一种合成栀子蓝色素的方法

摘要

本发明公开了一种合成栀子蓝色素的方法，该方法是先将京尼平溶液与氨基酸溶液混合，然后再置于微波下设定反应时间、温度以及功率，即可得到栀子蓝色素溶液。本发明具有合成效率高、合成时间短、产品色价高等优点。

权利要求

1.一种合成栀子蓝色素的方法，其特征在于，先将京尼平溶液与氨基酸溶液混合，然后通过微波合成仪完成反应时间、反应温度以及微波功率的设定，反应完成后即可得到栀子蓝色素溶液；

具体包括以下步骤：

1）先将京尼平溶液与氨基酸溶液混合成反应原液，其中京尼平与氨基酸的质量比为2：

1～5；所述的氨基酸溶液为精氨酸溶液；

2）然后将步骤1)得到的反应原液置于微波合成仪中，设定反应温度为40～120℃、微波功率为150W，反应时间5～25min，即得到栀子蓝色素溶液。

2.根据权利要求1所述的合成栀子蓝色素的方法，其特征在于，还包括步骤3)：将步骤

2)得到的栀子蓝色素溶液稀释10倍，再在500～700nm扫描紫外光谱。

3.根据权利要求1所述的合成栀子蓝色素的方法，其特征在于，步骤1)中所述的氨基酸与京尼平质量比为2：1。

4.根据权利要求1所述的合成栀子蓝色素的方法，其特征在于，步骤2)中所述的设定温度为100℃。

5.根据权利要求1所述的合成栀子蓝色素的方法，其特征在于，所述的氨基酸采用以下方法计算色价，其步骤包括：(1)浓缩步骤2)得到的栀子蓝色素溶液并进行真空干燥，得固态栀子蓝色素粉末；

(2)采用步骤(1)得到的固态栀子蓝色素粉末配置0.1mg/mL的栀子蓝色素溶液，并与标准比色卡进行对比，定性地判断其呈色；

(3)将步骤(2)配制的栀子蓝色素溶液于500～700nm下扫描紫外光谱，并计算色价，色价按下式计算：其中：E为色价值；A为溶液于最大吸收波长处的吸光度值；m为样品质量；f为稀释倍数，当未稀释时，f＝1。

说明书

一种合成栀子蓝色素的方法

技术领域

[0001] 本发明属于色素制备技术领域，具体涉及一种合成栀子蓝色素的方法。

背景技术

[0002] 由于现在市面上的合成色素的毒副作用日趋明显，安全无毒的天然色素逐渐将占据市场主导位置。而在众多天然色素中，通过京尼平与氨基酸反应制备的栀子蓝色素由于其溶解性好、着色力强、对光热不敏感等特点成为人们研究的热点。

[0003] 然而目前的制备方法通常为水热法，但水热法存在以下技术问题：传统的水浴加热合成法需要24h才能完成栀子蓝色素的合成，所消耗的时间较长，不利于栀子蓝色素的生产。并且其合成产品色价偏低。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种合成效率高、合成时间短、且产品色价高的合成栀子蓝色素的方法。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0006] 一种合成栀子蓝色素的方法，是先将京尼平溶液与氨基酸溶液混合，然后再置于微波合成仪中完成时间、温度以及功率的设定，反应完成后即可得到栀子蓝色素溶液。

[0007] 具体包括以下步骤：

[0008] 1)先将京尼平溶液与氨基酸溶液混合成反应原液，其中京尼平与氨基酸的质量比为2：1～5。

[0009] 2)然后将步骤1)中得到的混合溶液置于微波合成仪中，设置相应的温度、功率，反应5～25min，即得到栀子蓝色素溶液。加入具有侧链氨基的碱性氨基酸与京尼平进行聚合应即可得栀子蓝色素。

[0010] 还包括步骤3)：将步骤2)得到的栀子蓝色素溶液稀释10倍，再在500～700nm扫描紫外光谱并计算其色价。

[0011] 色价按下式计算：

[0012]

[0013] 其中：E为色价值；A为溶液于最大吸收波长处的吸光度值；m为样品质量；f为稀释倍数，当未稀释时，f＝1。

[0014] 其中：步骤2)中所述的微波的功率为150W。

[0015] 所述的氨基酸溶液为丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸和组氨酸溶液。这五种氨基酸都是具有侧链氨基的碱性氨基酸，可以和京尼平聚合反应即可得栀子蓝色素。由于精氨酸作为原料合成的栀子蓝色素色价最好，所以优选精氨酸。

[0016] 步骤2)中所述的设定温度为40～120℃，优选100℃。不同温度对反应时间以及制的产品的质量有影响。温度的升高，反应液中活化分子数增多，有效碰撞增加，反应速率加快，从而导致更多的栀子蓝色素的产生，但是当温度过高时，长时间的高温会对栀子蓝色素的结构造成破坏，反而产品色价的降低，因此必须对反应温度条件进行优化。

[0017] 步骤1)中所述的氨基酸与京尼平的质量比为2:1。质量比不同制得的栀子蓝色素的色价不同。反应物的质量比过低则会导致反应不完全，制备得到的产品质量较低，质量比过高则会造成原料浪费。

[0018] 此外，经过实验，反应时间为20min时，刚好反应完成，节约时间和能源。

[0019] 所述的氨基酸采用以下方法计算色价，其步骤包括：

[0020] (1)浓缩步骤2)得到的栀子蓝色素溶液并进行真空干燥，得固态栀子蓝色素粉末；

[0021] (2)采用步骤(1)得到的固态栀子蓝色素粉末配置0.1mg/mL的栀子蓝色素溶液，并与标准比色卡进行对比，定性地判断其呈色；

[0022] (3)将步骤(2)配制的栀子蓝色素溶液于500～700nm下扫描紫外光谱，并计算色价，

[0023] 色价按下式计算：

[0024]

[0025] 其中：E为色价值；A为溶液于最大吸收波长处的吸光度值；m为样品质量；f为稀释倍数，当未稀释时，f＝1。

[0026] 通过控制变量法分别用传统的水浴加热法和本权利中的微波合成法分别制备了栀子蓝色素，发现通过微波合成法合成的栀子蓝色素相对于通过水浴加热法合成的栀子蓝色素其吸光度值基本上都提高了10％左右。表明其色价更高，着色能力更强。这可能是因为微波合成温度均匀，表里一致，反应灵敏等优点造成的。同时相对于传统的水浴加热合成法需要24h才能完成栀子蓝色素的合成，微波合成法仅需15min便能完成反应，这大大缩短了合成所需时间，降低了能耗，提高了合成效率。

[0027] 与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0028] 1、栀子蓝色素合成效率大大提高。相对于传统的水浴加热合成法需要24h才能完成栀子蓝色素的合成，微波合成法最快仅需15min便能完成反应，这大大缩短了合成所需时间，降低了能耗，提高了合成效率。

[0029] 2、产品色价高。通过控制变量法分别用传统的水浴加热法和本权利中的微波合成法分别制备了栀子蓝色素，发现通过微波合成法合成的栀子蓝色素相对于通过水浴加热法合成的栀子蓝色素其吸光度值基本上都提高了10％左右。表明其色价更高，着色能力更强。

附图说明

[0030] 图1为实例三的各栀子蓝色素溶液在最大吸收波长处吸光度值曲线图；

[0031] 图2为实例四的各栀子蓝色素溶液在最大吸收波长处吸光度值曲线图；

[0032] 图3为实例五的各栀子蓝色素溶液在最大吸收波长处吸光度值曲线图；

具体实施方式

[0033] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

[0034] 在以下实施例中所用的原料和设备如表1所示：

[0035] 表1原料和设备来源表

[0036]原料或设备 供货商
丙氨酸 北京索莱宝有限公司
甘氨酸 北京川秀科技有限公司
精氨酸 上海阿拉丁生化科技股份有限公司
赖氨酸 北京北化黎明膜分离技术公司
组氨酸 上海申安器械厂
微波合成仪 美国培安公司
数显恒温水浴锅 金坛市荣华仪器制造有限公司
双光束紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司

[0037] 实施例一

[0038] 微波合成：量取2mL浓度为2mg/mL的京尼平溶液5份分别加入微波反应管中，分别量取4mL浓度为2mg/mL的丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸溶液分别加入上述微波反应管，设定功率150W，80℃下微波合成15min，得到5份栀子蓝色素溶液。

[0039] 水浴加热合成：量取2mL浓度为2mg/mL的京尼平溶液5份分别加入5个20mL锥形瓶中，随后量取4mL浓度为2mg/mL的丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸溶液分别加入上述锥形瓶，80℃水浴震荡24h，得到5份栀子蓝色素溶液。

[0040] 检测和计算：将微波合成与水浴加热合成的栀子蓝色素溶液均分别稀释10倍后于500～700nm扫描紫外光谱，其结果如表2所示：

[0041] 表2两种合成方法的比较

[0042]

[0043] 根据上表可知，针对同一氨基酸作为合成材料，选用不同的合成方法，其合成得到的栀子蓝色素的最大吸收波长位置是相同的，表明两种方法都适用于栀子蓝色素的合成，但是通过微波合成法合成的栀子蓝色素的吸光度值明显要高于通过水浴加热法合成的栀子蓝色素，这可能是因为微波合成时其温度均匀，表里一致，反应灵敏等优点造成的。同时相对于传统的水浴加热合成法需要24h才能完成栀子蓝色素的合成，微波合成法仅需15min便能完成反应，这大大缩短了合成所需时间，降低了能耗，提高了合成效率。因此选用微波合成法制备栀子蓝色素具有较好的优势。

[0044] 实施例二

[0045] 量取2mL浓度为2mg/mL的京尼平溶液5份分别加入微波反应管中，随后量取4mL浓度为2mg/mL的丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸、组氨酸溶液分别加入上述微波反应管，设定功率150W，80℃下微波合成15min。将微波合成后经不同氨基酸与京尼平制备的栀子蓝色素浓缩后真空干燥，得固态粉末。

[0046] 利用上述粉末分别配置浓度为0.1mg/mL的栀子蓝色素溶液，观察各色素溶液颜色情况，并将其与标准比色卡进行对比，判断呈色。随后将各色素溶液于500～700nm扫描紫外光谱，计算色价，同时用分光测色仪测量其对应的L、a、b值，如表3所示。

[0047] 表3氨基酸种类对合成栀子蓝色素的影响

[0048]氨基酸种类 L a b λmax 色价 呈色
精氨酸 59.203 -2.86 -31.468 592 83.8 海蓝
赖氨酸 50.616 21.08 -36.5 587 112.8 蓝紫
甘氨酸 40.16 32.35 -42.2 586 139.5 蓝紫
丙氨酸 60.08 13.7 -31.7 588 80.7 蓝紫
组氨酸 69.76 3.577 -22.5 592 57.4 海蓝

[0049] 根据栀子蓝色素呈色机理，不同氨基酸与京尼平反应制备的栀子蓝色素的最大吸收峰位置并不一定是一致的，但一般都会在585～610nm范围内，并且栀子蓝色素最大吸收峰位置越向长波长方向移动，表明其质量越好，色泽越鲜明，呈色越接近亮丽的蓝色，因此一般我们认为吸收峰值大于590nm的栀子蓝色素为合格产品。从表中可以看出，精氨酸、组氨酸与京尼平合成的栀子蓝色素最大吸收波长达到了592nm处，为合格的栀子蓝色素，而其它氨基酸与京尼平合成的栀子蓝色素的最大吸收峰值都低于590nm，未达到合格栀子蓝色素的标准。因此为了保证制备的栀子蓝色素的呈色质量，我们应该选用以精氨酸、组氨酸与京尼平反应制备栀子蓝色素。

[0050] 色素色价的高低决定了其着色能力的强弱，色价越高表明该色素的着色能力越强。从色价角度来看，赖氨酸、甘氨酸、丙氨酸与京尼平制备的栀子蓝色素色价均较高，但是其最大吸收峰位置与呈色均不符合合格栀子蓝色素的标准，而组氨酸与京尼平反应制备的栀子蓝色素虽然符合标准，但其色价仅57.4，着色能力较差，因此他们都不是理想的栀子蓝色素合成原料。精氨酸与京尼平制备的栀子蓝色素色价达到了83.8，具有较强的着色能力，并且其也符合合格栀子蓝色素的标准，这进一步佐证了我们应选择精氨酸作为原料与京尼平反应制备栀子蓝色素。

[0051] 实施例三

[0052] 量取2mL浓度为2mg/mL的京尼平溶液5份分别加入微波反应管中，再分别加入4mL浓度为2mg/mL的精氨酸溶液，合成温度为80℃，分别设定反应时间为5min、10min、15min、20min、25min,随后取反应液稀释10倍于最大吸收波长处测量吸光度值，其结果如图1所示。

[0053] 由图1可知，在5～20min时间段内，随时合成时间的增加，反应液的吸光度值逐渐升高，分析原因可能是因为随时合成时间的增加，更多的精氨酸与京尼平聚合得到栀子蓝色素，因此反应液的吸光度值会逐渐增加。但是当微波时间高于20min后，反应液的吸光度值出现了小幅度降低的情况，这可能是因为长时间的高温对栀子蓝色素的结构造成破坏，从而导致了反应液的吸光度的降低。综上所述，微波合成栀子蓝色素的合成时间应选择20min。

[0054] 实施例四

[0055] 量取2mL浓度为2mg/mL的京尼平溶液5份分别加入微波反应管中，再分别加入4mL浓度为2mg/mL的精氨酸溶液，分别在温度为40℃、60℃、80℃、100℃、120℃下反应20min，随后取反应液稀释10倍于最大吸收波长处测量吸光度值，其结果如图2所示。

[0056] 由图2可知，随着温度的逐渐上升，反应液吸光度值出现先增加后减少的情况，其中在100℃时达到最高，可达0.882。这可能是因为，刚开始随着温度的升高，反应液中活化分子数增多，有效碰撞增加，反应速率加快，从而导致更多的栀子蓝色素的合成，因此反应液的吸光度值会逐渐增加，但是当温度过高时，长时间的高温会对栀子蓝色素的结构造成破坏，反而导致了反应液吸光度值的降低。因此微波合成栀子蓝色素的合成温度应选择100℃。

[0057] 实施例五

[0058] 分别量取2mL浓度为2mg/mL的京尼平溶液5份分别加入微波反应管中，再分别加入4mL浓度为1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL、4mg/mL、5mg/mL的精氨酸溶液，在温度为100℃的条件下反应20min,随后取反应液稀释10倍于最大吸收波长处测量吸光度值，其具体结果如图3所示。

[0059] 由图3可知，在实验范围内随着精氨酸与京尼平质量比例的上升，栀子蓝色素的吸光度值出现了先增加后减小的情况，当两者质量比达到2:1的时候达到最大，可达0.879，为了使制得的栀子蓝色素的色价更高，因此微波合成栀子蓝色素精氨酸与京尼平质量比应选择2:1。

[0060] 本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。