Klorofylli | |
---|---|
| |
Kenraali | |
Chem. kaava | C55H72MgN4O5 _ _ _ _ _ _ _ |
Luokitus | |
Reg. CAS-numero | 1406-65-1 |
Reg. EINECS-numero | 215-800-7 |
Hymyilee | ([C@H]9CCC(OC/C=C(/CCC[C@H](CCC[C@H](CCCC(C)C)C)C)\C)=O)C) [Mg-2]735)[C@H](C(C8=C6C)=O)C(=O)OC)C(=C4*)*)=C(C2*)* |
Codex Alimentarius | E140 |
CHEBI | 28966 |
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita. | |
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa |
Klorofylli ( kreikaksi χλωρός , "vihreä" ja φύλλον , "lehti") on vihreä pigmentti , joka värjää kasvien kloroplastit vihreäksi . Sen osallistumisella tapahtuu fotosynteesi . Klorofyllit ovat kemiallisen rakenteensa mukaan erilaisten tetrapyrrolien magnesiumkomplekseja . Klorofylleillä on porfyriinirakenne ja ne ovat lähellä hemiä . Klorofylli on rekisteröity elintarvikelisäaineeksi E140 .
Vuonna 1817 Joseph Bieneme Cavantou ja Pierre Joseph Pelletier eristivät kasvien lehdistä vihreän pigmentin, jota he kutsuivat klorofylliksi [1] . 1900-luvulla Mikhail Tsvet [2] ja Richard Wilstetter havaitsivat itsenäisesti, että klorofylli koostuu useista komponenteista. Wiltstetter puhdisti ja kiteytti kaksi klorofyllin komponenttia, joita hän kutsui klorofylleiksi a ja b , ja loi klorofyllin a empiirisen kaavan . Vuonna 1915 hänelle myönnettiin Nobel-palkinto klorofyllitutkimuksestaan . Vuonna 1940 Hans Fischer , joka sai Nobel-palkinnon vuonna 1930 hemin rakenteen löytämisestä , määritti klorofylli a :n kemiallisen rakenteen . Sen synteesin suoritti ensimmäisen kerran vuonna 1960 Robert Woodward [3] , ja vuonna 1967 sen stereokemiallinen rakenne lopulta vakiintui [4] .
Klorofyllia on kaikissa fotosynteettisissä organismeissa - korkeammissa kasveissa , levissä , sinilevässä ( syanobakteerit ), fotoautotrofisissa protisteissa (protistit) ja bakteereissa .
Jotkut kasvit, mukaan lukien useat korkeammat kasvit, ovat menettäneet klorofyllin (kuten Pietarin risti ).
Syntetisoi Robert Woodward vuonna 1960.
Synteesi sisältää 15 reaktiota, jotka voidaan jakaa 3 vaiheeseen. Klorofyllin synteesin lähtöaineet ovat glysiini ja asetaatti . Ensimmäisessä vaiheessa muodostuu aminolevuliinihappoa . Toisessa vaiheessa yksi protoporfyriinimolekyyli syntetisoidaan neljästä pyrrolirenkaasta. Kolmas vaihe on magnesiumporfyriinien muodostuminen ja muuntaminen .
Fotosynteesin aikana klorofyllimolekyylissä tapahtuu muutoksia absorboimalla valoenergiaa, jota sitten käytetään hiilidioksidin ja veden vuorovaikutuksen fotokemiallisessa reaktiossa orgaanisten aineiden (yleensä hiilihydraattien) muodostumisen kanssa:
Absorboituneen energian siirron jälkeen klorofyllimolekyyli palaa alkuperäiseen tilaansa.
Vaikka auringon säteilyn jatkuvan spektrin maksimi sijaitsee "vihreällä" alueella 550 nm (jossa sijaitsee myös silmän maksimiherkkyys), klorofylli absorboi pääasiassa sinistä , osittain punaista valoa auringon spektristä (joka määrittää heijastuneen valon vihreä väri).
Kasvit voivat myös käyttää valoa niillä aallonpituuksilla, jotka klorofylli absorboivat heikosti. Muut fotosynteettiset pigmentit vangitsevat fotonienergian, jotka sitten siirtävät energian klorofylliin. Tämä selittää kasvien (ja muiden fotosynteettisten organismien) värien monimuotoisuuden ja sen riippuvuuden tulevan valon spektrikoostumuksesta.
Klorofylleja voidaan pitää protoporfyriinin johdannaisina - porfyriini , jossa on kaksi karboksyylisubstituenttia (vapaa tai esteröity ). Joten klorofyllillä a on karboksimetyyliryhmä C10 : ssä , propionihapon fytosteri - C7: ssä . Magnesiumin poisto , joka saavutetaan helposti miedolla happokäsittelyllä , tuottaa tuotteen, joka tunnetaan nimellä feofytiini . Klorofyllin fytolesterisidoksen hydrolyysi johtaa klorofyllidin muodostumiseen (klorofyllidi, josta puuttuu metalliatomi , tunnetaan nimellä feoforbidi a ).
Kaikki nämä yhdisteet ovat voimakkaan värisiä ja erittäin fluoresoivia , paitsi silloin, kun ne liuotetaan orgaanisiin liuottimiin täysin vedettömissä olosuhteissa. Niillä on ominaiset absorptiospektrit , jotka sopivat pigmenttien koostumuksen laadulliseen ja kvantitatiiviseen määritykseen. Samaan tarkoitukseen käytetään usein myös tietoja näiden yhdisteiden liukoisuudesta suolahappoon , erityisesti esteröityjen alkoholien läsnäolon tai puuttumisen määrittämiseen. Kloorivetyluku määritellään HCl: n konsentraationa (% w/v), jolla 2/3 pigmentin kokonaismäärästä uutetaan yhtä suuresta tilavuudesta pigmenttieetteriliuosta . "Faasitesti" - faasierotusvyöhykkeen värjäys - suoritetaan lisäämällä yhtä suuri tilavuus 30-prosenttista KOH -liuosta MeOH:ssa eetteripitoisen klorofylliliuoksen alla. Välivaiheeseen tulisi muodostua värillinen rengas. Ohutkerroskromatografiaa käyttämällä raakauutteiden klorofyllit voidaan määrittää nopeasti.
Klorofylli on epävakaa valossa; ne voidaan hapettaa allomeerisiksi klorofylleiksi ilmassa metanolissa tai etanoliliuoksessa .
Klorofyllit muodostavat komplekseja proteiinien kanssa in vivo, ja ne voidaan eristää sellaisenaan. Osana komplekseja niiden absorptiospektrit eroavat merkittävästi vapaiden klorofyllien spektristä orgaanisissa liuottimissa.
Klorofyllia voidaan saada kiteiden muodossa . H20: n tai Ca 2+ :n lisääminen orgaaniseen liuottimeen edistää kiteytymistä .
Klorofylli a | Klorofylli b | Klorofylli c1 | Klorofylli c2 | Klorofylli d | Klorofylli f | |
---|---|---|---|---|---|---|
Kaava | C55H72O5N4Mg _ _ _ _ _ _ _ _ | C55H70O6N4Mg _ _ _ _ _ _ _ _ | C35H30O5N4Mg _ _ _ _ _ _ _ _ | C35H28O5N4Mg _ _ _ _ _ _ _ _ | C54H70O6N4Mg _ _ _ _ _ _ _ _ | C55H70O6N4Mg _ _ _ _ _ _ _ _ |
ryhmä C2 | -CH3 _ | -CH3 _ | -CH3 _ | -CH3 _ | -CH3 _ | -CHO |
ryhmä C3 | -CH = CH2 | -CH = CH2 | -CH = CH2 | -CH = CH2 | -CHO | -CH = CH2 |
ryhmä C7 | -CH3 _ | -CHO | -CH3 _ | -CH3 _ | -CH3 _ | -CH3 _ |
ryhmä C8 | -CH2CH3 _ _ _ | -CH2CH3 _ _ _ | -CH2CH3 _ _ _ | -CH = CH2 | -CH2CH3 _ _ _ | -CH2CH3 _ _ _ |
ryhmä C17 | -CH2CH2COO - fytyyli _ _ | -CH2CH2COO - fytyyli _ _ | -CH=CHCOOH | -CH=CHCOOH | -CH2CH2COO - fytyyli _ _ | -CH2CH2COO - fytyyli _ _ |
viestintä C17-C18 | Yksittäinen | Yksittäinen | Kaksinkertainen | Kaksinkertainen | Yksittäinen | Yksittäinen |
Leviäminen | Kaikkialla | Suurin osa maakasveista | Jotkut levät | Jotkut levät | syanobakteerit | syanobakteerit |
Klorofyllin a , b ja d yleinen rakenne
Klorofyllin rakenne c1, c2
Klorofyllin rakenne f
Klorofyllien a ( syaani ) ja b ( punainen ) optinen absorptiospektri
Kasvien vihreä pigmenttikromatogrammi
Klorofyllia käytetään elintarviketeollisuudessa elintarvikelisäaineena (rekisterinumero eurooppalaisessa rekisterissä E140 ), mutta etanoliliuoksessa säilytettynä, erityisesti happamassa ympäristössä, se on epävakaa, saa likaisen ruskeanvihreän sävyn, eikä voi käyttää luonnollisena väriaineena. Luonnollisen klorofyllin liukenemattomuus veteen rajoittaa myös sen käyttöä luonnollisena elintarvikevärinä. Mutta klorofylliä käytetään melko menestyksekkäästi synteettisten väriaineiden luonnollisena korvaajana makeisten valmistuksessa. .
Klorofylli-klorofylliinikuparikompleksin johdannainen (trinatriumsuola) on yleistynyt elintarvikevärinä (rekisterinumero eurooppalaisessa rekisterissä E141). Toisin kuin natiivi klorofylli, kuparikompleksi on stabiili happamassa ympäristössä, säilyttää smaragdinvihreän värin pitkäaikaisen varastoinnin aikana ja liukenee veteen ja vesi-alkoholiliuoksiin. Amerikkalaiset (USP) ja Euroopan (EP) farmakopeat luokittelevat kupariklorofyllidin elintarvikeväriksi , mutta ne asettavat rajan vapaan ja sitoutuneen kuparin (raskasmetalli) pitoisuudelle.
Klorofylli antaa lehdille niiden vihreän värin ja imee valoa fotosynteesin aikana.
Eukaryoottisoluissa klorofylliä löytyy yleensä kloroplasteista.
Kartta klorofyllin jakautumisesta maailman valtameren pinnalle vuosina 1998-2006 SeaWiFS-satelliittilaitteen tietojen mukaan
FAO/WHO:n elintarvikelisäaineita käsittelevä sekaasiantuntijakomitea (JECFA) tutki vuosina 1969, 1975 ja 1985 elintarvikelisäaineena käytettävän klorofyllin myrkyllisyyttä [5] . Tutkimustulosten perusteella ei ollut mahdollista määrittää hyväksyttävää päivittäistä saantia (ADI), koska aineella ei ollut negatiivisia vaikutuksia edes suurilla annoksilla [5] . Vuonna 2015 Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen (EFSA) arvioi klorofyllin uudelleen ja totesi, ettei ole syytä uskoa, että klorofylli aiheuttaisi vaaraa nykyisellä kulutustasolla [6] .
Tetrapyrrolien tyypit | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bilany (lineaarinen) |
| ||||||||||||||||||||
makrosyklit |
|
Ravintolisät | |
---|---|
|