Озон и астаксантин: сравнение и свойства¶

Озон — аллотропная модификация кислорода с химической формулой O₃, состоящая из трёх атомов кислорода. При нормальных условиях представляет собой газ синего цвета с резким характерным запахом, сильный окислитель. Астаксантин — природный каротиноидный пигмент красного цвета из группы ксантофиллов, относящийся к классу терпеноидов. Эти два вещества не связаны химически и принадлежат к совершенно разным областям — неорганической химии и биохимии природных пигментов, — однако оба широко применяются в прикладных сферах: озон преимущественно в промышленной дезинфекции и очистке, астаксантин — в пищевой промышленности, аквакультуре и биологически активных добавках.

¶Озон

¶Физико-химические свойства

Молекула озона состоит из трёх атомов кислорода, связанных под углом около 117°. Газ имеет плотность около 2,14 г/л (тяжелее воздуха), температуру кипения −111,9 °C и плавления −192,5 °C. Озон неустойчив: самопроизвольно разлагается до обычного двухатомного кислорода, особенно быстро при нагревании и в присутствии катализаторов. Растворимость в воде выше, чем у кислорода, что важно для водоподготовки.

Озон — один из сильнейших окислителей: его стандартный окислительно-восстановительный потенциал превышает потенциал хлора и пероксида водорода. Он реагирует с большинством органических соединений, разрушая двойные связи, и окисляет многие металлы и неметаллы.

¶Получение

В промышленности и лабораториях озон получают действием электрического разряда (тихого или барьерного) на кислород или воздух — в озонаторах. В природе образуется в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетового излучения и вблизи грозовых разрядов. Озоновый слой стратосферы, расположенный на высоте примерно 15–35 км, поглощает жёсткое ультрафиолетовое излучение и защищает биосферу.

¶Применение

• Обеззараживание питьевой воды и сточных вод вместо хлорирования.
• Обработка бассейнов, аквариумов, пищевых производств.
• Отбеливание целлюлозы, тканей, бумаги.
• Синтез органических соединений (озонолиз).
• Медицина: озонотерапия (применение ограничено и дискуссионно).

¶Опасность

Озон токсичен: предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны в России составляет 0,1 мг/м³. При вдыхании высоких концентраций вызывает раздражение дыхательных путей, кашель, отёк лёгких. Приземный (тропосферный) озон является загрязнителем воздуха и компонентом фотохимического смога.

¶Астаксантин

¶Химическая природа

Астаксантин (3,3′-дигидрокси-β,β-каротин-4,4′-дион) — ксантофилл с молекулярной формулой C₄₀H₅₂O₄ и молекулярной массой около 596,8 г/моль. В отличие от β-каротина содержит гидроксильные и кетогруппы в обоих иононовых кольцах. Обладает выраженной антиоксидантной активностью, по некоторым оценкам превосходящей витамин E и β-каротин. Молекула имеет длинную цепь сопряжённых двойных связей, что обусловливает красный цвет и способность нейтрализовать свободные радикалы.

¶Природные источники

Астаксантин синтезируется микроорганизмами и водорослями, накапливается в пищевой цепи. Основные источники:

• Микроводоросль Haematococcus pluvialis — наиболее концентрированный природный источник.
• Дрожжи Xanthophyllomyces dendrorhous (ранее Phaffia rhodozyma).
• Морские организмы: криль, креветки, крабы, лососёвые рыбы, икра.
• Некоторые птицы (фламинго) приобретают розовую окраску благодаря астаксантину из пищи.

В тканях рыб и ракообразных пигмент связан с белками и в свободном виде проявляет красный цвет лишь после денатурации белка — например, при варке.

¶Получение

Промышленно астаксантин получают тремя путями: химическим синтезом (наиболее дешёвый), культивированием Haematococcus pluvialis и ферментацией на дрожжах. Синтетический и природный астаксантин различаются по стереоизомерии: природный представлен преимущественно одним изомером (3S,3′S), тогда как синтетический — смесью. Это влияет на биодоступность и стоимость.

¶Применение

• Аквакультура: пигментация мяса лосося, форели, креветок; повышение выживаемости молоди.
• Пищевые добавки для человека как антиоксидант.
• Кормовые добавки в птицеводстве (окраска желтка).
• Косметика (кремы, сыворотки).
• Исследования в области кардиологии, нейропротекции, иммунологии.

¶Сравнение и контекст

Озон и астаксантин часто упоминаются вместе в поисковых запросах, однако прямых связей между ними нет. Возможные точки соприкосновения:

Оба вещества противоположны по действию на окислительные процессы: озон инициирует окисление, астаксантин его подавляет. В аквакультуре озон иногда применяют для обеззараживания воды, тогда как астаксантин добавляют в корма для повышения устойчивости рыб к окислительному стрессу — таким образом, в хозяйственной практике они могут использоваться параллельно, но с разными целями.

¶Регулирование и статус

Астаксантин как пищевая добавка имеет обозначение E161j (в некоторых классификациях) и одобрен в ряде стран с ограничениями по дозировке. В России и ЕАЭС регулируется как кормовая и пищевая добавка. Озон не является пищевой добавкой; его применение в водоподготовке регламентируется санитарными нормами, а производство и использование озонаторов — требованиями безопасности.