Ксантофиллы (от греч. xanthós— жёлтый и phýllon — лист), кислородсодержащие каротиноиды; главная составная часть жёлтых пигментов в листьях, цветках, плодах и почках высших растений, а также во многих водорослях и микроорганизмах. В животном мире ксантофиллы встречаются реже (в курином желтке, печени и жировой ткани млекопитающих). Содержатся в хлоропластах зелёных частей растений, в хромопластах цветков и плодов, в липофильных участках бактериальных клеток. В сочетании с флавоноидами создают осеннюю окраску листвы. Биологическое значение ксантофиллов связано с их способностью поглощать энергию солнечного света в коротковолновой части видимого спектра (380—520 нм). Все фотосинтезирующие органы в зелёных растениях и фотосинтезирующих микроорганизмах содержат ксантофиллы В этих органах происходит перенос поглощённой ксантофиллом световой энергии на хлорофилл или подобную ему систему. Т. о., ксантофиллы участвуют в фотосинтезе в качестве дополнительных пигментов. По-видимому, ксантофиллы играют также роль светофильтров, защищающих чувствительные к свету ферменты от разрушения. Известно более 50 различных ксантофиллов с разными функциональными группами (спирты, кетоны, альдегиды, окиси, простые и сложные эфиры), относящихся к ациклическим, моноциклическим и бициклическим каротиноидам, содержащим 40 атомов углерода. Типичные представители ксантофиллы — зеаксантин, C40H56O2,— жёлтые кристаллы (tпл 207—215°С) и изомерный ему ксантофилл, или лутеин, — фиолетовые кристаллы (tпл 190—193°С). Биосинтез Ксантофиллы из бесцветных каротиноидных углеводородов проходит с участием кислорода воздуха на свету [3].

Каротиноиды – пигменты, которые содержатся в растениях, устойчивых к пониженным температурам. Когда хлорофилл исчерпывается в холодное время года, листья приобретают заметную желтую или оранжевую окраску за счет пролонгированного действия пигмента каротиноида. Каратиноиды защищают растения от пагубного действия солнечного света, принимая УФ - излучения солнца на себя, трансформируя в энергию и передавая ее хлорофиллу. С помощью такой передачи хлорофилл регулируют процессы фотосинтеза. В доказательство того, что каротиноиды присутствуют в листьях постоянно на равне с хлорофиллом, послужит следующий пример: к спиртовой вытяжке хлорофилла прилить бензина 1:1, взболтать смесь и дать отстояться, смесь расслоится. Нижний слой из спирта имеет желтую окраску и содержит желтый пигмент ксантофилл. Верхний бензиновый слой зеленого и содержит хлорофилл и каротин. Оранжево-красный цвет растениям дает пигмент каротин, желтую – ксантофилл. Эти пигменты имеют белково-липоидную основу. Эти пигменты обнаружены в плодах помидоров, апельсинов, мандаринов, в корне моркови. Основная роль этих пигментов – придать растениям яркую привлекательную окраску, привлекая птиц и животных для разнесения семян. Цветы с оранжево-желтой окраской – лютик, настурция [1].

Хлорофилл – зеленый пигмент растений, с помощью которого они улавливают энергию солнечного света и осуществляют фотосинтез. Локализован в особых клеточных структурах – хлоропластах или хроматофорах и связан с белками и липидами мембран. Основу структуры молекулы Х, составляет магниевый комплекс порфиринового цикла; в 4 пиррольном кольце к остатку пропионовой кислоты присоединен высокомолекулярный спирт фитол, который придает хлорофиллу способность встраиваться в липидный слой мембран хлоропластов [2].

Высшие растения и зеленые водоросли содержат хлорофилл а и в, бурые и диатомовые водоросли – а и с, красные водоросли – хлорофилл а и d. В фотосинтезирующих бактериях присутствуют близкие аналоги хлорофилл а – бактериохлорофиллы. По своему строению хлорофилл близок к другим природным комплексам порфиринов (с железом) – дыхательным пигментам – цитохромам, красящему веществу крови – гему, а также простетическим группам некоторых ферментов- пероксидазы, каталазы [3].

2. Ход работы

Работа включает несколько этапов

Получение вытяжки пигментов – отцентрифугировали культуру водорослей, объемом 150 мл, при 5 тыс/об в минуту, осадок аккуратно перенесли в ступку, добавили немного песка и растворителя (смесь спирта и ацетона 3:1) и тщательно растерли до гомогенизированного состояния. Экстракцию проводят следующим образом. В колбе Бунзена на пробке укрепили стеклянный фильтр №4. На дно коблы установили пробирку, в которую опускается конец стеклянного фильтра. Колбу соединили с воздушным насосом Камовского. Жидкость из ступки сливается по стеклянной палочке на фильтр, носик ступки предварительно смазывается вазелином снаружи во избежание растекания раствора. В ступку приливается еще 4-5 мл растворителя и содержимое вновь тщательно растирается, затем жидкость сливается в воронку и фильтруется в пробирку, вставленную в колбу Бунзена. Промывание проводиться до тех пор, пока вытекающий из воронки растворитель не станет бесцветным. После экстракции остается сероватая масса без признаков наличия пигментов. Объединенная порция экстракта доводиться растворителем до определенного объема (10мл). Экстракт содержит сумму зеленых и желтых пигментов.

Спектрофотометрирование.

Определение оптической плотности экстракта осуществляется на спектрофотометре. Область оптических плотностей в которой рекомендуется работать, лежит в пределах 0,2-0,8. Если оптическая плотность экстракта выше, то его следует разбавить. Образец разбавили в три раза. Для количественного определения часть полученного экстракта наливают в кварцевую кювету на 1 см. Вторая кювета заполняется чистым растворителем (80% ацетоном). Кюветы помещают в кюветное отделение и определяют поглощение при длинах волн, соответствующих максимумам определяемых пигментов.

Для вычисления содержания пигментов полученные величины оптической плотности подставляют в формулы.

Совершенствование техники спектрофотометрических измерений позволило уточнить коэффициенты полученных раньше.

Совершенствование техники спектрофотометрических измерений позволило уточнить коэффициенты полученных ранее формул. А также сделало возможным определение в суммарном субстрате пигментов не только хлорофиллов а и в, но и каротиноидов (мг/л) в 80 % ацетоне.

С а = 12,21*А663 – 2,81*А646

С в = 20,13*А646 – 5,03*А663

Скар = (1000*А470 – 3,27*Са -100*Св)/229

Таблица 1 Величины оптической плотности