醌式鹼

醌式鹼是某些花色素經特定的條件反應後得到的中間產物，是一種藍色物質，例如：花青素的黃烊鹽正離子失去氫離子得到藍色的醌式鹼；五味子色素溶液當pH逐漸升高時，花色素失去陽離子變成藍色醌型鹼。溶液pH進一步升高，醌型鹼轉變為假鹼，色素溶液變為無色。

基本介紹

• 中文名：醌式鹼
• 外文名：Quinoid alkali
• 本質：色素的一種
• 形成：某些花色素經特定處理生成
• 性狀：藍色醌式鹼
• 舉例：五味子色素溶液pH升高生成醌式鹼

花青素生成醌式鹼

花青素也稱花色素，廣泛存在於植物的葉和花中，由於細胞液pH不同而呈現不同顏色，是賦予花朵絢麗多彩顏色的主要色素成分。花青素色譜十分豐富，包括從橙紅到藍紫色譜範圍。花青素由苷元與糖苷構成，主體為2一苯基苯並吡喃陽離子，結構通式如圖1所示。

圖1

由於取代基的不同，形成各種各樣的花青素苷元，常見的有天竺葵色素、矢車菊色素、飛燕草色素、芍藥色素、牽牛色素和錦葵色素。花青素苷元C一3、C一5、C一7上的羥基可以與一個或多個單糖、二糖或三糖通過糖苷鍵形成花青素，因糖苷種類、位置和數量不同，花青素種類多種多樣。

花青素的顏色隨著pH的變化而變化。改變其陽離子結構時可溶於醇，難溶於石油醚。在酸I生條件下，花青素是陽離子染料，花青素帶一個正電荷，可溶於水，顏色穩定。隨著pH升高，染料結構發生變化，並失去原來的顏色。顏色變化機理如圖2。

圖2

五味子天然染料的酸鹼顏色反應

五味子色素溶液的酸性越強，色素越紅。在pH為2～12範圍內，五味子色素的顏色依次為紅紫、紅、淺紅、棕、黃、黃綠、深藍。

當pH>5時，顏色紫移，呈粉紅色；當pH>9時，呈棕褐色；當溶液的pH<2時，溶液呈紅色。

當pH逐漸升高時，花色素失去陽離子變成藍色醌型鹼。溶液pH進一步升高，醌型鹼轉變為假鹼，色素溶液變為無色。

花色苷經不同pH處理生成醌式鹼

花色苷在不同pH條件下其化學結構發生變化，導致其色澤發生變化。花色苷在不同pH溶液中具有4種不同顏色的結構：醌型鹼(藍色)(A)，在pH=8～10時與鹼形成的酚鹽；2一苯基苯並吡喃陽離子(紅色)(AH⁺)，此物質在pH=1時存在；醇型假鹼(無色)(B)，在pH=4～6時穩定；無色查爾酮，由假鹼開環生成，圖3為花色苷的結構隨pH值變化的情況。花色苷的色澤變化是不可逆的，所以要保持花色苷的紅色，必須使其保持在酸性條件下。

圖3

研究表明，花色苷最大吸收峰隨pH值增加而向長波長方向移動，例如，錦葵色素一3一葡萄糖苷在低pH時是2一苯基一苯並吡喃陽離子結構占優勢，而pH值升高至4～6時，醇型假鹼占優勢，在此pH值範圍內，隨pH值的提高溶液的顏色從紅色漸變為藍色；矢車菊一3一鼠李糖苷水溶液在510nm的吸光度隨pH值的降低而增大，這是因為AH⁺的濃度隨pH值降低而增加，溶液的紅色漸深；黑穗醋栗色素溶液的pH值從4降低至1時，色素降解速度增加，pH值從4升到7時，也發生同樣的情況，所以色素的穩定性在pH=4最好pH值過高，色素以假鹼形式存在，加速色素的降解，而pH值過低會使花色苷發生水解反應，導致了穩定性的降低。

從上述中不難發現，花色苷在酸性條件下較穩定，在中性或鹼性條件下迅速降解，原因是在相應的條件下花色苷化學結構的改變，在各結構中，2一苯基一苯並吡喃陽離子的穩定性最高，其他存在形式均易發生反應，導致降解物或多聚物形成。

花色苷的結構與穩定性存在一定的關係，2一苯基一苯並吡喃陽離子結構中羥基數日越多越不穩定；相反，甲氧基增多會增加陽離子的穩定性。糖基不同，花色苷的穩定性也不同，其穩定性隨糖基化程度的增加而增加。矢車菊一3一葡萄糖鼠李糖苷的半衰期是26h，在相同條件下，矢車菊一3一鼠李糖的半衰期只有16h。