活性白土是一种常见的无机吸附材料,由膨润土经过酸改性获得。本文采用硫酸作为改性剂,活化改性膨润土制备高吸附活性的活性白土。通过单因素试验确定了活化温度A、活化时间B、酸用量C、液固比D的取值范围,并采用Box-Behnken 响应曲面法设计优化白土制备工艺参数,以大豆油中β-胡萝卜素的吸附率为响应值,分析4种工艺参数对吸附率的影响规律,并预测了最佳的工艺条件。结果表明,建立的吸附率响应曲面模型可靠,可用于活性白土吸附能力优化。活化时间和酸用量对吸附率的影响最大,在所选液固比范围内,液固比对吸附率影响不明显。预测的最佳吸附能力制备条件为: 活化温度92.5 ℃、活化时间5.5 h、酸用量40%(质量分数)、液固比4∶1。该条件下活性白土对β-胡萝卜素的吸附率为97.71%。

本文将法夫酵母虾青素、β-胡萝卜素、海胆酮和三者的组合物作用于长波长紫外线(UVA)氧化损伤的人皮肤成纤维(HSF)细胞, 以乳酸脱氢酶(LDH)活性和丙二醛(MDA)含量为指标评价类胡萝卜素对HSF细胞因紫外辐射而氧化损伤的保护作用。结果表明: 单一类胡萝卜素及它们的组合均能显著降低LDH活性和MDA含量(P<0.05), 对UVA导致的HSF细胞的氧化损伤具有保护作用; 相同质量浓度下, 虾青素降低LDH活性的能力优于β-胡萝卜素, 对HSF细胞氧化损伤的保护效果较好。本研究为利用类胡萝卜素开发对UVA辐射氧化损伤具有保护作用的化妆品和保健品提供了理论依据。

β-胡萝卜素广泛存在于植物体中, 是典型的线性多稀分子, 具有重要的生物功能。 由于β-胡萝卜素是碳碳单、 双键（C—C, CC）交替的短链共轭多稀分子, 含有大量离域的π电子, 具有重要的光电特性。 根据Andreas等对拉曼散射强度的研究, 当激发光波长落在分子的电子吸收带时, 会产生共振拉曼效应, 能使拉曼光谱强度提高106倍。 利用共振拉曼光谱技术, 测量了β胡萝卜素分子及胡萝卜、 青萝卜、 白萝卜肉质直根不同部位其拉曼光谱, 发现含β-胡萝卜素较高的胡萝卜的拉曼光谱与β-胡萝卜素的吻合很好。 Gellerman等研究表明, 样品浓度与拉曼峰强成正比关系, 从拉曼光谱中容易发现三种萝卜的光谱强度纵向根头到主根及横向表皮到根芯逐渐降低, 且青萝卜和白萝卜拉曼光谱强度都很低, 并在碳碳单键的振动峰处发生峰劈裂。 分别计算了碳碳单键和碳碳双键与碳氢键拉曼强度比, 三种萝卜的ICC/IC—H随着测量部位（横向和纵向）的不同变化幅度接近: 胡萝卜的表皮和根芯纵向的变化率分别为A1=0.213 3和A2=0.215 9, 青萝卜表皮外和里的变化率分别为B1=0.219 1和B2=0.211 4, 白萝卜表皮外和里分别为D1=0.223 9和D2=0.224 1; 而对于IC—C/IC—H随着测量部位不同其变化率相差很大: 胡萝卜的变化率a1=0.212 1和a2=0.232 4, 青萝卜的变化率b1=0.263 5和b2=0.268 7, 白萝卜的变化率d1=0.369 0和d2=0.304 9。 对比发现三种萝卜的碳碳单键与碳氢键振动强度比随着测量部位的不同变化幅度相差很大, 而从碳碳双键与碳氢键振动强度比发现三种萝卜中不同部位的β胡萝卜含量有相似的分布。 这是由于青萝卜和白萝卜中β-胡萝卜素的含量少, 随着测量部位的不同C—C伸缩振动峰发生峰劈裂, 即在1 130和1 156 cm-1处出现两个振动峰, 经过计算和分析这两个峰都属于碳碳单键的伸缩振动峰, 且随着β-胡萝卜素含量的减少C—C整体的强度降低, 劈裂的新峰峰强度却有增加的趋势, 这使得原峰位的峰强度大幅度降低, 这与计算IC—C/IC—H的结果一致, 不同品种的萝卜中β-胡萝卜素含量随测量部位的不同变化幅度截然不同。 因此, 当样品中β-胡萝卜含量较少时, 利用CC振动峰峰强度同时分析样品不同部位的β-胡萝卜素含量分布变化会更准确。 同时, 研究和了解萝卜中不同部位β-胡萝卜素的含量为日常消费和膳食营养提供了很好的理论依据。

为了探究β-胡萝卜素在高压下是否会发生相变, 进行了0～30 Gpa压强范围内β-胡萝卜素的高压拉曼光谱实验。通过评估不同压强范围内拉曼光谱频移-压强的线性函数变化来判断β-胡萝卜素是否发生相变。研究表明, 当压强升至约为7 Gpa以及14 Gpa时, β-胡萝卜素分子的频移-压强线性函数方程发生了变化, 即发生了相变。通过分析频移-压强函数线性关系是否发生变化来判断相变, 是简捷、方便的技术方法。关于纯β-胡萝卜素压力相变的研究, 暂未检索到相关报道。

测量了β-胡萝卜素溶解在环己醇中65~2 ℃范围内的紫外-可见吸收与共振拉曼光谱。溶液在20 ℃时转为固态。随着温度的降低，相变时吸收光谱产生较大蓝移。虽然相变后吸收光谱、拉曼光谱仍红移，拉曼散射截面仍增加，拉曼谱带线宽仍减小，但相变后的光谱随温度的变化却大幅增加。这主要是由于固相中的β胡萝卜素分子的π电子能隙对碳碳键振动调制作用增强所致。文中对这些物理现象给予了解释。

由于β胡萝卜素分子具有光敏感的特性, 同时也具有光采集、 光防护功能, 是重要的光电材料, 所以在光器件和光控温方面有重要应用。 线性多烯分子的共振拉曼光谱是π电子能隙对碳碳键振动调制的结果, 这种调制作用与外场有关, 研究其在外场下的分子结构和性能变化既有理论意义也有应用价值。 测量了β胡萝卜素分子在环己醇中341～275 K温度范围内的紫外-可见吸收光谱和共振拉曼光谱。 实验结果表明随着温度的降低, 黄琨因子和碳碳键的每个振动模的电子-声子耦合常数减小, 紫外-可见吸收光谱红移, 碳碳键拉曼散射截面增加。 295 K时溶液从液相转为固相, 溶液相变后, β胡萝卜素分子的构型变化特征能ε变大, 且使固相中的黄琨因子、 紫外-可见吸收峰波长、 电子-振动耦合系数、 拉曼散射截面都随着温度的降低变化率增加。 固相中的黄琨因子比液相中的黄琨因子大一个数量级。 液相中的构型变化特征能为εａ=0.206 7 eV, 固相中的构型变化特征能为εb=0.559 6 eV, 构型变化特征能增加, 使有效共轭长度n(T)＝n0exp(ε/kT)随温度的降低而增加的速率变大; 导致π电子能隙减小加快, 电子能隙对β胡萝卜素分子碳碳键振动的调制作用增强, 电子振动耦合系数增加, 拉曼散射截面大幅增加。

β胡萝卜素是一种重要的共轭多烯生物分子,其在光电器件与功能材料等研制方面有重要应用.本文利用金刚石对顶砧技术,在0～0.60 GPa的压强范围下,分别对β胡萝卜素溶于水和二硫化碳溶液进行了原位拉曼光谱测量,比较了二者的拉曼频移和半高宽等光谱特性。实验结果表明,两种样品的拉曼频移均随着压强的增加而向高波数方向移动,半高宽也随之增加.引用线性链状多烯分子的两种理论模型,即 “相干弱阻尼电子-晶格振动模型”和 “有效共轭长度模型”等理论给予了解释.其机理是由于压力的增加,β胡萝卜素分子被压缩,结构有序性下降,有效共轭长度减小,拉曼活性降低,碳碳键的相干弱阻尼电子-晶格振动减弱.CC键的键长变短,因此拉曼蓝移;CC键的键长差增加,从而使半高宽增加.此外,由于β胡萝卜素溶于非极性溶剂CS2溶液中,受到周围溶剂分子的作用,使溶质与溶剂之间的色散力作用对压力更敏感一些,从而使得其拉曼频移和半高宽随压强变化的斜率要比溶于水中的大.为研究共轭多烯分子在外场下的分子结构变化以及溶剂中分子的存在形式等具有一定的应用价值。

电子-声子耦合常数不仅可以反映出分子中π电子离域程度的强弱, 有效共轭长度的大小, 同时也可以表征分子中的原子和电子在外界环境作用下的相互振动耦合程度的强弱。 在一些研究中电子-声子耦合常数被定义为无量纲的系数。 应用R.Tubino等引用的一种有量纲的电子-声子耦合常数, 建立其与黄昆因子的关系式, 进而可以计算出共轭键中单个振动模的数值。 压强对多烯分子吸收光谱、 拉曼光谱频移影响的研究已有报道, 但对拉曼散射截面、 黄昆因子、 电子-声子耦合常数的研究还没有报道。 测量了β胡萝卜素分子在二硫化碳溶液中0.04～0.60 GPa的压强范围内的紫外-可见吸收光谱和共振拉曼光谱。 实验结果表明, 随着压强的增加, CS2溶液中的β胡萝卜素分子的紫外-可见吸收光谱的吸收带发生明显的红移现象, 而拉曼光谱的特征谱线却发生蓝移的现象, 拉曼散射截面减小, 电子-声子耦合常数增加。 其机理是随着压强的增加, β胡萝卜素分子被压缩又结构有序性下降, 导致电子能隙变窄, 有效共轭长度变短, π电子离域范围减小, 拉曼散射截面减小, 黄昆因子、 电子-声子耦合常数增加。

利用金刚石对顶砧在常压至12.85 GPa条件下对β-胡萝卜素进行了原位高压拉曼光谱测量, 讨论了β-胡萝卜素分子特征峰频率随压力的变化规律及其π-电子离域受压力的影响。 实验结果表明, β-胡萝卜素的各特征峰均向高波数移动, 其主要的三个特征峰的拉曼频率与压力的关系为: ν1(CC)=4.74P+1 511.4, ν2(C—C)=2.55P+1 157.6和ν3(CH3)=2.25P+1 011.3, β-胡萝卜素的ν1+ν2和频峰在5.38 GPa的压力条件下发生劈裂。 对实验结果进一步分析发现随压力增大β-胡萝卜素分子的β环扭转变化使其π-电子离域程度变弱, 导致β-胡萝卜素分子主链上的碳碳双键比碳碳单键更容易压缩。

β-胡萝卜素具有光采集、 光防护功能, 又是重要的光电材料, 它在外场下的分子结构和性能变化既有理论意义也有应用价值。 测量了β-胡萝卜素在环己醇中68～26 ℃温度范围内的紫外-可见吸收、 拉曼光谱。 实验结果表明随着温度的降低, 黄琨因子和碳碳键每个振动模的电子-声子耦合常数减小, 紫外-可见吸收光谱红移, 碳碳键拉曼散射截面增加。 用线性链状多烯分子的“相干弱阻尼电子-晶格振动模型”、 “有效共轭长度模型”等理论给予了解释。 随着温度的降低, β-胡萝卜素分子的热无序减小, 分子结构有序性增加, π电子离域扩展, 有效共轭长度增加, 导致紫外-可见吸收光谱红移和强的拉曼活性。 相干弱阻尼电子-晶格振动增强, 使碳碳键拉曼散射截面增加。 引用带有量纲的电子-声子相互作用常数, 既可以与黄昆因子建立关系式, 计算出碳碳键每个振动模的数值, 也可以表征分子的有效共轭长度, π电子离域程度及拉曼散射截面的大小等。