Academic article

Active photosensitizers in butter detected by fluorescence spectroscopy and multivariate curve resolution

Wold, Jens Petter; Bro, Rasmus; Veberg, Annette; Lundby, Frank; Nilsen, Asgeir Nikolai; Moan, Johan

Publication details

Journal: Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 54, p. 10197–10204–8, 2006

Publisher: American Chemical Society (ACS)

International Standard Numbers:
Printed: 0021-8561
Electronic: 1520-5118

Open Access: none

Links:
DOI

In this study, fluorescence excitation and emission matrices and multivariate curve resolution (PARAFAC) were used to detect and characterize active photosensitizers spectrally in butter. Butter samples were packed under high (air) and low oxygen (< 0.05%) atmospheres and exposed to violet, green, or red light. Six photosensitizers were found: riboflavin, protoporphyrin, hematoporphyrin, a chlorophyll a-like molecule, and two unidentified tetrapyrrols. By estimation of relative concentrations, we could follow how each sensitizer was photodegraded as function of wavelength, oxygen level, and time. The degradation rate of protoporphyrin, hematoporphyrin, chlorophyll a, and one of the tetrapyrrols correlated well (0.83-0.91) with the formation of sensory measured oxidation. The results suggest that mainly type I photoreactions were responsible for the degradation of photosensitizers in both high and low oxygen atmosphere. Type II photoreactions (generation of singlet oxygen) were involved in the oxidation of butter stored in air. The study shows that PARAFAC modeling of fluorescence landscapes is an excellent tool for studying photooxidation in complex systems. Påvisning av aktive lyssensitisere i smør ved bruk av fluorescensspektroskopi og multivariat kurveoppløsning. I dette arbeidet ble fluorescens eksitasjons- og emisjonslandskap i kombinasjon med multivariat kurveoppløsning (PARAFAC) brukt til å påvise og karakterisere aktive fotosensitisere i smør. Smørprøver ble lagret i pakninger med høyt og lavt oksygennivå og eksponert for enten fiolett, grønt eller rødt lys. På denne måten ble det generert ulik nedbrytning av de ulike lysfølsomme stoffene (fotosensitisere) i smøret. Seks ulike fotosensitisere ble påvist: riboflavin, protoporfyrin, hematoporfyrin, et klorofyll a lignende stoff samt to ulike porfyriner. De relative konsentrasjonene til disse komponentene kunne estimeres, og på den måten kunne nedbrytingen av hver enkelt av dem følges som funksjon av bølgelengde, oksygennivå og lagringstid. Nedbrytningen av protoporfyrin, hematoporfyrin, klorofyll a og et av de ukjente porfyrinene korrelerte godt (0.83-0.91) med sensorisk målt fotooksidasjon. Resultatene indikerer at fotoreaksjoner av type I var ansvarlig for nedbrytning av fotosensitisere i både høy- og lavoksygenatmosfære, mens type II fotoreaksjoner (dannelse av singlet oksygen) var involvert i oksidasjonen av smør lagret i høyoksygenatmosfære. Resultatene som er beskrevet i denne artikkelen gir helt ny innsikt i hva det er som forårsaker fotooksidasjon i smør spesielt og meieriprodukter generelt. De viser hvilke lysfølsomme stoffer som er de aktve, og gir derfor nyttig praktisk innsikt i hvilke deler av det synlige lyset som er mest skadelig for maten. Den metodiske tilnærmingen er også ny og vil gjøre studier av fotooksidasjon i meieriprodukter og andre matvarer langt mer effektiv og informativ.