The analisis of interaction of monosaccharides with aminoacids in food raw by quantum-chemical methods

Autor: Inna Popova, Olena Mayboroda, Natalia Simurova, Oleksandr Karmashov
Rok vydání: 2020
Předmět:
HF5001-6182
Raw material
Polysaccharide
chemical bonds
Hydrolysis
oligosaccharides
T1-995
Organic chemistry
Molecule
Monosaccharide
Business
Reactivity (chemistry)
sweeteners
Chemical composition
гідроліз полісахариду
олігосахариди
амінокислоти
квантово-хімічне моделювання
ефективні заряди
цукрозамінники
хімічні зв’язки
effective charges
Technology (General)
УДК 66.094.941:547.455.65
chemistry.chemical_classification
amino acids
Aqueous solution
Chemistry
polysaccharide hydrolysis
quantum-chemical modeling
гидролиз полисахаридов
олигосахариды
аминокислоты
квантово-химическое моделирование
эффективные заряды
сахарозаменители
химические связи
Zdroj: Technology Audit and Production Reserves, Vol 6, Iss 3(56), Pp 31-36 (2020)
Technology audit and production reserves; Том 6, № 3(56) (2020): Chemical engineering; 31-36
Technology audit and production reserves; Том 6, № 3(56) (2020): Хімічна інженерія; 31-36
Technology audit and production reserves; Том 6, № 3(56) (2020): Химическая инженерия; 31-36
ISSN: 2706-5448
2664-9969
DOI: 10.15587/2706-5448.2020.218156
Popis: The object of research is the products of hydrolysis of the polysaccharide inulin (glucose, fructose) of plant raw materials used for the production of food products for health-improving and prophylactic purposes. The search for optimal conditions for the transformation of polysaccharides in the processes of hydrolytic cleavage into fructose-oligosaccharide products requires a thorough study of both the chemical composition of the raw material and the interaction between the components. This affects both the stability of the initial, intermediate and final products of the hydrolysis of the polysaccharide, and its release from plant materials and the further course of its fragmentation. Literature data indicate that the chemical composition of carbohydrate-containing plant materials, in particular the content of mineral components, has not yet been fully studied and requires additional research and refinement. After all, macro- and microelements in its composition are not only important nutrients, but can also take an active part in the transformation of organic components through complexation at intermediate stages of these processes. In addition, the question of the possible interaction of organic compounds in the composition of food raw materials, in particular biopolymers, which make up a significant part of the mass – carbohydrates and protein compounds, also requires attention. Such interaction under normal conditions has practically not been studied, but it can affect the course of technological processes of processing. The study of intermolecular interactions occurring in complex natural systems is often complicated either by the absence of direct (selective) physical and physicochemical research methods, or by the multicomponent chemical composition of the system, or by the complexity of the objects (substances) of the study themselves. This is especially true for natural substances of a polymeric nature – proteins, peptides, poly- and oligosaccharides. Therefore, the work paid special attention to the study of the interaction of these components. The spatial structure of inulin molecules, oligosaccharides and elementary units of these polymers has been investigated using quantum chemical modeling. The distribution of effective charges on carbohydrate atoms is calculated; it directly affects their reactivity. And also quantum-chemical models of the interaction of protein substances of plant materials with carbohydrates in vacuum and in aqueous solutions are created, depending on their dilution.
Об'єктом дослідження є продукти гідролізу полісахариду інуліну (глюкоза, фруктоза) рослинної сировини, що використовуються для виробництва харчових продуктів оздоровчо-профілактичного призначення. Пошук оптимальних умов перетворення полісахаридів у процесах гідролітичного розщеплення на фруктозо-олігосахаридні продукти вимагає ретельного вивчення як хімічного складу сировини, так і взаємодії між компонентами. Це впливає як на стабільність вихідних, проміжних та кінцевих продуктів гідролізу полісахариду, так і на його вивільнення з рослинної сировини та на подальший перебіг його фрагментації. Літературні дані свідчать про те, що хімічний склад вуглеводовмісної рослинної сировини, зокрема вміст мінеральних компонентів, вивчений ще не повністю та вимагає додаткових досліджень і уточнень. Адже макро- та мікроелементи в його складі не тільки є важливими нутрієнтами, але й можуть брати активну участь у перетвореннях органічних компонентів шляхом комплексоутворення на проміжних стадіях цих процесів. Крім того, вимагає до себе уваги і питання можливої взаємодії органічних сполук у складі харчової сировини, зокрема біополімерів, що складають значну частину маси – вуглеводів і білкових сполук. Така взаємодія за звичайних умов практично не вивчалася, але може впливати на перебіг технологічних процесів переробки. Дослідження міжмолекулярних взаємодій, що відбуваються у складних природних системах, часто ускладнюється або відсутністю прямих (селективних) фізичних і фізико-хімічних методів дослідження, або багатокомпонентністю хімічного складу системи, або ж складністю самих об’єктів (речовин) дослідження. Особливо це стосується природних речовин полімерної природи – білків, пептидів, полі- та олігосахаридів. Тому у роботі було приділено особливу увагу вивченню взаємодії цих компонентів. За допомогою квантово-хімічного моделювання досліджено просторову будову молекул інуліну, олігосахаридів та елементарних ланок цих полімерів. Розраховано розподіл ефективних зарядів на атомах вуглеводів, що безпосередньо впливає на їх реакційну здатність. А також створені квантово-хімічні моделі взаємодії білкових речовин рослинної сировини з вуглеводами у вакуумі та в водних розчинах залежно від їх розведення.
Объектом исследования являются продукты гидролиза полисахарида инулина (глюкоза, фруктоза), содержащегося в растительном сырье, и используемые для производства пищевых продуктов оздоровительно-профилактического назначения. Поиск оптимальных условий преобразования полисахаридов в процессах гидролитического расщепления до фруктозо-олигосахаридных продуктов требует тщательного изучения, как химического состава сырья, так и взаимодействия между компонентами. Это влияет как на стабильность исходных, промежуточных и конечных продуктов гидролиза полисахаридов, так и на их экстракцию из растительного сырья и на дальнейший ход фрагментации. Литературные данные свидетельствуют, что химический состав углеводсодержащего растительного сырья, в частности содержание минеральных компонентов, изучен еще не полностью и требует дополнительных исследований и уточнений. Ведь макро- и микроэлементы в его составе не только содержат нутриенты, но и могут принимать активное участие в преобразованиях органических компонентов путем комплексообразования на промежуточных стадиях этих процессов. Кроме того, требует к себе внимания и вопрос возможного взаимодействия органических соединений в составе пищевого сырья, в частности биополимеров, составляющих значительную часть массы – углеводов и белковых соединений. Такое взаимодействие при обычных условиях практически не изучалась, но может влиять на ход технологических процессов переработки. Исследование межмолекулярных взаимодействий, происходящих в сложных природных системах, часто осложняется отсутствием прямых (селективных) физических и физико-химических методов исследования, многокомпонентностью химического состава системы, или же сложностью самих объектов (веществ) исследования. Особенно это касается природных веществ полимерной природы – белков, пептидов, поли- и олигосахаридов. Поэтому в работе было уделено особое внимание изучению взаимодействия этих компонентов. С помощью квантово-химического моделирования исследовано пространственное строение молекул инулина, олигосахаридов и элементарных звеньев этих полимеров. Рассчитано распределение эффективных зарядов на атомах углеводов, непосредственно влияющее на их реакционную способность. А также созданы квантово-химические модели взаимодействия белковых веществ растительного сырья с углеводами в вакууме и в водных растворах в зависимости от их разведения.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: