Количественное определение хлорофилла а в биомассе спирулины с помощью ЯМР 1H

  • Д. В. Белых Институт химии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук
  • Е. Н. Зайнуллина Институт химии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук, 167000, Сыктывкар, Россия
  • О. М. Старцева Сыктывкарский государственный университет им. Питирима Сорокина
Ключевые слова: хлорофилл а, феофитин а, спирулина, количественное определение, количественный анализ методом ЯМР 1Н.

Аннотация

Предложена методика определения массовой доли хлорофилла а в биомассе спирулины – сырья для получения производных хлорофилла а – с использованием спектроскопии ЯМР 1Н без предварительного разделения компонентов экстракта (получен при исчерпывающем экстрагировании смесью хлороформа с этанолом). Ввиду относительной лабильности хлорофилла а для его определения проводили деметаллирование в мягких условиях (действием на экстракт 10 % соляной кислоты) с образованием более устойчивого феофитина а, который и служил дериватом для определения хлорофилла а. Массовую долю хлорофилла а в исследуемом сырье вычисляли исходя из количества феофитина а в экстракте. Определение содержания феофитина а в анализируемом экстракте для расчета массовой доли хлорофилла а в воздушно-сухой биомассе спирулины проведено методом внутреннего стандарта. В качестве внутреннего стандарта был использован 4-нитробензальдегид. Соотношение количества феофитина а и добавленного в экстракт 4-нитробензальдегида определяли по интегральным интенсивностям сигналов протонов внутреннего стандарта и протонов в мезо-положениях молекулы феофитина а. Показано, что для повышения точности определения полезно предварительное удаление части липидных компонентов экстракцией гексаном. Массовая доля хлорофилла а в исследуемом сырье составила ω(chl) = 0.81±0.05 %. Полученный результат соответствует данным о препаративных выходах феофитина а и метилфеофорбида а, полученных из этого же образца спирулины (по выходам этих соединений можно судить о нижней границе содержания хлорофилла а в сырье). Предложенная методика может быть адаптирована для других видов сырья, содержащих хлорофилл а или его производные.

Литература

Imran M., Muhammad M., Kaleem Qureshi A.K., Khan M.A., Tariq M. Biosensors 2018, 8, 95. https://doi.org/10.3390/bios8040095

Abrahamse H., Hamblin M.R. Biochem. J. 2016, 473(4), 347-364. https://doi.org/10.1042/BJ20150942

Van Straten D., Mashayekhi V., de Bruijn H.S., Oliveira S., Robinson D.J. Cancers 2017, 9, 19. https://doi.org/10.3390/cancers9020019

Ormond A.B., Freeman H.S. Materials 2013, 6(3), 817-840. https://doi.org/10.3390/ma6030817

Hamblin M.R. Curr. Opin. Microbiol. 2016, 33, 67-73. https://doi.org/10.1016/j.mib.2016.06.008

Kustov A.V., Kustova T.V., Belykh D.V., Khudyaeva I.S., Berezin D.B. Dyes and Pigments 2020, 173, 107948. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2019.107948

Osati S., Ali H., Guérin B., van Lier J.E. J. Porphyrins Phthalocyanines 2017, 21, 701-730. https://doi.org/10.1142/S108842461730004X

Glowacka-Sobotta A., Wrotynski M., Kryjewski M., Sobotta L., Mielcarek J. J. Porphyrins Phthalocyanines 2019, 23, 1-10. https://doi.org/10.1142/S108842461850116X

Aggarwal A., Samaroo D., Jovanovic I.R., Singh S., Tuz M.P., Mackiewicz M.R. J. Porphyrins Phthalocyanines 2019, 23, 741-765. https://doi.org/10.1142/S1088424619300118

Singh S., Aggarwal A., N.V.S. Dinesh K. Bhupathiraju, Arianna G., Tiwari K., Drain C.M. Chem. Rev. 2015, 115(18), 10261-10306. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00244

Lovell J.F., Tracy W.B. Liu, Chen J., Zheng G. Chem. Rev. 2010, 110, 2839-2857. https://doi.org/10.1021/cr900236h

Tkachenko N.V., Tauber A.Y., Grandell D., Hynninen P.H., Lemmetyinen H. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 3646-3656. https://doi.org/10.1021/jp983765q

Boxer S.G., Closs G.L. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 5406-5408. https://doi.org/10.1021/ja00433a066

Wasielewski M.R., Svec W.A., Cope B.T. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 1961-1962. https://doi.org/10.1021/ja00474a070

Boxer S.G., Bucks R.R. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 1883-1885. https://doi.org/10.1021/ja00501a045

Liddell P.A., Barrett D., Makings L.R., Pessiki P.J., Gust D., Moore T.A. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5350-5352. https://doi.org/10.1021/ja00277a053

Wiederrecht G.P., Niemczyk M.P., Svec W.A., Wasielewski M.R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 81-88. https://doi.org/10.1021/ja953159y

Kelley R.F., Tauber M.J., Wasielewski M.R. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4779-4791. https://doi.org/10.1021/ja058233j

Panda M.K., Ladomenou K., Coutsolelos A.G. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 2601-2627. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2012.04.041

Amao Y., Komori T. Biosens. Bioelectron. 2004, 19, 843-847. https://doi.org/10.1016/j.bios.2003.08.003

Amao Y., Yamada Y. Biosens. Bioelectron. 2007, 22, 1561-1565. https://doi.org/10.1016/j.bios.2006.07.006

Alekseev A.S., Tkachenko N.V., Tauber A.Y., Hynninen P.H., Osterbacka R., Stubb H., Lemmetyinen H. Chem. Phys. 2002, 275, 243-251. https://doi.org/10.1016/S0301-0104(01)00515-8

Gryglik D., Miller J.S., Ledakowicz S. Solar Energy 2004, 77, 615-623. https://doi.org/10.1016/j.solener.2004.03.029

Taniguchi M., Lindsey J.S. Chem. Rev. 2017, 117(2), 344-535. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00696

Lindsey J.S. Chem. Rev. 2015, 115(13), 6534-6620. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00065

Montforts F.-P., Gerlach B., Höper F. Chem. Rev. 1994, 94, 327-347. https://doi.org/10.1021/cr00026a003

Ma L., Dolphin D. J. Org. Chem. 1996, 61, 2501-2510. https://doi.org/10.1021/jo951854i

Gerlach B., Brantley S.E., Smith K.M. J. Org. Chem. 1998, 63, 2314-2320. https://doi.org/10.1021/jo9721608

Ma L., Dolphin D. Phytochemistry 1999, 50, 195-202. https://doi.org/10.1016/S0031-9422(98)00584-6

Ma L., Dolphin D. Tetrahedron Asymmetry 1995, 6, 313-316. https://doi.org/10.1016/0957-4166(95)00001-6

Tamiaki H., Kouraba M., Takeda K., Kondo Sh., Tanikaga R. Tetrahedron Asymmetry 1998, 9, 2101-2111. https://doi.org/10.1016/S0957-4166(98)00199-2

Porphyrins: Structure, Properties and Synthesis (Enikolopyan N.S., Ed.) Moscow: Nauka, 1985. 334 p. (in Russ.).

Gurinovich G.P., Sevchenko A.N., Solov'ev K.N. Spectroscopy of Chlorophyll and Its Related Compounds. Minsk: Nauka i Tekhnika, 1968. 518 p. (in Russ.).

Belykh D.V. Synthesis of Polyfunctional Chlorins Based on Methylpheophorbide a. Syktyvkar: KomiNC UrO RAN, 2012. 164 p. (in Russ.).

Khudyaeva I.S., Shevchenko O.G., Belykh D.V. Russ. Chem. Bull. 2020, 69(4), 742-750. https://doi.org/10.1007/s11172-020-2827-2

Karimov D.R., Makarov V.V., Kruchin S.O., Berezin D.B., Cmirnova N.L., Berezin M.B., Zheltova E.I., Strel'nikov A.I., Kustov A.V. Khimija Rastitel'nogo Syr'ja 2014, 189-196. (in Russ.). https://doi.org/10.14258/jcprm.201404310

Valverde J., This H. J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 314-320. https://doi.org/10.1021/jf070277j

Mannina L., Segre A. Grasas y Aceites 2002, 53(1), 22-33. https://doi.org/10.3989/gya.2002.v53.i1.287

Jafari T., Durian G., Rahikainen M., Kortesniemi M., Kangasjärvi S., Sinkkonen J. Phytochem. Lett. 2017, 22, 13-20. https://doi.org/10.1016/j.phytol.2017.07.015

Fujii R., Kita M., Doe M., Iinuma Y., Oka N., Takaesu Y., Taira T., Iha M., Mizoguchi T., Cogdell R.J., Hashimoto H. Photosynth. Res. 2012, 111(1-2), 165-172. https://doi.org/10.1007/s11120-011-9698-1

Guadagno C.R., Della Greca M., De Santo A.V., D'Ambrosio N. Photosynth. Res. 2013, 115(1-2), 115-122. https://doi.org/10.1007/s11120-013-9833-2

Sobolev A.P., Brosio E., Gianferri R., Segre A.L. Magn. Reson. Chem. 2005, 43, 625-638. https://doi.org/10.1002/mrc.1618

Pollesello P., Toffanin R., Erikson O., Kilpeläinen I., Hynninen P.H., Paoletti S., Saris N.-E.L. Anal. Biochem. 1993, 214, 238-244. https://doi.org/10.1006/abio.1993.1483

Schoefs B. J. Chromatogr. A 2004, 1054, 217-226. https://doi.org/10.1016/j.chroma.2004.05.105

Mal'shakova M.V., Pylina Y.I., Belykh D.V. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2019, 29, 2064-2069. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2019.07.019

Belykh D.V., Kozlov A.S., Pylina Y.I., Khudyaeva I.S., Benditkis А.S., Krasnovsky A.A. Macroheterocycles 2019, 12(1), 68-74. https://doi.org/10.6060/mhc190128b

Pylina Y.I., Startseva O.M., Rasova E.E., Belykh D.V. Macroheterocycles 2019, 12(2), 165-170. https://doi.org/10.6060/mhc181219b

Belykh D.V., Mazaletskaya L.I., Sheludchenko N.I., Rocheva T.K., Khudyaeva I.S., Buravlev E.V., Shchukina O.V., Chukicheva I.Yu. Molecules 2018, 23, 1718. https://doi.org/10.3390/molecules23071718

Kustov A.V., Belykh D.V., Smirnova N.L., Venediktov E.A., Kudayarova T.V., Kruchin S.O., Khudyaeva I.S., Berezin D.B. Dyes and Pigments 2018, 149, 553-559. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2017.09.073

Otvagin V.F., Nyuchev A.V., Kuzmina N.S., Grishin I.D., Gavryushin A.E., Romanenko Y.V., Koifman O.I., Belykh D.V., Peskova N.N., Shilyagina N.Yu., Balalaeva I.V., Fedorov A.Yu. Eur. J. Med. Chem. 2018, 144, 740-750. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2017.12.062

Nyuchev A.V., Otvagin V.F., Gavryushin A.E., Romanenko Y.I., Koifman O.I., Belykh D.V., Schmalz H.-G., Fedorov A.Yu. Synthesis 2015, 47(23), 3717-3726. https://doi.org/10.1055/s-0034-1378876

Santosh K.Bh., Raja R. Trends in Analytical Chemistry 2012, 35, 5-26. https://doi.org/10.1016/j.trac.2012.02.007

Holzgrabe U. Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc. 2010, 57, 229-240. https://doi.org/10.1016/j.pnmrs.2010.05.001

Опубликован
2021-01-27
Как цитировать
Белых, Д., Зайнуллина, Е., & Старцева, О. (2021). Количественное определение хлорофилла а в биомассе спирулины с помощью ЯМР 1H. Макрогетероциклы/Macroheterocycles, 13(3), 260-268. извлечено от http://mhc-isuct.ru/article/view/2703
Выпуск
Том 13 № 3 (2020)
Раздел
Порфирины