叶绿素

从蚕沙中叶绿素的提取和叶绿素铜钠的制备

一实验目的

1．从蚕沙中提取叶绿素。

2．分析叶绿素铜钠的纯度，计算产率。

3．初步研究用叶绿素合成叶绿素铜钠的条件

4．利用光谱技术对合成的叶绿素铜钠进行初步表征。

二、实验原理

叶绿素是一类不溶于水的吡咯类物质，它包括叶绿素a和叶绿素b。在4个吡咯环中间的空隙里以共价键和配位键与不同的金属元素结合，在叶绿素中结合的是镁。叶绿素对光和热敏感。

叶绿素呈绿色或橄榄绿的蜡状固体，不溶于水，易溶于有机溶剂。在适当的环境中，叶绿素分子中的镁原子可被其他金属取代，其中以叶绿素铜钠的色泽最为鲜亮，对光和热较稳定。

叶绿素铜钠是叶绿素铜钠a和b的混合物，分子式分别为：C34H30O5N4CuNa2 C34H28O6N4CuNa2 相对分子量：684.17 698.15 。有吸湿性，易燃易爆，溶于水，水溶液呈蓝绿色，透明无沉淀，微溶于乙醇和氯仿，不溶于乙醚和石油醚，水溶液加钙盐析出。叶绿素铜钠具有色泽亮丽、性能稳定、使用安全等特点，且具有一定营养价值和保健功能，是一种比叶绿素更为理想的天然色素，可广泛用于果酒、汽水、食品等生产行业．

叶绿素可与碱发生皂化反应：

Ｃ55Ｈ72Ｏ5Ｎ4Ｍｇ + 2ＮａＯＨ = Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4ＭｇＮａ2 + ＣＨ3ＯＨ + Ｃ20Ｈ39ＯＨ Ｃ55Ｈ70Ｏ6Ｎ4Ｍｇ + 2ＮａＯＨ = Ｃ34Ｈ28Ｏ6Ｎ4ＭｇＮａ2 + ＣＨ3ＯＨ + Ｃ20Ｈ39ＯＨ

在酸性条件下，叶绿素钠盐分子中的镁极易被氢原子取代生成褐色的叶绿酸：

+ 2+ +

Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4ＭｇＮａ2 + 4Ｈ= Ｃ34Ｈ34Ｏ5Ｎ4 + Ｍｇ+ 2Ｎａ

+ 2+ +

Ｃ34Ｈ28Ｏ6Ｎ4ＭｇＮａ2 + 4Ｈ= Ｃ34Ｈ32Ｏ6Ｎ4 + Ｍｇ+ 2Ｎａ

叶绿酸可与铜盐在加热条件下生成叶绿素铜酸析出，将叶绿素铜酸溶于丙酮，再与碱反应生成叶绿素铜钠：

2+ +

Ｃ34Ｈ34Ｏ5Ｎ4+Ｃｕ= Ｃ34Ｈ32Ｏ5Ｎ4Ｃｕ+ 2Ｈ

2+ +

Ｃ34Ｈ32Ｏ6Ｎ4+Ｃｕ= Ｃ34Ｈ30Ｏ6Ｎ4Ｃｕ+ 2Ｈ

Ｃ34Ｈ32Ｏ5Ｎ4Ｃｕ + 2ＮａＯＨ = Ｃ34Ｈ30Ｏ5Ｎ4CｕＮａ2 + 2Ｈ2Ｏ Ｃ34Ｈ30Ｏ6Ｎ4Ｃｕ + 2ＮａＯＨ = Ｃ34Ｈ28Ｏ6Ｎ4CｕＮａ2 + 2Ｈ2O 1、叶绿素的提取

蚕沙中富含叶绿素。利用叶绿素不溶于水，用95%乙醇提取其中的叶绿素。 2、叶绿素铜钠的合成

叶绿素分子中的镁可被铜置换出来，将叶绿素经皂化除去环外的酯基，并将中心离子镁用铜取代制成叶绿素铜钠，稳定性显著提高。 3、叶绿素铜钠质量分析

白光通过棱镜或衍射光栅的色散，形成不同波长的单色光。一束单色光通过有色溶液中溶质能吸收其中的部分光。物质对光的吸收是有选择性的，一种物质对不同波长的吸收程度不同。用透光度或吸光度表示物质对光的吸收程度。 同一种物质不同的浓度其吸光度也是不同的，因此通过测定溶液的吸光度，做出该溶液的工作曲线，在一定波长下，测该溶液的吸光度可知其浓度；反之，可知吸光度

三 实验仪器及材料

实验装置图：

1.仪器：

（1）叶绿素铜钠合成：台氏天平 烧杯（若干） 电热套 温度计 搅拌器装置 恒温装置 回流冷凝管 500ml圆底烧瓶 抽滤瓶及布氏漏斗 减压蒸馏装置 pH试纸 量筒 滤纸 分液漏斗 玻璃棒 滴管 容量瓶 烘箱

（2）叶绿素铜钠的质量分析：721分光光度计 分析天平 吸耳球 玻璃棒 滴管 100mL 、250mL容量瓶 25mL、5mL吸量管 5mL、50mL量筒 2.试剂：

（1）叶绿素铜钠合成：蚕沙100g 95%工业酒精 固体Na OH 纯水 石油醚 浓盐酸 CuSO4 丙酮

（2）叶绿素铜钠的质量分析：磷酸盐缓冲液（pH7.5，磷酸二氢钠容液和磷酸氢二钠溶液的混合液） 纯水

四、注意事项：

1、水浴加热时温度控制不宜加热过快； 2、减压蒸馏时对压力的要求不能过高； 3、保证浸润时间足够、提取完全； 4、实验操作的规范及安全问题

五.实验步骤:

1. 蚕沙的浸泡及溶剂的回收:

称取(干燥)蚕沙100g于500ml烧杯中,用适量水润湿,加入150-200ml95%乙醇溶液

0

使其完全浸没，于30-40C恒温浸泡,并用搅拌装置搅拌以加速浸提，2小时后取出并立即过滤,分离得墨绿色溶液转入500ml圆底烧瓶,而滤出的蚕沙再重复浸泡二次。将装有墨绿色溶液的圆底烧瓶于减压蒸馏装置中回收酒精，设置温度为60度左右.回收的酒精可循环利用,当蒸出酒精速度很慢时停止蒸馏。 2. 皂化、铜代与成盐:

在圆底烧瓶中的剩余物中滴加10%NaOH-C2H5OH(称取5gNaOH溶解在100g乙醇溶液中)

o

溶液调PH=11,于60C水浴皂化2小时，并不时摇动烧瓶摇下瓶壁上的叶绿素以皂化完全.将皂化后的溶液冷却转入分液漏斗,用石油醚萃取除杂(呈黄色),静置分层,下层为可溶性的叶绿酸盐,按上法提取3次。将除杂后的叶绿素用浓HCl酸调PH到7，加入6ml10%的CuSO4溶液（称取5g无水CuSO4用5ml水溶解），用HCl调PH到2—3，用水浴加热至60℃，保温并保持搅拌1.5小时,趁热过滤，滤渣用乙醇洗涤抽干，合并滤液和洗液，加入等量

的蒸馏水，有叶绿素铜酸析出，静置4h过液。抽虑，用纯水洗涤。抽干物用95%丙酮溶解，待完全溶解，用氢氧化钠-乙醇溶液调PH＝11,放入60℃的烘箱中烘干。取出、称重。 3. 纯度分析：

（1） 叶绿素铜钠的吸光比测定

磷酸钠缓冲液的配制：取6g磷酸二氢钠与6g磷酸氢二钠分别溶解在烧杯中，并分别定容至100ml与250ml容量瓶中。取20ml磷酸二氢钠与100ml磷酸氢二钠混合。

称取经60℃烘干的样品0.0100g加水溶解，移入5mL容量瓶中，加水至刻度，摇匀。准确取4mL溶液以pH7.5磷酸盐缓冲液定容为100mL，摇匀，即为0.008%溶液，用分光光度计测定，在405nm与630nm波长处测定吸光值（A），以缓冲液作空白对照。 （2）标准叶绿素铜钠的吸光比测定

称取标准样品0.01克（精确至 ± 0.0002克），加水溶解，移入10mL容量瓶中，加水至刻度，摇匀。准确取1mL溶液以pH7.5磷酸盐缓冲液定容为100mL，摇匀，即为0.001%溶液，用分光光度计测定，在15分钟内用1cm 的比色杯，在405nm波长处测定吸光值（A），以缓冲液作空白对照。类似地配制0.0005%溶液、0.0015%溶液、0.002%溶液、0.0025%溶液，用分光光度计测定，在15分钟内用1cm 的比色杯，在350nm到700nm处测定吸光度（A），以缓冲液作空白对照，并绘制标准曲线。

六 试验记录：

1.实验操作及现象记录： 试验操作 称取蚕沙100g 加入去离子水和乙醇浸润在 30-40C下搅拌提取2 抽滤，保存滤液 剩余蚕沙用乙醇再提取两次 抽滤，混合三份滤液 减压蒸馏，把合并滤液放入旋转蒸发仪，并在50℃水浴中 加热蒸馏回收乙醇 在浓缩液中加10% NaOH溶液，调PH=11，在温度为60℃的水浴皂化1.5 h 溶液出现小气泡 皂化过程 墨绿色液体 0试验现象 绿色固体小颗粒 备注 目的是提出叶绿素 混合液为墨绿色液体 得300mL左右液体 提高产率 回收的乙醇比加入量少，大概200mL左右，溶液成糊状，蒸发液呈无色 部分乙醇挥发了 萃取，并洗涤加HCl调PH＝7加入10%CuSO4，再用HCl调PH＝2－3，在搅拌下温度60℃，保持1 h左右 静置洗涤，并烘干，用95%酒精冲洗，再加入等量去离子水，再用丙酮溶解，叶绿素铜钠酸，滴加5%的NaOH－乙醇完全成盐，再用NaOH－乙醇调ph至11，60℃烘干得0.1070 g叶绿素铜钠的墨绿色粉末 称取0.0100g叶绿素铜钠溶于蒸 馏水，定容到5ML，取4ML用缓冲溶液定容到100ML配成0.008%溶液，以缓冲溶液为空白测其在405nm和630nm下的吸光度 得墨绿色物质 洗涤液呈绿色 去离子水呈绿色 固体溶解得绿色液体 得墨绿色粉末 PH试纸变红色此时慢慢出 现胶状墨色悬浮物 叶绿素酸盐 叶绿素铜钠 A405＝0.151 A630＝0.038 见表格 2.经60℃烘干得m0=0.1070 g叶绿素铜钠的墨绿色粉末。 3.产品吸光比测定： A405/ A630=0. 151/0.038=3.97

七．数据处理

1．叶绿素标准曲线如下图：