Химико-фармакологическое исследование нативных гуминовых кислот торфов Томской обл.

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.................................................... 6
ВВЕДЕНИЕ............................................................. 8
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Торф как источник биологически активных веществ................ 13
1.2. Химические свойства гуминовых кислот........................... 15
1.3. Биологическая активность гуминовых кислот...................... 20
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ:
ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования........................................... 34
2.2. Методы исследования............................................ 35
2.2.1. Анализ группового состава органического вещества торфов...... 35
2.2.2. Методы качественного и количественного определения биологически активных веществ торфов............................................. 39
2.2.2.1. Качественное определение биологически активных
веществ............................................................. 39
2.2.2.2. Количественное определение биологически активных веществ 43
2.2.3. Методы химического исследования гуминовых кислот торфов 47
2.2.3.1. Элементный анализ.......................................... 47
2.2.3.2. Ультрафиолетовая спектроскопия............................. 47
2.2.3.3. Инфракрасная спектроскопия................................. 48
2.2.3.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса........ 48
2.2.3.5. Спектроскопия протонного и ядерного магнитного резонанса 48
2.2.3.6. Молекулярно-массовое распределение......................... 49
2.2.3.7. Определение содержания кислых функциональных групп......... 49
2.2.3.8. Определение содержания тяжелых металлов методом нейтронно-
активационного анализа.............................................. 50
2.2.4. Методы исследования биологической активности
гуминовых кислот.................................................... 51
3
2.2.4.1. Экспериментальные животные.................................. 51
2.2.4.2. Оценка острой токсичности................................... 51
2.2.4.3. Патоморфологическое исследование на крысах.................. 52
2.2.4.4. Исследование динамики концентраций в сыворотке крови........ 52
2.2.4.5. Исследование влияния на реологические свойства крови........ 53
2.2.4.6. Оценка антигипоксической активности......................... 54
2.2.4.7. Исследование влияния гуминовых кислот на окислительное фосфорилирование в митохондриях печени и головного мозга мышей при гипоксии......................................................... 55
2.2.4.8. Оценка гепатозащитной активности............................ 57
2.3. Статистическая обработка результатов............................ 58
ГЛАВА III. ХИМИКО-ФАРМАКОГНОСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОРФОВ И СТРОЕНИЯ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ
3.1. Анализ группового состава органического вещества и ботанический состав торфов........................................................ 59
3.2. Общий фитохимический анализ торфов.............................. 63
3.3. Исследование химической структуры гуминовых кислот.............. 67
3.3.1. Элементный анализ гуминовых кислот............................ 68
3.3.2. Спектральный анализ гуминовых кислот.......................... 71
3.3.2.1. Ультрафиолетовая спектроскопия гуминовых кислот............. 71
3.3.2.2. Оптические свойства гуминовых кислот........................ 73
3.3.2.3. Инфракрасная спектроскопия гуминовых кислот................. 75
3.3.2.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса
гуминовых кислот..................................................... 82
3.3.2.5. Спектроскопия протонного и ядерного магнитного
резонанса гуминовых кислот........................................... 86
ГЛАВА IV. СТАНДАРТИЗАЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ СУБСТАНЦИИ ДЛЯ ПРОЕКТА ФАРМАКОПЕЙНОЙ СТАТЬИ ПРЕДПРИЯТИЯ «ГУМИНОВЫЕ КИСЛОТЫ ТОРФА»............................ 91
17
вискозиметрии дают величины 700 - 26000, методы центрифугирования и светорассеяния - 30000 - 80000 Да. Такие различия обусловлены высокой полидисперсностью макромолекул ГК, полученных из различных источников [101, 108, 156].
Основными образоватслями ГК являются двух- и трехатомные фенолы, выполняющие в растениях роль дыхательных хромогенов, образующих дубильные вещества и являющиеся строительным материалом лигнина, а также антоцианы, гидроксифлавоны, аминокислоты и различные энзимы высших растений, грибов и бактерий [54,-131, 210]. Механизм образования ГК торфов сводится к следующему: при гидролитическом отщеплении боковых цепей в слабокислой водной среде происходит окисление меланоидинов и накопление карбонильных групп, что создает условия для конденсации по месту отщепления боковых цепей азотсодержащих меланоидинов с ароматическими структурами лигнина и превращения их в ГК [131].
Общая структура ГК как ароматических соединений с подвижными я-электронами и наличием разнообразных функциональных групп при ароматических ядрах, увеличивающих реакционную способность и подвижность всей системы, способность к ионному обмену, образованию комплексов, окислительно-восстановительным процессам, определяет большое разнообразие свойств этих кислот. На сегодняшний день существует несколько гипотетических моделей строения ГК.
Наиболее широкое распространение получило представление о структуре ГК торфа (рис. 1.1) по F. Stevenson [285, 286], согласно его гипотетической модели, ГК включают в себя свободные и связанные фенольные гидроксигруппы, хиноидные структуры, бензольные кольца, связанные мостиками через азот и кислород, различным образом прикрепленные к ароматическим кольцам, карбоксильные группы.
Отечественными учеными - Д.С. Орловым (рис. 1.2) [156] и
И.Д. Комиссаровым (рис. 1.3) [88] также предложены формулы, которые
18
наиболее реально объясняют практически все известные сегодня химические и физические свойства ГК и могут служить основой для понимания природы их биологической активности.
нс=о
NH
I
Рис. 1.1. Гипотетическая структура ГК по К. Stevenson
Эти формулы предполагают двучленность мономерной структуры ГК, в состав которых входят гидролизуемые компоненты типа моно- и полисахаридов и полипептидов (отдельных аминокислот). При двучленном строении ГК, как отмечает Комиссаров И.Д. [88-91], содержащийся в них углерод находится в двух формах: ароматический углерод с sp2 ~ валентными электронами и алифатический углерод с sp' - гибридизированными электронными орбиталями.
Рис. 1.2. Схема строения структурной ячейки ГК по Д.С. Орлову