Zusammenfassung
Die Quantenausbeute bei der Lichtentfärbung von Astaxanthin (das Carotenoid von Wildlachs) und von Canthaxanthin (das eng verwandte Carotenoid als Futterzusatz für gezüchteten Lachs) wurde bei monochromatischem Licht und unterschiedlichen Wellenlängen und in unterschiedlichen Lösungsmitteln bestimmt. Astaxanthin ist weniger lichtempfindlich als Canthaxanthin. Die Lichtentfärbung ist von der Wellenlänge stark abhängig, und die Quantenausbeute von Astaxanthin (gelöst in Chloroform) bei 22°C beträgt bei 254 nm 3,2×10−1 mol·Einstein−1, bei 313 nm 3,1×10−2 und bei 436 nm 1,6×10−6. Die Quantenausbeuten sind weniger abhängig von der Art des Lösungsmittels; sie zeigen keine einfache Wechselbeziehung mit der Sauerstofflöslichkeit, das heißt, bei 366 nm Erregung von Astaxanthin gelöst in Aceton 6,1×10−5 mol·Einstein, in gesättigtem Pflanzenöl 1,2×10−4, in Chloroform 1,9×10−4 und in Wasser 3,4×10−4. Die Quantenausbeute der Lichtentfärbung liefert ein objektives Maß für die Lichtempfindlichkeit der Carotenoide in Relation zu der Entfärbung von Carotenoid-pigmentiertem Lachs und wurde von der Carotenoidkonzentration und in homogener Lösung, unabhängig von der Lichtintensität gefunden. Die Quantenausbeute von in Wasser solubilisiertem Astaxanthin steigt bei niedrigen Lichtintensitäten. Die Quantenausbeute der Lichtentfärbung für die Erregung mit sichtbarem Licht von Astaxanthin, in Wasser solubilisiert, ist von der Temperatur unabhängig, obwohl die Quantenausbeute bei einer Erregung von 313 nm bei zunehmenden Temperaturen steigt, gemäß einer Aktivierungsenergie von 28 kJ·mol−1. Aus den bei der Photooxidation verfügbaren photophysikalischen Daten über β-Carotin wird für die Quantenausbeute der Carotenoide die obere Grenze von 3×10−5 mol·Einstein−1 für einen nicht-radikalen Mechanismus geschätzt. Dieses Resultat erlaubt eine Schätzung von 104 für die Länge der Ketten in einem von 254 nm Licht angeregten radikalen Prozeß.
Summary
The quantum yield for the photobleaching of astaxanthin (the carotenoid of wild salmonoids) and of canthaxanthin (the closely related carotenoid used as a feeding additive for farmed salmonoids) has been determined for monochromatic light at different wavelengths and in different solvents. Astaxanthin is less sensitive to light than canthaxanthin. The photobleaching is strongly wavelength dependent, and the quantum yield for astaxanthin dissolved in chloroform at 22° C is 3.2×10−1 mol·Einstein−1 at 254 nm, 3.1×10−2 at 313 nm, and 1.6×10−6 at 436 nm, respectively. The quantum yields are less dependent on the nature of the solvent and show no simple correlation with oxygen solubility, i.e. for 366 nm excitation of astaxanthin the quantum yields are 6.1×10−5 mol·Einstein−1 in acetone, 1.2×10−4 in saturated vegetable oil, 1.9×10−4 in chloroform, and 3.4×10−4 solubilized in water, respectively. The photobleaching quantum yield provides an objective measure of the light sensitivity of the carotenoids in relation to the discolouration of carotenoid-pigmented salmonoids. The quantum yield was also found to be independent of the carotenoid concentration and, in a homogenous solution, of light intensities. For astaxanthin solubilized in water, the quantum yield increases for low light intensities. Excitation of astaxanthin solubilized in water using visible light shows that the photobleaching quantum yield is independent of temperature, while excitation at 313 nm shows an increase in the quantum yield with increasing temperatures, corresponding to an energy of activation of 28 kJ·mol−1. From the available photophysical data for β-carotene, an upper limit of 3×10−5 mol·Einstein−1 for photooxidation quantum yields for carotenoids is estimated for a limiting non-radical mechanism, providing an estimate of 104 for the chain length in a radical process initiated by 254 nm light.
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Christophersen, A.G., Jun, H., Jørgensen, K. et al. Photobleaching of astaxanthin and canthaxanthin. Z Lebensm Unters Forch 192, 433–439 (1991). https://doi.org/10.1007/BF01193143
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