Изучение люминесцентной методики определения глюкозы в винах

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ВВЕДЕНИЕ

Вино — это один из самых старейших напитков, оно появилось за IX тысячелетий до н. э. в Азии. Оно играет не малую роль в организме человека.

В состав виноградных вин входят глюкоза и фруктоза. Глюкоза -- моносахарид, одна из восьми изомерных альдогексоз. Молярная масса 180 г/моль. Глюкоза в виде D-формы (декстоза, виноградный сахар) является самым распространённым углеводом. D-глюкоза (обычно её называют просто глюкозой) встречается в свободном виде и в виде олигосахаридов (тростниковый сахар, молочный сахар), полисахаридов (крахмал, гликоген, целлюлоза, декстран), гликозидов и других производных. Есть в них и органические кислоты (винная, яблочная и другие), минеральные вещества (калий, натрий, кальций, магний, фосфор), дубильные, красящие, ароматические вещества. В вине есть некоторое количество железа, и что еще важнее, оно помогает организму усваивать железо из пищи, если его пьют за едой.

Природные сахара винограда — глюкоза и фруктоза — почти полностью перебраживаются при выдержке сухин вин. Столовые сухие вина содержат мизерные дозы сахара. В красных винах полезных веществ несколько больше, чем в белых. В них есть витамины В1, В2, С (в большом количестве), витамин Р, укрепляющие стенки кровеносных сосудов и нормализующий обмен витамина С, дубильные вещества, оказывающие вяжущие действие.

Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется диоксид углерода и вода, при это выделяется энергия согласно итоговому уравнению: C6H12O6 + 6O2 ѕ ® 6H2O + 6CO2 + 2800 кДж. Этот процесс протекает ступенчато, и поэтому энергия выделяется медленно.

глюкоза вино люминесценция

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЛЮКОЗЫ

Глюкоза -- моносахарид, одна из восьми изомерных альдогексоз. Молярная масса 180 г/моль. Глюкоза в виде D-формы (декстоза, виноградный сахар) является самым распространённым углеводом. D-глюкоза (обычно её называют просто глюкозой) встречается в свободном виде и в виде олигосахаридов (тростниковый сахар, молочный сахар), полисахаридов (крахмал, гликоген, целлюлоза, декстран), гликозидов и других производных. В свободном виде D-глюкоза содержится в плодах, цветах и других органах растений, а также в животных тканях (в крови, мозгу и др.). D-глюкоза является важнейшим источником энергии в организмах животных и микроорганизмов. Как и другие моносахариды D-глюкоза образует несколько форм. Кристаллическая D-глюкоза получена в 2-х формах: a -D-глюкоза и b -D-глюкоза.

a -D-глюкоза

tпл 146° С [ a ]D= + 112,2° (в воде), кристаллизируется из воды в виде моногидрата с tпл 83° С.

b -D-глюкоза глюкоза вино люминесценсия

Получают кристаллизацией D-глюкозы из пиридина и некоторых других растворов. tпл 148−150° С, [a ]D= + 18,9° (в воде).

В водном растворе устанавливается равновесие между несколькими взаимопревращающимися формами D-глюкозы: a — и b -пиранозными, a — и b -фуранозными, открытой альдегидной и гидратной формой. В равновесной системе в воде [a ]D= + 52,7°.

L-глюкоза

L-глюкоза получена синтетически, восстановлением лактона L-глюконовой кислоты. a -L-глюкоза -- кристаллы tпл 142−143° С [a]D= - 95,5° (в воде) и — 51,4° (равновесная система в воде). Химические свойства L-глюкозы такие же, как у D-глюкозы.

Нахождение глюкозы в природе

В особом виде глюкоза содержится почти во всех органах зелёных растений. Особенно её много в виноградном соке, поэтому глюкозу иногда называют виноградным сахаром. Мёд в основном состоит из смеси глюкозы с фруктозой.

В организме человека глюкоза содержится в мышцах, в крови (0.1 — 0. 12%) и служит основным источником энергии для клеток и тканей организма. Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы -- инсулина, уменьшающего содержание этого углевода в крови. Химическая энергия питательных веществ, поступающих в организм, заключена в ковалентных связях между атомами. В глюкозе количество потенциальной энергии составляет 2800 кДж на 1 моль (то есть на 180 грамм).

Получение и применение глюкозы

Первый синтез глюкозы из формальдегида в присутствии гидроксида кальция был произведён А. М. Бутлеровым в 1861 году: O / / Ca (OH) 2

6H--C ѕ ѕ ® C6H12O6

Глюкоза может быть получена гидролизом природных веществ, в состав которых она входит. В производстве её получают гидролизом картофельного и кукурузного крахмала кислотами.

H2SO4, t (C6H10O5) n + nH2O ѕ ѕ ® nC6H12O6

Полные синтезы глюкозы, осуществлённые, исходя из диброма кролеина, а также из глицеринового альдегида и диоксиацетона, имеют лишь теоретический интерес.

В природе глюкоза наряду с другими углеводами образуется в результате реакции фотосинтеза: хлорофилл 6CO2 + 6H2O ѕ ѕ ѕ ® C6H12O6 + 6O2 — Q

В процессе этой реакции аккумулируется энергия Солнца.

Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется диоксид углерода и вода, при это выделяется энергия согласно итоговому уравнению: C6H12O6 + 6O2 ѕ ® 6H2O + 6CO2 + 2800 кДж Этот процесс протекает ступенчато, и поэтому энергия выделяется медленно.

Глюкоза также участвует во втором этапе энергетического обмена животной клетки (расщепление глюкозы). Суммарное уравнение выглядит так: C6H12O6 + 2H3PO4 + 2АДФ ѕ ® 2C3H6O3 + 2АТФ + 2H2O Так как глюкоза легко усваивается организмом, её используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства при явлениях сердечной слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовление мармелада, карамели, пряников и т. д.), в текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и гликоновых кислот, для синтеза ряда производных сахаров и т. д.

Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при силосовании кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению.

На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.

Физические и химические свойства

Глюкоза -- бесцветное кристаллическое вещество со сладким вкусом, хорошо растворимое в воде. Из водного раствора она выделяется в виде кристаллогидрата C6H12O6 · H2O. По сравнению со свекловичным сахаром она менее сладкая.

Глюкоза обладает химическими свойствами, характерными для спиртов и альдегидов. Кроме того, она обладает и некоторыми специфическими свойствами (табл. 3.3. 1)

Свойства, обусловленные наличием в молекуле

Специфические свойства

гидроксильных групп

альдегидной группы

1. Реагирует с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров (пять гидроксильных групп глюкозы вступают в реакцию с кислотами)

1. Реагирует с оксидом серебра (I) в аммиачном растворе (реакция «серебряного зеркала»): CH2OH (CHOH) 4-COH + Ag2O® CH2OH (CHOH) 4-CO2H + 2AgЇ

Глюкоза способна подвергаться брожению:

а) спиртовое брожение C6H12O6® 2CH3-CH2OH+ CO2

б) молочнокислое брожение C6H12O6® 2CH3-CHOH-COOH молочная кислота

2. Как многоатомный спирт реагирует с гидроксидом меди (II) c образованием алкоголята меди (II)

2. Окисляется гидроксидом меди (II) (с выпадением красного осадка) 3. Под действием восстановителей превращается в шестиатомный спирт

в) маслянокислое брожение C6H12O6® C3H7COOH + 2H2 + 2CO2

масляная кислота

D-глюкоза даёт общие реакции на альдозы, она является восстанавливающим сахаром, образует ряд производных за счёт альдегидной группы (фенилгидразон, n-бромфенилгидразон и др.). Озазон глюкозы идентичен озанону маннозы, которая является эпимером глюкозы, и озазону фруктозы. При восстановлении глюкозы образуется шестиатомный спирт сорбит; при окислении альдегидной группы глюкозы -- одноосновная D-глюконовая кислота, при дальнейшем окислении -- двухосновная D-сахарная кислота. При окислении только вторичной спиртовой группы глюкозы (при условии защиты альдегидной группы) образуется D-глюкуроновая кислота. Образование D-глюкуроновой кислоты из D-глюкозы может происходить при действии ферментов оксидаз или дегидрогеназ глюкозы. При пиролизе D-глюкозы образуются гликозаны: a -гликозан и левоглюкозан (b -глюкозан).

Для количественного определения глюкозы применяются калориметрические, иодометрические и другие методы.

Глюкоза — виноградный сахар, декстроза; углевод, наиболее часто встречающиеся в природе; относится к гексозам, т. е. моносахаридам, содержащим 6 углеродных атомов. Бесцветные кристаллы, t пл 146,5? С.

Строение молекул

При изучении состава глюкозы выяснили, что ее простейшая формула СН2О, а молярная масса 180 г/моль. Отсюда можно сделать вывод, что молекулярная форма глюкозы С6Н1206.

Для установления структурной формулы молекулы глюкозы необходимо знать ее химические свойства. Экспериментально доказали, что один моль глюкозы реагирует с пятью молями уксусной кислоты с образованием сложного эфира. Это означает, что в молекуле глюкозы имеется пять гидроксильных групп. Так как глюкоза с аммиачным раствором оксида серебра дает реакцию «серебряного зеркала «, то в ее молекуле должна быть также альдегидная группа.

Опытным путем также доказали, что глюкоза имеет неразветвленную углеродную цепь.

Как видно из структурной формулы, глюкоза является одновременно многоатомным спиртом и альдегидом, т. е. альдегидоспиртом.

Т. к. в молекуле глюкозы С6Н1206 шесть атомов углерода, то она является представителем гексоз.

Изомерия

Молекулярную форму С6Н1206, кроме глюкозы, имеют и другие углеводороды.

В молекуле фруктозы содержатся характерные функциональные группы спиртов — ОН и кетонов. В следствии этого фруктоза является кетоноспиртом. Ее молекулы тоже имеют циклическое строение.

Рибоза и дезоксирибоза

Из пентоз большой интерес представляют рибоза и дезоксирибоза, ибо они входят в состав нуклеиновых кислот. Структурные формулы рибозы и дезоксирибозы с открытой цепью следующие: H H H H O H H H H O Ѕ Ѕ Ѕ Ѕ // Ѕ Ѕ Ѕ Ѕ // H — C — C — C — C — C H — C — C — C — C — C Ѕ Ѕ Ѕ Ѕ Ѕ Ѕ Ѕ Ѕ OH OH OH OH H OH OH OH H H рибоза дезоксирибоза

Некоторые интересные факты

Некоторые лягушки нашли применение глюкозе в своём организме -- любопытное, хотя и гораздо менее важное. В зимние время иногда можно найти лягушек, вмёрзших в ледяные глыбы, но после оттаивания земноводные оживают. Как же они ухитряются не замёрзнуть насмерть? Оказывается, с наступлением холодов в крови лягушки в 60 раз увеличивается количество глюкозы. Это мешает образованию внутри организма кристалликов льда.

Герои романа Жюля Верна «Дети капитана Гранта» только собирались поужинать мясом подстреленной ими дикой ламы (гуанако), как вдруг выяснилось, что оно совершенно не съедобно.

«Быть может, оно слишком долго лежало?» — озадаченно спросил один из них.

«Нет, оно, к сожалению, слишком долго бежало! — ответил учёный-географ Паганель — Мясо гуанако вкусно только тогда, когда животное убито во время отдыха, но если за ним долго охотиться и животное долго бежало, тогда его мясо несъедобно». Вряд ли Паганель сумел бы объяснить причину описанного им явления. Но, пользуясь данными современной науки, сделать это совсем нетрудно. Начать придётся, правда, несколько издалека.

Когда клетка дышит кислородом, глюкоза «сгорает» в ней, превращаясь в воду и углекислый газ, и выделяет энергию. Но, предположим, животное долго бежит, или человек быстро выполняет какую-то тяжёлую физическую работу, например, колет дрова. Кислород не успевает попасть в клетки мышц. Тем не менее клетки «задыхаются» не сразу. Начинается любопытный процесс -- гликолиз (что в переводе означает «расщепление сахара»). При распаде глюкозы образуется не вода и углекислота, а более сложное вещество -- молочная кислота. Каждый, кто пробовал кислое молоко или кефир, знаком с её вкусом.

Энергии при гликолизе выделяется в 13 раз меньше, чем при дыхании. Чем больше молочной кислоты накопилось в мышцах, тем сильнее человек или животное чувствует их усталость. Наконец, все запасы глюкозы в мышцах истощаются. Необходим отдых. Поэтому, перестав колоть дрова или взбежав по длинной лестнице, человек обычно «переводит дух», восполняя недостаток кислорода в крови. Именно молочная кислота сделала невкусным мясо животного, подстреленного героями Жюля Верна.

ВИНО, ЕГО РОЛЬ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

Родиной вина, которое наши предки пили с незапамятных времен, ученые называют побережье Каспийского моря, где жили персы. Считается, что именно от них в третьем тысячелетии до н. э. египтяне переняли искусство виноделия. Люди древнего мира творили свою историю, воспевая божественный виноград и наслаждаясь вкусом его перебродившего сока. Позже, призвав в помощники великих богов Диониса и Бахуса, греки и римляне помимо сбраживания освоили способ варки и настаивания вина.

Почти все племена и народы научились «добывать» алкоголь. На Руси славилась медовуха. Австралийские аборигены готовили хмельной напиток, измельчая во рту особые растения и сцеживая слюну в чаны. В снежной Гренландии пили отвар из мяса оленей, откормленных ядовитыми грибами. Такого понятия, как «трезвость — норма жизни», похоже, человечество не знало никогда, но и алкоголизм, по-видимому, был явлением редким. В Древней Греции, Риме и Византии, например, пили только разбавленное вино — в соотношении одна часть вина к трем частям воды. На Руси «веселье и питие» тоже знали меру, и мерой этой всегда был тяжелый труд хлебопашца. При том, что вино стало неотъемлемой частью многих ритуалов, злоупотребление хмельными напитками считали грехом.

Первыми научились получать спирт методом перегонки арабы, используя его для приготовления различных лекарств. В Европе этот метод превратился в технологию производства алкогольных напитков более быстрым и экономичным способом, чем сбраживание, варка или настаивание.

Существует предание, согласно которому дьявол, приняв образ зеленого змия, вышел из бутылки, чтобы подчинить себе неразумное человечество и низвергнуть его в ад. Но если быть точным, дьявол вышел не из бутылки, а из самого человека. В нашем организме постоянно находится примерно грамм алкоголя. Он образуется в результате расщепления крахмала и сахара.

«Отведав стерляжьей ухи, он приступил к гусиному паштету. После кулебяки и творожной запеканки почувствовал, как тепло разливается по всем членам и блаженная дремота закрывает веки…» Попробуйте однажды так хорошо и обильно поесть, и вы на собственном опыте, а не только читая классику, убедитесь, что пища обладает не меньшей опьяняющей силой, чем глоток вина.

Вот почему при отсутствии аппетита самым лучшим лекарством всегда считался алкоголь, который, стимулируя рецепторы слизистой оболочки рта и горла, способствует выделению слюны и желудочного сока. Он также влияет на мышечную активность тела. Физическая работа может быть выполнена быстрее и качественно, но через какое-то время высокая активность неизбежно сменяется мышечной слабостью. А посему, принимая алкоголь, лучше ограничиться состоянием бодрости и приподнятого настроения, как советовали врачи древности, то есть пить малыми дозами и по чуть-чуть, не впадая в пьянство. Тогда чуть-чуть повысится артериальное давление, участится пульс, порозовеет кожа. Таково действие алкоголя в качестве лекарства. Но, как любое лекарство, он утрачивает целебные свойства и приобретает вредные, стоит только потерять меру. «Держитесь середины, — призывал китайский мудрец Конфуций, — и вы узнаете, что такое здоровье и счастье».

Полезные свойства вина и его недостатки

«Для человека здорового и больного вино и мед являются наилучшими средствами, если они натуральны и если принимаются правильно» — Гиппократ.

О терапевтическом и диетическом свойствах вина писал в своих трудах знаменитый врач древности Гален. Авторы прошлых веков уделяли большое внимание рассмотрению роли различных вин в питании. Каждое солидное руководство по питанию включало главу о винах. Так, Д. В. Каншин в «Энциклопедии питания» пишет: «Вино — приправа, но приправа самая благородная из всех приправ, всего лучше возвышающая и ум, и сердце человека. Глоток хорошего вина возбуждает жизнь у стариков и больных, помогает поддержать силы ослабевающего… «

Известно, что вино тонизирует, снимает усталость, переутомление. Если верить ученым, то вино обладает и бактерицидными свойствами. Однако хочу подчеркнуть, что речь идет об употреблении этого напитка в разумных количествах. Иногда достаточно буквально «наперстка» вина или коньяка, чтобы снять напряженность после чрезмерно насыщенного стрессами трудового дня.

Одно время в клинике лечебного питания Института питания РАМ в лечебные меню входило, например, 50 г сухого белого вина для тех, у кого нерегулярно работал кишечник; 50 г сухого красного вина назначали тем, кого беспокоили расстройства кишечника. В рацион пациентов, жалобы которых на общую слабость были связаны с гипотензией, входило 25 г коньяка.

При пониженном тонусе организма, сопровождающемся гипотензией (снижением артериального давления), терапевтический эффект достигается иногда добавлением в стакан чая всего лишь 1−2 чайных ложек коньяка.

При снижении моторной функции кишечника, приводящей к запорам, полезно включать в рацион 50 г вина, например, фруктового, яблочного, смородинового или приготовленного из крыжовника. При расстройствах кишечника могут оказаться полезными 50 г красного вина, обладающего вяжущими свойствами.

Лечебное применение вина обуславливается содержанием в нем не только спирта, но и других составных частей. В состав виноградных вин входят глюкоза и фруктоза, содержащиеся в винограде. Есть в них и органические кислоты (винная, яблочная и другие), минеральные вещества (калий, натрий, кальций, магний, фосфор), дубильные, красящие, ароматические вещества.

В вине есть некоторое количество железа, и что еще важнее, оно помогает организму усваивать железо из пищи, если его пьют за едой.

Природные сахара винограда — глюкоза и фруктоза — почти полностью перебраживаются при выделке сухих вин. Столовые сухие вина содержат мизерные дозы сахара (не более 1−1,2 г на литр).

В красных винах полезных веществ несколько больше, чем в белых. В них есть витамины В1, В2, С (в небольшом количестве), витамин Р, укрепляющий стенки кровеносных сосудов и нормализующий обмен витамина С, дубильные вещества, оказывающие вяжущее действие.

В состав шампанского и других игристых вин входит двуокись углерода, благодаря чему эти напитки оказывают возбуждающее действие на дыхательный центр, стимулируют кровообращение, расширяют сосуды мозга.

Сухие вина малокалорийны: 100 г белого сухого вина дают организму лишь 60−70 килокалорий; сухое красное вино чуть более калорийно, 100 г его содержат 70−80 килокалорий. Сравните: яблоко весом 200 г является поставщиком 90−95 килокалорий. Сладкие и крепкие вина дают больше калорий в зависимости от содержания спирта и сахара.

Издавна применяется при простудных заболеваниях глинтвейн — горячее вино с сахаром и пряностями. В его состав входят: красное столовое вино, сахар, гвоздика (пряность) и корица. Пьют его в горячем виде, медленно, маленькими глотками, можно с крепким горячем чаем.

Во многих старых лечебниках вино рекомендуется в качестве снотворного средства. Это может быть 30 г кагора или портвейна. Конечно, пить вино следует не каждый вечер. Но если вы перевозбуждены и чувствуете, что не заснете, рюмка кагора пойдет вам на пользу.

В последнее время становится все более очевидным, что умеренное потребление вина, особенно красного, снижает риск возникновения сердечных заболеваний, в нем содержится антиоксидант, который несколько снижает свертываемость крови. В то же время имеются подозрения, что некоторые соединения, содержащиеся в вине, обладают канцерогенными свойствами. Рак полости рта и глотки обычен во Франции, и, возможно это связано с потреблением вина. Каждый, кто пьет большое количество вина и к тому же курит, особенно сильно рискует заболеть этими формами рака.

Следует иметь в виду, что вино возбуждает секрецию слюнных желез, способствует выработке желудочного сока, усиливает аппетит. Поэтому при избыточной массе тела, а также при заболеваниях желудка, сопровождающихся повышенной кислотностью, вина противопоказаны. Запрещены они и при болезнях почек, печени, язве желудка, панкреатите и некоторых других заболеваниях. Поэтому, прежде чем заниматься энотапией (винолечением), посоветуйтесь с врачом.

Следует также учитывать, что иногда красное вино вызывает мигрень. Предполагается, что причиной этого могут быть полифенолы. Исследования также показывают, что у некоторых людей вино вызывает аллергические реакции, сопровождающиеся головокружением, появлением сыпи и метеоризмом.

В вине имеются вещества, которые могут вызывать приступ астмы. Одно из них — диоксид серы, используемый для подавления размножения дрожжей и выходящий после откупоривания вина. Другое — гистамин (в организме он выделяется из тучных клеток при аллергии), встречается в основном в красном вине.

Вино — это один из самых старейших напитков, оно появилось за IX тысячелетий до н. э. в Азии.

В состав виноградных вин входят глюкоза и фруктоза, содержащиеся в винограде. Есть в них и органические кислоты (винная, яблочная и другие), минеральные вещества (калий, натрий, кальций, магний, фосфор), дубильные, красящие, ароматические вещества. В вине есть некоторое количество железа, и что еще важнее, оно помогает организму усваивать железо из пищи, если его пьют за едой.

Природные сахара винограда — глюкоза и фруктоза — почти полностью перебраживаются при выделке сухин вин. Столовые сухие вина содержат мизерные дозы сахара. В красных винах полезных веществ несколько больше, чем в белых. В них есть витамины В1, В2, С (в большом количестве), витамин Р, укрепляющие стенки кровеносных сосудов и нормализующий обмен витамина С, дубильные вещества, оказывающие вяжущие действие.

В игристые вина входит двуокись углерода, благодаря чему эти напитки оказывают возбуждающие действия на дыхательный центр, стимулирует кровообращение, расширяет сосуды мозга. Сухие вина малокалорийны: 100 г белого вина дают организму лишь 60 — 70 килокалорий; сухое красное вино чуть более калорийно, 100 г его содержит 70 — 80 килокалорий. Сладкие крепкие вина дают больше калорий в зависимости от содержания спирта и сахара.

Издавна применяется при простудных заболеваниях глинтвейн — горячее вино с сахаром и пряностями. В его состав входят: красное столовое вино, сахар, гвоздика (пряность) и корица. Пьют его в горячем виде, медленно, маленькими глотками, можно с крепким горячим чаем. Во многих старых лечебниках вино рекомендуется в качестве снотворного средства. Это может быть 30 г кагора или портвейна. В последнее время становится все более очевидным, что умеренное потребление вина, особенно красного, снижает риск возникновения сердечных заболеваний, в нем содержится антиоксидант, который несколько снижает свертываемость крови. В то же время имеются подозрения, что некоторые соединения, содержащиеся в вине, обладают концерогенными свойствами. Следует учитывать, что иногда красное вино вызывает мигрень. Предполагается, что причиной этого могут быть полифенолы. Исследование также показывает, что у некоторых людей вино вызывает аллергические реакции, сопровождающиеся головокружением, появлением сыпи и метеоризмом. В вине имеются вещества, которые могут вызывать приступ астмы. Одно из них — диоксид серы, используемый для подавления размножения дрожжей и выходящий после откупоривания вина. Другое — гистамин (в организме он выделяется из тучных клеток при аллергии), встречается в основном в красном вине.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ В ВИНЕ

Глюкоза -- виноградный сахар, декстоза; углевод, наиболее часто встрачающийся в природе; относится к гексозам, т. е. моносахаридам, содержащим 6 углеродных атомов. Бесцветные кристаллы, tпл 146,5 ?С. Хорошо растворима в воде. Раствор Г. содержит молекуды в б-формы и в-формы; равновесное состояние достигается при соотношении этих форм 37% и 63% Г. оптически активна, вращает поляризованный луч вправо. б-Г. — необходимый компонент всех живых организмов — от вирусов до высших растений и позвоночных животных (включая человека); входит в состав различных соединений — от сахарозы, целлюлозы и крахмала до некоторых гликопротеидов и вирусной рибонуклеиновой кислоты. Для ряда бактерий Г. — единственный источник энергии. Г. участвует во многих реакциях во многих реакциях обмена веществ.

Экспериментальная часть

Из сахара в винограде и вине содержится главным образом смесь глюкозы и фруктозы (инвертный сахар). Определение сахара в вине относится к числу основных, так как содержание сахара характеризует тип вина и его вкусовые особенности. Обычно в вине и винограде определяют содержание инвертного сахара, но в ряде случаев необходимо определять глюкозу и фруктозу в отдельности.

Содержание D — глюкозы в сухих столовых винах составляет 0,2 — 1,0 г/л.

Для качественного определения глюкозы ее окисляют в сахарную кислоту, которую обнаруживают по образованию труднорастворимой калиевой соли. Количественное определение глюкозы проводят хроматографическим, либо энзиматическим методами [1].

Для определения глюкозы в различных продуктах консервного производства используют иодометрический и поляриметрический методы [2]. При анализе безалкогольных напитков применяют метод Зихера и Блейера [3], основанный на окислении глюкозы раствором Фелинга, а также проточно-инжекционную систему с электрическим фильтром биосенсором [4]. Описано также сенсорное определение глюкозы с использованием глюкозооксидазы [5, 6].

Нами предложен люминесцентный метод определения глюкозы после ее ферментативного окисления до пероксида водорода, который образует с ионами европия (III) и метациклином разнолигандный комплекс =, обладающий интенсивной люминесценсией.

Комплексы европия (III) с некоторыми антибиотиками тетрациклинового ряда (тетрациклином, доксициклином, хлортетрациклином) используются для чувствительного люминесцентного определения этих препаратов в биологических жидкостях [7, 8]. Значительное усиление люминесценсии иона европия в комплексах с тетрациклинами наблюдается в присутсвии пероксида водорода.

Цель данной работы состояла в изучении люминесцентных свойств комплекса Eu (III) — Метациклин — Н2О2, сведения о котором в литературе отсутсвуют, а также в люминесцентной методики определения глюкозы в винах.

Субстанцию метациклина выделяли из лекарственной капсулированной формы (произведенной ЗАО НПЦ «Борщаговский химико — формацевтический завод) после ее растворения в 75% - ном метаноле и дополнительной перекристаллизации. Точную навеску полученной субстанции метациклина растворяли в 75% - ном метоноле (0,01 моль/ л).

Использовали исходный раствор хлорида европия (0,1 моль/ л), который готовили растворением соответсвующего оксида высокой чистоты в хлористоводородной кислоте (1: 1) с последующим удалением ее избытка упариванием. Растворы используемых препаратов: глюкозы (0,01 моль/ л, глюкозооксиды (Sigma G 7773, 14 U/мл), поверхностно-активных веществ (ПАВ) (0,01 моль/ л) готовили растворителем точных навесок в воде. Раствор пероксида водорода (0,01 моль/ л), готовили из 3% - ного водного раствора, точную концентрацию которого устанавливали титриметрическим методом. Значение рН растворов устанавливали с помощью 40% - ного водного раствора уротропила. Люминесценсию возбуждали излучением ртутно — кварцевой лампы СВД — 120А со светофильтром УФС — 2. Спектры люминесценсии регистрировали с помощью спектрометра СДЛ — 1. Значения рН — метре ОР — 211/1. Спектры поглощения на регистрирующем спектрофотометре Lambda — 9 (Perkin Elmer).

Результаты и их обсуждение

Оптические характеристики лиганда и комплексов

Метациклин (MtC) (6 — дезокси — 6 — десметил — 6 — метилен — 5 — окситетра — циклин) образуют с ионами европия (III) и пероксидом водорода комплексное соединение, в котором за счет внутримолекулярного переноса энергии возбуждения от молекул органического лиганда на ион Eu (III) наблюдается интенсивная люминесценсия последнего.

Метациклин в водно — спиртовом растворе в УФ — области спектра имеет полосу поглощения с максимумом при л = 350 нм и молярным коэффициентом поглощения Э = 0,16, что делает возможным эффективное поглощение световой энергии и передачу ее иону лантанида.

Триплетный уровень метациклина, рассчитанный нами из спектров фосфоресценсии его комплексов с гадолинием при 77? К, составляет 18 350 см? ?, и остается таковым в присутствии пероксида водорода, что превышает энергию уровня D возбужденного состояния иона европия (III) (17 300 см Ї ?) и определяет возможность ее передачи на энергетический уровень европия.

Для подтверждения образования разнолигандного комплекса Eu — MtC — H2O2 были записаны и изучены спектры поглощения метациклина и комплексов ионов европия (III) и неодима (III) c метациклином и пероксида водорода (рис. 1 и 2).

л, нм

Рис. 1. Спектры поглощения метациклина (1) и метациклина в присутствии Н202(1'), а также комплексов Ей — МtС (2) и Еu — MtС — Н202 (3) (СЕи =0,001 моль/л, СMtC = 0,0001 моль/л, С Н202 = 0,001 моль/л)

л, нм

Рис. 2. Спектры поглощения: 1-NdС13, 2-Nd -МtC; 3−5-Nd-МtС-Н202
(CNd =0,005 моль/л; СМtC= 0,001 моль/л; СН2О2 моль/л: 3−5 10'4,
4−1 10−3,5−5 10−3) 2 2

Как видно из рисунка 1, спектр поглощения метациклина в комплексе с европием сдвигается в сторону длин волн (лмакс = 384 нм) относительно спектра поглощения самого реагента (лмакс = 350 нм), в присутствии пероксида водорода оптическая плотность раствора возрастает (в 1, 2 раза). Спектр поглощения метациклина в присутствии Н2О2 остается неизменным, что указывает на отсутствие окисления реагента (MtC) пероксидом водорода.

Образование разнолигандного комплекса было подтверждено также с использованием ионов (Nd) (III) (рис. 2). Как видно из рисунка, при образовании двойного комплекса Nd — MtC наблюдается расщепление полосы поглощения сверхчувствительного перехода (СЧП) неодима на два максимума: 575,2 нм (полоса неодима) и 582,5 нм (полоса комплекса). При введении в систему пероксида водорода наблюдается возрастание интенсивности, а также сдвиг второго максимума полосы поглощения (полоса комплекса) в область больших длин волн на 3,1 нм, и неизменность положения этого максимума при увеличении концентрации пероксида водорода. Все это может служить косвенным подтверждением образования разнолигандного комплекса в системе Nd — MtC — H2O2. В таб. 5.2.2. приведены значения л макс и Р (силы осцилляторов) для NdCl3 и комплексов Nd — MtC, Nd — MtC — H2O2, рассчитанные из спектров поглощения, представленных на рис. 2.

Табл. 5.2. 2

Значения максимумов поглощения и сил осцилляторов

№ п/п

лмакс, нм

Дл., нм

Р 106

1.

NdС13

575,2

-

-

-

9,8

2.

Nd — МtС

575,2

582,5

-

-

18,89

3.

Nd — МtС -Н202

575,2

585,6

-

3,1

29,47

СН2О2 = 0,005 моль/ л.

Как видно из табл. 5.2. 2, при образовании двойного комплекса полоса поглощения расщепляется на два максимума, сила осцилляторов при этом возрастает в 1,9 раза. В РЛК наблюдается батохромный сдвиг второго максимума полосы поглощения на 3,1 нм по отношению к спектру двойного комплекса, при этом сила осцилляторов возрастает в 1,56 раза по сравнению с двойным комплексом.

Возрастание интенсивности люминесценсии и расщепления полосы СЧП ионов европия в спектрах люминесценсии в присутствии пероксида водорода также является подтверждением образования разнолигандного комплекса.

Условия комплексообразования

Комплексообразование ионов европия с метациклином и пероксидом водорода наблюдается в интервале значений рН 5,8 — 7,5 Возможно, в щелочной среде наблюдается разрушение комплекса с образованием гидроксида европия, а в сильно кислой среде (рН < 3,5) степень образования комплекса очень мала.

Изучена зависимости I люм комплекса Eu — MtC — H2O2 от концентрации ионов европия (Ш) (рис. 4 а), Н2О2 (рис. 4 б) и MtC (рис. 4 в). Максимальная I люм наблюдается при 10 — кратном избытке Eu (III) по отношению к метациклину и при концентрации Н2О2 — 0,0007 моль/ л. Соотношение Eu: MtC: H2O2, установленное в оптимальных условиях методом ограниченного логарифмирования, составляет 1: 1:2.

При оптимальных условиях комплексообразование I люм. достигает максимума через 1 — 2 мин после сливания растворов и остается постоянной в течении 1 часа.

Интенсивность люминесценсии европия (III) в комплексе с метациклином и пероксидом водорода прямо пропорционально содержанию Н2О2 в растворе в интервале концентрации 0,0002 — 0,0007 моль/ л.

Аналитическое применение

Высокая интенсивность люминесценсии разнолигандного комплекса Eu — MtC — H2O2 может быть использована для косвенного определения глюкозы в винах.

По количеству пероксида водорода, выделившегося в результате стехиометрического ферментативного окисления глюкозы глюкозооксидазой (Gox), можно судить о концентрации глюкозы в растворе:

Глюкоза + О2 + Н2О глюкозооксидаза Глюкозовая кислота + Н2О2.

Люминесцентное определение глюкозы в винах возможно в интервале концентраций 0,0036 — 0,126 г/л (0,2 — 0,0007 моль/л). Установлено, что можно элиминировать применением методом добавок.

Методика опробирована на различных сортах вин. В три ценрифужные пробирки помещали по 0,2 мл пробы вина, в две из них вводили такие количества добавок глюкозы, чтобы пероксид водорода, выделившийся в результате разложения глюкозы, повысил I люм европия в 1,5 и в 2,0 раза, а затем во все три пробирки приливали 1 мл раствора хлорида европия (0,01 моль/л), 0,1 мл раствора метациклина (0,01 моль/л), 0,3 мл 40% - ного раствора уротропина. Растворы доводили до 10 мл дистиллированой водой, перемешивали и через 5 минут измеряли интенсивность люминесценсии ионов европия при л = 612 нм. Содержание глюкозы в пробе расчитывали метолом добавок.

I

Iлюм

отн. ед

CH2O2 ?0,0001, моль/ л

а б

Iлюм,

отн. д

CMtC? 0,0001, моль/л

в

Рис. 4. Оптимальные условия комплексообразования комплекса Еu- MtC — Н202

а -- зависимость Iлюм комплекса от концентрации ионов европия (СMtC = 0,0001 моль/л, С Н202 = 0,001 моль/л, рН = 6,5)

б -- зависимость Iлюм комплекса от концентрации пероксида водорода (СЕu = 0,001 моль/л, CMtC = 0,0001 моль/л, рН = 6,5)

в -- Зависимость Iлюм комплекса от концентрации метациклина (СЕи = 0,001 моль/л, С Н202 = 0,001 моль/л, рН = 6,5)

Правильность определения глюкозы в пробах вина проверена методом «введено — найдено «(табл. 5.3. 3). При n = 5, P = 0,95 величина относительного стандартного отклонения (Sr) составляет 0,056 — 0,050

Табл. 5.3. 3

Марка вина

Введено глюкозы

Найдено гдюкозы

Содержание глюкозы

Sr

«Алиготе»

0,20

0,30

0,42 ± 0,03

0,53 ± 0,03

0,22 ± 0,01

0,23 ± 0,01

0,056

0,052

«Фетяска»

0,25

0,50

0,51 ± 0,03

0,98 ± 0,07

0,26 ± 0,02

0,48 ± 0,03

0,054

0,055

«Каберне»

0,5

1,0

1,02 ± 0,07

1,97 ± 0,12

0,52 ± 0,03

0,97 ± 0,06

0,053

0,050

ВЫВОД

Цель данной работы заключалась в изучения люминесцентной методики определения глюкозы в винах, а также в целью изучения люминесцентных свойств комплекса Eu (III) — Метациклин — Н2О2, сведения о котором в литературе отсутствуют.

Работа проводилась с целью получения основ теоретических и практических знаний в области химии и методов исследования сырья и материалов, в частности в аналитической, неорганической и органической.

В результате эксперементов было доказано, что люминесцентное определение глюкозы в винах возможно в интервале концентраций 0,0036 — 0,126 г/л (0,2 — 0,0007 моль/л). Установлено, что можно элиминировать применением методом добавок.

Методика опробирована на различных сортах вин.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Сборник муждународных методов анализа и оценки вин. — М., Пищевая пром., 1993.

Марх А. Т., Зыкина Т. Ф., Голубев В. Н. Технохимический контроль консервного производства. — М., Агропромиздат, 1989

Колчева Р. А., Херсонова Л. А., Калунянц К. А., Свобода А. И. Химико-технологический контроль пиво-безалкогольного производства. — М., Агропромиздат, 1988

Непосредственное и одновременное определение аскорбиновой кислоты и глюкозы в безалкогольных напитках при использовании проточто — инжекционной системы с электрохимическим фильтром и биосенсором // РЖХим. — 1999. — 17Г245.

Hirshy L. M., Dose E. V., Winefordner J. D. Lanthanide-sensitized luminescence for the detection of tetracyclines // Anal. Chim. Acta. — 1983. Vol. 1, № 17. — P. 311 — 316.

Т. В. Кокшарова, И. С. Гриценко. Неорганическая химия и химическая экология. — 1990.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой