Кабуди метилен ва витамини C: чаро маҳлул метавонад беранг шавад

Шумо як ҳаби витамини C-ро ба истакони маҳлули кабудранги кабуди метилен меандозед, онро омехта мекунед ва мебинед, ки ранги кабуд кам мешавад. Пас аз як дақиқа моеъ ба оби одӣ монанд менамояд. Ба осонӣ метавон ба хулоса омад, ки витамини C рангро вайрон ё безарар кардааст.

Ин тасаввур нодуруст аст ва чунин иштибоҳ аҳамият дорад. Он чизе, ки шумо мушоҳида мекунед, тағйироти баргардонандаи ҳолати оксидшавӣ аст, на вайроншавӣ. Моддаи рангкунанда ҳанӯз дар маҳлул аст. Дар шароити мувофиқ ранги он бармегардад.

Ду ҳолати моддаи рангкунанда

Кабуди метилен ду ҳолати хуб омӯхташуда дорад. Шакли оксидшуда, ки одатан MB+ навишта мешавад, дорои низоми густурдаи ҳалқаҳои пайвастшуда бо пайвандҳои дугонаи навбатӣ аст ва рӯшноиро дар наздикии 664 nm сахт ҷаббида мегирад. Ҳамин ҷаббиш ранги кабудро ба вуҷуд меорад. Шакли барқароршуда, лейкокабуди метилен (LMB), дигар он банди пурқуввати ҷаббишро дар қисми намоёни спектр надорад, аз ин рӯ маҳлули тунук беранг менамояд.

Моддаи рангкунандаро ҳамчун захирагоҳи хурди барқгирандаи электронҳо тасаввур кунед. Бо электронҳо ва як протон пур кардани он рангро мебарад. Хориҷ кардани он электронҳо рангро барқарор мекунад:

MB+ + H+ + 2e- to LMB (беранг)

Витамини C ин зарядро таъмин мекунад. Аскорбат ба сӯи дегидроаскорбат оксид шуда, ду эквиваленти барқароркунанда медиҳад. Аз ин рӯ, дар ҳисоби идеализатсияшуда як мол аскорбат тақрибан як мол MB+-ро барқарор мекунад. Дар маҳлулҳои воқеии лабораторӣ ҳисоб мураккабтар аст, зеро оксигени ҳалшуда барои ҳамон электронҳо рақобат мекунад. Бинобар ин, барои беранг нигоҳ доштани маҳлул одатан аскорбати зиёдатӣ лозим мешавад.

Механизм ҳатман аз як қадами одии интиқоли ду электрон иборат нест. Дар он радикалҳо ва маҳсулоти мобайнии қисман барқароршуда иштирок мекунанд ва роҳи дақиқ вобаста ба ҳалкунанда, кислотагӣ ва консентратсия тағйир меёбад. Аммо натиҷаи ниҳоӣ яксон аст. MB+-и кабудранг ба LMB-и беранг табдил меёбад ва витамини C дар ин раванд сарф мешавад.

Чаро ҷунбондан ранги кабудро бармегардонад

Шакли маъмули дарсии ин таҷриба марҳилаи дуюм ҳам дорад. Шишачаи берангро беҳаракат гузоред, он беранг мемонад. Онро ҷунбонед ва ранги кабуд бармегардад. Интизор шавед ва ранг боз кам мешавад.

Оксиген рангро барқарор мекунад. O2-и ҳалшуда LMB-ро дубора ба сӯи MB+ оксид мекунад, бинобар ин ҷунбондан моддаи рангкунандаро фаъол намекунад. Он ҳавои фазои болои моеъро бо моеъ омехта карда, захираи оксигени ҳалшударо пур мекунад ва реаксияи баръаксро суръат мебахшад. То вақте ки аскорбати зиёдатӣ боқӣ мемонад, MB+-и аз нав ҳосилшуда боз барқарор мешавад. Ҳамин тавр, давраи шинос ба вуҷуд меояд: оромӣ берангӣ медиҳад, ҷунбондан ранги кабудро бармегардонад ва интизорӣ боз берангӣ меорад. Вақте аскорбат тамом мешавад, оксиген ба таври доимӣ бартарӣ пайдо мекунад ва маҳлул кабуд мемонад.

Аз ҳамин сабаб, намоиши таҷрибаи кабуди метилен ва витамини C ба шаклу андозаи зарф ҳассос аст. Кюветаи сарпӯшдор бо фазои ками ҳаво болои моеъ нисбат ба стакани васеи лабораторӣ муддати дарозтар беранг мемонад. Ҳаводиҳии шадид марҳилаи берангиро кӯтоҳ мекунад. Аз ин рӯ, ҳар касе, ки таҷрибаро гузориш медиҳад, бояд на танҳо миқдори реагентҳо, балки шароити оксигенро низ нишон диҳад.

Намоиши назоратшаванда ва шароити он

Тасвири муқоваи ин мақола муқоисаи пешбинишударо нишон медиҳад: намунаи назоратии кабудранги MB+ дар паҳлӯи намунаи LMB, ки бо аскорбат барқарор шудааст, зери рӯшноии яксон. Барои такрорпазир шудани натиҷа ҳар як тағйирёбандаеро, ки ба суръат таъсир мерасонад, собит нигоҳ доред:

Ҳар ду шишачаро дар вақтҳои муайян, масалан, дар 0, 1, 5 ва 15 дақиқа акс гиред, сипас ҷунбонед ва боз акс гиред. Шишачае, ки бо нитроген бод дода шудааст, бояд аз ҳама дарозтар беранг монад. Шишачаи ҳавододашуда бояд пас аз ҷунбондан зудтар боз кабуд шавад. Агар намуна ҳатто бо ҷунбондан ва ҳаводиҳӣ ҳеҷ гоҳ дубора кабуд нашавад, ба ҷойи барқароршавии одӣ вайроншавии бебозгаштро эҳтимол диҳед.

Таҳиягарони таркибҳо ҳамин мантиқро дар миқёси калонтар истифода мебаранд. Рафтори кабуди метилен дар омехта ба тамоми муҳити оксидшавию барқароршавӣ ва таркиби он вобаста аст. Дар санҷиши устуворӣ бояд дар баробари мушоҳидаи ранг pH, оксигени ҳалшуда, миқдори таъсири рӯшноӣ ва миқдори ночизи металлҳо низ сабт шаванд.

pH, рӯшноӣ ва консентратсия ба самтҳои гуногун таъсир мерасонанд

Навомӯзон аксар вақт мепурсанд, ки кислота ё ишқор реаксияро тезтар мекунад. Ҷавоби дақиқ ин аст, ки pH ба ду марҳилаи гуногуни давра таъсир мерасонад. Дар муҳити обии кислотагӣ дастрасии протонҳо метавонад марҳилаи барқароршавии MB+ бо аскорбатро тезонад. Аммо худи LMB дар муҳити кислотагӣ ба оксидшавӣ бо ҳаво хеле тобовартар аст ва бо баланд шудани pH хеле зудтар дубора оксид мешавад. Аз ин рӯ, намунаи кислотагӣ метавонад зуд беранг шуда, сипас беранг монад, дар ҳоле ки намунаи ишқорӣ зуд беранг ва боз кабуд мешавад. Ҳар ду мушоҳида дар шароити худ дурустанд.

Рӯшноӣ роҳи алоҳидаро илова мекунад. Кабуди метилене, ки бо рӯшноӣ барангехта шудааст, ба ҳолати триплетии дарозумр мегузарад ва дар ин ҳолат бо аскорбат ва оксиген интиқоли электрон анҷом медиҳад. Ин фотохимия вобаста ба дарозии мавҷ, сатҳи оксиген ва консентратсия метавонад берангшавиро тезонад, рангро барқарор кунад ё шаклҳои фаъоли оксигенро ҳосил намояд. Равшаниро ҳамчун тағйирёбандаи таҷрибавӣ баррасӣ ва сабт кунед.

Консентратсия муайян мекунад, ки кадом самт бартарӣ мегирад. Аскорбати бештар маънои берангшавии тезтар ва давраҳои бештари ҷунбондану ранггумкуниро дорад. Моддаи рангкунандаи бештар мутаносибан эквивалентҳои бештари барқароркунандаро талаб мекунад. Оксигени ҳалшудаи бештар ба ранги кабуд мусоидат мекунад. Дар консентратсияҳои баланди моддаи рангкунанда мушкилии иловагӣ пайдо мешавад: молекулаҳои кабуди метилен бо ҳам димерҳо ва агрегатҳои дорои спектрҳои тағйирёфта ҳосил мекунанд. Аз ин рӯ, ду баробар зиёд кардани моддаи рангкунанда дигар ҳамон рафторро ду баробар намекунад.

Оё витамини C кабуди метиленро безарар мекунад?

Ин савол дар паси аксари ҷустуҷӯҳо дар бораи кабуди метилен ва витамини C меистад ва ҷавоби дақиқ талаб мекунад. Не, гум шудани ранг безараргардонӣ нест. Хромофор ҳолати худро тағйир додааст, аммо ядрои фенотиазинӣ ва фаъолияти оксидшавию барқароршавии он дар маҳлул боқӣ мемонанд. Реаксия бо таъсири ҳаво баргардонанда аст ва худи шакли барқароршуда низ қобили реаксия мебошад: LMB нисбат ба MB+ безаряд ва липофилӣ аст ва дар таҷрибаҳои ҳуҷайравӣ пеш аз дубора оксид шудан дар дохили ҳуҷайра аз мембранаҳо мегузарад.

Адабиёти таҳқиқоти ҳуҷайравӣ ин нуктаро мушаххас мекунад. Дар ҳуҷайраҳои эндотелии парваришшуда кабуди метилен бо консентратсияҳои пасти микромолярӣ фаъолияти роҳи пентозофосфатиро афзоиш медиҳад ва ҳамзамон NADPH ва NADH-ро оксид мекунад. Дар консентратсияҳои аз тақрибан 5 микромоляр баландтар, ҳангоми набудани таъминот бо глюкоза, он нишондиҳандаҳои дохилиҳуҷайравии оксидкунандаҳоро зиёд мекунад. Ҳуҷайраҳое, ки бо аскорбат пур шудаанд, ҳангоми таъсири моддаи рангкунанда он аскорбатро тадриҷан оксид мекунанд. Миқдори аскорбати дохили ҳуҷайра танҳо қисман сигнали оксидкунандаҳоро коҳиш медиҳад, чунон ки дар таҳқиқоти оксидшавию барқароршавии ин моддаи рангкунанда дар ҳуҷайраҳои эндотелӣ гузориш шудааст. Ба ибораи дигар, аскорбат дар мубодилаи оксидшавию барқароршавӣ иштирок мекунад. Он моддаи рангкунандаро ғайрифаъол намекунад.

Рӯшноӣ ин масъаларо боз ҳам равшантар мекунад. Ҳангоми равшанкунӣ омехтаҳои кабуди метилен, аскорбат ва оксиген оксигенро сарф мекунанд, пероксиди гидрогенро ҷамъ мекунанд ва дар ҳузури оҳани каталитикӣ тавассути реаксияҳои Фентон радикали гидроксилиро ҳосил мекунанд. Ин дар таҷрибаҳои ба дом гирифтани спин ва ченкунии ҷаббиши оксиген нишон дода шудааст. Радикалҳои гидроксилӣ метавонанд биомолекулаҳоро бебозгашт осеб диҳанд ва худи моддаи рангкунандаро вайрон кунанд. Аз ин рӯ, намунае, ки зери рӯшноӣ ва ҳангоми олудашавӣ бо оҳан ба таври доимӣ беранг шудааст, барқароршавии софро нишон намедиҳад. Он метавонад вайроншавиро аз реаксияҳои ҷанбӣ нишон диҳад.

Маҳлули беранг чиро исбот намекунад

Се хулосаи маъмул аз доираи далелҳо берун мераванд ва бояд дар қайдҳои лабораторӣ, тамғакоғазҳо ва слайдҳои таълимӣ аз онҳо худдорӣ кард.

Якум, беранг маънои безарарро надорад. LMB дар якҷоягӣ бо оксиген ва миқдори ночизи металлҳо метавонад роҳҳои ҳосилшавии пероксид ва радикалҳоро дастгирӣ кунад, махсусан зери рӯшноӣ. Барои муайян кардани безарарӣ токсикология лозим аст, на колориметрия.

Дуюм, беранг маънои аз ифлоскунандаҳо тозашударо надорад. Моддаи рангкунанда ва шарикони оксидшавию барқароршавии он ҳанӯз ҳузур доранд. Рехтаҳо, пасобҳо ва маводи доғдор бо илова кардани аскорбат тоза намешаванд. Тасдиқи таҳлилӣ лозим аст; ин масъала дар амалияи санҷиши боқимондаҳо ва тозакунӣ аз ифлоскунандаҳо баррасӣ мешавад.

Сеюм, берангӣ тартиби муфиди истифодаи якҷояро муайян намекунад. Реаксия дар найчаи озмоишӣ дар бораи ҷаббиш, тақсимшавӣ дар бофтаҳо, воябандӣ ё бехатарии таъсири мутақобил дар инсон чизе намегӯяд. Ҳар касе, ки мехоҳад ин ду моддаро бо мақсади саломатӣ якҷоя истифода барад, бояд аввал адабиёти марбут ба таъсири мутақобил ва бехатариро бихонад ва ба ҷойи хулосабарорӣ аз як шишача ба манбаъҳои соҳибихтисос муроҷиат кунад.

Тафсири дуруст маҳдудтар, вале муфидтар аст. Кабуди метилен дар якҷоягӣ бо аскорбат намунаи хурди даврзании оксидшавию барқароршавӣ мебошад: витамини C электрон медиҳад, моддаи рангкунанда беранг мешавад, оксиген электронҳоро боз мегирад, ранг бармегардад ва рӯшноӣ, pH, консентратсия ва оҳан суръат ва маҳсулоти ҷанбиро муайян мекунанд. Вақте ин мафҳум равшан мешавад, намоиш дигар ҳиллаи аҷиб нест, балки воситаи ташхиси раванд мегардад. Агар намунаи шумо дигар хел рафтор кунад, пеш аз зери шубҳа гузоштани моддаи рангкунанда дастрасии оксиген, миқдори таъсири рӯшноӣ, pH ва олудашавӣ бо металлҳоро санҷед.