Японські хіміки покращили розчинність синього пігменту гвайазулену

Група японських дослідників з Університету Тохоку знайшла спосіб значно покращити властивості гвайазулену — природного синього пігменту з класу азуленових сполук. Результати їхнього дослідження опубліковані у журналі New Journal of Chemistry.

Гвайазулен відомий своїм яскравим синім кольором, який є більш насиченим порівняно з іншими природними синіми пігментами. Ця сполука також володіє антиоксидантними властивостями, що робить її привабливою для використання у косметичних засобах та потенційно у харчовій промисловості як барвник.

Однак широке застосування гвайазулену стримувалося двома основними проблемами: поганою розчинністю у воді та деградацією кольору в кислому середовищі. Ці недоліки особливо критичні для харчової промисловості, де багато продуктів мають кислу реакцію.

Команда під керівництвом доцента Коукі Оки вирішила цю проблему шляхом введення гвайазулену до гідрофільного полі(аліламіну). «Ми підготували карбонову кислоту, поширений тип кислоти, що міститься у багатьох цитрусових фруктах та оцті, з каркасом гвайазулену, яка може легко конденсуватися з амінами», пояснює Ока.

Процес синтезу передбачав створення синього полімеру, що включає каркас гвайазулену у бічний ланцюг. Синтез здійснювався шляхом реакції карбонової кислоти з високогідрофільним агентом конденсації полі(аліламіну).

Важливою особливістю розробленого методу є можливість легкого регулювання ступеня введення гвайазулену шляхом зміни еквівалентної кількості карбонової кислоти з каркасом гвайазулену. Полімер з 3,2% ступенем введення виявився більш ніж у 10 тисяч разів розчиннішим у воді порівняно з чистим гвайазуленом.

Для перевірки стійкості в кислому середовищі дослідники вимірювали спектри поглинання як чистого гвайазулену, так і гвайазулен-заміщеного полі(аліламіну) в кислому розчині. Результати показали кардинальну різницю між двома зразками.

Спектр поглинання чистого гвайазулену значно змінився за формою та максимальною довжиною хвилі після одного місяця перебування в кислому розчині. Натомість спектр поглинання гвайазулен-заміщеного полі(аліламіну) не показав жодних значних змін протягом того ж періоду.

Це свідчить про те, що введення гвайазулену до полі(аліламіну) суттєво покращує його стабільність в кислих умовах. Така стійкість критично важлива для практичного застосування пігменту в харчових продуктах та косметиці.

Ока вважає, що результати дослідження матимуть значення далеко за межами розробки синіх барвників для кислого середовища. «Це може призвести до розробки нових функцій для гідрофобних та кислочутливих матеріалів, чого було важко досягти в минулому», зазначає дослідник.

Розроблений метод відкриває нові можливості для використання природних пігментів у різних галузях промисловості. Покращена водорозчинність та стійкість до кислот роблять модифікований гвайазулен перспективним кандидатом для заміни синтетичних барвників у харчових продуктах.

Крім того, антиоксидантні властивості гвайазулену можуть надати додаткову цінність продуктам, в які його буде додано. This could be particularly valuable in the food industry, where both coloring and preservation properties are desirable.

Дослідження також демонструє потенціал хімічної модифікації для покращення властивостей природних сполук, що може стати основою для подальших розробок у галузі функціональних матеріалів та біоактивних речовин.