鎂離子與生命的催化劑有著密切的關(guān)系，特別是鎂在植物的光合作用中起著極其重要的作用。

眾所周知，植物的光合作用依賴(lài)于一種綠色色素——葉綠素，而葉綠素是以鎂離子作為其中心金屬離子的。葉綠素有葉綠素a和葉綠素b兩種（見(jiàn)圖6-14），兩者共存在一起，通常的比例約為3∶1，在光合作用中各自起著特定的作用。葉綠素不溶于水，而溶于有機(jī)溶劑，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。在顏色上，葉綠素a呈藍(lán)綠色，而葉綠素b呈黃綠色。

圖6-14　葉綠素a和葉綠素b

德國(guó)化學(xué)家R.M.維爾施泰特經(jīng)過(guò)8年的努力，于1913年闡明了葉綠素的化學(xué)組成。另一位德國(guó)化學(xué)家H.菲舍爾于1940年確定了它的結(jié)構(gòu)。葉綠素的分子與人體的紅血球分子在結(jié)構(gòu)上很相似，都是由卟啉環(huán)構(gòu)成，唯一的區(qū)別就是各自的核心分別為鎂原子與鐵原子（見(jiàn)圖6-15）。一位著名的諾貝爾獲得獎(jiǎng)?wù)咭虼酥赋觯猴嬘萌~綠素對(duì)產(chǎn)婦與因意外失血者會(huì)有很大的幫助。此外，我們還能看出卟啉環(huán)與氧之間的關(guān)系：卟啉-鐵能夠結(jié)合氧，而卟啉-鎂則能生成氧。

圖6-15　血紅素與葉綠素a結(jié)構(gòu)的對(duì)照

葉綠素卟啉環(huán)中的鎂原子可被H＋，Cu2＋，Zn2＋所置換。用酸處理植物葉片，H＋就易進(jìn)入葉綠體，置換掉鎂原子形成去鎂葉綠素，使葉片呈褐色。去鎂葉綠素易與銅離子結(jié)合，形成銅代葉綠素，顏色又會(huì)還轉(zhuǎn)成綠色，而且比原來(lái)更穩(wěn)定。根據(jù)這一原理就可以用醋酸銅來(lái)處理、保存綠色植物標(biāo)本。工業(yè)上制取的葉綠素銅鈉鹽具有天然綠色植物的色調(diào)，著色力強(qiáng)，對(duì)光、熱穩(wěn)定性稍差，但在固體食品中穩(wěn)定性較好，適用于中性或堿性（pH值7～12）食品，已廣泛應(yīng)用在青豌豆罐頭、果蔬汁、果肉飲料、果汁（味）飲料、碳酸飲料、配制酒、冰淇淋、冰棍、果凍、糕點(diǎn)上彩裝、餅干、糖果中，用量一般為0.2‰～1‰。關(guān)鍵是其中銅離子的量，因?yàn)殂~過(guò)量是會(huì)中毒的。也有不法商人用來(lái)制造偽劣棕葉、茶葉。

綠色蔬菜加工中的加熱和殺菌是造成葉綠素?fù)p失的主要原因。在加熱下植物細(xì)胞組織被破壞，其中的有機(jī)酸成分就增加了與葉綠素的接觸。而且加熱還會(huì)生成新的有機(jī)酸，如乙酸、草酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸等。由于酸的作用，葉綠素發(fā)生脫鎂反應(yīng)生成脫鎂葉綠素，食品的顏色轉(zhuǎn)變?yōu)殚蠙炀G甚至褐色。試驗(yàn)表明：pH值是決定脫鎂反應(yīng)速度的一個(gè)重要因素。在pH值為9.0時(shí)葉綠素很耐熱，在pH值為3.0時(shí)就非常不穩(wěn)定。植物組織在加熱期間，其pH值大約會(huì)下降1。因此，如加入適量鈣、鎂的氫氧化物或氧化物，如食用堿，可防止生成脫鎂葉綠素，這是一種有效的護(hù)綠方法，但堿會(huì)破壞食品的質(zhì)地、風(fēng)味和維生素C。

在活體綠色植物中，葉綠素既可發(fā)揮光合作用，又不會(huì)發(fā)生光分解。但在加工儲(chǔ)藏過(guò)程中，葉綠素經(jīng)常會(huì)受到光和氧氣作用，被光解為一系列小分子物質(zhì)而褪色。光解產(chǎn)物是乳酸、檸檬酸、琥珀酸、馬來(lái)酸以及少量丙氨酸。如茶葉，夏茶總是比春茶容易變色，即從綠色變?yōu)辄S棕色。那是因?yàn)?，和春茶相比，夏茶葉片中的pH值較低，并有較高的葉綠素轉(zhuǎn)化為脫鎂葉綠素的速度。在香蕉和梨等果實(shí)中葉綠素的消失與葉綠體的解體相聯(lián)系，而在番茄和柑橘等果實(shí)中則主要由于葉綠體轉(zhuǎn)變成有色體，使其中的葉綠素失去了光合能力。乙烯對(duì)多數(shù)果實(shí)都有加快褪綠的作用。