Роль нуклеиновых кислот и продуктов их превращения в образовании красящих веществ сахарного производства Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Введение в сферу реакции сульфита натрия при pH 8 значительно снижает влияние пуринов, пурин-нуклеозидов (аденина, аденозина, гуанозина), цитозина, цитидина, нуклеиновых кислот, но увеличивает скорость разложения инвертного сахара в присутствии урацила, уридина (таблица, рис. 3).

1.Ю

(00

039

010

Ї 1 \ ч *ч \

/ / / Л" N

7 1 1 I / \ Л

I/ / /

Л / / / / // . \

1 ЇЧ і / V

8

І0

Рис. 3. Изменение коэффициента ф в зависимости от продолжительности нагревания инвертного сахара и сульфита натрия с pH 8: 1 — аденозином, 2 — уридином

В пиримидиновых основаниях двойная связь, сопряженная с карбонильной группой, легко подвергается атаке сульфит-аниона. В случае остатков урацила присоединение сульфита происходит с наибольшей скоростью в слабощелочной среде (pH 8), когда гетероциклическое основание не ионизировано [3]. Образующиеся при этом производные довольно неустойчивы, легко отщепляют сульфит-анион:

0

Н

о**чг

і

о

II

о

II

К К

И=Н, остаток Д-рибозы, полинуклеотидная цепь

Вслед за присоединением нуклеофила по двойной связи пиримидиновые остатки могут претерпевать расщепление гетероциклического кольца.

Таким образом, урацил, уридин связывают сульфит-анион и снижают его ингибирующее действие на скорость разложения инвертного сахара. Этого не происходит с остатками цитозина, так как присоединение сульфита по двойной связи С5, С6 последних протекает легко при pH 5—7, т. е. в условиях, когда цитидины частично протонированы по Ы3. Про-тонированная форма является в этом случае наиболее активной.

Взаимодействие нуклеиновых кислот с сульфит-анионом протекает очень медленно, а в двутяжевых районах PH К и ДНК оно практически невозможно благодаря межплоскостным стэкинг-взаимодей-ствиям.

Для остатков пуриновых оснований подобное превращение, естественно, также нехарактерно (двойная углерод-углеродная связь в ядре пурина, соответствующая связи С5, С6 в пиримидинах, включена в ароматическую систему имидазола).

ВЫВОДЫ

1. Нуклеиновые кислоты и их фрагменты катализируют химический распад инвертного сахара, при этом степень разложения растет с повышением pH, так как увеличивается вероятность образования аминопроизводных, которые влияют на процесс разложения инвертного сахара.

2. Скорость разложения инвертного сахара под влиянием нуклеиновых кислот и продуктов их превращения падает при введении сульфита натрия, однако урацил, уридин и их производные ингибируют действие сульфита натрия.

ЛИТЕРАТУРА

1 Сапронов А. Р., Колчева Р А. Красящие вещества и их влияние на качество сахара.— М.: Пищ. пром-сть, 1975.—348 с.

2. Бартон С. Д. Общая органическая химия. Т. 8,— М.: Химия, 1985.—751 с.

3. Шабарова 3. А..Богданов А. А. Химия нуклеиновых кислот и их компонентов.— М.: Химия, 1978.— 582 с.

Кафедра органической химии

Поступила 06.03.89

664.1:547.97

РОЛЬ нуклеиновых кислот и продуктов

ИХ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ОБРАЗОВАНИИ КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ

САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Г П. ВОЛОШАНЕНКО, Н В РЕМЕСЛО, В. Н РУДЕНКО

Киевский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности

Институт повышения квалификации руководящих работников и специалистов перерабатывающей промышленности Госагропрома УССР

Исследование качественного и количественного состава нуклеиновых кислот и их фрагментов по верстату завода подтвердило мнение [1] о том, что значительная часть этих веществ остается в продуктах свеклосахарного производства, накапливаясь в мелассе. Это дает основание предположить возможность участия этих соединений в образовании

красящих веществ в ходе получения белого сахара.

Изучена активность пиримидиновых и пуриновых оснований, пиримидин- и пуриннуклеозидов, а также РНК и ДНК в реакциях образования красящих веществ в сахарных растворах.

Фосфатные буферные растворы (с pH 7 и 8), содержащие 0,025 моль/л смеси глюкозы и фруктозы

(45% глюкозы и 55% фруктозы) и 0,0025 моль/л исследуемого вещества, нагревали при 100° С в течение 1 —12 ч в запаянных стеклянных ампулах Для сравнения использовали раствор красящих веществ, полученных нагреванием в тех же условиях фосфатного буферного раствора со смесью глюкозы и фруктозы

В пробах контролировали изменение реакции среды при температуре опыта, оптическую плотность в видимой части спектра (при 540 нм) на спектрофотометре СФ-14, оптическую плотность в ультрафиолете на спектрофотометре СФ-16.

Во всех случаях присутствие гетероциклических оснований и их производных вызывало нарастание цветности по сравнению с контрольным опытом Но активность исследуемых соединений в образовании красящих веществ в сахарных растворах при различных pH неодинакова

При pH 7 максимальное нарастание оптической плотности (540 нм) наблюдалось после 5 ч нагревания растворов и наибольший эффект оказы вали РНК и ДНК (табл 1).

При pH 8 увеличение оптической плотности (540 нм) наблюдалось после 7 ч нагревания растворов и более активными были пиримидины и пиримидинну клеозиды (табл 2). В этих условиях после 11-часового нагревания появлялся второй максимум оптической плотности, по абсолютному значению выше первого в 1,5- 2 раза. В УФ-спектрах происходило смещение максимумов поглощения Например, у аденина максимум поглощения исходного раствора при 257 нм после нагревания сместился до 261 нм

Таблица 1

Нуклен новые соедине- ния Время нагревания ч

3 4 5 6 1 1 8 1

Урзцил 89,20 110,70 93,50 100,00 97,10 97,40

Аденин 77,20 103,50 105,40 92,60 98,00 95,30

Уридин 90,40 95,20 101,10 105,00 103,30 93,20

Цитидин 86,80 92,80 117,20 102,00 104,10 100,50

Аденозин 106,00 97,70 173.10 101,90 101.20 113,00

Iуанозии 96,40 96,40 і 20,40 98,00 88,90 84,40

РНК 137.30 115,50 157,00 98,40 90,90 105,70

ДНК 92,80 П4,30 і 34,40 109,30 98,00 114.50

Таблица 2

Нуклеи новые соедине Время нагревания ч

3 4 5 6 1 8

нения Урацил 88.80 99,60 96,80 103,30 114,30 108,80

Аденин 94,20 88.70 86,00 96,00 104,50 98,60

Уридин 90,70 113,80 94,40 104,00 112,40 102,10

Цитидин 97,70 109,00 98,30 107,10 116.70 110,50

Аденозин '90,40 99,60 93,20 107,00 97,60 106,70

Гуанозин 98,10 86,50 89,20 94,30 95,30 92,00

РНК 82,70 97,70 96,60 100,20 110,20 106,70

ДНК 92,30 98,90 93,20 106,00 105,00 108,80

Когда речь идет о реакционной способности гетероциклических оснований при различных значениях pH, необходимо учитывать наличие в растворе различных форм, которые могут реагировать совер шенно по-иному Если пиримидиновые и пуриновые основания как таковые или в составе мономерных компонентов и НК находятся в нейтральной форме (pH 7) то наиболее вероятным реакционным центром бvдyт атомы азота пиррольного типа и

экзоциклической аминогруппы. Они наиболее уязв мы для электрофильной атаки, которая мож осуществляться при взаимодействии с гетероконы тированными системами Образование последш возможно при распаде сахаров.

Вероятно, на реакционную способность гетер циклических оснований в составе НК определенна влияние оказывают заряженные отрицательно фо фатные группы углеводофосфатного остова, поэтов РНК и ДНК дали наибольший эффект в нараст нии цветности [2].

В слабощелочной среде (pH 8) гетероциклическ! основания находятся в депротонированной форм при нагревании возможно раскрытие цикла, приче с наибольшей легкостью расщепляются неконденс рованные пиримидиновые основания [3] с образов нием аминосоединений, которые вступают во взим действие с продуктами разложения сахаров.

Нуклеотиды, полинуклеотиды, НК в этих услови5 расщепляются по межнуклеотидным м фосфоди фирным связям с последующим раскрытием гетер цикла основания

Таблица

Нуклеиновые

соединения

Время нагревания, ч

10

11

12

Исходный раствор инвертного сахара

Инвертный сахар с

урацилом цитозином аденином -уридином аденозином цитидином гуанозином РНК ■ ДНК

і 00,00 100,00 100,00 100,00 100,0(

160,78 142,16 149,02 175,93 217,65 101,96 190,20 142,15 141 .£>5

168,60

142,98

198.35 188,43

198.35 178,5 і 218,18 160,78 123,97

225,00

156,25

208.33 195,83

218.75 202,08

258.33

158.33

143.75

140,10 137,18 151,67 160,25 173,08 205.13 176.92 180,77 135,90

126,95 ! 23,3? 146,1 £ 160,67

168.38 154,24

177.38 128,54 106,40

На основании полученных экспериментальнь данных были подсчитаны гиперхромный и гит хромный эффекты (табл. 3) Для всех исследуемь веществ характерна экстремальная точка нараст; кия оптической плотности, которая наступает пос/ 10-часового нагревания растворов

ВЫВОДЫ

Проведенное исследование показало, что нукле! новые кислоты и их фрагменты участвуют в образе вании красящих веществ и их активность зависит с pH среды: в нейтральных средах большую актш ность показали НК, вероятно за счет присутстви аминогрупп и отрицательно заряженных фосфатны групп, в щелочной среде — пиримидиновые основг ния и пиримидиннуклеозиды, легко расщепляющие ся с образованием аминопроизводных

Работа выполнена по предложению и под р} ководством Л Д Бобровника

ЛИТЕРАТУРА

1 Технология сахара / Пер с нем под ред П М Силина

VI Пищепромиздат, 1958 478 с

2 ИГабароваЗ А,Богданов А А Химия нукле) новых кислот и их компонентов М Химия, 1978 582 с

3 Бартон С Д Общая органическая химия Т 8 М

Химия 1985 751 с

Кафедра органической химии

Поступила 06 03 8