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类胡萝卜素的特性和一般预防措施

2024-06-26

一、特性

类胡萝卜素具有反映其化学结构的特殊性质。这些特性决定了在所有类胡萝卜素工作中必须遵循的程序和必须遵守的预防措施。

1.颜色

引起类胡萝卜素具有特殊颜色的最主要结构特征是共轭多烯链。类胡萝卜素对光的吸收能力很强,因此人眼能看到微克量的类胡萝卜素。这种颜色在溶液中和色谱分析过程中都很容易看到,极大地方便了分离工作,也便于监测纯化步骤和化学反应。颜色的消失或改变会立即发出分解或结构改变的敏感警告。强烈的光吸收也为类胡萝卜素的定量测定奠定了基础。


2. 稳定性

多烯链也在很大程度上导致了类胡萝卜素的不稳定性,即它们容易被空气或过氧化物氧化,包括H+和路易斯酸在内的亲电试剂的加入,以及由热、光或化学物质引起的E/Z异构化。除了多烯链,分子内不稳定的其他基团,也会导致类胡萝卜素的结构改变,特别是端基。

一些类胡萝卜素在酸的作用下是不稳定的。特别是,5,6-环氧化物化合物,如新黄素或紫黄素,很容易被重排成5,8-环氧化物形式。

大多数类胡萝卜素对碱是稳定的。类胡萝卜素酯当然可以被皂化反应水解。另外,还有一些类胡萝卜在碱性条件下容易变质。例如黄苷、岩藻黄素、黄素、α羟酮如虾青素、β羟酮如2-羟β-胡萝卜素和一些β不饱和酮如3‘-脱氢叶黄素。

3. 溶解性

类胡萝卜素在丙酮或丙酮/甲醇混合物中通常具有良好的溶解性。由于丙酮和甲醇可与水混溶,因此最常用这些溶剂从含水的生物材料中提取类胡萝卜素。除此之外,"相似相溶 "的原理也是有效的。胡萝卜素可溶于正己烷和甲苯等低极性溶剂、而叶黄素则溶于极性较强的溶剂,包括乙醇和吡啶。二乙醚、丙酮、二硫化碳和乙酸乙酯通常是类胡萝卜素的良好溶剂。结晶类胡萝卜素在这些溶剂中很难溶解,但通常很容易溶解在苯和二氯甲烷中。一种合适的方法是将类胡萝卜素滴入少量(几滴)无酸、高纯度的二氯甲烷中,然后用适当的溶剂稀释。

类胡萝卜素羧酸的酸性特性,如紫衫素和烯醇化的α-二酮或β-二酮,如星烯和粘黄素,分别用于相位分布。这些化合物在加入碱后形成水溶性钠盐或钾盐。


二、一般注意事项

在原始研究论文中,"对类胡萝卜素的工作采取了一般预防措施 "这句话应意味着适当注意以下因素,以避免氧气、热、光和酸的不良影响。为了尽量减少破坏或不良反应的风险,所有操作都应尽快进行。

1. 大气:排除氧气

惰性气氛是理想的,并通过用真空或惰性气体代替大气以达到实际水平;推荐使用氮气(> 99.9%纯)或氩气。所有的溶液都通过毛细管用惰性气体冲洗。

2. 抗氧化剂

在储存溶液中添加抗氧化剂有时会有好处。

有几种抗氧化剂,如丁基羟基甲苯(BHT,2,6-二叔丁基对甲酚)、焦棓醇或抗坏血酸棕榈酸酯等,常用来在皂化反应中保护类胡萝卜素。后两者的优点是在皂化后用溶剂萃取时可在水相中消除。但亲脂性的 BHT 必须在随后的分离过程中去除。

3. 温度

在较高的温度下,促进了不良反应,特别是E/Z异构化。因此,操作应在最低的实际温度下进行。萃取在室温或室温以下进行。最好使用低沸点溶剂。大量溶液在水浴温度不超过 40℃ 的旋转蒸发器中减压浓缩,切勿采用传统蒸馏法。小体积溶液(约5毫升或更少)可通过向溶液中轻轻注入氮气或氩气进行浓缩或蒸发。溶液应储存在 -70℃ 下。建议将晶体和分离过程中的残留物密封在安瓿 中,置于氮气或氩气中,然后保存在 -20℃ 温度下。若长时不使用,请将其存放在 -70℃ 的温度下。

4. 光照

必须避免阳光照射,所有操作均应在散射日光或柔和的人造光下进行。色谱柱、薄层色谱室和旋转蒸发仪等设备应用黑布或铝箔遮盖。反应应在黑暗中进行,如橱柜内。

5.避免接触酸或碱

作为一般工作规则,应严格避免与酸接触,除非在特定反应中需要使用酸。处理类胡萝卜素的实验室不应使用强酸性试剂。如果存在某些类胡萝卜素在碱性条件下不稳定,也应避免使用碱。


三、 溶剂、吸附剂和试剂的纯化

应使用紫外/可见级或HPLC级溶剂。如果只有技术级的溶剂,这些溶剂必须在用于萃取或色谱之前进行纯化、干燥和蒸馏。当对类胡萝卜素样品进行质谱或核磁共振分析时,溶剂纯化必须严格,否则溶液的蒸发可能导致溶剂衍生杂质的污染。乙醚和四氢呋喃必须是无过氧化物的(试剂级乙醚和四氢呋喃可能含有稳定剂BHT)。最好避免氯仿,因为很难确保去除所有的盐酸。一般来说,氯仿用1%乙醇稳定,这会影响其作为色谱溶剂的性能。尽可能用二氯甲烷代替氯仿,它可以用来溶解在其他溶剂中几乎不溶的类胡萝卜素。虽然苯是一种极好的溶剂,但如果可能的话,应该避免使用。苯通常可以被甲苯所取代,应注意避免呼吸困难。

通常,非极性溶剂通过活性氧化铝柱和分馏柱在大气压下蒸馏足以进行纯化。通过在还原铁粉或氢化钙上蒸馏,从乙醚和四氢呋喃中除去过氧化物。纯化程序包括实验室用的化学物质和溶剂。溶剂储存在深色的玻璃瓶中。不得使用塑料或聚乙烯瓶、移液管或塞子含有塑性有机溶剂浸出的增塑剂。

所有其他材料,如吸附剂、干燥剂和试剂,必须具有合适的纯度,以防止引入外来污染物。例如,过滤辅助剂和与氧化镁结合,可能含有酸性物质。必须用甲醇清洗,直到滤液无氯,然后在真空烘箱中干燥。我们可以通过使用商业测试条来检查溶剂和试剂中是否存在过氧化物或氯化物。


本文摘自carotenature。

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