Комплексообразование ионов цинка с макромолекулами пектина

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

2006, том 49, №1

ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК 547.458.88

М.Д.Халикова, Х.Х.Авлоев, З.К.Мухиддинов КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ ИОНОВ ЦИНКА С МАКРОМОЛЕКУЛАМИ ПЕКТИНА

За последнее время процессы комплексообразования различных лигандов, в особенности биополимеров с металлами, привлекают внимание многочисленных исследователей не только в целях получения новых данных о способах синтеза и свойствах ме-таллокомплексов, но и в связи с поиском путей получения новых эффективных биологически активных веществ среди металлокомплексов. Так, установлено, что комплексо-образование лигандов с металлами повышает их терапевтическую активность, снижает токсичность, придает новые специфические свойства, обусловленные синергизмом действия металла и комплексообразователя [I]. В целях расширения числа биогенных металлов, включаемых в процессы комплексообразования, нами в предыдущей работе изучено взаимодействие пектиновых полисахаридов с ионами кальция [2], а настоящее исследование посвящено изучению связывающей способности пектина с биогенным металлом цинка. Ионы этих металлов выполняют различные жизненно важные функции в живых организмах [З,4], что позволяет надеяться на получение новых биологически активных соединений в ряду пектиновых биополимеров при образовании комплексов с данными металлами.

Целью настоящей работы является изучение комплексообразующей способности подсолнечникового пектина к ионам цинка, выявление вклада различных функциональных групп мономерного звена и макромолекул в целом в протекании данного процесса.

В работе было использовано пектиновое вещество (ПВ), выделенное из корзинки подсолнечника по методике, описанной в [2].

Сорбция ионов цинка проводилась в статических условиях. Предварительно была изучена кинетика сорбции и установлена продолжительность процесса достижения условия равновесия. Равновесные концентрации ионов цинка устанавливали путем титрования трилоном Б. Для контроля исходного содержания ионов металла проводилось титрование исходных растворов сульфата цинка трилоном Б. Количество сорбирова-ных ионов определяли по разности исходных и равновесных ионов металла в растворе. Сорбция проводилась при нескольких концентрациях ПВ.

Для сорбции ионов цинка ПВ были использованы следующие параметры реакции: Со(ПВ) = 3,8 мг/мл; Со(ZnSO4) = 0,05 мэкв/мл; Со(трБ) = 0,05 мэкв/мл; Vo(ПВ) = 10 мл, Vобщ = 15мл.

Таблица

Сорбция ионов цинка пектинами подсолнечника

№ эксп Vo(ZnSO4), мл Vконтр(ТрБ), мл V (ТрБ), мл Vконтр(ТрБ)-V(ТрБ), мл Сo(ZnSO4) мэкв/мл (в рассчете от исх конц) Ср(ZnSO4) мэкв/мл (по расходу трБ) Ссорб= Со-Ср мэкв/мл а, мэкв/г (в рассчете на ПВ в р-ре по расходу трБ) ^(МГ) + m(Zn++)), мг m(МГ), мг m(Zn++), мг m(МГ), % от исх

1 0,5 0,50 0,40 0,10 0,00167 0,00133 0,00033 0,1316

2 1,0 1,00 0,90 0,10 0,00333 0,00300 0,00033 0,1316 0,40

3 1,5 1,50 1,26 0,24 0,00500 0,00420 0,00080 0,3158 2,55 2,158 0,39 5,678

4 2,0 2,00 1,68 0,32 0,00667 0,00560 0,00107 0,4211 6,45 5,927 0,52 15,597

5 2,5 2,50 1,98 0,52 0,00833 0,00660 0,00173 0,6842 8,50 7,650 0,85 20,132

6 3,0 3,00 2,34 0,66 0,01000 0,00780 0,00220 0,8684 10,45 9,371 1,08 24,662

7 3,5 3,50 2,70 0,80 0,01167 0,00900 0,00267 1,0526 17,60 16,293 1,31 42,875

8 4,0 4,00 3,30 0,70 0,01333 0,01100 0,00233 0,9211 22,05 20,906 1,14 55,016

9 4,5 4,50 3,75 0,75 0,01500 0,01250 0,00250 0,9868 22,30 21,074 1,23 55,459

10 5,0 5,00 4,26 0,74 0,01667 0,01420 0,00247 0,9737 23,90 22,691 1,21 59,712

11 1,0 6,50 5,46 1,04 0,02100 0,01820 0,00280 1,3684 21,00 19,627 1,37 51,651

12 1,5 9,75 8,58 1,17 0,03150 0,02860 0,00290 1,5395 27,00 25,578 1,42 67,311

13 2,0 13,00 11,70 1,30 0,04200 0,03900 0,00300 1,7105 30,40 28,929 1,47 76,129

14 2,5 16,25 14,28 1,97 0,05250 0,04760 0,00490 2,5921 30,30 27,898 2,40 73,415

15 3,0 19,50 17,34 2,16 0,06300 0,05780 0,00520 2,8421 30,50 27,951 2,55 73,554

16 2,0 2,00 1,79 0,21 0,04200 0,00597 0,03603 0,2763 6,50

17 3,5 3,50 2,70 0,80 0,07350 0,00900 0,06450 1,0526 22,10

18 1,0 6,50 5,16 1,34 0,02100 0,01720 0,00380 1,7632 26,25 24,387 1,86 64,176

19 2,5 16,25 14,27 1,98 0,05250 0,04757 0,00493 2,6053 32,50 30,081 2,42 79,161

В таблице приводятся экспериментальные данные по сорбции ионов цинка ПВ подсолнечника при различных равновесных концентрациях ZnSO4 в растворе. Несмотря на одинаковые заряды ионов кальция и цинка, отличия в размерах ионов приводят к существенному изменению сорбционных процессов в системе ПВ и ионов Zn++, по сравнению с системой, где включен ион Са++. Для системы с ионом Zn++ изотерма сорбции не является экстремальной (рис.1). При возрастании концентрации ионов Zn++ достигается предельное значение выхода комплекса (рис.2) и микрогеля (рис. 3), хотя абсолютное количество последнего меньше, чем в случае ионов кальция [2]. При прочих равных условиях связывание ионов цинка в виде комплекса с ПВ меньше по сравнению с ионами кальция при одинаковой их равновесной концентрации в растворе. Следует отметить также, что в первом случае процесс сорбции не носит экстремальный характер, а происходит насыщение макромолекул пектина ионами цинка даже при очень высоких концентрациях этих ионов в растворе.

Рис.1. Изотерма сорбции ионов цинка ПВ подсолнечника.

цинка в зависимости от равновесной концентрации ZnSO4.

Рис.3. Выделение микрогеля в зависимости от равновесной концентрации ZnSO4.

мости от равновесной концентрации ZnSO4.

Таким образом, закономерности сорбции ионов цинка ПВ существенно отличаются от процесса связывания ионов кальция. Если в последнем случае ход процесса определяется его кооперативностью, то в первом он носит случайный характер.

Институт химии им В.И. Никитина Поступило 2.09.2005 г.

АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Крисе Е.Е., Волченскова И.И., Бударин Л.И. - Координационная химия. 1990, т.6, вып.1, с. 11.

2. Халикова М.Д., Авлоев Х.Х., Мухиддинов З.К. - ДАН РТ, 2005, т.48, №2, с.

3. Хьюз М. Неорганическая химия биологических процессов. М., 1953, 414 с.

4. Шиляев Р.Р., Громова О.А., Петрова О.А., Копилова Е.Б. - Вопросы современной педиатрии, 2003, т.2, № 6, с.67

М.Ч,.Холи^ова, Х.Х.Авлоев, З.К.Мухидинов

КОМПЛЕКСХ,ОСИЛКУНИИ ИОНХ,ОИ ЦИНК БО МАКРОМОЛЕКУЛАИ ПЕКТИН

Дар мак;ола механизими сорбсияи ионх,ои цинк бо макромолекулаи пектин овар-да шудааст. Пайвастшавии ионх,ои цинк бо гурух,ои карбоксилии пектин бо механизми тассодуфан меравад.

M.D.Khalikova, Kh.Kh.Avloev, Z.K.Muhiddinov

COMPLEX FORMATION IONS WITH MACROMOLECULES PECTINE

This article describe the sorbtion properties of NM pectin from sunflowers. It is shown than calcium ion binding to the pectin carboxilyc group differ from that of zinc ions and describe cooperative character.