автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Изучение взаимодействия моносахаридов с катионами ртути(II) и меди(II) и разработка методов определения углеводов в технологических средах химической переработки древесины

На правах рукописи

ВЕШНЖОВ Вячеслав Александрович

ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОНОСАХАРИДОВ С КАТИОНАМИ РТУТИ(Н) И МЕДИ(И) И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ ХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ

05.21.03 - «Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

1 5 ДПР 29:0

Архангельск 2010

004600789

Работа выполнена на кафедре технологии целлюлозно-бумажного производства Архангельского государственного технического университета.

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Хабаров Юрий Германович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Карманов Анатолий Петрович;

кандидат технических наук Рудакова Вера Алевтиновна

Ведущая организация - Уральский государственный лесотехнический университет

Защита состоится 19 апреля 2010 года, в 13 м часов на заседании диссертационного совета Д.212.008.02 в Архангельском государственном техническом университете по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета.

Автореферат разослан «_»_2010 года

Ученый секретарь диссертационного совета, .

кандидат химических наук, доцент Сл/и/Г*^ Т.Э. Скребец

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сырье растительного происхождения является потенциально неистощимым источником органического вещества и энергии, которому в последнее время уделяется все большее внимание в связи с сокращением запасов органических природных ископаемых. Совершенствование и создание новых способов переработки растительного сырья, а также существующие технологии требуют контроля глубины протекания происходящих процессов. Поэтому является важным количественное определение углеводов как одного из основных компонентов такого сырья. В тех случаях, когда качественный углеводный состав не имеет большого значения и необходимо контролировать в основном тенденции в изменении количества углеводов, используются относительно простые методы их определения, например фотометрические и титриметрические. Широко применяемый тит-риметрический эбулиостатический метод определения редуцирующих Сахаров достаточно трудоемок из-за необходимости четкого выполнения условий анализа и, особенно, выдерживания требуемой скорости титрования.

Целью данной диссертационной работы является выявление закономерностей взаимодействия моносахаридов с катионами ртути(П) в кислой и меди(П) в щелочной средах как основы для разработки спектрофотомет-рических методов количественного определения углеводов в технологических средах химической переработки древесины.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить новую фотометрическую реакцию моносахаридов с ацетатом ртути(П) в кислой среде методом электронной спектроскопии.

2. На основе изучения фотометрической реакции моносахаридов с ацетатом ртути(Н) в кислой среде разработать новый спектрофото-метрический метод определения углеводов.

3. Изучить методом спектрофотометрии взаимодействие моносахаридов с катионами меди(Н) в щелочной среде.

4. На основе изучения взаимодействия моносахаридов с катионами меди(П) в щелочной среде разработать фотометрический метод определения редуцирующих Сахаров.

Научная новизна. Впервые обнаружена и изучена фотометрическая реакция моносахаридов с ацетатом ртути(Н) в кислой среде, в ходе которой образуется соединение, интенсивно поглощающее в УФ области спектра.

Впервые показано, что различия в окислении моносахаридов медно-щелочным раствором обусловлены влиянием их стереохимического строения при комплексообразовании с медью(Н).

Практическая значимость. Разработан новый спектрофотометриче-ский метод определения углеводов с ацетатом ртути(П) в кислой среде, позволяющий определять не только моносахариды, но и сложные углеводы

без их предварительного гидролиза, так как гидролиз происходит непосредственно в ходе фотометрической реакции (пат. № 2327156).

Разработан новый менее трудоемкий и менее затратный (по сравнению с методом Бертрана и эбулиостатическим методом) фотометрический метод определения редуцирующих Сахаров в древесных гидролизатах и сульфитных щелоках (пат. №2366931). Метод принят к использованию в научно-исследовательской лаборатории ОАО «Группа ИЛИМ» в г. Коряжма.

На защиту выносятся:

-результаты спектрофотометрического изучения фотометрической реакции моносахаридов с ацетатом ртути(П) в кислой среде;

-результаты спектрофотометрического изучения взаимодействия моносахаридов с катионами меди(И) в щелочной среде;

-новые спектрофотометрические методы определения углеводов в растворах и результаты сравнения определения редуцирующих веществ в гидролизатах и сульфит-щелоковых средах новым фотометрическим методом и классическими методами (эбулиостатическим и методом Бертрана).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на международных конференциях (Самара 2006, Пенза 2007, Москва 2008), конференциях с международным участием (Архангельск 2006,2008) и отражены в 4 статьях.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных трудов.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора литературы, методической и экспериментальной частей, выводов, списка нормативных ссылок и списка используемой литературы, содержащего 119 источников. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 28 таблиц и 5 приложений.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Аналитический обзор содержит основные представления о моносахаридах, их таутомерии и конформациях, рассмотрено поведение углеводов в кислых и щелочных средах, окисление моносахаридов катионами металлов в кислой среде и так называемым медно-щелочным раствором, также рассмотрены основные методы количественного определения углеводов, применяемые в настоящее время.

Методическая часть содержит характеристику использованных реактивов; описание методик проведения исследуемых фотометрических реакций, записи спектров, измерения оптических плотностей; методики определения редуцирующих веществ эбулиостатическим методом и методом Бертрана.

Экспериментальная часть состоит из 2 подразделов. Первый содержит результаты изучения фотометрической реакции моносахаридов с ацетатом ртути(И) в кислой среде. Рассмотрена кинетика фотометрической

реакции, построены калибровочные графики и оценены метрологические характеристики. Приведены результаты определения новым спектрофото-метрическим методом содержания крахмала, содержания фурфурола и ксилозы при совместном присутствии, а также определение общего содержания Сахаров в щелоках сульфитных варок. Второй подраздел содержит результаты изучения взаимодействия моносахаридов с катионами меди(П) в щелочной среде. Рассмотрено влияние особенностей стереохимического строения моносахаридов на процесс комплексообразования с медью(И). Сопоставлены результаты определения редуцирующих веществ в гидроли-затах и сульфит-щелоковых средах новым фотометрическим и эбулиоста-тическим методами и методом Бертрана.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1 Взаимодействие моносахаридов с ацетатом ртути(П) в кислой среде

1.1 Фотометрическая реакция. Изучена фотометрическая реакция моносахаридов с ацетатом ртути(И) при нагревании в присутствии серной кислоты. Установлено, что при этом образуется продукт, имеющий интенсивную полосу поглощения с максимумом при 238 нм (продукт фотометрической реакции - ПФР). Эта фотометрическая реакция является новой и первоначально была обнаружена в экспериментах с фурфуролом.

Фотометрическую реакцию проводили, смешивая 0,5 мл анализируемой пробы (раствор фурфурола, моносахарида или др.), 0,5 мл раствора ацетата ртути(П) (3,88 мг/мл) и 0,3...1,4 мл концентрированной серной кислоты (94 %) и нагревая реакционную смесь на кипящей водяной бане. Затем реакционную смесь переносили в мерную колбу вместимостью 100 мл, объем раствора доводили до метки дистиллированной водой и фотометри-ровали.

1.2 Электронные спектры поглощения. Изучение электронных спектров поглощения показало, что спектр ПФР имеет интенсивную полосу поглощения с максимумом при 238 нм и небольшую полосу в виде плеча при 210...220 нм. Молярный коэффициент поглощения ПФР при 238 нм в пересчете на исходную концентрацию фурфурола равен 64-103 М-1-см '. Серная кислота поглощает в средней УФ области спектра незначительно: имеется небольшое крыло при 200.. .210 нм (рис. 1). Спектр ацетата ртути(Н) имеет крыло при 200...260 нм. На спектре фурфурола имеется 2 полосы поглощения с максимумами при 227 и 278 нм. Моносахариды в УФ области спектра не поглощают. Спектр смеси фурфурола, ацетата ртути(П) и серной кислоты аддитивно сложен из поглощений растворов ацетата ртути(П) с серной кислотой и фурфурола.

1 - серная кислота (175 мМ); 2 - ацетат ртути(Н) (122 мкМ); 3 - фурфурол (8,51 мкМ);

4 - ацетат ртути(11) с серной кислотой; 5 - фурфурол с ацетатом ртути(П) и серной кислотой; 6 - ПФР через 30 мин проведения реакции с фурфуролом

Рис. 1. Электронные спектры поглощения

В качестве аналитической выбрали полосу поглощения с максимумом при 238 нм.

1.3 Влияние расходов серной кислоты, ацетата ртути(П) и продолжительности проведения реакции. Экспериментально установлено, что серная кислота оказывает сильное влияние на выход ПФР (рис. 2): в ее отсутствие фотометрическая реакция не идет, с увеличением расхода серной кислоты выход ПФР возрастает, достигая максимума, после которого начинает снижаться.

1 - фурфурол (8,35 мкМ); 2 - О-ксидоза (13,4 мкМ); 3 - 1-арабиноза (13,3 мкМ); 4 -О-глюкоза (11,1 мкМ); 5 - О-манноза (11,2 мкМ); 6 - £>-фруктоза (11,1 мкМ);

Рис. 2. Зависимости оптической плотности при 238 нм ПФР от расхода серной кислоты (продолжительность реакции - 30 мин)

В опытах с фурфуролом добавление всего 0,01 мл серной кислоты катализирует реакцию образования ПФР (^238=0,383), для моносахаридов такой добавки недостаточно (Лгзв^Л)- При небольших расходах серной ки-

слоты образование ПФР лимитируется стадией дегидратации моносахаридов. При увеличении расхода серной кислоты происходит переход лими-Табл. 1. Наблюдаемые значения констан- ™рующей стадии с реакции деты скорости и энергии активации реак- гидратации моносахаридов на

ции образования ПФР (в условиях избыт- Реакцию Распада образующихся

фурфурола и 5-гидроксиметил-фурфурола (5-ГМФ) с участием молекул воды, что подтверждают наблюдаемые константы скорости и энергии активации реакции образования ПФР (табл. 1). Снижение выходов образования ПФР после достижения максимумов (рис. 2) обусловлено уменьшением концентрации «свободной» воды, способной взаимодействовать с фурфуролом и 5-ГМФ, в результате чего наблюдается 2-й порядок реакции. При расходе серной кислоты 1,4 мл воды только в 2,6 раза больше, чем серной кислоты, а при расходе 2,0 мл - в 2,1 раза, т.е. практически все молекулы воды являются связанными.

В опытах с фруктозой максимальный выход ПФР наблюдается при меньшем расходе серной кислоты (рис. 2), потому что в растворах равновесная доля ее фуранозных форм существенна. Фуранозы, как известно, дегидратируются быстрее ввиду одинакового строения углеродных скелетов с фурфуролом и 5-ГМФ. Остальные исследуемые моносахариды находятся практически только в пиранозных формах, поэтому дегидратируются сложнее.

В качестве оптимальных выбрали следующие расходы концентрированной серной кислоты: для фурфурола - 0,3 мл, для ксилозы и арабино-зы -1,0 мл, для глюкозы и маннозы - 1,4 мл, для фруктозы - 0,75 мл.

Ацетат ртути(П) является главным реагентом фотометрической реакции; серная кислота, по-видимому, выполняет только каталитическую и дегидратирующую функции. Вероятно, именно ртуть(И) входит в состав ПФР, так как для нее свойственно образование соединений, поглощающих в исследуемой области спектра. В эксперименте фотометрические реакции проводили в течение 30 мин с оптимальными расходами серной кислоты, варьируя концентрацию ацетата ртути(И) в используемом растворе. Так как ацетат ртути(П) сам поглощает в исследуемой области спектра, значения оптических плотностей при 238 нм его растворов с серной кислотой вычитали из соответствующих значений, полученных после проведения фотометрической реакции с фурфуролом и моносахаридами (рис. 3).

В отсутствие ацетата ртути(П) фотометрическая реакция не проходит, а с увеличением его концентрации выход ПФР увеличивается логарифмически.

ка ацетата ртути(Н) и серной кислоты)

Соединение V г Н^О, ' мл ^набл (96,0±0,2 °С) Яа, кДж/моль

Фурфурол 0,3 1,4 0,0595 мин"1 58,9 М-1-мин"1 67 102

0,3 0,0058 мин"' 156

Ксилоза 1,0 268 М"1-мин"1 69

1,4 92,9 М"1-мин"1 103

1,0 0,0069 мин"1 177

Глюкоза 1,4 0,0490 мин"1 107

2,0 135 М-1-мин"1 91

Фруктоза 0,3 0,75 0,0170 мин"' 0,0897 мин"1 115 81

Рис. 3. Зависимости оптической плотности при 238 нм ПФР от концентрации раствора ацетата ртути(П)

Исходя из характера полученных зависимостей, в качестве рекомендуемой концентрации ацетата ртути(П) выбрали 3,88 мг/мл.

Влияние продолжительности проведения реакции изучали в опытах с оптимальными расходами серной кислоты и одинаковой концентрацией раствора ацетата ртути(И) (3,88 мг/мл) (рис. 4).

1 - фурфурол (10,5 мкМ); 2 - ¿»-ксилоза (13,3 мкМ); 3 - Х-арабиноза (13,4 мкМ);

4-,0-глюкоза (11,1 мкМ); 5-£>-манноза (11,1 мкМ); 6-£>-фруктоза(12,0мкМ);

Рис. 4. Зависимости оптической плотности при 238 нм ПФР от продолжительности проведения реакции

Как видно из рис. 4, реакция протекает быстро в первые 10...20 мин, затем ее скорость существенно снижается: оптическая плотность при 238 нм после 30 мин изменяется незначительно. Поэтому в качестве рекомендуемой продолжительности проведения фотометрической реакции выбрали 30 мин.

Молярные коэффициенты поглощения ПФР, полученных в рекомендуемых условиях, в пересчете на исходные концентрации исследуемых соединений составили: фурфурол- (64,2±1,4)-103, ксилоза- (69,4±1,2)-103,

арабиноза - (69,0±1,5)-103, глюкоза-(64,9±0,9)-103, манноза- (60,5±1,0)-103, фруктоза- (93,6±1,6)-103М~1,см~1. Эти величины подтверждают, что ксилоза и арабиноза полностью дегидратируются в условиях фотометрической реакции. Глюкоза, вероятно, также дегидратируется практически полностью. Большое значение молярного коэффициента ПФР в пересчете на исходную концентрацию фруктозы, позволяет сделать предположение, что часть молекул фруктозы деградирует в условиях реакции с образованием 2 молекул-интермедиатов процесса образования ПФР.

1.4 Поведение продуктов распада фурфурола и 5-ГМФ в условиях фотометрической реакции. Для эксперимента были выбраны типичные продукты распада фурфурола - малеиновая, янтарная, винная, щавелевая и муравьиная кислоты и формальдегид - и типичный продукт распада 5-ГМФ (помимо муравьиной кислоты и формальдегида) - левулиновая кислота.

Из рассмотренных модельных продуктов распада фурфурола и 5-ГМФ образование ПФР происходит лишь в ходе реакции с муравьиной кислотой и формальдегидом. При этом муравьиная кислота/формальдегид - единственные одинаковые продукты распада фурфурола и 5-ГМФ, образующиеся при отщеплении их карбонильных групп. Выход ПФР при проведении реакции (продолжительность 30 мин, расход серной кислоты 1,0 мл) с муравьиной кислотой значительно меньше, чем в случае с формальдегидом: молярные коэффициенты поглощения в пересчете на их исходные концентрации составили соответственно 7,9-10 и 42-Ю3 М"1 •см . Таким образом, формальдегид является одним из интермедиатов образования ПФР из моносахаридов.

1.5 Разрушение и регенерация ПФР. После проведения фотометрической реакции ПФР разрушали добавлением раствора гидроксида натрия, переводя реакцию среды раствора в щелочную область, после чего ее вновь

/>, ----^_о возвращали в область низких рН до-

бавлением серной кислоты и фиксировали кинетический ход регенерации ПФР. Эксперимент проводили с формальдегидом, глюкозой и фруктозой. Кинетический ход регенерации ПФР (рис. 5), как видно, одинаков и не зависит от того, получен ли был ПФР из ^ фруктозы, глюкозы или формальдеги-

° " ,'"и" да. Это подтверждает, что формальде-

Рис. 5. Зависимости степени реге- гид является одним из интермедиатов нерации ПФР (Р, %), полученного реакции образования ПФР. из формальдегида (1), глюкозы (2) и Одним из путей образования 2 фруктозы (3), от продолжительно- молекул формальдегида при деграда-сти нагревания после разрушения ции фруктозы в кислой среде является характерная для нее дегидратация до фурфурола. Реакция образования ПФР из фруктозы может быть представлена следующей схемой превращений:

снгон

о

Н0Н1С^/°\^СЧ 2нг°. нсно

СН2ОН

ОН -зн2о

он

/)-фрукгофураноза

Д ¡1 н (НСООН) \ Н8®) .0. ? .

а**1

£ 2НгО Н8(ВД ■"Ч '"'К НСНО --

(НСООН)

НЕ(Щ

2 Спектрофотометрическое определение углеводов с помощью новой фотометрической реакции с ацетатом ртути(П)

2.1 Метрологические характеристики. В экспериментах с разными моносахаридами показано, что фотометрическая реакция подчиняется закону Бугера—Ламберта-Бера. Рассчитанные коэффициенты калибровочных графиков и метрологические характеристики нового метода приведены в табл. 2.

Табл. 2. Метрологические характеристики спектрофотометрического опре-

Моносахарид Характер ных гра( истики калибровоч-шков А-ач, = Ь-С + а Средние стандартные отклонения А^ъ Диапазон С, мг/мл Стт, мг/мл

Ь а 5 ■Гг, %

Ксилоза Арабиноза 2,312 2,297 0,0870 0,0814 0,9996 0,9990 0,0098 0,0096 2,0 1,7 0,025... 0,4 0,013

Глюкоза Манноза 1,805 1,679 0,0851 0,0836 0,9994 0,9993 0,0058 0,0052 0,8 1,1 1,4...... 0,02...0,6 0.03...0,6 0,010 0,016

Фруктоза 2,603 0,0886 0,9994 0,0135

Примечание: С - концентрация моносахарида в анализируемой пробе, мг/мл.

2.2 Определение крахмала. Экспериментально установлено, что новый метод позволяет определять также и сложные сахара без их предварительного гидролиза. В табл. 3 приведены результаты определения крахмала в водных растворах. Фотометрическую реакцию проводили в условиях, рекомендуемых для определения глюкозы. Концентрацию крахмала вычисляли по уравнению калибровочного графика для глюкозы. Каждое определение проведено с 2 параллельными, результаты которых различались не более чем на ±0,005 мг/мл от среднего значения.

Как видно из табл. 3, метод позволят определять крахмал с относительной погрешностью в среднем не более 3 %, лишь для малых концентраций относительная погрешность, как и следовало ожидать, достигает больших значений (8,1 %). При этом абсолютная погрешность во всех определениях не превысила рассчитанного предела обнаружения глюкозы (0,010 мг/мл).

Табл. 3. Результаты определения крахмала

Концентрация крахмала в Погрешность

пересчете на глюкозу, мг/мл определения

задана определена Д, мг/мл 8,%

0,036 0,037 0,001 2,6

0,075 0,069 -0,006 8,1

0,112 0,109 -0,003 3,0

0,149 0,149 0,000 0,3

0,187 0,185 -0,002 1,1

0,224 0,217 -0,007 3,0

0,261 0,253 -0,008 3,1

0,298 0,295 -0,003 1,0

0,336 0,331 -0,005 1,5

0,373 0,364 -0,009 2,4

Кроме того, результаты определений подтвердили, что гликозидные связи в условиях реакции гидролизуются полностью.

2.3 Определение фурфурола и ксилозы при совместном присутствии. Определение фурфурола и ксилозы при их совместном присутствии имеет практическое значение, так как фурфурол в промышленных условиях получают из ксилансодержащего сырья. Концентрацию фурфурола можно учитывать по его характеристической полосе поглощения при 278 нм, а концентрацию ксилозы - новым методом с учетом вклада фурфурола. Дополнительно были построены два калибровочных графика: 1)для определения фурфурола по его собственному поглощению при 278 нм /i27s = 0,7940-Сфур - 0,0012 (R2 = 0,9993), 2) для определения фурфурола новым методом в условиях рекомендуемых для определения ксилозы А238 = 2,718-Сфур + 0,0878 (R2 = 0,9978). Концентрации фурфурола и ксилозы вычисляли по формулам:

= Ат +0,0012 и ^3,-2,718-^-0,0870

фур 0,7940 2,312

где А278, Агп - средние значения оптических плотностей при 278 нм пробы, разбавленной в 200 раз, и при 238 нм после проведения фотометрической реакции.

В качестве анализируемых проб были использованы модельные растворы с различным мольным соотношением фурфурола и ксилозы. Каждое определение выполнено с 2 параллельными, результаты которых различаются от среднего значения не более чем на ±0,005 мг/мл для фурфурола и ±0,006 мг/мл для ксилозы (табл. 4).

Как видно, абсолютная погрешность определения ксилозы не превышает рассчитанного предела ее обнаружения (0,013 мг/мл). Относительная погрешность определения ксилозы вблизи нижней границы определяемых концентраций достигает больших значений, а при концентрации выше 0,20 мг/мл лишь для одного результата она превысила 5 %.

Табл. 4. Результаты определения фурфурола и ксилозы при совместном присутствии_

Фурфурол Ксилоза

Сфур, мг/мл л, 5, СкХИЛ; мг/мл А,- 5,

опред. задан. мг/мл % опред. задан. мг/мл %

0,002 0,000 0,002 - 0,239 0,241 -0,002 0,7

0,005 0,008 -0,003 39 0,248 0,241 0,007 3,0

0,026 0,016 0,010 60 0,277 0,277 0,000 0,0

0,015 0,016 -0,001 7,9 0,230 0,225 0,005 2,1

0,032 0,024 0,008 33 0,266 0,265 0,001 0,3

0,039 0,040 0,000 0,7 0,393 0,396 -0,003 0,8

0,019 0,024 -0,005 19 0,224 0,213 0,011 5,4

0,039 0,032 0,007 22 0,258 0,252 0,005 2,1

0,079 0,079 0,000 0,0 0,298 0,298 -0,001 0,2

0,119 0,119 0,000 0,0 0,199 0,199 0,000 0,2

0,159 0,159 0,000 0,0 0,108 0,099 0,008 8,5

0,126 0,128 -0,001 1,1 0,056 0,050 0,006 11

0,159 0,160 -0,001 0,4 0,054 0,050 0,004 7,2

0,162 0,168 -0,006 3,5 0,035 0,038 -0,003 7,2

0,170 0,168 0,002 1,4 0,038 0,038 0,001 1,6

0,140 0,144 -0,004 2,7 0,030 0,025 0,005 22

0,169 0,176 -0,007 3,9 0,023 0,025 -0,002 6,0

0,151 0,152 -0,001 0,6 0,018 0,012 0,006 46

0,175 0,184 -0,009 4,7 0,019 0,013 0,006 48

0,150 0,152 -0,002 1,4 -0,003 0,000 -0,003 -

2.4 Определение общего содержания редуцирующих веществ в щелоках сульфитных варок. Для оценки возможности применения предлагаемого метода в анализе щелоков сульфитных варок были проведены определения содержания Сахаров новым спектрофотометрическим и эбу-лиостатическим методами (табл. 5). В связи с тем, что новый метод, позволяет определять не только moho-, но и олиго- и полисахариды, эбулиоста-тическим методом определяли редуцирующие вещества (РВ) после инверсии. Фотометрическую реакцию проводили в условиях, рекомендуемых для определения глюкозы. Поглощение неуглеводных компонентов учитывали проведением холостых определений, в которых реакцию не проводили. И холостые, и рабочие определения проводили с 2 параллельными, по разнице средних значений которых вычисляли концентрацию Сахаров в щелоке в пересчете на глюкозу (мг/мл):

C = R-

238(р)

— А.

238(х)

1,805

где Я - степень разбавления; Л2З8(р), Лгз8(х) - средние значения оптических плотностей при 238 нм в рабочем и холостом определениях

В большинстве случаев спектрофотометрический метод дал завышенные результаты. При этом зависимость между концентрацией Сахаров, определенной спектрофотометрическим методом в пересчете на глюкозу, и общим содержанием РВ, определенным эбулиостатическим методом, линейна и аппроксимируется уравнением РВ = 0,6998-С + 1,8625 (Л2 = 0,98). Используя это уравнение, можно скорректировать результаты, полученные Табл. 5. Результаты определения общего со- спектрофотометрическим держания РВ в щелоках сульфитных варок но- методом' пересчитав их в вым спектрофотометрическим (СФ) и эбулио- величинУ РВ* (табл- 5)-статическим (Э) методами Как видно' абсолютная

погрешность определения РВ спектрофотометрическим методом после корректировки достигает значений разных не только по величине, но и по знаку - от -3,7 до 5,5 мг/мл. Чем выше общее содержание РВ в щелоке, тем меньше относительная погрешность их определения спектрофотометрическим методом в сравнении с эбулиостатическим.

Концентрация мг/мл Погрешность

Щелок СФ Э д, 5,

С РВ* РВ мг/мл %

Сульфитный №1 64,6 47,1 47,1 0,0 0,1

Сульфитный №2 67,9 49,4 51,6 -2,2 4,2

Сульфитный №3 62,3 45,5 49,2 -3,7 7,6

Сульфитный №4 25,9 20,0 22,8 -2,8 13

Бисульфитный №1 112 80,2 78,0 2,2 2,8

Бисульфитный №2 27,0 20,8 24,1 -3,3 14

Бисульфитный №3 32,3 24,5 22,8 1,7 7,2

Бисульфитный №4 32,2 24,4 18,9 5,5 29

Напрашнкупьфшньй 25,8 19,9 17,1 2,8 16

Примечание: С - концентрация Сахаров в щелоке в пересчете на глюкозу, определенная спектрофотометрическим методом; РВ* - общее содержание РВ в щелоке, определенное спектрофотометрическим методом

3 Взаимодействие моносахаридов с катионами меди(П) в щелочной среде

Уже более 100 лет для количественного определения восстанавливающих Сахаров используется реакция окисления их медно-щелочным раствором (МЩР). МЩР обычно содержит сульфат меди(И), гидроксид натрия и сегнетову соль, которая, образуя комплекс с медью(Н), предотвращает выпадение осадка гидроксида меди(Н). При нагревании моносахаридов с МЩР происходит их ретроальдольный распад с образованием гидро-ксиальдегидов и формальдегида, окисление которых медью(Н) до соответствующих кислот обуславливает восстанавливающие свойства моносахаридов по отношению к МЩР.

При выполнении спектрофотометрических исследований из состава МЩР, используемого в эбулиостатическом методе, был исключен индикатор - метиленовый голубой. МЩР получали непосредственно перед анализом путем смешения раствора сульфата меди(И) (раствор I) с раствором гидроксида натрия, сегнетовой соли и ферроцианида калия (раствор II). Концентрацию сульфата меди(И) в растворе I увеличили с 6,39 до 11,06мг/мл, чтобы значения оптических плотностей были близки к рекомендуемому для фотоколориметра КФК-2МП диапазону (0,3.. .0,5).

Спектр МЩР имеет полосу с максимумом при 670 нм (рис. 6), вызванную поглощением тартратного комплекса меди(П) [Cu(OH)mTart„]x" (m, п=1-2). Молярный коэффициент поглощения комплекса в МЩР равен 28,5 М~'-смч. Другие компоненты МЩР практически не поглощают в диапазоне длин волн 400... 1 000 нм.

Спектр раствора сульфата ме-ди(П) (раствор I) имеет полосу поглощения с максимумом при 808...810нм, связанную с поглощением акваком-плекса меди(И) [Cu(H20)6]2+. При смешении растворов I и II аква-лиганды замещаются гидроксид- и тартрат-анионами с образованием более прочного тартратного комплекса меди(П).

Фотометрическую реакцию проводили, смешивая 2 мл раствора I (11,06мг/мл CuSO/t), 2 мл раствора II (75,0мг/мл NaOH, 37,2 мг/мл KOOC-(HCOH)2-COONa, 3,51 мг/мл K4[Fe(CN)6]) и 2 мл анализируемой пробы и нагревая реакционную смесь на кипящей водяной бане.

1 - раствор I; 2 - раствор И; 3 - МЩР Рис. 6. Спектры поглощения

Манноза, рибоза и рамноза в отличие от других исследованных моносахаридов окисляются МЩР с заметным запаздыванием (рис. 7). После 3 мин проведения реакции для всех гексоз достигается практически одинаковая степень восстановления меди(П), а для пентоз - через 5 мин. При проведении реакции с рибозой и арабинозой более 7 мин выделяется осадок.

1 - £)-глюкоза; 2 - £>-манноза; 3 - £>-галактоза; 4 - £)-ксилоза; 5 - Д-рибоза; б - ¿-арабиноза;

7-£>-фруктоза; 5-¿-рамноза; Р-К-глюцит; 10- сахароза; 11 - холостой опыт (вода)

Рис. 7. Зависимости оптической плотности при 670 нм МЩР от продолжительности реакции с моносахаридами, глюцитом и сахарозой

Глюцит и сахароза не окисляются МЩР: полученные для них кинетические зависимости идентичны зависимости холостого опыта, в котором в первые 1,5 мин наблюдается увеличение оптической плотности при 670 нм, а затем - ее практически прямолинейное уменьшение. Последнее связано с частичным окислением медью(И) сегнетовой соли, которое в аналитической практике называется самовосстановлением МЩР. Увеличение оптической плотности при 670 нм вызвано обратимым увеличением интенсивности и ширины полосы поглощения тартратного комплекса ме-ди(П) при повышении температуры (рис. 8). Это характерное для некоторых растворов меди(П) явление нашло отражение в полученных зависимостях (рис. 7), так как реакционные смеси после проведения реакций фото-метрировали без предварительного охлаждения- через 40...45 с после прекращения нагревания.

МЩР с добавками глюцита и всех исследованных моносахаридов, кроме глюкозы и ксилозы, до проведения реакции имеют несколько большую оптическую плотность при 670 нм, чем без них (табл. 6).

Табл. 6. Оптические плотности при 670 нм МЩР с добавками моносахаридов, глюцита, сахарозы (Л670(х|) и без добавок - с водой ()

400 500 600 700 800 900 X, ж

1, 4- МЩР и раствор II через 1 мин нагревания при 100 °С; 2,3- МЩР при комнатной температуре и охлажденный до 4 °С; 5 - разностный спектр, полученный вычитанием спектров 2 и 4 из спектра 1

Рис. 8. Спектры поглощения в зависимости от температуры

Соединение лн>° 670(л)

Д-Глюкоза 0,617 0,617

О-Манноза 0,617 0,630

1)-Галактоза 0,617 0,624

£>-Фруктоза 0,617 0,621

¿-Рамноза 0,622 0,627

£)-Ксилоза 0,617 0,617

Д-Рибоза 0,613 0,618

1-Арабиноза 0,617 0,621

.О-Глюцит 0,615 0,650

Сахароза 0,620 0,620

Примечание: Л6,о(х) может различаться в зависимости от продолжительности хранения растворов, составляющих МЩР, особенно раствора Д, а также при использовании реактивов разных партий для их приготовления.

Для исследованных моносахаридов, кроме глюкозы, ксилозы и фруктозы, отмечается запаздывание реакции окислении их МЩР (рис. 7): для маннозы, рибозы и рамнозы оно значительно, а для галактозы и арабинозы менее заметно. Исходя из этих двух фактов (прирост оптической плотности при 670 нм и запаздывание окисления), было сделано предположение о наличии комплексообразования между медью(Н) и моносахаридами в МЩР. Для подтверждения этого были исследованы спектры МЩР с добавками глюцита, маннозы и глюкозы (рис. 9), а также спектры МЩР, приготовленных с эквимолярной заменой сегнетовой соли на глюцит, маннозу и глюкозу (рис. 10).

Наличие полос поглощения на разностных спектрах (рис. 9) МЩР с добавкой глюцита и маннозы подтверждает их комплексообразование с медью(П) в МЩР. В эксперименте с добавкой глюкозы спектр МЩР идентичен спектру МЩР без добавок, что говорит об отсутствии значимого комплексообразования ее с медью(Н) в стандартном МЩР. В отсутствие сегнетовой соли глюкоза также образует комплекс с медью(П) (рис. 10). Так как положение максимума связано с прочностью комплекса, то для образующихся комплексов с медью(П) их прочность увеличивается в ряду: сегнетова соль (670 нм) < глюкоза (650 нм) < манноза (646 нм) < глюцит (635 нм).

500 600 700 800 900 I. нм

1-е маннозой; 2-е глюцитом; 3-е глюкозой; 4-е сегнетовой солью

Рис. 10. Спектры поглощения комплексов меди(П) в щелочной среде

400 500 600 700 800 900 i.,«»

1-е глюцитом; 2-е маннозой; 3-е водой; 4,5- разностные спектры, полученные вычитанием спектра 3 из спектров 1 и 2

Рис. 9. Спектры поглощения МЩР с добавками маннозы, глюцита и без добавок (с водой) В связи с тем, что с глюцитом и маннозой образуются более прочные, чем с сегнетовой солью, комплексы, можно ожидать высокой степени их связывания в комплекс с медью(П) в МЩР. Образование такого комплекса, по-видимому, и вызывает запаздывание окисления маннозы МЩР. Так как глюкоза и ксилоза окисляются наиболее быстро и их окисление не сопровождается начальным увеличением оптической плотности, то можно предположить, что они не образуют комплексы с медью(П), входящей в состав МЩР.

С учетом конфор-маций моносахаридов предложен возможный способ их комплексооб-разования с медью(Н) в МЩР (рис. 11): медь(И) координируется по атомам кислорода, находящихся при соседних С-атомах, один из которых атом кислорода цикла, другой- атом кислорода аксиально-расположенной гидроксильной группы в наиболее выгодной конформации пиранозного цикла.

D-галакто-пираноза (4Ci)

1-арабино-пираноза (4Ci)

P-D-фрукто-пираноза ('C,t)

.D-манно-пираноза (4Ci)

D-рибо-пираноза ('Cí)

Си

¿-рамно-пираноза ('С^

Рис. 11. Возможное строение комплексов моносахаридов с медью(П) в МЩР (остальные лиганды не показаны, названия относятся к моносахаридам, а, р - положение гликозидных ОН-групп)

Участие в комплексообразовании аксиально-расположенных гидро-ксильных групп при С2-атомах маннозы, рамнозы и рибозы должно препятствовать их енолизации и ретроальдольному распаду. При нагревании эта комплексы разрушаются, а манноза, рамноза и рибоза - окисляются. В случае с галактозой и арабинозой затрудняется лишь распад по С3-С4-связи, поэтому и запаздывания их окисления невелики. Фруктоза окисляется быстро, так как ее пиранозная форма при нагревании менее стабильна, чем у других моносахаридов. Таким образом, различия в восстанавливающей способности моносахаридов по отношению к МЩР обусловлены, главным образом, их комплексообразованием с медью(И).

В качестве рекомендуемой продолжительности проведения реакции выбрали 3 мин, так как за этот промежуток времени происходит достаточно

полное окисление наиболее распространенных моносахаридов (доля рибозы и рамнозы в растительных объектах значительно меньше). На окисление моносахаридов расходуется в среднем по 3 атома кислорода (табл. 7), т.е. в МЩР они распадаются с образованием, в основном, 3 альдегидов. Рибоза и рамноза в течение 3 мин окисляются не полностью - средний расход кислорода составляет соответственно 2,01 и 1,64 атомов. Для рибозы после 5 мин реакции расход кислорода - 2,93, для рамнозы после 10 мин - 2,37 атома.

4 Определение редуцирующих веществ новым фотометрическим методом

Возможность применения фотометрического метода для определения РВ показана в экспериментах с технологическими растворами сульфит-целлюлозного производства и гидролизатами. Обычно в реальных объектах РВ выражают в единицах глюкозы. Калибровочная зависимость, построенная на 5 разных растворах глюкозы с 3 параллельными определениями, ап-прокисмируется уравнением А610 = -0,2945'С + 0,6366 (Я2 = 0,9997), среднее стандартное отклонение оптической плотности при 670 нм 0,0022, относительное- 0,7%. Диапазон определяемых концентраций 0,05... 1,5 мг/мл, предел обнаружения 0,022 мг/мл, допустимые расхождения между результатами 2 параллельных определений оптической плотности при 670 нм до проведения реакции 0,003, после - 0,006. Концентрация редуцирующих веществ (РВ, мг/мл) в анализируемой пробе рассчитывается по формуле: А -А + (АЯ'° -Ан'° }

р£ _ ^етом Л570(р) Т 1д670(р) 670(х) •* ^

0,2945

где А6У0М, А^щ - средние значения оптических плотностей при 670 нм до и после проведения фотометрической реакции; , Лхад ~ то же'но с водой в качестве пробы (определяется в день использования МЩР, учитывает самовосстановление МЩР в ходе реакции).

Табл. 7. Средний расход меди(П) и кислорода на окисление моносахаридов в МЩР при проведении реакции в течение 3 мин

Моносахарид Расход на 1 молекулу

Си(Н) О

1)-Глюкоза 6,07 3,04

£>-Маяяоза 6,01 3,00

О-Галактоза 5,95 2,97

£)-Фруктоза 6,05 3,03

.О-Ксилоза 5,47 2,74

1-Арабиноза 5,79 2,89

О-Рибоза 4,01 2,01

1-Рамноза 3,15 1,58

Табл. 8. Результаты определения РВ мето- Новый Фотометрический

метод позволяет получать одинаковые результаты с эбулиостатическим методом и методом Бертрана при определении РВ в гидролизатах (табл. 8). При определении РВ в сульфитных щелоках результаты определений совпадают с результатами, полученными методом Бертрана. При анализе других объектов результаты, полученные фотометрическим методом и методом Бертрана, также оказываются ближе друг к другу.

Фильтрование и центрифугирование осадков, образующихся в ходе реакции, перед фотометрированием приводят к менее воспроизводимым результатам.

ВЫВОДЫ

1. Обнаружена и методом электронной спектроскопии изучена новая реакция моносахаридов и продуктов их кислотного распада с ацетатом ртути(П) в кислой среде. Установлено, что на спектре продукта реакции имеется интенсивная полоса поглощения с максимумом при 238 нм, а реакция является фотометрической. Изучение кинетики фотометрической реакции с разными моносахаридами показало, что она в зависимости от концентрации серной кислоты может быть описана кинетическими уравнениями 1 или 2-го порядка, а энергия активации фотометрической реакции находится в диапазоне 69.. .177 кДж/моль.

2. На основе изучения фотометрической реакции моносахаридов и продуктов их кислотного распада с ацетатом ртуга(П) в кислой среде разработан новый спек-трофотометрический метод определения углеводов (пат. №2327156). Диапазон определяемых концентраций 0,02.. .0,6 мг/мл, пределы обнаружения глюкозы и маннозы- 0,010, ксилозы и арабинозы- 0,013, фруктозы- 0,016мг/мл. Метод позволяет определять содержание крахмала без предварительного гидролиза.

3. Разработана методика, позволяющая определять в растворах фурфурол и ксилозу при совместном присутствии. Абсолютные погрешности определений не превышают пределов их обнаружения.

4. Сравнение результатов определения общего содержания РВ новым спектро-фотометрическим и эбулиостатическим методами в сульфитных щелоках выявило линейную зависимость (Д2=0,98) между ними, что позволяет определять общее содержание РВ без предварительного гидролиза.

дом Бертрана (Б), эбулиостатическим (Э) и новым фотометрическим (Ф) методами

Объект К РВ, ±0,01 мг/мл

Б Э Ф

Гидролизат (ЛГП березы) 2,50 0,98 0,98 0,98

Гидролизат (ЛГП осины) 2,50 0,89 0,89 0,90

Гидролизат (ЛГП ели) 2,00 - 1,01 1,00

Гидролизат (ЛГП сосны) 2,00 - 1,02 1,01

Сульфитный щелок №5.1 50,0 0,99 1,04 0,98

Сульфитный щелок №5.2 50,0 1,05 1,10 1,07

Сульфитный щелок №5.3 66,7 0,88 0,95 0,87

Сульфитный щелок №6.1 50,0 - 0,86 0,77

Сульфитный щелок №6.2 50,0 - 0,93 0,85

Сульфитный щелок №6.3 50,0 - 1,04 0,99

Сульфитный щелок №8 50,0 0,78 0,85 0,76

Сульфит-спиртовая барда 8,33 0,68 0,94 0,53

Посдедрожжевая бражка 10,0 0,82 1,00 0,73

Бисульфитный щелок №3 16,7 0,63 0,87 0,70

Бисульфитный щелок №4 16,7 0,49 0,67 *

Примечание: * - при нагревании выпал осадок; Я - степень разбавления.

5. Изучено спектрофотометрическим методом взаимодействие моносахаридов с катионами меди(П) в щелочной среде. Установлено, что окисление маннозы, рам-нозы и рибозы медно-щелочным раствором начинается после индукционного периода, что объясняется особенностями их стереохимического строения, влияющими на комплексообразование с медью(П) в медно-щелочном растворе.

6. На основании изучения взаимодействия моносахаридов с медно-щелочным раствором разработан новый фотометрический метод определения редуцирующих Сахаров (пат. №2366931). Диапазон определяемых концентраций

0.05...1.5.г/мл, предел обнаружения 0,022мг/мл. При определении РВ в сульфитных щелоках и древесных гидролизатах расхождение с результатами, полученными методом Бертрана, в среднем не превышает 1...2 %.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Хабаров, Ю.Г. Новый метод спектрофотометрического определения фурфурола и пентоз[Текст]/ Ю.Г.Хабаров, Н.Д.Камакина, JT.B.Гусаков, В.А.Вешняков// Журнал прикладной химии.-2006.-Т. 79, № I.-C. ¡05-108.

2. Вешняков, В.А. Спектрофотометрическая методика определения фурфурола и ксилозы при их совместном присутствии [Текст] / В.А. Вешняков, Ю.Г. Хабаров, Л.В. Гусаков// Известия ВУЗов. «Химия и химическая технология». - 2006. - Т. 49, № 8. - С. 97-99.

3. Хабаров, Ю.Г. Фотометрический метод количественного определения редуцирующих Сахаров в растворах [Текст] / Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина, В.А. Вешняков // Известия ВУЗов. «Лесной журнал». - 2008. - № 5. - С. 129-134.

4. Вешняков, В.А. Сравнение методов определения редуцирующих веществ: метод Бертрана, эбулиостатический и фотометрический методы [Текст] / В.А. Вешняков, Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина // Химия растительного сырья. -2008.-№4.-С. 47-50.

5. Пат. 2327156 Российская Федерация, МПК7 G01N 31/22, G01N 21/78. Способ определения общего содержания редуцирующих веществ щелоков сульфитных варок [Текст] / Ю.Г. Хабаров, В.А. Вешняков; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет». №2007108213/04(008947); заявл. 05.03.2007; опубл. 20.06.2008, Бюл. № 17 - 5 с.

6. Пат. 2366931 Российская Федерация, МПК7 G01N 21/78. Способ определения содержания редуцирующих веществ в сахаросодержащих средах [Текст] / Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина, В.А. Вешняков; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет». -№2008108650/04(009358); заявл. 05.03.2008; опубл. 10.09.2009, Бюл. № 25 - 6 с.

7. Хабаров, Ю.Г. Метод спектрофотометрического определения фурфурола [Текст] / Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина, Л.В. Гусаков, В.А. Вешняков // IX Всероссийская конференция Ассоциации технических университетов России и представительств отраслевых академий наук при СПбГПУ по проблемам науки и высшей школы «Фундаментальные исследования в технических университетах» (18-19 мая 2005 года). - СПб: Изд-во Политехнического университета, 2005. - С. 326.

8. Вешняков, В.А. Фотометрический метод контроля содержания фурфурола и ксилозы в жидких средах химической переработки растительного сырья [Текст] / В.А. Вешняков, Ю.Г. Хабаров // Всероссийская конференция с международным

участием «Академическая наука и ее роль в развитии производительных сил в северных регионах России» (г.Архангельск, 19-22 июня 2006 года): сб. докл. совещания. © ИЭПС УрО РАН. - Архангельск: MCG/DonySuXX, 2006. CD-ROM.

9. Хабаров, Ю.Г. Спектрофотометрический метод определения фурфурола и пентоз [Текст] / Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Каманина, JI.B. Гусаков, В.А. Вешняков // IV Всероссийская научная конференция «Химия и технология растительных веществ» (г.Сыктывкар, 25-30 июня 2006). - Сыктывкар: Изд-во Научного центра УрО РАН, 2006. - С. 472.

10. Вешняков, В.А. Новый метод количественного определения крахмала [Текст] / В.А. Вешняков, Ю.Г. Хабаров // Актуальные проблемы современной науки: Тр. 2-го Международного форума (7-й Международной конференции) молодых ученых. Естественные и гуманитарные науки. Ч. 43. Дополнительный сборник / Науч. ред. проф. A.C. Трунин. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2006. - С. 29-33.

11. Вешняков, В.А. Альтернативный способ определения общего содержания редуцирующих веществ в щелоках сульфитных варок [Текст] / В.А. Вешняков, Ю.Г.Хабаров// Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: материалы III Всероссийской конференции (23-27 апреля 2007 г.). В 3 кн. Кн. 1. / под ред. Н.Г. Базарновой, В.И. Маркина. - Барнаул: Изд. Алт. ун-та, 2007. - С. 55-58.

12. Вешняков, В.А. Спектрофотометрический метод контроля содержания редуцирующих веществ в сульфит-щелоковых средах [Текст] / В.А. Вешняков, Ю.Г. Хабаров // Новые химические технологии: производство и применение: сборник статей IX Международной научно-технической конференции (август 2007 г.). - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2007. - С. 3-5.

13. Вешняков, В.А. Спектрофотометрические методы определения содержания углеводов с помощью катионов Hg(II) и Cu(II) [Текст] / В.А. Вешняков// Материалы XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2008», Химия, - М.: Книжный дом «Университет», 2008. - С. 20.

14. Вешняков, В.А. Определение восстанавливающих Сахаров в гидролизатах и щелоках [Текст] / В.А. Вешняков, Ю.Г. Хабаров, Н.Д. Камакина // Северные территории России: проблемы и перспективы развития. Материалы Всероссийской конференции с международным участием. - Архангельск: Институт экологических проблем Севера УрО РАН, 2008. - С. 230-234.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными гербовой печатью и подписями просим направлять по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, АГТУ, диссертационный совет Д.212.008.02.

Подписано в печать 16.03.2010. Формат 70x84/16. Усл. печ. л. 1,00. Тираж 100 экз. Заказ № 35.

Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета в типографии ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет»

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17

СПИСОК ТЕРМИНОВ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.

1.1 Основные представления об углеводах.

1.1.1 Основные понятия и структура моносахаридов.

1.1.2 Конформации моносахаридов.

1.2 Поведение углеводов в кислых средах.

1.2.1 Кислотный гидролиз олиго- и полисахаридов.

1.2.2 Дегидратация моносахаридов и дальнейшие превращения.

1.2.2.1 Дегидратация пентоз.

1.2.2.2 Дегидратация гексоз.

1.2.2.3 Дегидратация кетоз.

1.2.2.4 Дегидратация моносахаридов в присутствии катионов металлов.

1.2.2.5 Распад фурфурола и 5-гидроксиметилфурфурола.

1.3 Поведение углеводов в щелочных средах.

1.3.1 Енолизация моносахаридов.

1.3.2 Изомеризация и эпимеризация моносахаридов.

1.3.3 Миграция двойной связи ендиолов.

1.3.4 Отщепление воды от ендиола и образование дезоксикетоальдоз.

1.3.5 Ретроальдольный распад моносахаридов.

1.3.6 Щелочной распад олигосахаридов.

1.3.7 Щелочная деструкция полисахаридов.

1.3.7.1 Деполимеризация.

1.3.7.2 Щелочной гидролиз.

1.3.7.3 Окислительная деструкция.

1.4 Окисление моносахаридов катионами металлов.

1.4.1 Окисление моносахаридов катионами металлов в кислой среде.

1.4.2 Окисление моносахаридов медно-щелочным раствором.

1.5 Методы количественного определения углеводов.

1.5.1 Введение.

1.5.2 Физические методы.

1.5.3 Гравиметрические методы.

1.5.4 Титриметрические методы.

1.5.4.1 Методы, основанные на окислении Сахаров медно-щелочным раствором.

1.5.4.2 Методы, основанные на окислении Сахаров щелочным раствором феррицианида калия.

1.5.4.3 Методы, основанные на окислении Сахаров щелочным раствором иода.

1.5.5 Фотометрические методы.

1.5.6 Хроматографические методы.

1.6 Выводы из аналитического обзора, постановка цели и задач исследований.

2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Аппаратура.

2.2 Реактивы.

2.2.1 Характеристика использованных реактивов.

2.2.2 Очистка фурфурола.

2.2.3 Синтез пирослизевой кислоты.

2.3 Объекты анализа.

2.4 Методика проведения фотометрической реакции Сахаров с ацетатом ртути(П).

2.5 Методика регистрации электронных спектров поглощения.

2.6 Методика определения оптической плотности.

2.7 Методика проведения кинетических исследований.

2.8 Методика проведения фотометрической реакции с медно-щелочным раствором.

2.9 Методика регистрации спектров поглощения медно-щелочного раствора.

2.10 Методика определения оптической плотности медно-щелочного раствора на фотоколориметре.

2.11 Методика построения калибровочных графиков.

2.12 Методика определения РВ эбулиостатическим методом.

2.13 Методика определения общего РВ эбулиостатическим методом.

2.14 Методика определения РВ методом Бертрана.

2.15 Методика проведения гидролиза ЛГП древесных опилок.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1 Изучение взаимодействия моносахаридов с ацетатом ртути(П) в кислой среде. Разработка нового спектрофотометрического метода определения углеводов.

3.1.1 Электронные спектры поглощения.

3.1.2 Влияние основных факторов.

3.1.2.1 Влияние расхода концентрированной серной кислоты.

3.1.2.2 Влияние концентрации ацетата ртути(П).

3.1.2.3 Влияние продолжительности проведения фотометрической реакции.

3.1.3 Изучение кинетики образования ПФР.

3.1.4 Построение калибровочных зависимостей.

3.1.5 Изучение поведения некоторых модельных соединений в условиях фотометрической реакции.

3.1.6 Эксперимент с разрушением и регенерацией продукта фотометрической реакции.

3.1.7 Оценка метрологических характеристик.

3.1.8 Определение крахмала.

3.1.9 Определение фурфурола и ксилозы при совместном присутствии.

3.1.10 Определение Сахаров в щелоках сульфитных варок.

3.2 Изучение реакции взаимодействия моносахаридов с катионами меди(И) в щелочной среде с помощью спектрофотометрии. Разработка нового фотометрического метода определения редуцирующих Сахаров.

3.2.1 Спектры поглощения.

3.2.2 Влияние продолжительности проведения реакции.

3.2.2.1 Кинетические зависимости.

3.2.2.2 Увеличение поглощения медно-щелочного раствора при нагревании.

3.2.2.3 Самовосстановление медно-щелочного раствора при нагревании.

3.2.2.4 Комплексообразование меди(П) с моносахаридами.

3.2.3 Расход кислорода на окисление моносахаридов медно-щелочным раствором.

3.2.4 Построение калибровочной зависимости.

3.2.5 Оценка метрологических характеристик.

3.2.6 Влияние разбавления анализируемых объектов на результаты определения РВ.

3.2.7 Сравнение результатов определения РВ новым фотометрическим и стандартными методами.

ВЫВОДЫ.

СПИСОК НОРМАТИВНЫХ ССЫЛОК.

Углеводы являются одними из основных органических веществ на Земле. Однако не только их распространенность, но и тот факт, что моносахариды являются практически первыми веществами живой клетки по биосинтетическому пути [1], уже показывают насколько велико их значение, как в жизни человека, так и в жизни вообще. Порядка 80 % сухой массы растений и 20 % массы животных приходится на углеводы. В живых организмах углеводы выполняют структурную, энергетическую, синтетическую и другие функции. Образуясь в ходе фотосинтеза из углекислого газа и воды, они фактически аккумулируют солнечную энергию и передают ее далее во весь живой мир. Сами углеводы и продукты их распада открывают цепочку биосинтеза большинства природных соединений.

Основные функции углеводов нашли отражение и в хозяйственно-бытовой жизни человека. При этом главным источником углеводов, естественно, является сырье растительного происхождения. Древесина и целлюлоза (бумага и картон) успешно используются как материалы для изготовления предметов различного назначения. Заметное распространение в последнее время получила переработка растительного сырья в так называемые биотопливо [2] и, в частности, биоэтанол [3-6]. Именно из углеводов, получаемых при переработке древесины, как отмечается в [7], впервые были получены синтетический каучук, искусственное волокно, пластмассы, заменители кожи и даже белок. Одним из ценных продуктов переработки растительного сырья также является фурфурол, образующийся из пентоз, и нашедший широкое применение в производстве полимерных материалов, ценных медицинских препаратов, пестицидов, растворителей, дубителей и других продуктов органического синтеза [8].

В связи с сокращением запасов ископаемого органического сырья все большее внимание начинает уделяться растительному сырью как альтернативному, постоянно возобновляемому источнику органического вещества и энергии [9, 10]. Хотя энергетические возможности такого сырья могут оказаться менее значимыми при освоении других видов альтернативной энергии, все же ему, по всей видимости, будет отводиться роль главного источника органического вещества [11].

Существующие способы переработки растительного сырья, их модификация и разработка новых способов требуют проведения контроля глубины протекания происходящих при этом процессов. В связи с чем вопрос об определении углеводов как одного из основных компонентов такого сырья всегда будет иметь особое значение. Несмотря на множество разработанных методов определения углеводов, всегда существует потребность в их совершенствовании и создании новых более точных, более экспрессных, менее затратных и менее трудоемких методов.

В настоящее время широкое распространение получили хроматографиче-ские способы определения углеводов, так как позволяют определять не только их количество, но и состав, в анализируемых объектах. С другой стороны, в случаях, когда состав не имеет большого значения или необходимо фиксировать главным образом тенденции в изменении количества углеводов или по каким-либо другим причинам, используются более простые методы их определения. Например, спектрофотометрические методы сами по себе являются менее затратными, так как спектрофотометры более доступны, не требуют высокой квалификации при работе на них и при их обслуживании.

Эта работа посвящена изучению взаимодействия моносахаридов с катионами ртути(П) в кислой среде и с катионами меди(П) в щелочной среде и разработке на основе этих исследований двух спектрофотометрических методов определения углеводов.

выводы

1. Обнаружена и методом электронной спектроскопии изучена новая реакция моносахаридов и продуктов их кислотного распада с ацетатом ртути(П) в кислой среде. Установлено, что на спектре продукта реакции имеется интенсивная полоса поглощения с максимумом при 238 нм, а реакция является фотометрической. Изучение кинетики фотометрической реакции с разными моносахаридами показало, что она в зависимости от концентрации серной кислоты может быть описана кинетическими уравнениями 1 или 2-го порядка, а энергия активации фотометрической реакции находится в диапазоне 69.177 кДж/моль.

2. На основе изучения фотометрической реакции моносахаридов и продуктов их кислотного распада с ацетатом ртути(Н) в кислой среде разработан новый спектрофотометрический метод определения углеводов (пат. № 2327156). Диапазон определяемых концентраций 0,02.0,6 мг/мл, пределы обнаружения глюкозы и маннозы— 0,010, ксилозы и арабинозы- 0,013, фруктозы-0,016 мг/мл. Метод позволяет определять содержание крахмала без предварительного гидролиза.

3. Разработана методика, позволяющая определять в растворах фурфурол и ксилозу при совместном присутствии. Абсолютные погрешности определений не превышают пределов их обнаружения.

4. Сравнение результатов определения общего содержания РВ новым спек-трофотометрическим и эбулиостатическим методами в сульфитных щелоках выявило линейную зависимость (R = 0,98) между ними, что позволяет определять общее содержание РВ без предварительного гидролиза.

5. Изучено спектрофотометрическим методом взаимодействие моносахаридов с катионами меди(П) в щелочной среде. Установлено, что окисление маннозы, рамнозы и рибозы медно-щелочным раствором начинается после индукционного периода, что объясняется особенностями их стереохимического строения, влияющими на комплексообразование с медью(Н) в медно-щелочном растворе.

6. На основании изучения взаимодействия моносахаридов с медно-щелочным раствором разработан новый фотометрический метод определения редуцирующих Сахаров (пат. № 2366931). Диапазон определяемых концентраций 0,05. 1,5 мг/мл, предел обнаружения 0,022 мг/мл. При определении РВ в сульфитных щелоках и древесных гидролизатах расхождение с результатами, полученными методом Бертрана, в среднем не превышает 1. .2 %.

СПИСОК НОРМАТИВНЫХ ссылок

ГОСТ 10574-91 Продукты мясные. Методы определения крахмала.

ГОСТ 10845-98 Зерно и продукты его переработки. Метод определения крахмала.

ГОСТ 12571-98 Сахар. Метод определения сахарозы.

ГОСТ 12575-2001 Сахар. Методы определения редуцирующих веществ.

ГОСТ 13192-73 Вина, виноматериалы и коньяки. Метод определения Сахаров.

ГОСТ 15113.6-77 Концентраты пищевые. Методы определения сахарозы.

ГОСТ 26176-91 Корма, комбикорма. Методы определения растворимых и легкогидролизуемых углеводов.

ГОСТ 27198-87 Виноград свежий. Методы определения массовой концентрации Сахаров.

ГОСТ 29177-91 Зерно. Методы определения состояния (степени деструкции) крахмала.

ГОСТ 29248-91 Консервы молочные. Йодометрический метод определения Сахаров.

ГОСТ 29301-92 Продукты мясные. Метод определения крахмала

ГОСТ 30305.2-95 Консервы молочные сгущенные и продукты молочные сухие. Методика выполнения измерений массовой доли сахарозы (поляриметрический метод).

ГОСТ 30648.7-99 Продукты молочные для детского питания. Методы определения сахарозы.

ГОСТ 3628-78 Молочные продукты. Методы определения сахара.

ГОСТ 5672-68 Хлеб и хлебобулочные изделия. Методы определения массовой доли сахара.

ГОСТ 5903-89 Изделия кондитерские. Методы определения сахара.

ГОСТ 8756.13-87 Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения Сахаров.

ГОСТ 9.801-82 Единая система защиты от коррозии и старения. Бумага. Методы определения грибостойкости.

ГОСТ Р 50549-93 Продукты гидролиза крахмала. Определение восстанавливающей способности и эквивалента глюкозы. Метод постоянного титра Лей-на и Эйнона.

ГОСТ Р 51240-98 Соки фруктовые и овощные. Метод определения d-глюкозы и D-фруктозы.

ГОСТ Р 51258-99 Молоко и молочные продукты. Метод определения сахарозы и глюкозы.

ГОСТ Р 51636-2000 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Фотометрический с применением 2,4-динитрофенола и перманганатный методы определения массовой доли водорастворимых углеводов.

ГОСТ Р 51875-2002 Вина, виноматериалы и коньяки. Фотоэлектроколо-риметрический метод определения массовой концентрации сахара с применением пикриновой кислоты (тринитрофенола).

ГОСТ Р 51880-2002 Кофе растворимый. Определение массовых долей свободных и общих углеводов. Метод высокоэффективной анионообменной хроматографии.

ГОСТ Р 51938-2002 Соки фруктовые и овощные. Метод определения сахарозы.

ГОСТ Р 52304-2005 Меласса свекловичная. Технические условия.

ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике.

МУК 4.1.1649-03 Спектрофотометрическое измерение массовых концентраций 4-0-а-2>глюкопиранозил-£)-глюкозы моногидрата (£>-мальтоза моногидрат; солодовый сахар) в воздухе рабочей зоны.

МУК 4.1.1687-03 Спектрофотометрическое измерение массовых концентраций 4-0-р-1)-галактопиранозил-(х-£)-глюкозы моногидрата (лактоза моногидрат, сахар молочный) в воздухе рабочей зоны.

МУК 4.1.238-96 Фотометрическое измерение концентраций левана (полисахарида микробного происхождения) в воздухе рабочей зоны.

МУК 4.1.251-96 Фотометрическое измерение концентраций оксиэтил-крахмала в воздухе рабочей зоны.

МУК 4.1.894-99 Методические указания по спектрофотометрическому измерению концентрации глюкозы в воздухе рабочей зоны.

DIN 10326:1994 Determination of sucrose and glucose content in milk products and ice cream; enzymatic method.

DEM 10780:2003 Instant coffee - Determination of free and total carbohydrate contents - Method using high-performance anion-exchange chromatography.

DIN EN 1140:1994 Fruit and vegetable juices — Enzymatic determination of D-glucose and £>-fructose content by the NADPH spectrometric method.

DIN EN 12146:1996 Fruit and vegetable juices — Enzymatic determination of sucrose content - NADP spectrometric method.

ICUMSA Method GS 1-5 (1998) The Determination of Reducing Sugars in Cane Raw Sugar by the Luff-Schoorl Procedure - Official.

ICUMSA Method GS 1/3/7-3 (2005) The Determination of Reducing Sugars in Cane Raw Sugar, Cane Processing Products and Specialty Sugars by the Lane and Eynon Constant Volume Procedure — Accepted.

ICUMSA Method GS 2/3/9-5 (2007) Reducing Sugars in Purified Sugars by the Knight+Allen EDTA Method - Official.

ICUMSA Method GS 4/3-3 (2007) The Determination of Reducing Sugars in Cane Molasses and Certain Refined Syrups by the Lane & Eynon Constant Volume Procedure — Official

ICUMSA Method GS 4-5 (2003) The Determination of Reducing Sugars in Beet Molasses by the Lane & Eynon Constant Volume Procedure — Official

ICUMSA Method GS 4/3-7 (2007) The Determination of Total Reducing Sugars in Molasses and Refined Syrups after Hydrolysis by the Lane & Eynon Constant Volume Procedure - Official

ISO 11292:1995 Instant coffee - Determination of free and total carbohydrate contents - Method using high-performance anion-exchange chromatography.

ISO 5377:1981 Starch hydrolysis products - Determination of reducing power and dextrose equivalent - Lane and Eynon constant titre method.

ISO 5554:1978 Meat products - Determination of starch content (Reference method).

NREL/TP-510-42623 (January 2008, Issue Date: 12/08/2006) Determination of Sugars, Byproducts, and Degradation Products in Liquid Fraction Process Samples.

1. Племенков, В.В. Введение в химию природных соединений Текст. / В.В. Племенков. — Казань: [б. и.], 2001. — 376 с.

2. Yuan, J.S. Plants to power: bioenergy to fuel the future Text. / J.S. Yuan, K.H. Tiller, H. Al-Ahmad, N.R. Stewart, C.N. Stewart Jr. // Trends in Plant Science. 2008. - Vol. 13, N 8. - P. 42W29.

3. Lee, J. Biological conversion of lignocellulosic biomass to ethanol Text. / J. Lee // Journal of Biotechnology. 1997. - Vol. 56, N 1. - P. 1-24.

4. Hahn-Hagerdal, B. Bio-ethanol the fuel of tomorrow from the residues of today Text. / B. Hahn-Hagerdal, M. Galbe, M.F. Gorwa-Grauslund, G. Liden, G. Zacchi // Trends in Biotechnology. - 2006. - Vol. 24, N 12. - P. 549-556.

5. Prasad, S. Ethanol as an alternative fuel from agricultural, industrial and urban residues Text. / S. Prasad, Anoop Singh, H.C. Joshi // Resources, Conservation and Recycling. 2007. - Vol. 50, N 1. - P. 1-39.

6. Sanchez, O.J. Trends in biotechnological production of fuel ethanol from differrent feedstocks Text. / O.J. Sanchez, C.A. Cardona // Bioresource Technology. -2008. Vol. 99, N 13. - P. 5270-5295.

7. Химия и древесина Текст.: Сборник. М.: Знание, 1974. — 64 с.

8. Щербаков, А.А. Фурфурол Текст. / А.А. Щербаков. Киев.: Гос. изд-во техн. лит-ры УССР, 1962. - 240 с.9. bCing, R.J. Sunfuels Text. / R.J. King // Progress in Energy and Combustion Science.-1982.-Vol. 8, N2.-P. 121-134.

9. Huang, H.-J. A review of separation technologies in current and future biorefm-eries Text. / H.-J. Huang, S. Ramaswamy, U.W. Tschirner, B.V. Ramarao // Separation and Purification Technology. 2008. - Vol. 62, N 1. - P. 1-21.

10. Lichtenthaler, F.W. Carbohydrates as green raw materials for the chemical industry Text. / F.W. Lichtenthaler, S. Peters // Comptes Rendus Chimie. -2004. Vol. 7, N 2. - P. 65-90.

11. IUPAC and IUBMB Joint Commission on Biochemical Nomenclature. Nomenclature of Carbohydrates (Recommendations 1996) Text. I I Pure and Applied Chemistry. 1996.-Vol. 68, N 10.-P. 1919-2008.

12. Кочетков, H.K. Химия углеводов Текст. / H.K. Кочетков, А.Ф. Бочков, Б.А. Дмитриев [и др.]. М.: Химия, 1967. - 672 с.

13. Химия Текст.: Энциклопедия/ Под ред. И.Л.Кнунянц.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. 972 с. - ISBN 5-85270-253-6.

14. Купцевич, Ю.Е. Хроматографическое разделение глюкозы и фруктозы Текст. / Ю.Е. Купцевич, О.Г. Ларионов, И.Д. Стальная и др. // Успехи химии. 1987. - Т. 56, № 3. - С. 510-522.

15. Травень, В.Ф. Органическая химия Текст.: Учебник для вузов: В 2 т. Т. 2 / В.Ф. Травень. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004.- 582 с.- ISBN 5-94628172-0.

16. Бочков, А.Ф. Углеводы Текст. / А.Ф. Бочков, В.А.Афанасьев, т.е. Заиков. -М.: Наука, 1980. 176 с.

17. Кульневич, В.Г. Моносахариды современные данные о структуре и стереохимии их молекул Текст. / В.Г. Кульневич // Соросовский образовательный журнал. - 1996. - № 8. - С. 41-50

18. Стоддарт, Дж. Стереохимия углеводов Текст. / Дж. Стоддарт. — М.: Мир , 1975.-304 с.

19. Hyvonen, L. Tautomeric equilibria of Z)-glucose and Z)-fructose; polarimetric measurements Text. / L. Hyvonen, P. Varo, P. Koivistoinen // Journal of food science. 1977. - Vol. 42, N 3. - P. 652-653.

20. Hyvonen, L. Tautomeric equilibria of D-glucose and £>-fructose; NMR spectro-metric measurements Text. / L. Hyvonen, P. Varo, P. Koivistoinen // Journal of food science. 1977. - Vol. 42, N 3. - P. 657-659.

21. Hyvonen, L. Tautomeric equilibria of D-glucose and £>-fructose; gas-liquid chromatographic measurements Text. / L. Hyvonen, P. Varo, P. Koivistoinen // Journal of food science. 1977. - Vol. 42, N 3. - P. 654-656.

22. Малинен, Р. Реакции углеводов Текст. / Р. Малинен, Э. Шёстрём // Химия древесины. -М.: Лесн. пром-сть, 1982. С. 138-153.

23. Bobleter, О. Hydrothermal degradation of polymers derived from plants Text. / O. Bobleter // Progress in Polymer Science. 1994. - Vol. 19, N 5, P. 797-841.

24. Азаров, В.И. Химия древесины и синтетических полимеров Текст.: Учебник для вузов. / В.И. Азаров, А.В. Буров, А.В. Оболенская. — СПб.: СПбЛТА, 1999.-628 с.

25. Polglase, W.J. Polysaccharides associated with wood cellulose Text. / W.J. Polglase// Advances in Carbohydrate Chemistry.- 1955.— Vol. 10.-P. 283-333.

26. Оболенская, А.В. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы Текст.: Учебное пособие для вузов / А.В. Оболенская, З.П. Ельницкая, А.А. Леонович. М.: Экология, 1991. - 320 с. - ISBN 5-7120-0264-7.

27. Antal, M.J., Jr. Mechanism of formation of 2-furaldehyde from d-xylose Text. / M.J. Antal Jr., T. Leesomboon, W.S. Mok, G.N. Richards // Carbohydrate Research. 1991. - Vol. 217. - P. 71-85.

28. Oefner, P.J. Quantitative studies on furfural and organic acid formation during hydrothermal, acidic and alkaline degradation of D-xylose Text. / P.J. Oefner, A.H. Lanziner, G.Bonn, O. Bobleter// Monatshefte fur Chemie. 1992.-Vol. 123.-P. 547-556.

29. Watanabe, M. Glucose reactions with acid and base catalysts in hot compressed water at 473 K. Text. / M. Watanabe, Y. Aizawa, T. Iida, T.M. Aida, C. Levy, K. Sue, H. Inomata // Carbohydrate Research. 2005. - Vol. 340, N 12. - P. -1925-1930.

30. Aida, T.M. Dehydration of D-glucose in high temperature water at pressures up to 80 MPa Text. / T.M. Aida, Y. Sato, M. Watanabe, K. Tajima, T. Nonaka, H. Hattori, K. Arai // The Journal of Supercritical Fluids. 2007. - Vol. 40, N3.-P. 381-388.

31. Kuster, B.F.M. The influence of the initial and catalyst concentrations on the dehydration of D-fructose Text. / B.F.M. Kuster, H.S. van der Bann // Carbohydrate Research. 1977. - Vol. 54. - P. 165-176.

32. Feather, M.S. The conversion of D-xylose and /^-glucuronic acid to 2-furaldehyde Text. / M.S. Feather// Tetrahedron Letters.- 1970.- Vol.11, N48, P. 4143-4145.

33. Antal, M.J., Jr. Mechanism of formation of 5-(hydroxymethyl)-2-furaldehyde from D-fructose and sucrose Text. / M.J. Antal Jr., S.L.W. Мок, G.N. Richards // Carbohydrate Research. 1990. - Vol. 199, N 1. - P. 91-109.

34. Nimlos, M.R. Energetics of xylose decomposition as determined using quantum mechanics modeling Text. / M.R. Nimlos, X. Qian, M. Davis, M.E. Himmel, D.K. Johnson// Journal of Physical Chemistry A. 2006. - Vol. 110, N42. -P. 11824-11838.

35. Костенко, В.Г. Механизм деградации моноз в присутствии кислых катализаторов Текст. / В.Г. Костенко, Б.М. Левитин // Гидролизное производство. 1972. - № 6. - С. 13-16.

36. Tarabanko, V.E. Kinetics of levulinic acid formation from carbohydrates at moderate temperatures Text. / V.E. Tarabanko, M.Yu. Chernyak, S.V. Aralova,

37. B.N. Kuznetsov // Reaction Kinetics and Catalysis Letters 2002. - Vol. 75, N l.-P. 117-126.

38. Shaw, P.E. Acid-catalyzed degradation of Z)-fructose Text. / P.E. Shaw, J.H. Tatum, R.E. Berry// Carbohydrate Research.- 1967.- Vol.5, N3.-P. 266-273.

39. Luijkx, G.C.A. Hydrothermal formation of 1,2,4-benzenetriol from 5-hydroxymethyl-2-furaldehyde and D-fructose Text. / G.C.A. Luijkx, F. van Rantwijk, H. van Bekkum // Carbohydrate Research. 1993. -Vol. 242.-P. 131-139.

40. Kuster, B.F.M. Analytical procedure for studying the dehydration of d-fructose Text. / B.F.M. Kuster, L.M. Tebbens // Carbohydrate Research. -1977.-Vol. 54.-P. 159-164.

41. Kuster, B.F.M. The influence of water concentration on the dehydration of d-fructose Text. / B.F.M. Kuster// Carbohydrate Research. 1977. - Vol. 54. -P. 177-183.

42. Kuster, B.F.M. The influence of pH and weak-acid anions on the dehydration of ZMructose Text. / B.F.M. Kuster, H.M.G. Temmink // Carbohydrate Research. 1977. - Vol. 54. - P. 185-191.

43. Крупенский, В.И. О природе каталитического действия катионов на распад моносахаридов Текст. / В.И. Крупенский// Химия древесины.- 1978.-№ 1. С. 72-75.

44. Крупенский, В.И. О превращениях ксилозы и фурфурола под влиянием хлорида алюминия Текст. / В.И. Крупенский, Т.В. Долгая // Химия древесины. 1978. - № 3. - С. 95-97.

45. Liu, Ch. The enhancement of xylose monomer and xylotriose degradation by inorganic salts in aqueous solutions at 180 °C Text. / Ch. Liu, Ch.E. Wyman// Carbohydrate Research. 2006. - Vol. 341, N 15. - P. 2550-2556. v

46. Гарновский, А.Д. Принцип ЖМКО и проблема конкурентной координации в химии комплексных соединений Текст. / А.Д. Гарновский, О.А. Осипов, С.Б. Булгаревич // Успехи химии. 1972. - Т. 41, № 4. - С. 648-678.

47. Horvat, J. Mechanism of levulinic acid formation Text. / J. Horvat, B. Klaic, B. Metelko, V. Sunjic// Tetrahedron Letters.- 1985.- Vol.26, N17.-P. 2111-2114.

48. Скопенко, В.В. Координационая химия Текст.: учеб. пособие/ В.В. Скопенко, А.Ю. Цивадзе, Л.И. Савранский, А.Д. Гарновский. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. 487 с. - ISBN 978-5-94628-287-1.

49. Справочник химика Текст. В 6 т. Т. 1. Общие сведения. Строение вещества. Свойства важнейших веществ. Лабораторная техника. — 2-е изд. пере-раб. и доп. / Гл. ред. Б.П. Никольский. М.; Л.: Химия, 1966. - 1072 с.

50. Дудкин, М.С. Гемицеллюлозы Текст. / М.С. Дудкин, B.C. Громов, Н.А.Ведерников, Р.Г. Каткевич, Н.К. Черно. Рига.: Зинатне, 1991. — 488 с. - ISBN 5-7966-0377-9.

51. Johansson, M.H. The formation of end groups in cellulose during alkali cooking Text. / M.H. Johansson, O. Samuelson // Carbohydrate Research. 1974. -Vol. 34, N 1. - P. 33-43

52. Крупенский, В.И. Окисление маннозы ионами Fe3+ в сернокислом растворе Текст. / В.И. Крупенский // Химия древесины. 1980. - № 3. - С. 49-50.

53. Крупенский, В.И. Окисление глюкозы ионами меди(П), железа(Ш) и це-рия(ГУ) в кислой среде Текст. / В.И. Крупенский, Т.В. Долгая// Химия древесины. 1978. - № 2. - С. 81-83.

54. Крупенский, В.И. Окисление галактозы ионами железа(Ш) в кислой среде Текст. / В.И. Крупенский// Журнал прикладной химии.— 1978.- Т. 51, № 6.-С. 1420-1422.

55. Крупенский, В.И. Окисление арабинозы ионами меди(П) в кислой среде Текст. / В.И. Крупенский// Журнал прикладной химии.- 1978.- Т:51, №6.-С. 1419-1420.

56. Крупенский, В.И. Исследование окислительного действия солей двухвалентной меди на растворы ксилозы и фурфурола в кислой среде Текст. / В.И. Крупенский, И.И. Корольков// Гидролизное производство: — 1972.— №6.-С. 10-13.

57. Крупенский, В.И. Окисление глюкозы нитратами ртути и серебра в кислой среде Текст. / В.И. Крупенский, Т.В. Долгая // Химия древесины. 1978. -№ 2. - С. 84-86.

58. Крупенский, В.И. Об окислительном действии солей двухвалентной ртути на растворы ксилозы и фурфурола в кислой среде Текст. / В.И. Крупенский // Химическая переработка древесины. Научные труды № 155. Л.: [б. и.], 1973. - С. 68-71.

59. Крупенский, В.И. О кинетике окисления альдоз ионами Fe(III) в сернокислом растворе Текст. / В.И. Крупенский // Журнал прикладной химии. — 1983.-№ 10.-С. 2384-2386.

60. Дорофеенко, Г.Н. Окисление моносахаридов и многоатомных спиртов уксуснокислой ртутью(П) в водном растворе Текст. / Г.Н. Дорофеенко // Украинский химический журнал. — 1961. Т. 27, № 1. — С. 114—117.

61. Stankovic, L. Oxidation of alditols by mercury(II) acetate Text. / L. Stankovic, K. Linek, M. Fedoronko // Carbohydrate Research. 1969. - Vol. 10. - P. 579583.

62. Емельянова, И.З. Изучение реакции окисления моносахаридов в щелочной среде и разработка нового метода определения редуцирующих Сахаров Текст.: дис. . канд. хим. наук / Емельянова Ираида Захаровна. JL, 1953.- 142 с.

63. Rertrand, M.G. Le dosage des sucres reducteurs Text. / M.G. Bertrand // Bulletin de la Societe Chimique. 1906.- Vol.35, N3.- P. 1285-1299. (Memoires).

64. Ponder, G.R. Pyrolysis of inulin, glucose and fructose Text. / G.R. Ponder,

65. G.N. Richards // Carbohydrate Research. 1993. - Vol. 244, N 2. - P. 341-359.

66. Оболенская, A.B., Практические работы по химии древесины и целлюлозы Текст. / А.В. Оболенская, В.П. Щеголев, Г.Л. Аким и др. М.: Лесная промышленность, 1965. — 412 с.

67. Schoorl, N. Zur jodometrischen Zuckerbestimmung mittels Fehling'scher Lo-sung Text. / N. Schoorl // Zeitschrift fur angewandte Chemie. — 1899. -Vol. 27.-P. 633-635.

68. Schoorl, N. Uitbreiding der Suikerreductietabel Text. / N. Schoorl // Chem. Weekbl. 1915. - Vol.12. - P. 481^82.

69. Демьянов, Н.Я. Общие приемы анализа растительных веществ Текст. /

70. H.Я Демьянов, Н.Д. Прянишников. М.; Л.: Гос. хим.-техническое изд-во, 1934.-340 с.

71. Жданов, Ю.А. Практикум по химии углеводов Текст. 3-е изд., перераб. и доп. / Ю.А. Жданов, Г.Н. Дорофеенко и др. Под ред. Ю.А. Жданова - М.: Высшая школа, 1973. - 179 с.г

72. Fehling, H. Die quantitative Bestimmung von Zucker und Starkhmel mittelst Kupfervitriol Text. / H. Fehling // Annalen der Chemie und Pharmacie. -1849.-Vol. 72, N 1 S. 106-113.

73. Maquenne, M.L. Sur le dosage du glucose par la methode de Lehmann Text. / M.L. Maquenne // Bulletin de la Societ6 Chimique. 1898. - Vol. 20, N. 22. -P. 926-927.

74. Benedict, R.S. A reagent for the detection of reducing sugars Text. / S.R. Benedict// Journal of Biological Chemistry. 1909. - Vol. 5. - P. 485487.

75. Simoni, R.D. Benedict's solution, a reagent for measuring reducing sugars: the clinical chemistry of Stanley R. Benedict Text. / R.D. Simoni, R.L. Hill, M. Vaughan// Journal of Biological Chemistry.- 2002.-Vol. 277, N16.-P. 10-11.

76. Benedict, R.S. A method for the estimation of reducing sugars Text. / S.R. Benedict // Journal of Biological Chemistry. 1911. - Vol. 9. - P. 57-59.

77. Lane, J.H. Determination of reducing sugars by means of Fehling's solution with methylene blue as internal indicator Text. / J.H. Lane, L. Eynon //. Journal of Society of Chemical Industry. 1923. - Vol. 32, N 42. - P. 32-36.

78. Низовкин, B.K. Эбулиостатический метод определения редуцирующих Сахаров Текст. / В.К. Низовкин, И.З. Емельянова // Журнал прикладной химии-1959.-№ 11.-С. 2516-2521.

79. Емельянова, И.З. Химико-технический контроль гидролизного производства Текст. / И.З.Емельянова- М.: Лесная промышленность, 1976.— 322 с.

80. Инструкция по химико-техническому контролю биохимической переработка! сульфитных щелоков, предгидрлоизатов и гидролизатов Текст. — Пермь: Звезда, 1982. 180 с. - (введ. 1 июля 1982).

81. Willstatter, R. Bestimmung von Traubenzucker mit Hypojodit Text. / R. Willstatter, G. Schudel // Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. -1918.-Vol. 51, N 1. — S. 780-781.

82. Browning, B.L. Methods of wood chemistry Text. / B.L. Browning N.Y.: In-terscience Publishers, 1967. - 863 p.

83. Коренман, И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений Текст. — 2-е изд., перераб. и доп. / И.М. Коренман. М.: Химия, 1975.-360 с.

84. Nelson, N. A photometric adaptation of the Somogyi method for the determination of glucose Text. / N. Nelson // Journal of Biological Chemistry. 1944. — Vol. 153.-P. 375-380.

85. Somogyi, M. Notes on sugar determination Text. / M. Somogyi // Journal of Biological Chemistry. 1952. - Vol. 195. - P. 19-23.

86. Березин, И.В. Исследование возможностей кинетического спектрофото-метрического метода определения глюкозы Текст. / И.В. Березин, М. Л. Рабинович, А.П. Синицын// Биохимия.- 1977.- Т.'42, № 9.-С. 1631-1636.

87. Han, N.S. Separation and detection of sugars and alditols on thin layer chroma-tograms Text. / N.S.Han, J.F. Robyt// Carbohydrate Research.- 1998.-Vol. 313, N 2. P. 135-137.

88. Степовая, Л.П. Газожидкостная хроматография моносахаридов в виде их триметилсилильных производных Текст./ Л.П. Степовая, Ю.И. Холькин // Сб.: Хроматографический анализ в химии древесины. Рига: Зинатне, 1975.-С. 18-30.

89. Sundberg, A. Determination of hemicelluloses and pectins in wood and pulp fibres by acid methanolysis and gas chromatography Text. / A. Sundberg, K. Sundberg, C. Lillandt, B. Holmbom // Nordic Pulp and Paper Research Journal. 1996. -N 4. - P. 216-219.

90. Sanz, M.L. Recent developments in sample preparation for chromatographic analysis of carbohydrates Text. / M.L. Sanz, Martinez-Castro // Journal of Chromatography A. 2007. - N 1153. - P. 74-89.

91. Meyer, F. Ion-Pair RP-HPLC Determination of sugars, amino sugars, and uronic acids after derivatization with p-aminobenzoic acid Text. / A. Meyer, C. Raba, K. Fischer // Analytical Chemistry. 2001. - Vol. 73, N 11. - P. 2377-2382.

92. Foyle, T. Compositional analysis of lignocellulosic materials: Evaluation, of method used for sugar analysis of waste paper and straw Text. / T. Foyle, L.Jennings, P. Mulcahy// Bioresource Technology.— 2007. -r. Vol.98.— P. 3026-3036.

93. Birosel-Boettcher, N. Measurements of starch in paper by high-pressure liquid chromatography Text. / N. Birosel-Boettcher// Tappi Journal.- 1993.-Vol. 76, N3.-P. 207-208.

94. O'Shea, T.J. Detection of carbohydrates by capillary electrophoresis with pulsed amperometric detection Text. / T.J. O'Shea, S.M. Lunte, W.R. LaCourse // Analytical Chemistry. 1993. - Vol. 65, N 7. - P. 948-951.

95. Soga, T. Simultaneous determination of monosaccharides in glicoproteins by capillary electrophoresis Text. / T. Soga, D.N. Heiger // Analytical biochemistry. 1998. - Vol. 261. - P. 73-78.

96. Campa, C. Overview on advances in capillary electrophoresis-mass spectrometry of carbohydrates: A tabulated review Text. / C. Campa, A. Coslovi, A. Flamigni, M. Rossi // Electrophoresis. 2006. - Vol. 27. - P. 2027-2050.

97. Рабинович, В.А. Краткий химический справочник Текст. 2-е изд., испр. и доп. / В.А. Рабинович, З.Я. Хавин, под. общ. ред. В.А. Рабиновича. - Л.: Химия, 1978.-392 с.

98. Юрьев, Ю.К. Практические работы по органической химии Текст.: Выпуск I и II / Ю.К. Юрьев. М.: Изд-во МГУ, 1964. - 420 с.

99. Байрамов, В.М. Основы химической кинетики и катализа Текст.: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.М. Байрамов. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. 256 с. - ISBN 5-7695-1297-0.

100. Борисова, Н.Н. УФ спектры карбонил содержащих фурановых соединений Текст. / Н.Н. Борисова, В.Г. Кульневич // Химия гетероциклических соединений. 1973. - № 5. - С. 590-594.

101. Справочник химика Текст. В 6 т. Т. 4. Аналитическая химия. Спектральный анализ. Показатели преломления. — 2-е изд. перераб. и доп. / Гл. ред. Б.П. Никольский. Л.: Химия, 1967. — 920 с.

102. Гладышев, В.П. Аналитическая химия ртути Текст. / В.П. Гладышев,

103. C.А. Левицкая, Л.М. Филиппова. -М.: Наука, 1974.-228 с.

104. Gowenlock, B.G. Ultraviolet absorption spectra of some mercury compounds Text. / B.G. Gowenlock, J. Trotman // Journal of Chemical Society. -1955.-P. 1454-1458.

105. Girisuta, B. Green Chemicals: A kinetic study on the conversion of glucose to levulinic acid Text. / B. Girisuta, L.P.B.M. Janssen, H.J. Heeres // Chemical Engineering Research and Design. 2006. - Vol. 84, N 5. - P. 339-349.

106. Harris, D.C. Quantitative Chemical Analysis Text. 7th edition/

107. D.C. Harris. N.Y.: W.H. Freeman and Company,- 2007. - xvii, 663, 136 p. -ISBN 0-7167-7041-5.

108. Степень, Р.А. Малеиновый ангидрид в продуктах окисления фурфурола молекулярным кислородом Текст. / Р.А. Степень, Т.В. Бараков, Ю.И. Холькин// Химия гетероциклических соединений. — 1973.— № 3.-С. 306-307.

109. Подчайнова, В.Н. Медь Текст. / В.Н. Подчайнова, JI.H. Симонова. — М.: Наука, 1990.- 279 с. (Аналитическая химия элементов). ISBN 5-02001316-1.

110. Бабко, А.К. Фотометрический анализ. Общие сведения и аппаратура Текст. / А.К. Бабко, А.Т. Пилипенко, под ред. А.К. Бабко. — М.: Химия, 1968.-388 с.

111. Иванов, В.Г. Практикум по органической химии Текст.: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / В.Г. Иванов, О.Н. Гева, Ю.Г. Гаверова. М.: Издательский центр «Академия», 2002. - 288 с. -ISBN 5-7695-0586-9.

112. Alekseev, Yu.E. Complexes of natural carbohydrates with metal cations Text. / Yu.E. Alekseev, A.D. Garnovskii, Yu.A. Zhdanov // Russian Chemicals Reviews. 1998. - Vol. 67, N 8. - P. 649-669.