CC BY
34Ученые чаи иски Таврического национального униве]эситета им. В II Вернадского Серия «Биология, химия». Том 19 (5К). 2006. №2. С. 116-120.
УДК 547.917.543.257.5
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СОЛЕЙ ЖЕЛЕЗА (III) С ЯБЛОЧНЫМ И ЦИТРУСОВЫМ ПЕКТИНАМИ
Панова Э.П., Кацееа Г.Н., Дрюи В.Г.
Важную роль в нормальном функционировании организма человека играют природные вещества, относящиеся к классу полисахаридов, в частности, пектиновые вещества. Суточная потребность дпя человека составляет 2-4 гр. Недостаток пектинов в продуктах питания приводит к снижению сопротивляемости организма. Кроме того, наличие химически активных карбоксильных и гидроксильных групп способствует образованию прочных малорастворимых хелатных комплексов с поливалентными металлами и выведению последних из организма. Пектиновые вещества относятся к классу полисахаридов (М = 2()0(К)-50(Ю0). состоящих главным образом из соединенных 1—>4 связями звеньев D-галактуроновой кислоты в пиранозной форме. Пол игалакту роновая кислота существует в форме частично л гст ил и рова иных и нейтрализованных производных (преим\ щественно в виде солей Са(П) и Mg(Il)).
О
У некоторых пектинов, например, сахарной свеклы, часть гидроксильных групп ацилирована. Константа кислотности пектинов варьируется в пределах КГ^-10"\ Для сравнения отмстим, что Ка галакт\ роновой кислоты равна 3.25 10 ^ [I].
Согласно работам Г.Б. Аймухамедовой с сотрудниками [2. 3] Mir', CiT+, Со-', Zn '. образуют с пектинами соединения, в которых кроме карбоксильных участвуют оксигруппы макромолекул. Данные о взаимодействии Fe31 с пектиновыми веществами отсутствуют. Поэтом) целью нашей работы было исследование взаимодействие яблочного и цитрусового пектинов с солями железа.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для исследования были использованы яблочные и цитрусовые пектины (производство г. Бендеры). очищенные согласно методике |4].
Для приготовления исходных растворов навеску очищенного и высушенного пектина смачивали 95%-ным этанолом во избежание комкования и растворяли в 100 мл дистиллята на магнитной мешалке.
Содержание свободных групп -С ООН (Кс) в исследуемых нами пектинах определяли нотенциометрическнм титрованием стандартным раствором (0.1 н) NaOH на иономере ЭВ-74. Содержание этерифицированных групп определяли щелочным гидролизом с последующим титрованием избытка щелочи. Для яблочного пектина содержание Кс составляло 3.9 ± 0.19 %. а степень этерификации - 65.0 ± 3%. Для цитрусового пектина эти показатели составляли 11.0 ± 0.5% и 23.4 ± 1.2%. соответственно.
В работе были использованы хлорид, сульфат и ацетат железа (III) квалификации «хч». Концентрацию растворов данных солей устанавливали комплексонометрнчески. с использованием суп ьфос ал и ц ил ов о й кислоты в качестве индикатора.
Для изучения взаимодействия пектинов с ацетатом железа использовался конду кто метрически й метод, основанный на изменении электропроводности растворов при постепенном добавлении титранта (0.01 М раствора ацетата железа (III)) Измерения проводили на кондуктометре КЭЛ-1М с платиновыми электродами, покрытыми мелкоизмельченной платиной. Показания прибора фиксировали с интервалом 60 сек. Удельную электропроводность (ас) определяли по формуле:
где С - постоянная прибора (0.0996). г - показания прибора, см/м.
Конечная точка титрования определялась графическим и расчетным методами.
Расчет отношения прореагировавших количеств карбоксильных групп пектина и ионов железа (III) производится по формуле [5]:
С ■ V
СООН:Ме =-2—^-. (2)
С V
v Fat III i ' Fallit
где Cn - концентрация К. пектина, моль/л: Сраш» - концентраты ацетата железа, используемого для титрования, моль/л: V,, и У^иь — соответственно объемы прореагировавших растворов пектина и соли железа, мл.
Поглощающая способность пектинов была оценена также смешиванием аликвоты раствора Fe(Ac)3 с навеской пектина. Раствор с осадком выдерживался при перемешивании в течение суток. Осадок центрифугировали, промывали водой и растворяли в 5 мл 0.1 М HCl.
Содержание Fe(III) в фильтрате и в осадке определяли комплексонометрнчески.
Панова Э.П., Кацева Г.Н., Дрюк В.Г.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты измерения электропроводности ацетата железа и пектиновых веществ представлены на рис. 1.
яе -10' „ см'м
wlO'V %
l'nc. I. Зависимость электропроводности (к) водных растворов ацетата железа (III) (1). цитрусового пектина {2) и яблочного пектина (3) от концентрации при 20°С
Между концентрацией железа (III) и электропроводностью наблюдается прямая зависимость. В то же время растворы пектинов обнаруживает заметную электропроводноеть лишь при значительном увеличении концентрации (> 1.2*10""%). По-видимому. вследствие большой молярной массы и слабо выраженной способности к диффузии макромолекул пектина и соответствующих анионов, в этих растворах реализуется эстафетный механизм переноса зарядов, что требует определенной (выше некоторой пороговой) степени ассоциации молекул субстрата.
На рис. 2. представлена кривая кондуктометрического титровашга цитрусового пектина раствором ацетата железа.
В начальный период введения ацетата Fe(III) в раствор пектина электропроводность снижается вследствие образования сравнительно малорастворимого пектината железа и уменьшения концентрации протонов.
В дальнейшем же избыток ацетата железа вновь увеличивает электропроводность. Точка перегиба в минимуме значения а; позволяет оценить оптимальное соотношение групп -СООН пектина и Fe(III) в процессе комплексообразования. Ход кривой титрования яблочного пектина аналогичен.
Расчет состава образующихся пектинатов представлен в табл. 1.
Рис, 2 Изменение электропроводности при титровании раствора цитрусового пектина (50 мл, 2.44-КГ* моль/л) раствором ацетата железа (III) (2.5-10'" моль/л).
Таблица 1.
Отношения -СООН : Fe(lII), полученные на основе данных, koiiiyhiomci рнческою титровании пектинов ацетатом Fc(lll)
Пектин С(1моль/л (по -СООН) Vu. мл СрешиМ V, С1Ц],. мл -СООН : Fe(III)
Яблочный 0.9-Ю-3 50 1.06-10- 1.60±0.02 2.65:1
Цитрусовый 2.44 КГ3 50 2.50-10"" 1.80+0.02 2.71:1
Как следует из табл. 1. отношение -COOH:Fe(IID меньше теоретического (3:1) и составляет 2.7:1. Следовательно, полная валентная насыщаемость Fe(III) за счет карбоксильных групп не достигается, что можно объяснить их пространственной удаленностью друг от друга и ограниченной подвижностью цепей макромолекул. Естественно предположить участие в комплексообразовании в этом случае гидроксильных групп. Состав образующихся пектинатов сохраняется, как было установлено в области концентраций пектинов М0--1КГ М (по карбоксильным группам). При титровании пектинов хлоридом и сульфатом железа точка эквивалентности четко не проявляется. Очевидно это связано с частичным растворением пектинатов в образующихся минеральных кислотах.
Результаты определения поглощающей способности пектинов по отношению к катионам желе-ia (III) представлены в табл. 2.
Полученные данные позволяют сделать вывод, что сорбционные свойства цитрусового пектина значительно выше.
Панова Э.П., Кацееа Г.Н., Дрюк В.Г.
Таблица 2.
По| лощашщаи сиоспГнннги. пектинов
11ектип Масса пектина в растворе, г Масса введенного металла. I Масса связанного метала, г Процент связывания
Яблочный 0.1000 0.2051 0.0544 26.52
0.0498 0.0155 0.0034 21.94
Цитрусовый 0.1002 0.04% 0.2051 0.0155 0.0660 0.0048 32.18 30.97
ВЫВОДЫ
Таким образом, изучено взаимодействие цитрусового и яблочного пектина с солями железа (III). установлен состав осадков устойчивых при использовании ацетата железа (III) и оценена поглощающая способность пектинов. Последнее свойство может быть использовано для очистки пектина, а так же в сельском хозяйстве ятя лечения хлороза растений путем внесения псктинатов в почву.
Список литературы
I. Новосельская II.Л.. Воропаева П.Л.. Семенова Л.П.. Рашидова С.Ш. Пектин Тенденции научных и
прикладных исследований Химия природ, сосдин. -2000- -К? I С VII 2 Аймухамедова Г Б.. Алиева Д Э.. Шелухнна Н.П Свойства и применение пектиновых сорбентов. -
Фрунзе: «Нлим». 1984. 131 с. 3. Шелухнна П.П.. Ашуоаева З.Д.. Аймухамедова Г.П. Пектиновые вещества, их некоторые свойства и
п]юичводные. Фрунче: «Плим». 1970. 73 с. 4 Афанасьев С П., Панова ЭЛ., Кацева Г Н.. Кухта Е П.. Чирва В.Я. Модификация гитриметрическот
метода а нал мча пектиновых веществ Химия природ, соедин. - 1984. № 4. — С. 428-431. 5. Кацева 1.13.. Кухта ¡"..П.. Панова Э.П.. Чирва П.Я. Исследования взаимодействия пектиновых веществ с солями меди, ртути, цинка и кадмия Химия природ, сосдин. - 198Х. - №2. С. 171-175.
Поступила с редакцию 01.03.2006 г.
