。
TU-1900型双束光紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限公司;722SP型可见分光光度计,上海棱光技术有限公司。
2 实验方法
2.1 工艺流程
柏树叶→预处理→乙醇浸提→抽滤→皂化→回收乙醇→石油醚萃取→酸化锌代→抽滤水洗→溶解成盐。
2.2 实验步骤[3,4,5,6]
预处理:将柏树叶清洗干净,与低于40 ℃的温度下干燥后,粉碎。
浸提:将预料粉末置于锥形瓶中,在60 ℃水浴加热下,用无水乙醇浸泡70 min,过滤。每批原料浸提3次。
皂化:将所得溶液移入烧杯中,加入5%NaOH调节pH至11,与65 ℃水浴加热1 h。
蒸馏:减压蒸镏,蒸出2/3的乙醇,蒸馏出的乙醇予以回收。
萃取分离:用同体积的石油醚萃取3次,每次用力振荡1~2 min,静置分层。
酸化置锌:将下层溶液放入烧杯中,用0.1 mol/L的盐酸调pH=2,而后在不断搅拌下缓慢加入20%ZnSO4溶液,料液比为1:3,于65 ℃水浴加热1 h。
成盐:减压抽滤,将所得的固体水洗3次,用5%NaOH溶液溶解沉淀。干燥即得叶绿素锌钠盐成品。
3 结果与讨论
3.1 最佳提取条件
为了优化柏树叶叶绿素的提取工艺,选取浸提温度、浸提时间、乙醇浓度、料液比为考察因素,以叶绿素提取量作为考察指标,进行L9(34)正交实验,正交实验的因素水平见表1。
由表1可知:影响柏叶叶绿素提取诸因素中,其主次顺序为:乙醇浓度>浸提时间>料液比>温度,最佳提取条件为:乙醇浓度100%,提取时间70 min,料液比1:20,提取温度60 ℃。
3.2 柏树叶叶绿素锌钠盐的特征光谱图
用分光光度计在350~800 nm波长间扫描,测定叶绿素锌钠盐的特征光谱图。见图1,由柏叶制成的叶绿素锌钠盐在415 nm、636 nm波长处有2个可见光吸收峰,最大吸收峰在415 nm,与文献结果相比,其结果一致[7]。
3.3 叶绿素锌钠盐的稳定性研究
制备浓度一致的实验用工作液。
3.3.1 热稳定性
(1)分别取10
mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,在85 ℃恒温水浴加热10、20、30、40、50、60、70、80、90 min,取出冷却,定容,测其吸光度,其结果见表2。
(2)分别取10
mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,各在25、40、55、70、85、95 ℃中水浴加热30 min,取出冷却,定容,测其吸光度,其结果见表3。
由表2、表3可知,温度升高,加热时间延长(90 min内),吸光度略有下降,但从肉眼判断,颜色没有变化,说明叶绿素锌钠盐的耐热性及耐热时间(90 min内)均较好,可作食品添加剂加于需经高温处理的食品中。
3.3.2 氧化性、还原性对叶绿素锌钠盐的影响
以H2O2氧化剂,Na2SO3为还原剂,分别取叶绿素锌钠盐工作液10 mL,加入不同浓度H2O2溶液和Na2SO3溶液的稀溶液2 mL,于室温暗处静置1 h,测定它们在415 nm处的吸光度,并观察颜色变化,其结果见表4、表5。
由表4、表5可知,叶绿素锌钠盐色素溶液经氧化剂H2O2和还原剂Na2SO3处理后,其吸光度变化不大。由此可见,叶绿素锌盐对氧化剂和还原剂具有一定的耐受能力。
3.3.3部分金属离子对叶绿素锌钠盐的影响
分别取10 mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,分别加入2 mL 0.1 mol/L含有Na+ 、、K+、Ca2+ 、Cu2+ 、Al3+、 Fe3+溶液,于室温暗处静置1 h,测定它们在415 nm处的吸光度,并观察颜色变化,其结果见表6。
从表6可知,Na+、K+、Ca2+、Al3+等常见金属离子对叶绿素锌钠盐几乎无影响,说明叶绿素锌钠盐稳定性还是较好的,但Cu2+和Fe3+溶液颜色由淡绿色变为蓝绿色和橘黄色,且吸光度显著增加,影响了叶绿素锌钠盐的稳定性,所以在叶绿素锌钠盐的制备和应用过程中要尽量避免接触铜制容器和铁制容器。
3.3.4 部分添加剂对叶绿素锌钠盐的影响
分别取10 mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,分别加入质量分数为10%的蔗糖、苯甲酸钠、糖精、甜蜜素、柠檬酸、VC、山梨酸钠溶液,于室温暗处静置60 min,测其吸光度,其结果见表7。
由表7可见,食盐、葡萄糖、蔗糖几种常见食品添加剂对色素的稳定性无不良影响,柠檬酸和VC对其有一定的影响,但并不大。
3.3.5 光照对叶绿素锌钠盐的影响
取10 mL叶绿素锌钠盐溶液于试管中,在阳光下放置不同时间,定时测其吸光度,其结果见表8。
由表8可见,叶绿素锌钠盐的光稳定性较差,强光照射后,吸光度迅速下降,颜色变淡,在生产和应用过程中应尽量避免日光强烈照射。
4 结 论
(1)柏树叶浸提叶绿素的最佳工艺条件:乙醇浓度100%,浸提时间70 min,料液比为1:20,温度控制在60 ℃。
(2)以柏树叶为原料提取叶绿素,并通过化学方法制得叶绿素锌钠盐,该产品为墨绿色粉末, 得到的产品在415 nm、636 nm 处有特征吸收峰。
(3)由柏树叶制成的叶绿素锌钠盐易溶于水,水溶液呈墨绿色,稳定性较好,耐氧化还原、耐热性较好,常用的食品添加剂和一些金属离子对叶绿素锌钠盐的稳定性几乎无影响,作为食用色素使用在食品加工过程中将有较好的稳定性。
(4)叶绿素锌钠盐耐光性差,还有待进一步的提高,在使用过程中应尽量避免日光强烈照射。
摘要：通过正交试验研究柏树叶中叶绿素浸提的最佳工艺条件,经过皂化、酸化、锌代及其成盐反应制备叶绿素锌钠盐,并对其稳定性进行研究。结果表明,柏树叶叶绿素的最佳浸提工艺条件为,乙醇浓度100%,浸提时间70 min,料液比为1∶20,温度控制在60℃。而其制备的叶绿素锌钠盐水溶性较好,耐热性、耐氧化还原性较好,但在光照条件下,稳定性差。常用的食品添加剂和一些金属离子对叶绿素锌钠盐的稳定性几乎没什么影响,Cu2+、Fe3+对叶绿素锌钠盐的稳定性有较大的影响。
关键词：柏树叶,制备,叶绿素锌钠盐,稳定性
参考文献
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叶绿素铜钠盐研究 篇2
水稻叶绿素合成缺陷突变体及其生物学研究进展
叶绿素是植物叶绿体内参与光合作用的重要色素,叶绿素合成缺陷突变是一类明显的性状突变,其在理论研究和实际应用方面均具有重要的`意义.本文介绍了国内外在水稻叶绿素合成缺陷突变体的发掘、作用机理及其基因定位等方面的研究进展.
作 者：黄晓群 赵海新 董春林 孙业盈 王平荣 邓晓建 HUANG Xiao-qun ZHAO Hai-xin DONG Chun-lin Sun Ye-Ying WANG Ping-Rong DENG Xiao-jian 作者单位：黄晓群,董春林,孙业盈,王平荣,邓晓建,HUANG Xiao-qun,DONG Chun-lin,Sun Ye-Ying,WANG Ping-Rong,DENG Xiao-jian(四川农业大学,水稻研究所,成都,611130)赵海新,ZHAO Hai-xin(内蒙古民族大学,农学院,内蒙古通辽,028042)
刊 名：西北植物学报 ISTIC PKU英文刊名：ACTA BOTANICA BOREALI-OCCIDENTALIA SINICA 年，卷(期)： 25(8) 分类号：Q943 Q949.71+4.2 关键词：水稻 叶绿素合成缺陷突变体 机理叶绿素铜钠盐研究 篇3
关键词：高光谱遥感；叶绿素
1. 引言
对不同植物间光谱特征的分析比较是高光谱遥感技术的一大重要作用，同时也是进行区分不同植物、进行物种分类的必要基础之一。近些年来，全球利用高光谱遥感技术进行物质鉴别、分类的调查研究不在少数。随着遥感技术的发展，高光谱仪器测量的对象也在日益增多，目的的多样化和对象的多元化同时也从侧面推动了高光谱技术的发展。
2. 试验区及数据
2.1 试验区简介
试验区为位于北京市的北京植物园。植物园内收集栽种植物3000余种，是中国北最最大的植物园。
2.2 数据来源及方法简介
叶绿素数据选取：记录室内含笑、杜鹃、如意、叶子花、长春花和海桐花6种植物的叶绿素含量（每种植被各取10片叶片，每片叶片共5个叶绿素数据，室内总计300个叶绿素数据）。
光谱数据选取：室内含笑、杜鹃、如意、叶子花、长春花和海桐花6种植物的从350-1050nm波段的高光谱数据（每种各取10片叶片，每片叶片取10片光谱数据；室内共600段光谱数据），室外冷杉、灌木丛、细竹、宽竹、三片不同草地的从350-1050nm波段的高光谱数据（冷杉三组，细竹、宽竹、灌木丛各一组，三片草地每片各一组，每组10段高光谱数据；室外共90段光谱数据）。
3. 光谱测定结果及初步分析
3.1 六种不同的室内植物的光谱分
通过excel处理数据制作后制作的表格可知，杜鹃花所有波段的光谱反射率都是六种植物中最高的；海桐花和长春花的光谱反射率其次，随后是含笑。如意在350-734nm的波段中是6种植物中反射率最低的；在734nm之后超过了含笑和叶子花。
3.2 六种不同室外植物的光谱分析
由图可知，在0-341nm的波长时，宽竹的反射率是最高的，其次是灌木丛、草地、冷杉和细竹。并在此段中，各种植物反射率的差异不显著。在341nm之后，各种植物的光谱反射率之间间隔变大，差异趋于显著。
4. 室内植物叶绿素测定结果及初步分析
可知叶绿素含量和光谱反射率间的相关性极显著。叶绿素含量和光谱反射率间的相关性十分显著；NDVI 与MACRI的拟合度较高，而叶绿素含量与MACRI拟合度不高。六种植物的叶绿素在特定波段差异显著。
5. 讨论
实验结果达到了预期设想。由于叶绿素在440nm、480nm、630nm 、681nm的特定波长下吸收最好[4]，且其他波段或多或少受到些许噪音的影响，可能会在数据分析过程中产生误差，故我们在分析过程只分析了植被在上述特定波长和450nm-480nm、660nm-690nm下所测的光谱数据。同时，出于特定波长叶绿素的吸收光谱能力最强，且需要将室内数据与室外相对应，我们在分析室内光谱数据的过程中也只选择了440nm、480nm、630nm 、681nm、450nm-480nm、660nm-690nm六个特定波长。在光谱测量上，成功地验证了六种室内植物光譜反射率的巨大差异性。这与Curran提到的结果是相同的。[8]室外植物的反射率与预期设想略有差别。拟合过程中，叶绿素含量与MACRI的拟合度并不高，可能原因是室内测量过程中并没有使用提取法来测量叶绿素，导致实验数据不够精确。
6. 结语
在光谱数据方面，六种室内植物在450-480波段的反射率差异显著。随着波长增加，各种室外植物的光谱反射率之间间隔变大，差异趋于显著。叶绿素含量方面，叶绿素含量和光谱反射率间的相关性十分显著；NDVI 与MACRI的拟合度较高，而叶绿素含量与MACRI拟合度不高。六种植物的叶绿素在特定波段差异显著。
参考文献
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番茄叶片叶绿素含量变化规律研究 篇4
1 材料与方法
1.1 试验概况
番茄采用基质栽培方式。试验仪器:分光光度计。供试材料为蛭石、草炭等。
1.2 试验设计
试验设4个处理, 分别为T1:全蛭石基质, 且移植20 d时未施专用缓效复合肥;T2:蛭石与草炭比为0.2∶0.8, 且移植20 d时将专用缓效复合肥445 g平均施于基质内 (番茄10~12株) ;T3:蛭石与草炭比为0.5∶0.5, 且移植20 d时将专用缓效复合肥668 g平均施于基质内 (番茄10~12株) ;T4:全草炭基质, 且移植20 d时将专用缓效复合肥890 g平均施于基质内 (番茄10~12株) 。株间行间距约为30 cm, 列间距约为40 cm。在番茄开花坐果期, 仍按4种施肥水平追肥1次。考虑到温室温度较高及光照时间较长的条件, 通常每3~4 d灌1次水。
1.3 试验方法
采集叶片活体样本, 在实验室进行叶绿素含量分析。叶绿素含量采用紫外可见分光光度计测定。对每个待测样本按无水乙醇与丙酮1∶2的比例配置萃取液25 m L, 除去叶脉、剪碎、混匀, 称取0.4 g置于萃取液, 在阴暗处放置24 h。测试时从试管中取适量萃取的叶绿素液体放入分光光度计中, 选取645、652、663 nm特征波长进行测量, 获取每个波长处的吸光度值。分别计算叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量。其计算公式如下:
2 结果与分析
2.1 不同生长期番茄叶片叶绿素含量变化
由图1可知, 移植16 d时, 处理T1、T2、T3、T4叶绿素含量分别为47.68、49.74、47.86、48.61 mg/L, 此时还没有施用专用缓效复合肥, 番茄生长所需养分仅由栽培基质供给, 各处理番茄叶绿素含量差异性很小。随着番茄苗期生长发育进程的推进, 叶绿素呈较快增长的趋势, 在移植60 d前后, 处理T1、T2、T3、T4叶绿素含量均达到最大值, 分别为55.68、59.74、62.99、64.32 mg/L, 此时不同氮肥处理对番茄营养状态产生了明显的作用。从结果期开始叶绿素含量呈下降趋势, 此时番茄生殖生长旺盛, 营养主要向果实运输, 促进下部果实成熟和上部果实膨大, 叶片的生长受到限制。在移植60~100 d, 番茄叶片叶绿素含量的下降速率受基质营养水平和水肥管理的影响较大, 当营养供给不足时, 叶绿素含量下降速率较快, 当营养供给较充分时, 叶绿素含量下降速率较慢, 到移植100 d前后, 不同氮处理间的叶绿素含量差异性表现的最为明显。移植100 d后, 叶绿素含量下降速率降低。
2.2 不同生长期番茄叶片叶绿素a含量变化规律
由图2可知, 番茄在整个苗期生长阶段, 对于处理T1, 叶绿素a含量变化范围为25.36~26.21 mg/L, 对于处理T2, 叶绿素a含量变化范围为25.59~25.94 mg/L, 对于处理T3, 叶绿素a含量变化范围为25.35~25.86 mg/L, 对于处理T4, 叶绿素a含量变化范围为25.17~26.04 mg/L。由此可以看出, 不同氮肥处理对叶绿素a含量的变化影响不大。在移植60~100 d, 对于处理T1、T2, 叶绿素a含量呈快速下降趋势, 而对于处理T3、T4, 叶绿素a含量的变化并不显著, 可以看出, 高营养供给对结果期番茄叶片叶绿素a的维持有明显的支持作用。从移植100 d之后, 各个氮处理叶绿素a含量都呈快速下降趋势。
2.3 不同生长期番茄叶片叶绿素b含量变化规律
由图3可知, 移植16 d时, 处理T1、T2、T3、T4叶绿素b含量分别为15.10、16.57、14.71、15.81 mg/L, 各处理番茄叶绿素b含量差异性很小, 随着番茄营养生长发育进程的推进, 叶绿素b呈较快增长的趋势, 在移植60 d前后, 处理T1、T2、T3、T4叶绿素b含量均达到最大值, 分别为19.76、23.70、27.09、28.76 mg/L, 此时不同氮肥处理对番茄营养的状态产生了明显的作用。从结果期开始叶绿素b含量呈下降趋势, 在移植后60~100 d, 番茄叶片叶绿素b含量的下降速率受基质营养水平和水肥管理的影响较大, 当营养供给不足时, 叶绿素含量b下降速率较快, 当营养供给较充分时, 叶绿素含量b下降速率较慢, 到移植100 d前后, 不同氮处理间的叶绿素b含量差异性表现的最为明显。移植100 d后, 叶绿素含量b下降速率降低。
3 结论
番茄移植初期, 叶绿素含量最低, 不同氮肥处理间番茄叶绿素含量差异性很小, 随着番茄苗期生长发育进程的推进, 叶绿素呈较快增长的趋势, 在移植60 d前后, 叶绿素含量达到最大值, 从结果期开始叶绿素含量呈下降趋势, 此时番茄生殖生长旺盛, 营养主要向果实运输, 促进下部果实成熟和上部果实膨大, 叶片的生长受到限制。番茄叶片中叶绿素a的浓度通常是叶绿素b浓度的2倍。在苗期生长阶段, 叶绿素a含量变化不大, 而叶绿素b含量呈较快的增长趋势。从结果期开始叶绿素a、叶绿素b含量都呈下降趋势。
摘要：以温室基质栽培番茄为研究对象, 观测了番茄的生长发育进程和营养素含量变化, 发现在幼苗营养生长阶段叶片营养素含量呈增长趋势, 到移植60 d前后达到最大值, 从结果期开始叶绿素含量呈下降趋势。研究结果表明, 番茄营养诊断的最佳时期为结果期前后, 此时也是番茄生殖生长旺盛的时期, 其营养水平直接影响最终产量。
关键词：番茄,叶绿素含量,变化规律
参考文献
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叶绿素铜钠盐研究 篇5
三角帆蚌清除富营养化水体中叶绿素a的研究
研究了三角帆蚌滤食富营养化水体中藻类的能力.发现三角帆蚌能有效地清除水体中的叶绿素a.通过方差分析的.方法得出在96 h即达到显著的清除效果,并且当蚌密度在18.75只/m3时(本实验水体中藻类密度为106个/mL左右)清除的效果最佳.还对实验的结果进行了函数的拟合,发现在贝类滤食过程中叶绿素a含量和时间之间存在对数函数关系.本文提示利用双壳贝类净化富营养化水体是一条可行的途径.
作 者：费志良 严维辉 赵沐子 郝忱 唐建清 Fei Zhiliang Yan Weihui Zhao Muzi Hao Chen Tang Jianqing 作者单位：费志良,Fei Zhiliang(南京师范大学地理科学学院,江苏,南京,210097;江苏省淡水水产研究所,江苏,南京,210017)严维辉,赵沐子,郝忱,唐建清,Yan Weihui,Zhao Muzi,Hao Chen,Tang Jianqing(江苏省淡水水产研究所,江苏,南京,210017)
刊 名：南京师大学报（自然科学版） ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NANJING NORMAL UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 29(3) 分类号：Q959.9 关键词：三角帆蚌 叶绿素a 藻类低钠盐低钠吃 篇6
为了遏制“高盐”带来的健康隐患，目前，我国不少城市和地区开始实施“食盐安全健康换代工程”，倡导全民少吃盐，选食低钠盐。
低钠防治心血管病
简单地说，低钠盐就是含钠量相对较低的盐。普通食盐(或碘盐)中，氯化钠的纯度高达95％，吃盐多，进入体内的钠离子也会增多，从而使大量的水分在身体内潴留，造成血容量增加、心脏负担加重、血管压力增大等一系列变化，最后可能导致高血压、心脏病等，还会引发危害更大的心、脑、肾并发症。低钠盐则是以碘盐为原料，添加25％的氯化钾和10％的硫酸镁，只含65％的氯化钠。食用这种盐后，每天摄取钠离子总量会降低，而且由于钾和镁均具有降低血压的作用，在预防高血压、保护心脑血管方面有积极意义。
中国医学科学院心血管病研究所曾对708名包括心血管病、高血压和糖尿病患者进行为期1年关于“替代盐”的研究。结果显示，吃低钠盐者比吃普通精盐者，收缩压(高压)降低了5.4毫米汞柱。证明了吃低钠盐确实有助于降血压或预防高血压。
我国台湾也做过一项有关“低钠盐对降低血压功效的研究”，以2000多名老人作为研究对象，其中800多人在三餐烹调时改用低钠盐，另外1400多人仍食用传统精盐。经3年半的追踪后发现，食用低钠盐的老人死于心脏血管疾病的整体死亡率降低了一半。
国外不少研究表明，低钠盐对防治心脑血管病的作用是经济、确切而有效的。芬兰以往高血压和心血管疾病的发病率很高，在通过广泛的健康教育并推广使用低钠盐后，高血压和心血管疾病的发病率已大幅降低。如今，瑞十、加拿大、澳大利亚等国家，已通过立法形式，规定全民食用低钠盐。
低钠盐也少吃为妙
李女士自从选用低钠盐后，炒菜时总要比普通盐放得更多，不然就感觉没“味”。但她并不为此担心，因为宣传上说“吃低钠盐能预防高血压”。
其实这种观念是错误的。低钠盐降低了钠的含量，但如果认为低钠盐用多少都无所谓，或者为了满足“咸味”的需要，任意加大低钠盐的用量，那么并不能达到真正的“低钠”，甚至还可能吃进更多的钠，结果同样会引起血压升高。所以，不管什么盐，坚持降低用量才是根本。食用低钠盐也要适量，每天摄入量最好能控制在8克以内。
由于低钠盐中钠含量降低，口味也淡些，目前有些国家已通过添加柠檬酸钾、谷氨酸、蔗糖等来改善口感。
肾脏病患者不宜吃
人过中年，最好选食低钠盐，能降低心脑血管病风险。老年高血压、心脏病、中风后遗症患者，常吃低钠盐对病情控制、治疗都有积极作用。
柠檬酸磷酸酯钠盐的合成研究 篇7
关键词：柠檬酸磷酸酯,柠檬酸,合成
柠檬酸磷酸酯最早提取于人尿液和大鼠肝的线粒体中[1,2],研究发现,柠檬酸磷酸酯在体内有很强的抗矿化作用,对草酸钙和羟基磷灰石晶体的形成和成长具有一定的抑制作用[3],能够抑制钙离子的沉积,可预防关节炎疾病的发生[4]; 另一方面,柠檬酸磷酸酯可抑制晶体诱导沉淀元癌基因的表达和有丝分裂的发生[5],对羟基磷灰石诱导的金属蛋白酶、环氧化酶、白介素的上调和有丝分裂也具有一定的抑制作用[6]; 此外柠檬酸磷酸酯还具有抑制鸟粪石的结晶化[7],抑制钙盐形成的活性,这对工业废水的净化非常有用。此外,研究发现,柠檬酸磷酸酯在体内浓度4. 5 mg/m L以下时不会影响细胞的正常功能,也没有发生任何显著的副作用[8],因此,柠檬酸磷酸酯作为一种潜在的药物,成为近年来新药筛选领域的研究热点。
1959 年,J. Meyer[9]首次以柠檬酸三乙酯为原料经四步反应合成了柠檬酸磷酸酯,由于反应不完全,以及难分离、低收率、高成本等缺点,不适合工业化生产。本文研究了以柠檬酸和苄醇为起始原料,经两步酯化、催化还原三步反应合成柠檬酸磷酸酯。该合成工艺所需的原料便宜易得,具有生产成本低,操作方便,转化率高等特点。
1 实验部分
1. 1 主要仪器与试剂
DRX- 400 核磁共振波谱仪,德国Bruker公司; LTQ XL LC-MS液相色谱-质谱联用仪,美国Thermo公司。
水合柠檬酸( 99. 0%) ,阿拉丁试剂有限公司; 钯碳( 10%Pd) ,上海柏卡化学技术有限公司; 五氯化磷( 99. 0%) ,阿达玛斯( Adamas) 试剂; 苯甲醇( 99. 0%) ,上海柏卡化学技术有限公司; 其他反应试剂均为国产; 反应溶剂均为市售分析纯。
1. 2 合成方法
1. 2. 1 柠檬酸三苄酯( 2) 的合成
在装有分水器的反应瓶中,加入84. 0 g ( 0. 40 mol) 水合柠檬酸和210 m L苯甲醇( 1. 98 mol) ,油浴160 ~ 180 ℃ 反应8 h,减压蒸馏除去过量的苯甲醇,剩余粗产物趁热倒入100 m L无水乙醇中,快速搅拌下降至常温后,于-20 ℃ 继续冷却结晶,过滤,固体用无水乙醇( 150 m L×3) 洗,真空干燥后,得149 g白色晶体2,收率为80%。1H NMR ( DMSO,400 MHz,23 ℃ ) ,δ: 7. 31 ( m,15 H,C6H5) ,5. 04 ( m,6 H,CH2O ) , 2. 85( d,4 H,CH2CO) ,ESI-MS,m / z: 462. 1。
1. 2. 2 磷酸柠檬酸二苄酯( 3) 的合成
在装有温度计、 机械搅拌的三颈瓶中加入30. 0 g( 65 mmol) 柠檬酸三苄酯和30 m L甲苯,冰浴冷却后逐滴加入13. 6 g( 65 mmol) 五氯化磷的甲苯( 100 m L) 溶液,继续冰浴反应1 h后,缓慢滴加5. 0 m L去离子水,继续冰浴搅拌1 h后,过滤,固体用甲苯( 50 m L×3) 洗,真空干燥后得19. 5 g白色固体3,收率为66%。1H NMR ( DMSO,400 MHz,23 ℃ ) ,δ:7. 36 ( d,10 H, C6H5) ,5. 07 ( s,4 H,CH2O ) , 3. 29 ( s,4 H,CH2CO) ,ESI-MS,m / z: 453. 1。
1. 2. 3 柠檬酸磷酸酯钠盐的合成
在三口反应瓶中,依次加入10. 0 g( 22 mmol) 磷酸柠檬酸二苄酯、25 m L去离子水和5 m L甲醇,氢气流洗气三遍后,加入0. 25 g Pd/C( 10%Pd) ,保持1 个标准大气压的氢气流持续反应1 h,热过滤后,滤液用6. 2 m L Na OH( 10 mol/L) 水溶液调至p H为7,减压除水后,加入30 m L无水乙醇超声洗涤三次,真空干燥,得8. 1 g白色固体为磷酸柠檬酸酯钠盐,收率95%。1H NMR ( D2O,400 MHz,23 ℃ ) , δ: 3. 13 ( d,2 H,CH2) ,2. 76 ( d,2 H,CH2) ,31P NMR ( D2O,162 MHz ) δ:-2. 14; ESI-MS( M+Na+) : 295. 0。
2 结果与讨论
2. 1 PC的合成
到目前为止,文献报道的PC化学合成法主要有五种[10]。第一种方法的第一步反应会有30%未反应的柠檬酸三乙酯,难以分离,即使改变温度、时间等都不能提高收率[9]。后续两步反应产物难分离,且分离用Dowex-50-H+价格昂贵,生成成本较高。第二种方法其合成所用原料及催化剂价格较高,同样存在反应后处理困难问题,难以工业化生产[2]。第三种方法的合成需要五步反应,反应时间较长,产率低,所用离子交换树脂用量大,成本较高[11]。第四种和第五种方法类似[12,13],以柠檬酸三苄酯为原料,苯作为溶剂与五氯化磷在冰浴下反应、低收率得到磷酸柠檬酸二苄酯,最后采用钯碳催化,以水为溶剂得到目标产物。反应条件模糊,收率较低。
本文实验中参考第五种合成方法修改,以水合柠檬酸为原料,用苯甲醇经酯化反应保护后得到柠檬酸三苄酯,由于三羧基的活性较高,反应中无需加入催化剂,即可以80%的收率得到化合物2。文献中用柠檬酸三乙酯为原料经系列反应后,最终产物难以分离,且成本较高; 而用苯甲醇作为保护基后,将会使得加氢水解反应变得非常容易。此外,由于化合物2 熔点较低,难结晶,采用低温结晶纯化的方法更容易得到高纯度的白色晶体( 色谱纯度98%以上) 。
第二步反应中,文献中将柠檬酸三苄酯溶于苯中,低压真空下加入经研磨的固体PCl5粉末,冰浴反应后经处理,最终磷酸柠檬酸二苄酯产率61%[12]。反应中用到的苯毒性较大,且操作过程不易工业化生产,反应中我们使用干燥的甲苯代替苯作为溶剂,并利用氮气保护避免原料PCl5水解造成的损失,提高反应收率的同时,更适宜工业化操作。
最后一步反应中,文献中直接用水作为溶剂,钯/碳常温常压催化反应7 h以上,再将其做成钠盐后,收率可达100%[13,14]。实验中我们尝试利用文献中方法,最终得到粘稠状化合物,经洗涤,低温干燥后,经1H NMR和LC - MS分析,产物中有未完全反应的原料存在,脱苄效果较差; 用甲醇代替水作为溶剂进行催化氢化,分析产物发现除PC外,还有其甲酯化产物生成,且难以分离。最后以水/甲醇( V∶V = 5∶1) 作为溶剂,进行常温常压催化反应1 h后,再经氢氧化钠水溶液中和处理后,得到磷酸柠檬酸酯的钠盐。产物经1H、31P NMR LC-MS分析,纯度较高,该合成工艺操作较方便,收率较高,反应时间较短,较文献报道的水体系更适合后处理操作[13]; 此外,如果去离子水代替普通水能更好的改善产物的纯度。
2. 2 产物结构表征
通过核磁共振氢谱( 图1) 和磷谱对PC的钠盐进行结构鉴定,数据分析表明其结构与文献吻合[13,14],其MS分析结果也证实了其结构。
3 结论
通过文献方法的改进,以柠檬酸和苯甲醇为原料,详细考察了三步反应条件的优化,设计了一条原料便宜易得、反应条件温和、操作方便、生产成本低、收率高的适合于工业化生产的合成路线。产物通过1H NMR,LC-MS进行了结构表征。
叶绿素铜钠盐研究 篇8
1 材料与方法
1.1 材料
高蛋白大豆东农42(Glycine max cv.Dongnong42)(试验号302),其M7极矮化突变体HK11(试验号201)。高脂肪大豆东农47(Glycin max cv.Dongnong47)(原称东农163,试验号301),其M7叶绿素缺失突变体HS821(试验号48)。
1.2 方法
试验材料(由郝再彬教授惠赠)于2007年在东北农业大学香坊农场基地种植。5月2日播种,4个大豆试验品种(系)采用小区对比相邻种植,行距65 cm、行长10 m,株距5 cm,单株种植,5行区,3次重复,常规管理。
不同生育期取样:从7月6日开始(开花结荚期),大约每10 d采一次样,8月16日结束取样,每个品种(系)按相同节位(第9节位)随机选取。不同节位取样:8月6日分别取不同节位的叶片和豆荚(节位顺序由下至上,第7、9、11、13、15节位),每个品种(系)随机选取。叶片用直径为1 cm的打孔器打成圆片,混合后称样,3次重复,用于叶绿素含量测定[2]。
2 结果与分析
2.1 不同大豆品种(系)不同节位叶片叶绿素含量比较
光合作用是植物代谢的基础,叶绿素是光能吸收和转换的原初物质。孙卓韬等在大豆株型群体结构与产量关系研究中强调了不同冠层叶绿素含量不同。苗以农[3]等研究指出大豆不同节位叶绿素含量有差异。本实验在结荚期对大豆各品种(系)不同节位进行取材,测定结果表明,不同大豆品种(系)不同节位叶片叶绿素含量不同,叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总含量随节位升高呈下降趋势,总的来看,大豆东农42的叶绿素含量最高;以东农42为对照,东农47、HK11、HS821不同节位的平均叶绿素总含量占东农42含量的百分比依次为84%、69%、49%,叶绿素a平均含量占东农42含量的百分比依次为92%、67%、48%,叶绿素b平均含量占东农42含量的百分比依次为90%、74%、49%,由此得出,叶绿素缺失突变体HS821叶绿素含量较低,表明其叶色黄化是由于叶绿素含量少所致。但各品种(系)叶绿素a/b的比值则差异不显著,原品种和突变体都近似于2.4∶1。供试品种(系)都是第9节位叶片的叶绿素含量最高,随着节位的升高,原品种叶绿素总含量呈下降的趋势(见表1),这与叶片发育程度有关。由于取材是在结荚期进行,所以大豆的第9节位功能叶片发育较完全,叶绿素合成达到最高,而第15节位的叶片为幼嫩叶片,尚未发育完全,所以叶绿素合成量较少(见表1)。
注:括号内数字为各品种(系)叶绿素含量占东农42叶绿素含量的百分比。
2.2 不同大豆品种(系)不同生育期叶片叶绿素含量比较
测定不同大豆品种(系)相同节位不同生育期叶片的叶绿素含量结果表明,大豆东农42叶片的叶绿素含量总体上始终比其它品种(系)叶片的叶绿素含量高,以东农42为对照,东农47、HK11、HS821的平均叶绿素总含量分别是东农42叶片叶绿素含量的83%,71%和52%,叶绿素a平均含量分别是东农42的82%、71%和59%,从表2可见,HS821的叶绿素含量最低,与其叶片黄化形态特征一致。因此,HS821的光合能力较弱,东农42的光合能力较强。每个大豆品种(系)进入鼓粒初期(7月26日),叶绿素含量均达到最高值,说明此时期叶片光合能力已达到最大。由表2还可以看出,不同生育期叶绿素a和叶绿素b的比值不同,各大豆品种(系)叶绿素a/b平均值大小依次为东农42>HK11>东农47>HS821,说明大豆东农42更适应于高光强。因为叶绿素a分解得比叶绿素b快,所以叶绿素a/b的变化可作为一个衰老指标。由表2还可看出,随着生育期的延续,至豆荚成熟衰老期叶绿素a/b降至2.0。在遮阴环境中生长的植物具有阴生叶片的特性,即有较低的a/b值[4,5,6],所以,大豆HS821更具有阴生植物的特点。
注:括号内数字为各品种(系)叶绿素含量占东农42叶绿素含量的百分比。
3 讨论
叶绿素含量测定表明,大豆叶绿素含量不仅是测定生育期不同含量不同,就是同一生育期不同节位其含量也不一样。因此,受节位的影响,各节位叶绿素含量不同,受品种的影响,相同节位不同品种叶绿素含量也不同。叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总含量随节位升高有下降趋势,总的来看,原品种东农42叶绿素含量最高,叶绿素缺失突变体HS821叶绿素含量最低,表明其叶色黄化是由于叶绿素含量少所致。每个品种(系)都是第9节位叶片的叶绿素含量最高,随着节位的升高,原品种叶绿素总含量呈下降的趋势。由于取材是在结荚期进行,所以大豆的第9节位功能叶片发育较完全,叶绿素合成达到最高,而第15节位的叶片为幼嫩叶片,尚未发育完全,所以叶绿素合成量较少。
每个品种(系)进入鼓粒期后,叶片叶绿素含量均达到最高值,说明此时叶片光合能力已达到最大。研究结果还表明,不同生育期叶绿素a和叶绿素b的比值(即叶绿素a/b)不同,叶绿素a/b平均值大小顺序为东农42>HK11>东农47>HS821,品种东农42叶绿素a/b比值相对较高,说明该品种叶片更加适应于高光强。由于叶绿素a分解得比叶绿素b快,所以叶绿素a和叶绿素b的比值(即叶绿素a/b)的变化可作为一个衰老指标。Anderson的研究表明,叶绿素b增高,相应的光系统II活性增强,因为叶绿体色素复合体的功能主要是捕获光能,而它又高度密集于垛叠的基粒片层膜上,从而更有效地吸收光量子提高光能的转化效率,因此叶绿素a/b比值一直被认为是植物对光强适应程度的敏感指标[7]。
摘要：以高蛋白含量大豆品种东农42(试验号302)及其极矮化突变体HK11(试验号201)、高脂肪含量品种东农47(原称东农163,试验号301)及其叶绿素缺失突变体HS821(试验号48)为材料,分别从不同生育期及不同节位对叶绿素含量进行研究。结果表明:叶片所含叶绿素a/b的比值约为2.5∶1;节位、生育期不同叶绿素含量也不同,表现为,随着节位上升,叶片叶绿素含量呈不断下降趋势;从开花结荚期(7月6日)到鼓粒初期(7月26日),叶绿素含量不断增加,鼓粒初期以后,叶绿素含量不断下降。
关键词：大豆,叶片,叶绿素
参考文献
[1]翟雪玲,刘伦,曹靖.中国大豆竞争因素探讨[J].世界农业,2002(11):9-11.
[2]郝再彬,苍晶,徐仲.植物生理实验[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.
[3]苗以农.大豆不同节位叶绿素含量的变异性[J].大豆科学,1987,6(1):212-25.
[4]Petersen B L,Moller MG,Jensen P E,et al.Identification of the Xan-g gene and expression of the Mg-chelatase encoding genes Xan-f,-gand-hin mutant and wildtype barley(Hordeumvulgare L.)[J].He-reditas,1999,131:165-170.
[5]Zhang S R.Adiscussion of chlorophyll fluorescence kinetics parame-ters andtheir significance[J].Chinese Bulletin of Botany,1999,16(4):444-448.
[6]Zhang H,Sharifi M R,Nobel P S.Photosynthetic Characteristic ofSun Versus Shade Plants of Encelia Farinose as Affected by Photo-synthetic Photon Flux Density Intercellular CO2Concentration LeafWater Potential and Leaf Temperature Aunt[J].J Plant Physiol,1995,22:833-841.
叶绿素铜钠盐研究 篇9
作为重要的生态资源, 植被在物质能量循环中起着非常重要的作用。 在农业中, 光合作用是作物生长的基础, 是其遭受环境胁迫的指示器。[1]而作为光合作用中吸收光能的重要因子, 叶绿素含量既表现了植被的光合能力和生长情况, 又保证了作物与外界的物质能量交换。[2,3]因此, 通过遥感手段对作物叶绿素含量进行反演, 对于作物长势监测以及产量估算等方面有着重要的意义。 传统分光光度计法费时费力且会对植被造成损伤。[4]高光谱遥感则以其非损伤性, 大面积, 多尺度的特点, 在测定评价植被叶绿素含量中占有着重要地位与作用。[5,6,7]近年来, 植被叶绿素含量的高光谱遥感检测已逐渐由在叶片级别开展发展至冠层级别, 并取得了大量成果。[8,9,10,11,12,13]
本文将利用高光谱遥感, 对小麦不同生长周期中叶绿素含量变化与光谱反射率的关系进行反演并建立估测模型, 并比较了不同反演因子下模型的精度。
2 数据与方法
2.1 数据的获取与处理
本文测区位于华中农业大学试验田, 主要种植作物为小麦。 通过ASD便携式野外光谱仪, 选择天气晴好时期, 对小麦进行观测, 最终获得数据60 组。 SPAD - 502 叶绿素仪是一种小巧的对植物无破坏性的叶绿素含量测定仪, 它通过测定植物叶子在两个波长区的吸收率来确定叶子叶绿素浓度的相对含量。 使用SPAD - 502叶绿素仪, 对不同植物进行叶绿素含量的测量。 每次测量时均需随机选取每组样本的叶片, 每片叶片均需在叶片的不同位置对叶绿素含量进行5 次测量, 取其平均值作为该组样本叶片SPAD值。
2.2 敏感因子选择
本文选取植被敏感波段及红边位置作为反演敏感因子。 对小麦叶片不同波段的光谱数据与叶绿素含量之间的相关性进行计算, 选择相关系数最高的波段作为敏感波段, 作为后续模型建立的基础。红边是绿色植物在近红外波段区间内反射率增高最快的点, 在光谱曲线一阶导数上则反映为在近红外区间内的拐点。 作为植物的重要光谱特征, 红边位置也经常被用于建立与叶绿素含量的函数关系, 从而完成叶绿素含量的计算[14,15]。 通过计算, 选择相关系数最大的700nm波段为敏感波段, 其相关系数为0.6275。 同时取一阶导数最大值处波长作为红边位置, 红边位置所对应波长与叶绿素含量相关系数为0.7053, 达到显著水平。
3 实验结果与分析
3.1 模型的建立及精度分析
从实测小麦高光谱数据中随机抽取三分之一数据组成检验样本空间, 用于检验模型的精度和可靠性, 其余三分之二的数据用于建立模型。 分别以小麦叶片敏感波段 ( 700nm) 以及小麦红边位置为自变量建立回归模型。 得到模型及其回归系数。 同时为了定量比较模型拟合效果, 利用平均绝对误差 ( MAE) 及估计标准误差 ( SEE) 来定量描述比较。
其中y为叶绿素含量实际测量值, yc为模型拟合值, n为样本数目
为了实现小麦不同生长阶段的时序分析, 对不同时期采集的小麦高光谱数据分别进行反演, 建立回归模型并对其精度进行分析, 结果如表1。
上述模型拟合精度的分析比较是基于建立模型的样本与其估计值差异的程度, 并不能代表模型实际预测能力。 为反映所建立模型的代表性以及预测精度, 利用未参与建立模型的样本点进行模型的预测精度试验, 并用平均绝对误差 ( MAE) 与均方根误差 ( RMSE) 衡量。
小麦叶绿素含量反演模型预测精度结果如表2。
由表1 及表2 可以看出, 随着小麦生长成熟, 不同因子所建立的反演模型精度均有所下降。 根据估计标准误差, 可知以红边位置为因子的反演模型其精度下降更快。 而在所建立模型对不同时期植被叶绿素含量的预测能力中, 以敏感波段为因子的模型总体预测能力优于以红边位置为因子的模型。 以上情况出现的原因在于:红边位置的提取对于其提取方法依赖性较强, 且通过一阶导数获取红边位置的方法存在一定缺陷[16]。 随着植被逐渐进入成熟期, 其叶片叶绿素含量大幅下降逐渐呈现枯黄状, 因此光谱曲线已不能很好的保持其特性, 红边位置不明确。
3.2 小麦叶绿素反演长时间序列分析
为反应小麦在不同生长阶段的叶绿素含量, 结合小麦反演模型系数, 对小麦在不同生长期叶绿素变化趋势进行分析。
图1 是不同时期小麦所对应不同因子反演模型系数的变化趋势图, 由此对反演小麦叶绿素所用回归模型y=ax+b进行分析。 在图1 ( a) 中, a的取值在4 月8 日达到最大后又再次下降, 而b的取值较为稳定;在图1 ( b) 中, a取值逐渐减小而b取值逐渐增大。 从a的取值范围可以看出, 在以敏感波段为因子的反演模型中, 叶绿素对敏感波段所对应得光谱数据相关性较强, 即光谱数据在植物生长各个时期与叶绿素含量关系密切; 而对于以红边位置为因子的模型来说, 随着小麦的生长, a逐渐减小而b逐渐增大, 即对于小麦叶片叶绿素含量而言, 红边位置对其的影响逐渐减小。 同时, 结合两组a、b的变化趋势及取值范围, 可知随着小麦生长成熟, 叶片中叶绿素含量经历先增长后下降的过程, 约在3 月中旬至4 月中旬间达到最大, 之后成降低趋势。 这与实际中植被由生长期至鼎盛状态后逐渐成熟枯黄的物候期发展基本吻合。
4 结论
本文以小麦为研究对象, 利用其叶片高光谱数据与实测植被叶片叶绿素数据, 通过提取敏感波段及红边参数, 建立小麦叶绿素反演模型, 并对其进行时序分析。 试验结果表明:
4.1 各时期反演模型的精度均较好, 说明以不同因子对小麦不同物候期叶绿素含量进行反演是可行的。
4.2 随着小麦生长成熟, 光谱曲线已不能很好的保持其特性, 故不同因子所建立的反演模型拟合能力均有所下降。 同时, 由于受到红边位置提取方法的限制, 以敏感波段为因子的模型总体预测能力均优于以红边位置为因子的模型。
叶绿素铜钠盐研究 篇10
色素是食品、日化和医药等行业的重要工业原料,自1856年英国人帕金合成第一种色素——苯胺紫以来,合成色素就扮演着重要角色;与天然色素相比,合成色素具有色泽鲜艳、色彩丰富、性质稳定、着色力强、坚牢度大、调色易、使用方便、成本低等特点。然而近二十年来,国内外研究表明:多数合成色素对健康有害,有的有致突、致畸、致癌等严重的毒副作用。为此,发达国家已立法规定禁止使用合成色素,我国批准使用的合成色素也从55种减少至6种。自上世纪60年代以后,世界各国都相继投入开发安全性高、又有一定保健功能的天然色素,在欧美、日本等发达国家和地区,天然色素已成为食品着色剂的主流,并且每年以5%～10%的速度增长。目前美国天然色素的年销售额已超过2亿美元,日本天然食用色素的市场份额达200多亿日元。全世界允许使用的天然食用色素已达50多种,年需求量超过10000吨。
在众多天然色素中,叶绿素是最早被开发和利用的色素之一,且用量最大,叶绿素(chlorophyll是光合作用膜中的绿色色素,共有a、b、c、d等4种结构,其中叶绿素a (C40H70O5N4Mg)和叶绿素b是主要类型,在高等植物叶绿体中主要是叶绿素a和叶绿素b,叶绿素c和d存在于各种藻类,常与叶绿素a并存;叶绿素c罕见,一般在某些金藻中。叶绿素分子是由两部分组成,核心部分是一个卟啉环(porphyrin ring),在环中含有一个镁原子,其功能是光吸收;另一部分是一个很长的脂肪烃侧链,称为叶绿醇(phytol),叶绿素不溶于水,溶于乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等有机溶剂。在颜色上,叶绿素a呈蓝绿色,叶绿素b呈黄绿色。天然植物中叶绿素极不稳定,受到光照、氧气作用时会发生光解反应,生成一系列小分子物质如乳酸、柠檬酸、琥珀酸、马来酸等而褪色;在加热下,植物组织被破坏生成乙酸、吡咯酮羧酸、草酸、苹果酸、柠檬酸等有机酸。由于酸的作用,叶绿素发生脱镁反应生成脱镁叶绿素而变为褐色;在新鲜的植物中存在各种活性酶如叶绿素酶、蛋白酶、酯酶、脂氧合酶、过氧化物酶、果胶酯酶等,在一定条件下均使叶绿素分解、破坏。因此未经过化学修饰过的天然叶绿素稳定性差、保存时间短,必须将其进行化学处理。叶绿素卟啉环中的镁原子可被H+、Cu2+、Zn2+所置换生成相应的盐,置换后的盐其性能比叶绿素本身更加稳定,易于保存,这就是叶绿素色素制备的基本原理。
2食用天然色素-叶绿素的制备方法概述
2.1原料
传统制备天然食用色素叶绿素的主要原料是蚕砂,但蚕砂生成期长、资源有限,不能满足人们对叶绿素日益增长的需求;因此从绿色植物中提取天然叶绿素是目前开发的热点。从理论上讲只要是绿色植物均可提取叶绿素,大自然的绿色植物极其丰富,考虑到其色素的含量、提取的难易程度等因素,目前已经研究的原料有:菠菜、空心菜、姜叶、莴笋叶、仙人掌叶、毛竹叶、香蕉叶、大叶黄杨、桃叶、海篷子、银杏叶、牡丹叶、箬竹叶、茶叶、蔗叶、杜仲叶、甘蓝叶、苦瓜、三叶草、青草、紫堇茎(叶)、丝瓜叶、麻渣、飞机草(香泽兰)、空心莲子草(水花生)、水葫芦、马缨丹(五色梅)等,其品种达40种以上。由于这些植物中的色素含量很低,因此提取色素后废弃物的综合利用是这些技术能否规模化运用的关键。
2.2基本工艺过程
提取色素的基本原理是将不稳定的天然叶绿素经过化学处理成为性能稳定的叶绿素盐,只要是从天然绿色植物提取叶绿素均遵循这一原理,其基本工艺过程见图1。
原料处理包括水分的去除、泥沙的清洗和原料的粉碎,其目的是使提取率、溶剂回收率、原料使用率达到最佳状态。浸取过程一般采用乙醇、丙酮、苯、氯仿、乙醚、石油醚等溶剂,考虑到食品安全、溶剂易得和价格等因素,多数选用乙醇和丙酮。影响浸取效率的因素有溶剂与原料的比例、浸取温度、浸取时间、浸取次数、搅拌、避光、浸取促进剂等,考虑到溶剂回收、成本和浸取效率等问题,一般是两次浸取,并选择搅拌、避光和温度在60℃以下进行。皂化主要是将叶绿素酯结构皂化为酸结构,使之溶于水,皂化程度的好坏直接影响产品的质量,影响皂化完全的因素有碱种类、碱浓度、温度、时间、搅拌等,皂化的一般条件是:氢氧化钠、pH达12左右、1.5～2小时,50～65℃。脱镁是在酸性条件下用H+取代卟啉环中的Mg2+,脱镁的完全与否直接影响取代效果,脱镁的影响因素有酸度、温度和时间,脱镁的一般条件是:盐酸、pH达2～3、0.5小时、40～50℃;取代反应是产品成败最关键的过程,影响因素有:金属种类、盐形式、离子浓度、温度、时间、搅拌、放置时间等;取代反应的一般条件是:铜盐或锌盐、2小时、50～65℃。后序的沉淀、溶解、干燥过程一般按常规操作即可,试验的最佳条件用正交试验确定。
2.3产品的形式
产品的形式有液态和固态,但为了便于保存,以固态为主;根据所含金属元素的不同,固态色素有叶绿素铜钠盐、叶绿素锌钠盐、叶绿素铁钠盐等,其中以叶绿素铜钠盐居多,近来叶绿素锌钠盐是成为研究的热点,由于中国膳食结构的原因,使中国人的微量元素锌普遍不足,研究表明锌与体内近100种酶有关,缺锌可导致食欲减退、生长发育停滞、性发育迟缓,因此叶绿素锌是目前认为十分有发展前景的补锌产品。
2.4开发中存在的问题
从绿色植物中提取色素的研究由来已久,自上世纪80年代至今不断有各种各样的研究报道,但实现规模化生产的报道少之又少,原因如下:
2.4.1原料未实现综合利用,绿色植物中的叶绿素含量很低,新鲜植物色素的含量一般在0.05～1.0%之间,即使提取率达100%,仍然会产生数量庞大的废弃物,这些废弃物如不进行综合利用,必定会造成环境污染,因此将大量的废弃物进行综合利用是今后研究的重点和突破点。
2.4.2原料利用率低,提取色素品种单一,除少数研究从一种植物提取多种物质,如从菠菜中提取叶绿素、胡萝卜素和叶黄素,从杜仲叶提取叶绿素、β-胡萝卜素等,多数研究只提取一种色素,其它都当废物弃去。实际是任何一种植物所含色素不止一种,例如空心菜就含有叶绿素和叶黄素两种色素。20世纪80年代的研究表明,叶黄素是一种优良的抗氧化剂,可预防老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视力下降和失明,还可预防细胞衰老和机体衰老,具有抵御游离基对细胞和器官的损伤,从而可预防机体衰老引发的心血管病和肿瘤等疾病。因此必须注重多种物质的提取,使原料充分利用。
2.4.3天然色素的颜色、稳定性比合成色素还有很大的差距,特别是长时间在光照、热及酸性环境中,天然色素的稳定性、抗氧化性、抗还原性及抗微生物作用等都需进一步解决。
2.4.4工艺过程复杂,溶剂回收率低,即使是同一植物,在不同地区、不同季节、不同品种间其成分都有差异,因此很难像化工生产那样有一个统一的、规范的、标准的工艺过程,必须根据不同的情况改变工艺条件,这在一定程度上使工艺过程难以掌控。
3叶绿素对环境及健康的作用
3.1对环境的影响
3.1.1叶绿素参与全球碳循环
2008年第8期《science》杂志发表了日本一研究小组的研究结果:叶绿素d是一种能使光合作用在近红外线照射下进行的物质,并且是在吸收波长为700～750nm下进行光合作用的唯一色素,是地球上碳循环的驱动力之一,对地球上的碳循环具有重要影响。研究表明若将全球范围内叶绿素d吸收的二氧化碳换算成碳,每年大约有10亿吨,相当于大气中平均每年二氧化碳增加量的四分之一。
3.1.2叶绿素作为环境污染监测的标志物
植物中叶绿素含量是植物生理生化及生态调查中的一个重要测量参数。它不仅是表达植物生物量的一个指标,也是检测植物健康程度及环境因子的关键指标。环境中的污染物与叶绿素含量有一定的关系,因此可通过环境中叶绿素的含量变化,了解环境污染物的变化规律及其对生态环境的影响程度;例如植物在受低浓度二氧化硫、一氧化碳、氯气等气体污染物危害后叶片叶绿素/Cb值呈上升趋势,叶片叶绿素总含量呈下降趋势。可以由此确C a定各种植物抗大气污染能力的大小,并对大气污染状况进行一定程度上的生物监测。
3.2叶绿素对健康的功效
叶绿素是生命体赖以生存的重要内源物质,有着广泛的生物活性,是一种具有多种功效的保健佳品。近来的研究表明叶绿素有以下功能:
3.2.1造血功能
1912、1915和1930年诺贝尔医学奖和化学奖获得者Dr.Alexis Carrel、Dr.Richard Willstatter和Dr.Hans Fisher发现叶绿素分子与人体的红血球分子在结构上很是相似,唯一区别是叶绿素的核心为镁原子而红血球分子核心是铁原子。因此,叶绿素能对产妇与因意外失血者会有一定的疗效。
3.2.2帮助解除体内杀虫剂与药物残渣毒素
美国营养学家Bernard Jensen博士指出,叶绿素能除去杀虫剂与药物残渣的毒素,并能与辐射性物质结合而将之排出体外。此外,他还发现一般健康人的血球计数比病患者高,但通过吸收大量的叶绿素之后,病患者的血球计数就会增加,健康状况也会有所改善。叶绿素也是很好的天然解毒剂,可以中和各种垃圾食品中含有的防腐剂、添加剂和香精等在体内积存的毒素,并将其排出体外起到净化血液的作用。
3.2.3养颜美肤
据英国医药期刊和美国外科杂志等报导,叶绿素有助于克制内部感染与皮肤问题。Temple大学在1200名病人身上,尝试以叶绿素医治各种病症,取得了很好的效果。
3.2.4促进新陈代谢,强化免疫系统功能
研究表明叶绿素具有清肠胃、清血、消炎、杀菌、解毒、平衡体内的酸碱性,提升免疫系统、增加红血球,促进新陈代谢等功效。叶绿素还能预防感染,防止炎症的扩散,具有杀菌消炎的作用。对于很多炎症特别是皮肤发炎、外伤、久治不愈的胃溃疡、肠炎等都有良好的效果。同时有抗衰老、抗癌、防止基因突变等功能。
3.2.5保健功能
维持酶的活性,酶是人体内化学变化的催化剂,负责各种化学物质的合成和分解工作。若体内酶不足,一些化学物质得不到充分的分解与合成,就会形成过氧化物质自由基,它破坏人体的正常细胞,导致各种疾病的发生。而叶绿素可以维持体内酶的活性,使其发挥出极强的抗氧化作用,抵抗自由基,延缓衰老。
3.2.6脱臭作用
因为叶绿素可以抑制代谢过程中产生的硫化物。因此能使口腔、鼻腔、身体散发出的口臭、汗味、尿味、粪便味等异味消失。
3.2.7疾病的治疗
叶绿素对再生障碍性贫血治疗有良好的效果,叶绿素铜钠盐可通过调节造血调控因子IFN-γ、TNF-α及IL-6的代谢,促进造血干/祖细胞的造血功能,从而有效治疗再生障碍性贫血。在肿瘤治疗方面,日本石化公司和明冶制果公司利用叶绿素研制成功感光药物,使其有选择性地集中到癌组织或血管上,然后通过激光照射该感应药物,激活药物中的活性氧来破坏癌细胞或使新生的肿瘤细胞死亡。
在预防肿瘤方面,叶绿素有抑制癌细胞生成的作用,与维生素C、维生素E及β胡萝卜素相比,叶绿素降低致癌物质毒性效果更好。叶绿素中所含叶绿素a的药物功效能使人体组织细胞的活性增强。叶绿素a对于消化道溃疡和消化道炎症有极好的辅助治疗作用,能调节胃液酸度,消除炎症,促进组织新生。叶绿素还有助于消除体内累积的二恶英等有害物质。在崇尚健康的今天,天然叶绿素被许多国家重视,成为国际市场上的畅销商品。综上所述,可以预计,叶绿素的消费量将有大的增加。
叶绿体与叶绿素 篇11
叶绿体是植物细胞的细胞质中的一个细胞器，有人把它喻为“养料加工厂”和“能量转换站”，课本第53页讲《细胞的生活需要物质和能量》时，提到“叶绿体中的叶绿素能够吸收光能，叶绿体将光能转化变为化学能，储存在它所制造的有机物中。”具体地说，(如下图)叶绿体外面有双层膜，将叶绿体的内外分开。内部含有几个到几十个基粒，每个基粒都是由一个囊状的结构堆砌而成的，在囊状结构的薄膜上，有进行光合作用的色素。所谓色素，就是使有机物具有不同颜色的物质。这些色素可以吸收、传递和转化光能。
叶绿体内可提取出四种不同色素。科学家将这四种色素分别命名胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a和叶绿素b。其中叶绿素a和叶绿素b统称为叶绿素，占四分之三；胡萝卜素和叶黄素统称为类胡萝卜素，只占四分之一。经实验发现，叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红橙光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。这些色素吸收的光都能用于光合作用。叶绿素a和叶绿素b对綠光吸收量最少，正因为如此，绿光被反射回来，叶绿体便呈现绿色。所以说植物体所有绿色部分的细胞中含有叶绿体。
在第三单元第四章第120页讲光合作用时指出：叶片是光合作用的主要器官，事实上凡是植物的绿色部分，细胞中含有叶绿体就能够制造有机物。反过来，并不是所有的植物细胞都含有叶绿体。比如：被埋在土壤中的根尖细胞，课本中提到的洋葱鳞片叶的表皮细胞。我们用生物学中“生物的结构与功能相适应”观点来解释这一现象是再恰当不过了。但要注意同样是植物根，露出地面的见光部分皮层细胞的某种物质会转化为叶绿体，比如胡萝卜根。
光是绿色植物进行光合作用必不可少的条件。叶绿素的形成与光也有关。黑暗中生长的幼苗呈黄白色，遮光或埋在土壤中的茎叶也呈黄白色，卷心菜内部的叶子是淡黄色，其原因不是失去了叶绿体，而是失去了叶绿素的缘故。叶绿素的形成还与其他因素有关，如：温度、营养元素、水等。秋天的叶子慢慢变黄，早春寒潮过后秧苗变白，都是因为低温抑制了叶绿素的形成。氮和镁是叶绿素的组成部分，其中尤以氮为重要，所以土壤中缺乏氮，叶片也就枯黄。农田长时间干旱，叶片也呈黄褐色。
喜欢动脑的同学会问：既然黄白色叶片中没有叶绿素，就不能吸收光能，光合作用就不能进行了，又怎样解释泛青现象呢?是因为光合作用分两个阶段：光反应和暗反应，其中叶绿素的作用是光反应阶段：叶绿素将光吸收并运输到叶绿体基质上，产生电子，使水电离。但没有了叶绿素，叶绿体还能进行暗反应，况且还有叶黄素和胡萝卜素吸收光。所以遮光的植物体部分见光后仍然能进行光合作用，叶绿素也会逐渐形成。
有些果实的变色问题不是初中知识能够解释的，比如：苹果、番茄、胡椒等为什么由绿变红?这些除了与叶绿素有关，还与花青素和有色体有关系。
生物是奇妙的、有趣的。我们只有热爱生活，热爱生物，热爱生物这门学科，学好生物学，才能够体会到其中的乐趣，才能更好地造福于人类。
叶绿素铜钠盐研究 篇12
1 材料与方法
1.1 材料
紫叶稠李 (Prunus virginiana) 一年生的成熟的叶片。
1.2 方法
在北京农业职业学院实训基地选择紫叶稠李当年生枝条的成熟叶片, 分别在4、5、6、7、9、10月测定紫叶稠李成熟新叶及老叶叶绿素含量 (叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量) 及类胡萝卜素含量, 观测记录在相应期间紫叶稠李叶色变化。
1.2.1 叶绿素及类胡萝卜素含量的测定
2009年4～10月采集紫叶稠李成熟叶片, 选取鲜绿、健康、无病虫害的部位擦洗干净后剪碎, 用EY-300A型电子天平称取0.1 g放于研钵中, 加80%丙酮溶液反复研磨提取3次, 在82-1型离心机中离心3 min。用80%丙酮溶液补充定容后, 在7220型分光光度计测定663、646、470 nm处的光密度值, 利用公式:Ca= (12.21D663-2.81D646) (V/1 000 W) , Cb= (20.13D646-5.03D663) (V/1 000 W) , Ct=17.32D646+7.18D663 (V/1000 W) , Cx.c= (1 000D470-3.27Ca-104Cb) /229计算叶绿素含量 (其中:Ca为叶绿素a含量, Cb为叶绿素b含量, Ct为叶绿素总含量, Cx.c为类胡萝卜素, V为浸提液的最终体积10 mL, W为叶片鲜质量0.1 g) , 按陈德海等著的《现代植物生物学实验》一书中[4]所述的方法测定叶绿素a、b、总叶绿素含量及类胡萝卜素含量。
1.2.2 紫叶稠李叶色变化
分别于2009年4、5、6、7、9、10月在采集紫叶稠李叶片用于测定叶绿素时, 观测记录紫叶稠李叶色变化, 结合多年对不同时期紫叶稠李的叶色变化观测进行研究。
2 结果与分析
2.1 不同时期紫叶稠李的叶绿素含量
2.1.1 不同时期紫叶稠李的叶绿素a含量
经测定不同时期紫叶稠李的叶绿素a含量见图1。
由图1可以看出, 在一年内的4～10月, 紫叶稠李成熟新叶叶绿素a的含量均呈“低—高—低”变化趋势, 最大值出现在7月28日, 为3.214 3 mg·kg-1。最小值出现在4月28日, 为1.419 4 mg·kg-1。成熟老叶叶绿素a的含量也呈现出同样的“低—高—低”规律性。5月后老叶叶绿素a的含量均比新叶高。
2.1.2 不同时期紫叶稠李的叶绿素b含量
从图2可以看出, 不同时期紫叶稠李叶绿素b的含量在一年内的4～10月, 成熟新叶叶绿素b的含量与叶绿素a的变化规律相似, 也呈“低—高—低”的变化趋势。最大值为2.233 2 mg·kg-1, 但其含量的变化比叶绿素a变化小得多。老叶叶绿素b的含量变化不是很大, 最大值为1.280 1 mg·kg-1, 最小值为0.599 8 mg·kg-1。
2.1.3 不同时期紫叶稠李的叶绿素a/b值
叶绿素a/b值是衡量植物耐阴性的重要指标之一。反映着植物耐阴的强弱, 即不同遮阴条件下的叶绿素a/b值大, 则植物耐阴性强, 反之, 则耐阴性差。图3可以看出, 不同时期紫叶稠李叶绿素a/b值均为“大—中—小”的缓慢递减趋势。新叶最大值出现在早春6月30日, 为2.089 8, 最小值出现在10月22日, 为1.186 6。老叶最大值为2.108 5, 最小值为1.132 8。有学者认为阴生植物的叶绿素a/b值在3以下[5], 表明紫叶稠李阴性树种。但事实上, 紫叶稠李在强光照 (10 000～15 000 lx) 条件下能够正常生长, 可见对于有叶片色彩变化的植物来说, 用叶绿素a/b值是否大于或小于3来判别植物对光照的适应性值得商榷。
2.1.4 不同时期紫叶稠李的总叶绿素含量
从图4可以看出, 不同时期紫叶稠李总叶绿素含量在一年内的4～10月, 为“低—高—低”的变化趋势”。新叶7月最大 (为5.748 5 mg·kg-1) , 春季秋季小, 分别为3.023 4、3.710 3 mg·kg-1, 变化在2.729 8～3.710 3 mg·kg-1。5月后老叶总叶绿素的含量均比新叶的大。
2.2 不同时期紫叶稠李的类胡萝卜素含量
由图5可知, 在4～10月份不同时期紫叶稠李新叶的类胡萝卜素含量呈“高—低—高”变化趋势, 老叶也呈现同样规律性。紫叶稠李新叶总类胡萝卜素最小值出现在10月22日, 含量为0.213 4 mg·kg-1;最大值出现在6月30日, 含量为0.539 7mg·kg-1。与叶绿素含量变化相反, 类胡萝卜素含量在幼叶及老叶中稍高。这与李保印等其他学者的研究结果一致[6,7,8,9]。
2.3 不同时期紫叶稠李的叶色变化
经连续多年观测 (见表1) , 紫叶稠李的新生芽绿色, 新生叶叶片在3～5月份为鲜绿色, 6月份变成红色, 7～10月份变成暗紫红色。老叶3～4月为绿色, 5月上旬绿色转红色, 6～10月为暗紫红色。经多年研究显示:紫叶稠李叶色表现稳定, 为典型的夏、秋季彩色观赏树木, 是中国北方地区良好的彩色树种之一。
3 结论
5月后紫叶稠李成熟新叶叶绿素a、b的含量、a/b值、总叶绿素含量均小于成熟老叶叶绿素a的含量, 呈“低—高—低”变化趋势;类胡萝卜素含量呈“高—低—高”变化趋势, 在幼叶及老叶中稍高, 而成熟叶片中类胡萝卜素含量较低。
紫叶稠李为阳性喜光观赏树种, 适于在光照下栽培。
经连续多年观测紫叶稠李的新生芽绿色, 新生叶叶片在3～5月为鲜绿色, 6月变成红色, 7～10月变成暗紫红色。老叶3～4月为绿色, 5月上旬绿色转红色, 6～10月为暗紫红色。研究显示:紫叶稠李叶色表现稳定, 为典型的夏、秋季彩色观赏树木, 是我国北方地区良好的彩色树种之一。
摘要：为了探索紫叶稠李叶绿素含量与叶色变化的关系, 分别在4、5、6、7、9、10月测定紫叶稠李叶绿素含量、类胡罗卜素含量, 并观测叶色年变化规律。结果表明:全年中紫叶稠李成熟新叶叶绿素a、b含量及总叶绿素含量都比成熟老叶的小;类胡罗卜素含量在幼叶及老叶中稍高, 而成熟叶片中类胡萝卜素含量较低;紫叶稠李叶色表现稳定, 为典型的夏、秋类阳性彩色观赏树木, 适于在光照下栽培, 是中国北方地区良好的彩色植物之一。
关键词：叶绿素含量,叶色,紫叶稠李
参考文献
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