Формирование изотопного состава водородсодержащих фрагментов этанола в реакциях химического и биохимического синтеза

• Автор: Кулагина, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 127 с.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Спектроскопия ЯМР 2Н в изотопном анализе органических веществ

1.1 Формирование изотопного состава органических молекул

1.2 Фрагментное распределение изотопов в молекулах

органических веществ.

1.3 Спектроскопия ЯМР на ядрах дейтерия.

1.4 Схема спиртового брожения глюкозы.

1.5 Биоконверсия глюкозы с точки зрения водородного обмена

1.6 Процесс ферментации в условиях природного обогащения

образцов изотопом 2Н.
1.7 Проблема подлинности алкогольной продукции
ГЛАВА II Количественные аспекты спектроскопии ЯМР 2Н в анализе
изотопного состава органических веществ, водных и водноорганических растворов
2.1 Методика количественного определения содержания
дейтерия.
2.2 Содержание изотопа Н, как маркер сырьевой природы
этанола
2.2.1 Закономерности изменения содержания дейтерия в структурных фрагментах этилового спирта.
2.2.2 Идентификация сырьевой природы индивидуальных спиртов и их смесей.
ГЛАВА III Формирование изотопного состава этанола в биохимических и химических реакциях.
3.1 Реакция спиртового брожения глюкозы.
3.1.1 Влияние дейтерозамещенности среды на формирование водородной периферии молекулы
этанола в процессе биоконверсии глюкозы
3.1.2 Вклад структурных фрагментов глюкозы в
распределение дейтерия в этаноле.
3.1.3 Влияние изотопомерных форм воды на
распределение дейтерия в этаноле.
3.2 Реакция сернокислотной гидратации этилена.
ГЛАВА IV ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Если молекула синтезируется растением, можно обозначить следующий уровень информации уровень 3 отпечаток ботанического вида, обусловленный биохимическими особенностями растительного фотосинтеза. Растения могут усваивать углекислый газ только по одному из трех способов. Наиболее распространенный носит название цикла Кельвина Сз типы растений и заключается в том, что из усвоенных молекул С растение строит фосфоглицериновую кислоту. В цикле ХетчаСлека С4тип происходит синтез яблочной и аспарагиновой кислот. САМ цикл от латинского i i метаболизм крассулациановой кислоты представляет комбинированный механизм, объединяющий С3 и С4 циклы. В зависимости от типа фотосинтетического цикла содержание изотопа С в биомассе растений может быть меньше, чем в потребляемой углекислоте. Для каждого из механизмов усвоения углерода характерна своя величина 5. Так значение 3С для углеводов из растений с Сз типом фотосинтеза пшеница, ячмень, сахарная свекла, картофель и др. С4 кукуруза, сахарный тростник от 9 до , для САМ ананас, кактус от до о , . Рассчитывается по уравнению 5 ЯпробьРстаидарта1 3 где отношение концентраций тяжелого изотопа к легкому. Кроме того, циклы различаются количеством потребляемой воды, следовательно, установление источника растительного сырья, из которого было выделено вещество возможно и по характеру распределения изотопа 2Н в нем . Наконец, изотопный профиль молекулы может служить индикатором окружающей среды, в которой данное растение произрастало, а именно географических и сезонных изменений уровень 4. Такую зависимость объясняет тот факт, что все природные органические вещества имеют в своей основе два начала воду НгО и углекислый газ С, изотопный состав которых зависит, в первую очередь, от конкретного географического места и условий ферментативных реакций. В свою очередь изотопный состав водорода и кислорода, объединенных в растительных углеводах, зависит, главным образом, от изотопного состава осадков. Так авторами еще в х годах было установлено, что изменения ,0 и 2НН изотопных отношений осадков прямо скоррелированы со среднегодовой температурой, поскольку температура конденсации воды имеет сильное влияние на ее изотопный состав. Позже появились многочисленные работы по изучению сезонных колебаний изотопного состава осадков , которые были сопоставлены с изменениями изотопного распределения в молекулах растительных компонентов , . Региональная дифференциация образцов также обусловлена особенностью изотопного состава воды, меняющегося в зависимости от географического происхождения. Так в случае водорода установлено, что содержание дейтерия в воде сильно зависит от широты. В полярных частях мирового океана оно понижается от 0 м. Таким образом, изотопный состав молекулы в целом, а так же характер фрагментного распределения изотопов, формирующийся в ходе химических и биохимических реакций, являются своеобразной памятью происхождения этой молекулы, включающей информацию как о сырье, так и технологии его переработки. Изотопный состав молекулы может быть представлен интегральной и дифференциальной величинами, отражающими суммарное содержание изотопа в молекуле и его фрагментное распределение, соответственно. В обоих случаях изотопная характеристика молекулы несет информацию о се генеалогии , . В ряде исследований необходимым и достаточным условием является знание суммарного содержания изотопа в молекуле. В работе на основании суммарной величины б С молекулы этанола приводятся заключения относительно сырьевого источника углевода, из которого он был синтезирован. Авторами других работ показано, что судить о синтетическом или природном происхождении, например, глицерина и эфирных масел можно лишь на основании фрагментного распределения изотопа в молекуле. Аналогичные примеры могут быть представлены относительно дейтронного отпечатка молекул. Несмотря на то, что по сравнению с изотопом С, диапазон вариации содержания дейтерия в природе значительно шире для ядер 2Н и 5 для ядер ,3С по шкале 8 , большую информативность имеет фрагментная изотопная характеристика молекулы. В интересах настоящей работы подробно рассмотрен водородный профиль молекулы глюкозы.