Объектами исследования выбраны хитинмеланиновый комплекс (ХМК), хитинглюкановый комплекс (ХГК), меланинсодержащий фитосорбент (МСФ), полученные из кутикулы пчелы Apis mellifera, шелухи подсолнечника Helianthus annuus L., гименофора гриба рода Fome

Габрук, Н. Г.

Давиденко, А. В.

Метелев, А. В.

Олейникова, И. И.

Хуинь Тхи Тхуи Чанг

DSpace at Belgorod State University

НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ ;,;П |Серия Естественные науки. 2011. № 15 (110). Выпуск 16 95УДК 541.183ИК-СПЕКТРОСКОПИЯ В ИЗУЧЕНИИ СОСТАВА К ОМ ПОЗИТОВ , ПОЛ УЧ ЕН НЫ Х ИЗ РАСТИТЕЛ Ь НОГО И Ж ИВОТНОГО СЫ РЬЯ 1Н.Г. Габрук И.И. Олейникова А.В. Метелев А.В. Давиденко Хуинь Тхи Тхуи ЧангБелгородский государст венный  национальный исследоват ель­ский университет,Россия, 308015 Белгород  ул. Победы, 85 E-m ail: Gabruk@ bsu.edu.ru; Oleynikova@ bsu.edu.ru________В работе исследован состав различных композитов методом ИК-спектроскопии. Объектами исследования выбраны хитин- меланиновый комплекс (ХМК), хитинглюкановый комплекс (ХГК), меланинсодержащий фитосорбент (МСФ), полученные из кутикулы пчелы Apis mellifera, шелухи подсолнечника Helianthus annuus L., ги- менофора гриба рода Fomes.Ключевые слова: ИК-спектроскопия, состав, хитин-меланиновый комплекс, хитинглюкановый комплекс, меланинсодер­жащий фитосорбент.ВведениеРастительные и ж ивотны е объекты являются доступным и экономичным сы рь­ем для получения композитов, обладаю щ их сорбционными свойствами, и могут быть использованы в качестве основы для получения модифицированных энтеросорбентов с заданными биологическими свойствами. Такие композиты отвечают основным тре­бованиям, предъявляемым к энтеросорбентам: полная безвредность и нетоксичность; высокая биосовместимость; неповреж дающ ее действие на слизистые оболочки; изби­рательная сорбция низкомолекулярных и среднемолекулярны х токсичны х метаболи­тов; высокая адсорбционная емкость; отсутствие побочны х эффектов [1].Экспериментальная частьДля получения биосорбентов были использованы объекты органического про­исхождения: кутикула пчелы A p is m ellifera  L., гименофор трутового гриба рода Fom es и шелуха подсолнечника H elianthus annuus L. Нами были получены композиты: хи- тин-меланиновый комплекс (ХМК), хитинглю кановый комплекс (ХГК), меланинсо­держащ ий фитосорбент (МСФ) [2-5].Для оценки степени однородности состава полученных образцов использовали метод инфракрасной спектроскопии, основанный на избирательном поглощ ении ин­фракрасного излучения веществом.При идентификации молекул органических веществ особое внимание уделяю т области спектра 130 0 -60 0  см -1. В эту область попадают полосы, отвечающ ие колеба­ниям одинарных связей C -C , C -N , C -O , а также многие деформационные колебания. В результате сильного взаимодействия этих колебаний отнесение полос к отдельным связям невозможно, однако весь набор полос в этой области спектра является харак­теристикой ядерного остова (скелета) молекул в целом (область «отпечатков паль­цев») [6].На рис. 1 -3  представлены ИК-спектры полученных композитов (NICOLET 6700FT-IR)В спектре ХМ К, представленном на рис. 1, больш инство пиков качественно сов­падает с известной информацией [7]. Отсутствие пиков в области 3 3 0 0 -340 0  см-1, ха­1 Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно- инновационные кадры Рос­сии» на 2009-2013 годы (П-996 «Использование инструментальных методов анализа в оценке структур­ных особенностей и физико-химических свойств наноразмерных энтеросорбентов»)96 НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ 1U  |Серия Естественные науки. 2011. № 15 (110). Выпуск 16рактерных для ОН-групп, можно объяснить тем, что подавляю щ ее количество гидро­ксильных групп связано межмолекулярными или внутримолекулярными связями, как м ежду собой, так и с пигментом и белками. Имеются некоторые свободные N-H- группы (3300см-1), другие N -H -группы связаны водородными связями, (пик размыт).4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500Волновое число (см-1)Рис. 1. Спектр ХМК из кутикулы пчелыВ области 3000 -  2800 см-1 имеются два пика, характерны х для метиленовых групп пиранозного кольца. Отсутствие каких либо других пиков в области 4000 -1700 см-1 указы вает на отсутствие иных функциональных групп.В области 170 0 -8 0 0  см -1, такж е называемой областью «отпечатков пальцев», имеются все пики, характерные для мономера хитина. А  именно: 1655см-1 -  N-H - связь; 1554 см -1 -  С=0 -связь; в области 9 0 0 -110 0 см -1 находятся два пика поглощения, которые соответствуют эфирной связи в кольце и ^-глюкозидной, соединяющ ей пира- нозные кольца, то есть изменение этих пиков можно интерпретировать как уменьш е­ние длины  полимерной цепочки, и следовательно, уменьш ение молекулярной массы полимера. Возможной причиной разруш ения мономера могут быть слиш ком ж есткие условия его получения.Спектральные данные, полученные при исследовании сорбента из гименофора трутового гриба, позволяю т сделать вывод о наличии следующ их функциональных групп (рис. 2): полоса1600 см-1, отвечает валентным колебаниям связи С=О  карбо­нильной группы в амидах кислот, а полоса в области 1350 см-1 соответствует сумме ко­лебаний связей N -H  и C-N  в амидах. В области 3 50 0 -310 0  см -1 ИК-спектра проявля­ются валентные колебания гидроксильных групп. Полоса 1075 см-1, характеризует ко­лебание моста С - О - С  глюкопиранозного кольца, ее интенсивность связана с числом связей. Полоса 1035 см -1, соотносится с валентными колебаниями С - О -связи в пер­вичной спиртовой группе в различны х конформациях. Полоса 890 см-1 в спектре ха­рактеризует асимметричное колебание кольца в противофазе и колебание атома угле­рода и четырех окружающ их его атомов в спектрах ^-гликозидных структур [6].При изучении состава отдельных меланинов разных групп организмов выяви­лась определенная закономерность: меланины ж ивотны х всегда азотсодержащ ие со­единения, а растительные меланины, или фитомеланины либо полностью лиш ены азота, либо содержат его в незначительных количествах [8]. П оскольку в образовании меланинов участвую т разнородные по строению исходные мономеры без строгой за­кономерности в их чередовании, строение меланинов весьма сложно и разнообразно.НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ |Серия Естественные науки. 2011. № 15 (110). Выпуск 16 974000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500Рис. 2. ХГК из гименофора трутового грибаИК-спектр М СФ, полученного из шелухи подсолнечника (рис. 3), показывает, что данный композит является полимером хиноидны х соединений. П рисутствие аромати­ческих колец обнаруживается по полосе в области 160 0-1650  см-1. Пики при 894 и 824 см-1 выражают высокоплоскостные деформационны е колебания в ароматическом кольце. Интенсивная полоса с пиками 1027, 1049, 1102 см-1 обусловлена валентными колебаниями -  C=O. Полоса при 1718 см-1 относится к группам -  COOH. Пики 1335, 1313 соответствуют колебаниям групп CH 3-CH 2-.Рис 3. ИК-спектр МСФ из шелухи подсолнечника98 НАУЧНЫЕ ВЕДОМОСТИ Серия Естественные науки. 2011. № 15 (110). Выпуск 16ВыводыС помощью метода ИК-спектроскопии произведена идентификация продуктов, полученных из органического материала: подтверждено, что наноразмерные компо­зиты, выделенные из кутикулы пчелиного помора, гименофора трутового гриба и ш е­лухи подсолнечника представляю т собой ХМ К, Х ГК  и М СФ соответственно. Обнару­женные в их составе функциональные группы позволяют прогнозировать высокую сорбционную активность композитов, что определяет возможность их использования в качестве эф ф ективны х энтеросорбентов.1. The development and research of sorbents for nanobiotehnology / A.V. Brykalov, E.V. Belik, E.M. Golovkina, F.A. Bostanova // Nanobio 6: International workshop on nanobiotehnolo- gies. -  Saint-Petersburg, 2006. -  P. 68.2. Патент № 2060818, РФ Способ получения меланинсодержащего фитосорбента и ме­ланинсодержащий фитосорбент / А.Е. Донцов, М.А. Островский Опубл. 27.05.1996. Бюл. № 19.3. Габрук Н.Г., Олейникова И.И. Давиденко А.В., Хуинь Тхи Тхуи Чанг Нетрадиционное растительное сырье -  источник биосорбентов. Новые достижения в химии и химической тех­нологии растительного сырья // Материалы IV Всероссийск. конф., Барнаул, 2009. -  C. 295.4. Габрук Н.Г., Олейникова И.И., Метелев А. В., Давиденко А.В. Физико-химические ме­тоды в исследовании полученных энтеросорбентов» // Фундаментальные исследования. Меди­ко-биологические науки. -  2009. -  № 9. -  С.21-22.5. Патент №2404996 РФ. Габрук Н.Г., Давиденко А.В., Олейникова И.И. Способ полу­чения хитинсодержащих композитов из биомассы трутовых грибов для сорбционной очистки. Опубл. 27.11.2011.6. Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии в органической химии. -  М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1979. -  240 с.7. Скрябин К.Г. Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение. -  М: Наука, 2002. -  368 с.8. Лях С.П. Микробный меланиногенез и его функция. -  М.: Наука, 1981. -  247 с.Список литературыIR-SPECTROSCOPY IN STUDYING OF STRUC TURE ENTEROSORBENTOV, THE RECEIVED FROM  PLANT AND A N IM A L RAW  M ATERIALSN.G. Gabruk I.I. Oleynikova A.V. Metelev A.V. DavidenkoIn this article the structure of various sorbents is investigated by the IK-spectroscopy method. A chitin-melanin complex, a chitin-glucan complex, a melaniferous phytosorbent, obtained from the cuticle of bees Apis Mellifera, husks of sunflower Helianthus annuus L., a hyne- nophore of mushroom Fomes were chosen as the object of research.Huin Thi Thui ChangBelgorod StateNational Research  UniversityPobedy St., 85, Belgorod, 308015, Russia  E-mail: Gabruk@ bsu.edu.ru; oleynikova@ bsu.edu.ruKey words: sorbents, IK-spectroscopy, a chitin-melanin com­plex, a chitin-glucan complex, a melaniferous phytosorbent.

ИК-спектроскопия в изучении состава композитов, полученных из растительного и животного сырья

http://dspace.bsu.edu.ru/bitstream/123456789/51163/1/Gabruk_IK-spektroskopiya.pdf

ИК-спектроскопия в изучении состава композитов, полученных из растительного и животного сырья

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

DSpace at Belgorod State University

DSpace at Belgorod State University