Time-resolved spectroscopy of the singlet excited state of betanin in aqueous and alcoholic solutions

Abstract

The photophysical properties of betanin in aqueous and alcoholic solutions were determined at room temperature using ultrafast UV-vis-NIR transient absorption spectroscopy (λexc = 535 nm). Its S1 → Sn (n > 1) absorption bands appear with maxima at about λ ∼ 450 and 1220 nm. The short betanin S1 state lifetime (6.4 ps in water) is mainly determined by the efficient S1 → S0 radiationless relaxation, probably requiring a strong change in geometry, since the S1 lifetime grows to 27 ps in the more viscous ethylene glycol. The fluorescence quantum yield is very low (Φf ∼ 0.0007 in water), therefore this deactivation path is of minor importance. Other processes, such as S1 → T1 intersystem crossing or photoproduct formation, are virtually absent, since full S0 ← S1 ground state recovery is observed within tens of picoseconds after photoexcitation. The observed fast light-to-heat conversion in the absence of triplet excited state formation supports the idea that betanin is a photoprotector in vivo.

Light Emission in Betalains: From Fluorescent Flowers to Biotechnological Applications

“…In betalains it has been demonstrated that this value is proportional to the viscosity of the solvent used (Table 1). Thus, the analysis in water and methanol gives lower values than in ethylene glycol [37,[39][40][41]. This response has also been shown for betaxanthin molecules present in gelificating media, where fluorescence intensity increases with the time course of the process [42].…”

“…This enhances the fluorescence of the molecule, as occurs in the case of the indoline-derived betacyanin [16]. Betanidin and the glucosylated pigment betanin are only weakly fluorescent, with a very short excited-state lifetime, determined for betanin as 6.4 ps in water [37]. Maximum excitation wavelengths in betacyanins occur between 521 and 529 nm and emission spectra are centered around 570-575 nm.…”

Estudo do mecanismo de ação antirradicalar de betalaínas

“…Os deslocamentos de Stokes (Δλ) para 1 a 4 foram calculados a partir dos máximos de absorção e emissão e os valores obtidos são próximos aos relatado para a betanina e para a indicaxantina (2900 e 1270 cm -1 , respectivamente) [47] . Os derivados metilados 2 e 4 tem maior deslocamento de Stokes de em relação a 1 e 3 (2143 > 1884 cm -1 e 2242 > 1764 cm -1 ).…”

“…Os rendimentos quânticos dos compostos 1 a 4 são baixos, mas apenas o valor determinado para 4 (Φ Fl = 5,6 × 10 -4 ) é menor do que o da betanina (Φ Fl = 7 × 10 -4 ) [47] .…”

BeetBlue: semissí­ntese e propriedades espectroscópicas de um corante polimetí­nico quiral bioinspirado

“…Embora a largura do pulso a meia altura seja de ca.6 ps, observa-se no intervalo < 1 ps a mudança do máximo desta transição, bem como da emissão estimulada (SE, banda negativa próxima a 620 nm), para comprimentos de onda mais longos, fato que pode estar relacionado a solvatação da espécie localmente excitada.As duas bandas negativas, uma com máximo em 578 nm e outra em 634 nm, referem-se à recomposição do estado fundamental (branqueamento, bleaching) e à emissão estimulada (SE), respectivamente. Este perfil observado é similar aos dados da literatura para as betalaínas Bn, BtP, vulgaxantina-I e miraxantina-V 36,37,39,40. Todos os processos observados tem tempo de vida próximo a 14 ps, valor calculado através do ajuste não linear da variação da absorção em função do tempo com função monoexponencial (anexo 7.7).…”