本發(fā)明屬于色素制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種合成梔子藍色素的方法。
背景技術(shù)：
：由于現(xiàn)在市面上的合成色素的毒副作用日趨明顯，安全無毒的天然色素逐漸將占據(jù)市場主導(dǎo)位置。而在眾多天然色素中，通過京尼平與氨基酸反應(yīng)制備的梔子藍色素由于其溶解性好、著色力強、對光熱不敏感等特點成為人們研究的熱點。然而目前的制備方法通常為水熱法，但水熱法存在以下技術(shù)問題：傳統(tǒng)的水浴加熱合成法需要24h才能完成梔子藍色素的合成，所消耗的時間較長，不利于梔子藍色素的生產(chǎn)。并且其合成產(chǎn)品色價偏低。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種合成效率高、合成時間短、且產(chǎn)品色價高的合成梔子藍色素的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種合成梔子藍色素的方法，是先將京尼平溶液與氨基酸溶液混合，然后再置于微波合成儀中完成時間、溫度以及功率的設(shè)定，反應(yīng)完成后即可得到梔子藍色素溶液。具體包括以下步驟：1)先將京尼平溶液與氨基酸溶液混合成反應(yīng)原液，其中京尼平與氨基酸的質(zhì)量比為2：1～5。2)然后將步驟1)中得到的混合溶液置于微波合成儀中，設(shè)置相應(yīng)的溫度、功率，反應(yīng)5～25min，即得到梔子藍色素溶液。加入具有側(cè)鏈氨基的堿性氨基酸與京尼平進行聚合應(yīng)即可得梔子藍色素。還包括步驟3)：將步驟2)得到的梔子藍色素溶液稀釋10倍，再在500～700nm掃描紫外光譜并計算其色價。色價按下式計算：其中：e為色價值；a為溶液于最大吸收波長處的吸光度值；m為樣品質(zhì)量；f為稀釋倍數(shù)，當(dāng)未稀釋時，f＝1。其中：步驟2)中所述的微波的功率為150w。所述的氨基酸溶液為丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、賴氨酸和組氨酸溶液。這五種氨基酸都是具有側(cè)鏈氨基的堿性氨基酸，可以和京尼平聚合反應(yīng)即可得梔子藍色素。由于精氨酸作為原料合成的梔子藍色素色價最好，所以優(yōu)選精氨酸。步驟2)中所述的設(shè)定溫度為40～120℃，優(yōu)選100℃。不同溫度對反應(yīng)時間以及制的產(chǎn)品的質(zhì)量有影響。溫度的升高，反應(yīng)液中活化分子數(shù)增多，有效碰撞增加，反應(yīng)速率加快，從而導(dǎo)致更多的梔子藍色素的產(chǎn)生，但是當(dāng)溫度過高時，長時間的高溫會對梔子藍色素的結(jié)構(gòu)造成破壞，反而產(chǎn)品色價的降低，因此必須對反應(yīng)溫度條件進行優(yōu)化。步驟1)中所述的氨基酸與京尼平的質(zhì)量比為2:1。質(zhì)量比不同制得的梔子藍色素的色價不同。反應(yīng)物的質(zhì)量比過低則會導(dǎo)致反應(yīng)不完全，制備得到的產(chǎn)品質(zhì)量較低，質(zhì)量比過高則會造成原料浪費。此外，經(jīng)過實驗，反應(yīng)時間為20min時，剛好反應(yīng)完成，節(jié)約時間和能源。所述的氨基酸采用以下方法計算色價，其步驟包括：(1)濃縮步驟2)得到的梔子藍色素溶液并進行真空干燥，得固態(tài)梔子藍色素粉末；(2)采用步驟(1)得到的固態(tài)梔子藍色素粉末配置0.1mg/ml的梔子藍色素溶液，并與標(biāo)準(zhǔn)比色卡進行對比，定性地判斷其呈色；(3)將步驟(2)配制的梔子藍色素溶液于500～700nm下掃描紫外光譜，并計算色價，色價按下式計算：其中：e為色價值；a為溶液于最大吸收波長處的吸光度值；m為樣品質(zhì)量；f為稀釋倍數(shù)，當(dāng)未稀釋時，f＝1。通過控制變量法分別用傳統(tǒng)的水浴加熱法和本權(quán)利中的微波合成法分別制備了梔子藍色素，發(fā)現(xiàn)通過微波合成法合成的梔子藍色素相對于通過水浴加熱法合成的梔子藍色素其吸光度值基本上都提高了10％左右。表明其色價更高，著色能力更強。這可能是因為微波合成溫度均勻，表里一致，反應(yīng)靈敏等優(yōu)點造成的。同時相對于傳統(tǒng)的水浴加熱合成法需要24h才能完成梔子藍色素的合成，微波合成法僅需15min便能完成反應(yīng)，這大大縮短了合成所需時間，降低了能耗，提高了合成效率。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：1、梔子藍色素合成效率大大提高。相對于傳統(tǒng)的水浴加熱合成法需要24h才能完成梔子藍色素的合成，微波合成法最快僅需15min便能完成反應(yīng)，這大大縮短了合成所需時間，降低了能耗，提高了合成效率。2、產(chǎn)品色價高。通過控制變量法分別用傳統(tǒng)的水浴加熱法和本權(quán)利中的微波合成法分別制備了梔子藍色素，發(fā)現(xiàn)通過微波合成法合成的梔子藍色素相對于通過水浴加熱法合成的梔子藍色素其吸光度值基本上都提高了10％左右。表明其色價更高，著色能力更強。附圖說明圖1為實例三的各梔子藍色素溶液在最大吸收波長處吸光度值曲線圖；圖2為實例四的各梔子藍色素溶液在最大吸收波長處吸光度值曲線圖；圖3為實例五的各梔子藍色素溶液在最大吸收波長處吸光度值曲線圖；具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。在以下實施例中所用的原料和設(shè)備如表1所示：表1原料和設(shè)備來源表原料或設(shè)備供貨商丙氨酸北京索萊寶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賴氨酸北京北化黎明膜分離技術(shù)公司組氨酸上海申安器械廠微波合成儀美國培安公司數(shù)顯恒溫水浴鍋金壇市榮華儀器制造有限公司雙光束紫外可見分光光度計北京普析通用儀器有限公司實施例一微波合成：量取2ml濃度為2mg/ml的京尼平溶液5份分別加入微波反應(yīng)管中，分別量取4ml濃度為2mg/ml的丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸溶液分別加入上述微波反應(yīng)管，設(shè)定功率150w，80℃下微波合成15min，得到5份梔子藍色素溶液。水浴加熱合成：量取2ml濃度為2mg/ml的京尼平溶液5份分別加入5個20ml錐形瓶中，隨后量取4ml濃度為2mg/ml的丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸溶液分別加入上述錐形瓶，80℃水浴震蕩24h，得到5份梔子藍色素溶液。檢測和計算：將微波合成與水浴加熱合成的梔子藍色素溶液均分別稀釋10倍后于500～700nm掃描紫外光譜，其結(jié)果如表2所示：表2兩種合成方法的比較根據(jù)上表可知，針對同一氨基酸作為合成材料，選用不同的合成方法，其合成得到的梔子藍色素的最大吸收波長位置是相同的，表明兩種方法都適用于梔子藍色素的合成，但是通過微波合成法合成的梔子藍色素的吸光度值明顯要高于通過水浴加熱法合成的梔子藍色素，這可能是因為微波合成時其溫度均勻，表里一致，反應(yīng)靈敏等優(yōu)點造成的。同時相對于傳統(tǒng)的水浴加熱合成法需要24h才能完成梔子藍色素的合成，微波合成法僅需15min便能完成反應(yīng)，這大大縮短了合成所需時間，降低了能耗，提高了合成效率。因此選用微波合成法制備梔子藍色素具有較好的優(yōu)勢。實施例二量取2ml濃度為2mg/ml的京尼平溶液5份分別加入微波反應(yīng)管中，隨后量取4ml濃度為2mg/ml的丙氨酸、甘氨酸、精氨酸、賴氨酸、組氨酸溶液分別加入上述微波反應(yīng)管，設(shè)定功率150w，80℃下微波合成15min。將微波合成后經(jīng)不同氨基酸與京尼平制備的梔子藍色素濃縮后真空干燥，得固態(tài)粉末。利用上述粉末分別配置濃度為0.1mg/ml的梔子藍色素溶液，觀察各色素溶液顏色情況，并將其與標(biāo)準(zhǔn)比色卡進行對比，判斷呈色。隨后將各色素溶液于500～700nm掃描紫外光譜，計算色價，同時用分光測色儀測量其對應(yīng)的l、a、b值，如表3所示。表3氨基酸種類對合成梔子藍色素的影響氨基酸種類labλmax色價呈色精氨酸59.203-2.86-31.46859283.8海藍賴氨酸50.61621.08-36.5587112.8藍紫甘氨酸40.1632.35-42.2586139.5藍紫丙氨酸60.0813.7-31.758880.7藍紫組氨酸69.763.577-22.559257.4海藍根據(jù)梔子藍色素呈色機理，不同氨基酸與京尼平反應(yīng)制備的梔子藍色素的最大吸收峰位置并不一定是一致的，但一般都會在585～610nm范圍內(nèi)，并且梔子藍色素最大吸收峰位置越向長波長方向移動，表明其質(zhì)量越好，色澤越鮮明，呈色越接近亮麗的藍色，因此一般我們認(rèn)為吸收峰值大于590nm的梔子藍色素為合格產(chǎn)品。從表中可以看出，精氨酸、組氨酸與京尼平合成的梔子藍色素最大吸收波長達到了592nm處，為合格的梔子藍色素，而其它氨基酸與京尼平合成的梔子藍色素的最大吸收峰值都低于590nm，未達到合格梔子藍色素的標(biāo)準(zhǔn)。因此為了保證制備的梔子藍色素的呈色質(zhì)量，我們應(yīng)該選用以精氨酸、組氨酸與京尼平反應(yīng)制備梔子藍色素。色素色價的高低決定了其著色能力的強弱，色價越高表明該色素的著色能力越強。從色價角度來看，賴氨酸、甘氨酸、丙氨酸與京尼平制備的梔子藍色素色價均較高，但是其最大吸收峰位置與呈色均不符合合格梔子藍色素的標(biāo)準(zhǔn)，而組氨酸與京尼平反應(yīng)制備的梔子藍色素雖然符合標(biāo)準(zhǔn)，但其色價僅57.4，著色能力較差，因此他們都不是理想的梔子藍色素合成原料。精氨酸與京尼平制備的梔子藍色素色價達到了83.8，具有較強的著色能力，并且其也符合合格梔子藍色素的標(biāo)準(zhǔn)，這進一步佐證了我們應(yīng)選擇精氨酸作為原料與京尼平反應(yīng)制備梔子藍色素。實施例三量取2ml濃度為2mg/ml的京尼平溶液5份分別加入微波反應(yīng)管中，再分別加入4ml濃度為2mg/ml的精氨酸溶液，合成溫度為80℃，分別設(shè)定反應(yīng)時間為5min、10min、15min、20min、25min,隨后取反應(yīng)液稀釋10倍于最大吸收波長處測量吸光度值，其結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，在5～20min時間段內(nèi)，隨時合成時間的增加，反應(yīng)液的吸光度值逐漸升高，分析原因可能是因為隨時合成時間的增加，更多的精氨酸與京尼平聚合得到梔子藍色素，因此反應(yīng)液的吸光度值會逐漸增加。但是當(dāng)微波時間高于20min后，反應(yīng)液的吸光度值出現(xiàn)了小幅度降低的情況，這可能是因為長時間的高溫對梔子藍色素的結(jié)構(gòu)造成破壞，從而導(dǎo)致了反應(yīng)液的吸光度的降低。綜上所述，微波合成梔子藍色素的合成時間應(yīng)選擇20min。實施例四量取2ml濃度為2mg/ml的京尼平溶液5份分別加入微波反應(yīng)管中，再分別加入4ml濃度為2mg/ml的精氨酸溶液，分別在溫度為40℃、60℃、80℃、100℃、120℃下反應(yīng)20min，隨后取反應(yīng)液稀釋10倍于最大吸收波長處測量吸光度值，其結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，隨著溫度的逐漸上升，反應(yīng)液吸光度值出現(xiàn)先增加后減少的情況，其中在100℃時達到最高，可達0.882。這可能是因為，剛開始隨著溫度的升高，反應(yīng)液中活化分子數(shù)增多，有效碰撞增加，反應(yīng)速率加快，從而導(dǎo)致更多的梔子藍色素的合成，因此反應(yīng)液的吸光度值會逐漸增加，但是當(dāng)溫度過高時，長時間的高溫會對梔子藍色素的結(jié)構(gòu)造成破壞，反而導(dǎo)致了反應(yīng)液吸光度值的降低。因此微波合成梔子藍色素的合成溫度應(yīng)選擇100℃。實施例五分別量取2ml濃度為2mg/ml的京尼平溶液5份分別加入微波反應(yīng)管中，再分別加入4ml濃度為1mg/ml、2mg/ml、3mg/ml、4mg/ml、5mg/ml的精氨酸溶液，在溫度為100℃的條件下反應(yīng)20min,隨后取反應(yīng)液稀釋10倍于最大吸收波長處測量吸光度值，其具體結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，在實驗范圍內(nèi)隨著精氨酸與京尼平質(zhì)量比例的上升，梔子藍色素的吸光度值出現(xiàn)了先增加后減小的情況，當(dāng)兩者質(zhì)量比達到2:1的時候達到最大，可達0.879，為了使制得的梔子藍色素的色價更高，因此微波合成梔子藍色素精氨酸與京尼平質(zhì)量比應(yīng)選擇2:1。本發(fā)明的上述實施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。當(dāng)前第1頁12