在水介质中，利用容量法和傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术评估咖啡因存在下L-抗坏血酸的分子相互作用

《BMC Chemistry》：Assessment of molecular interactions of l -ascorbic acid in presence of caffeine in aqueous medium using volumetric and FTIR methods

抗坏血酸与咖啡因在水溶液中的热力学及光谱相互作用机制研究，通过密度热力学参数和FTIR光谱证实存在氢键及协同溶剂化效应，为功能食品设计提供理论依据。

　　

摘要

了解必需营养素与普遍存在的刺激物之间的相互作用对于预测它们在生物系统、药物制剂和水性化学环境中的命运和功能至关重要。在此背景下，本研究考察了在水介质中存在咖啡因（CAF）的情况下，L-抗坏血酸（LAA）的分子相互作用情况，采用了293.15–313.15 K温度范围内的综合体积-光谱框架。系统评估了由密度推导出的热力学参数，包括极限偏摩尔体积（\({V}_{\phi}^{0}\)）、偏摩尔膨胀性（\({E}_{\phi}^{0}\)）、Helper常数（\({(\partial E}_{\phi}^{0}/\partial T)}_{\text{P}}\)、转移体积以及离子对体积相互作用系数，以阐明溶质-溶质和溶质-溶剂相互作用的性质、强度和温度依赖性。始终为正的\({V}_{\phi}^{0}\)和\({E}_{\phi}^{0}\)值，以及Hepler标准，表明通过强氢键和亲水-疏水相互作用增强了溶剂的有序性。然而，负的转移体积和离子对体积相互作用系数表明二元关联受到限制，但在较高浓度下三重相互作用占主导地位，这强调了协同溶剂化效应。这些热力学解释结果得到了傅里叶变换红外光谱（FTIR）证据的强烈支持，其中\(-\text{O}-\text{H}\)和\(>\text{C}=\text{O}\)振动带的特征性位移证实了两种溶质与水基质的特定氢键介导的相互作用。总体而言，本研究提供了关于营养素-刺激物共存的统一热力学和光谱描述，为功能性饮料的合理设计、营养保健品配方以及复杂水系统中营养素-药物相互作用的预测模型提供了分子层面的启示。