WWW.KNIGA.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Онлайн материалы
 

«УДК 663.253.2:542.8 ГИДРАТАЦИЯ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ВИН ПО ДАННЫМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ Жилякова Т.А.1, Горобченко О.А.2, Николов О.Т.2, Аристова Н.И.1 Национальный институт винограда и вина ...»

Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского

Серия «Биология, химия». Том 25 (64). 2012. № 2. С. 228-232.

УДК 663.253.2:542.8

ГИДРАТАЦИЯ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ВИН

ПО ДАННЫМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

Жилякова Т.А.1, Горобченко О.А.2, Николов О.Т.2, Аристова Н.И.1

Национальный институт винограда и вина "Магарач" НААН Украины, Ялта, Украина

Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина Харьков, Украина E-mail: golden.heart@mail.ru Данные диэлькометрии длинноволнового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн применены для оценки гидратации этанола, глицерина, глюкозы и сахарозы в воде и водно-спиртовых растворах.

Ключевые слова: свободная и гидратная вода, глицерин, этанол, сахароза, вино.

ВВЕДЕНИЕ

Вода является универсальным растворителем для всех биологических сред.

Изменения в количественном и качественном составе водных систем могут проявляться в изменении соотношения между свободной и гидратной водой [1]. В связи с этим изучение гидратного окружения молекул актуально для правильного понимания механизмов межмолекулярных взаимодействий в растворах и биологических средах.

Для контроля влагосодержания различных сред традиционно применяют методы термогравиметрии и Фишера [2, 3], методы прикладной спектроскопии с использованием электромагнитных волн оптического и инфракрасного диапазонов и ЯМР [4, 5], а также освоенные технически последними сантиметровый и миллиметровый диапазоны длин волн (30 мм 1 мм) [6, 7].



Основным преимуществом сантиметровых и миллиметровых волн применительно к контролю влагосодержания является резкое возрастание чувствительности к воде с ростом частоты, практическая независимость поглощения сантиметровых и особенно миллиметровых волн от наличия проводящих примесей (в отличие от более длинных волн) и возможность применения для контроля сред, непрозрачных в инфракрасном и оптическом диапазонах волн.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Основным в алгоритме определения влагосодержания (W) является установление взаимосвязи между содержанием воды в изучаемой среде и ее диэлектрической проницаемостью (ДП). Величина ДП зависит от частоты поля, температуры, давления, а также от молекулярной структуры вещества и, в частности, гидратации. Эффект гидратации проявляется в уменьшении ДП водного

ГИДРАТАЦИЯ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ВИН…

раствора за счет исключения из системы в результате взаимодействия с растворенным веществом части молекул воды, способных ориентироваться в переменном электромагнитном поле.

Связь ДП раствора с гидратацией на СВЧ описывается различными соотношениями [8, 9].

Для случая малых концентраций С можно считать:

= 0 – C, (1) где 0 – ДП растворителя, – коэффициент пропорциональности, зависящий от степени гидратации, геометрии гидратируемых молекул, удельного объема, ДП основной среды и включений.

Статическую ДП (0) однокомпонентного водного раствора можно рассчитать по измеренным на СВЧ значениям действительной ' и мнимой '' частей комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) в предположении справедливости уравнений Дебая для воды в разбавленных растворах [8]:

0 = +, (2) где = 5,5 – ДП воды в ИК-диапазоне.

В данной работе результаты измерений КДП на разных частотах были использованы для оценки степени гидратации основных компонентов вин: глюкозы, этанола, глицерина, а также дисахарида сахарозы.





Измерения КДП образцов глицерина (16,67 мас.%) на длине волны 3,4 см выполняли резонаторным методом [8]. Образцы готовили на бидистиллированной воде, удельная электропроводность которой не превышала 10–4 Cм·м-1. Контроль электропроводности осуществляли с помощью моста переменного тока типа Р568 на частоте 10 кГц. Образцы вина с добавкой сахарозы готовили добавлением 30 г/дм3 сахарозы в белое сухое вино с исходной концентрацией сахаров 0,6 г/дм3.

Для оценки гидратации этанола и глицерина на других длинах волн использовали литературные данные измерений статической и КДП в образцах водных растворов с объемной долей этанола и массовыми концентрациями глицерина и глюкозы 10%, водно-спиртовых растворов с объемной долей этанола 10% и массовыми концентрациями сахарозы 10% и глицерина 15%.

Гидратацию исследованных веществ выражали числом гидратации H – количеством молекул воды, связываемым одной молекулой растворенного вещества.

Для расчета гидратации использовали формулу [8]:

1000 H=, (3) 0 M где М – молекулярная масса воды, = (0 – )/С, 0 – статическая ДП чистой воды, – статическая ДП раствора при молярной концентрации растворенного вещества C.

Жилякова Т.А., Горобченко О.А., Николов О.Т., Аристова Н.И.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В таблице 1 представлены результаты расчета чисел гидратации глицерина в воде и сахарозы в белом сухом вине (0 = 0 – ) по данным измерений КДП в смдиапазоне длин волн ( = 3 см).

–  –  –

Из представленных в таблице 1 данных следует, что гидратация сахарозы значительно выше, чем глицерина: в расчете на одно моносахаридное звено сахарозы – в 3,4 раза.

Результаты расчета гидратации спиртов и сахаров на основе имеющихся литературных данных измерения КДП на разных длинах волн представлены в таблице 2. Для расчета использовали данные измерений на длине волны 16,7 км [10], в диапазоне длин волн 0,02–2 м [11] и 9,4 мм [12]. Как следует из данных таблиц 1 и 2, гидратация сахарозы и глюкозы в воде и белом сухом вине очень близки, отличаясь на 1–2 молекул воды, а гидратация сахарозы превышает гидратацию глюкозы в 1,9 раза, что отражает дисахаридную структуру молекулы сахарозы, состоящей из остатков глюкозы и фруктозы.

–  –  –

Из полученных результатов следует, что глицерин связывает приблизительно на 1 молекулу воды больше, чем этанол. По абсолютной величине вычисленные числа гидратации спиртов при измерениях на миллиметровых длинах волн больше в 2–3 раза. Этот результат согласуется с данными о превышении в 1,8 раза гидратации мономера полиэтиленгликоля (ПЭГ) с молекулярной массой М = 37400, рассчитанной по спектральным измерениям в диапазоне от 300 до 8,6 мм (5,4 молекулы воды на мономерное звено ПЭГ) в сравнении с полученной нами ранее гидратацией мономера ПЭГ по данным измерений на 340 мм ( 3,0 молекулы воды на оксиэтильное звено ПЭГ и 2,6 молекул воды на молекулу этиленгликоля [8]). Следовательно, измерения КДП спиртов в миллиметровом диапазоне позволяют зафиксировать большее количество воды с измененной в сравнении с обычной водой структурой по сравнению с измерениями в сантиметровом диапазоне длин волн.

Гидратация глюкозы и сахарозы при измерениях в миллиметровом диапазоне превышает аналогичные данные, полученные в сантиметровом диапазоне длин волн, незначительно – в 1,1 раза.

Авторами работы [9] при исследовании водно-этанольных растворов на еще более короткой длине волны (2 мм) показано, что гидратация этанола складывается из двух частей – гидрофильной гидратации группы ОН ( 2,0 молекулы воды) и гидрофобной гидратации этильной группы ( 2,5 молекул воды), в сумме составляя 4,5 молекул воды на молекулу этанола. Под гидрофобной гидратацией при этом понимается изменение структуры воды в ближайшем окружении углеводородного радикала, связанное или с увеличением количества Н-связей между молекулами воды или с их упрочнением. Этот результат близок к полученной нами оценке гидратации этанола по измерениям КДП на длине волны 9,4 мм (5,6 молекул воды, табл. 2), что свидетельствует о том, что данные миллиметровой диэлектрометрии позволяют оценить максимальное количество воды с измененной в результате взаимодействия с растворенным веществом структурой.

ВЫВОД На основании полученных результатов найдено, что гидратация сахарозы и глюкозы происходит преимущественно по гидрофильному типу и значительно превышает гидратацию исследованных спиртов.

Установлено, что гидратация спиртов является следствием различных молекулярных механизмов их взаимодействия с растворителем, и по диэлектрическим измерениям в микроволновом и сантиметровом диапазонах длин волн возможно разделение вкладов гидратационных эффектов разной природы в суммарную гидратацию спиртов.

–  –  –

Аксенов С.И. Вода и ее роль в регуляции биологических процессов / Аксенов С.И. – М. : Наука, 1.

1990. – 117 с.

Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сухих веществ или влаги : ГОСТ 2.

28561-90. – [Действующий от 2010-06-25]. – М. : ИПК Изд. Стандартов, 2010. – 12 с.

–  –  –

3. Lage M.A. Contribucion a la tipificacion de vinos Gallegos : ribeiro, valdeorras y albarino. I. Determinacion de aqua / M.A. Lage, J. Simal, G. Salgado // Alimentaria. – 1988. – Vоl. 25, № 192. – P. 67–69.

4. Финч А. Применение длинноволновой ИК-спектроскопии в химии / Финч А., Гейтс П., Редклиф К. – М.: Мир, 1973. – 286 с.

5. Семена масличных культур. Одновременное определение содержания масла и влаги.

Спектрометрический метод импульсного ядерного магнитного резонанса (ISO 10565:1998, IDT) :

ДСТУ ISO 10565:2003. – [Действующий от 2005-01-07]. – К.: Госпотребстандарт Украины, 2005 – с.

14.

6. Мериакри В.В. Контроль влагосодержания в средах и материалах с помощью миллиметровых волн / В.В. Мериакри, И.П. Никитин, Е.Е. Чигряй // Радиотехника. – 1996. – № 2. – С. 98–101.

7. Мериакри В.В. Определение содержания спирта и сахара в водных растворах с помощью сантиметровых и миллиметровых волн. / В.В. Мериакри, Е.Е. Чигряй // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2004. – Т. 9, № 1. – С. 55–58.

8. Жилякова Т.А. Диэлектрические свойства водных растворов полиэтиленгликолей с различными молекулярными массами / Т.А. Жилякова, О.Т. Николов, В.Я. Малеев // Журн.физ.хим. – 1993. – Т.

67, № 7 – С. 1396–1400.

9. Завизион В.А. Исследование молекулярных взаимодействий в растворах методом миллиметровой спектроскопии. Сообщение 2. Водные растворы этанола / В.А. Завизион, В.А. Кудряшова, Ю.И. Хургин // Изв. АН СССР. Сер. Хим. – 1983. – С.1758–1763.

10. Ахадов Я.Ю. Диэлектрические свойства бинарных растворов / Ахадов Я.Ю. – М.: Наука, 1977. – 400 с.

11. Mashimo S. The dielectric relaxation of mixtures of water and primary alcohol / S. Mashimo, Sh. Kuwabara // J. Chem. Phys. – 1989. – Vol. 90, № 6 – P. 3292–3294.

12. Complex Permittivity Measurement of High Loss Liquids and its Application to Wine Analysi / Z.E. Eremenko, V.N. Skresanov, A.I. Shubnyi [at all.] // in the book: Electromagnetic Waves. Ed.by Dr.

Vitaliy Zhurbenko. – Croatia: Published by in Tech. Janeza. – 2011. – Chapter 19. – P. 403–422.

Жилякова Т.О. Гідратація основних компонентів вин за даними діелектричних вимірів / Т.О. Жилякова, О.О. Горобченко, О.Т. Нiколов, Н.І. Арістова // Вчені записки Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського. Сєрія „Біологія, хімія”. – 2012. – Т. 25 (64), № 2. – С. 228-232.

Дані дieлькометрii довгохвильового, сантиметрового і міліметрового діапазонів довжин хвиль застосовані для оцінки гідратації етанолу, гліцерину, глюкози і сахарози уводі і водно-спиртових розчинах.

Ключові слова: вільна і гідратна вода, гліцерин, етанол, сахароза, вино.

Zhilyakova T.A. Hydratation of the wines basic components from data of the dielectric measuring / T.A. Zhilyakova, O.A. Gorobchenko, O.T. Nikolov, N.I. Aristova // Scientific Notes of Taurida V.Vernadsky National University. – Series: Biology, chemistry. – 2012. – Vol. 25 (64), No. 2. – Р. 228-232.

Data of dielcometry long-wave, centimeter and millimeter ranges of waves lengths applied for the estimation of ethanol, glycerin, glucose and sucrose hydratation in water and aqueous-alcoholic solutions.

Keywords: free and hydrate water, glycerin, ethanol, sucrose, wine.

–  –  –



Похожие работы:

«ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Рабочая программа по предмету "Технология" для средней ступени образования, 5, 6,7, 8 классов составлена на основе:Примерная программа по учебным предметам: Технология 5-9 классы(-М.: Просвещение, 2011); Федер...»

«"Рассмотрено" "Согласовано" "Утверждено" Руководитель МО Заместитель директора по УВР Директор МБОУ "СОШ №21" _/ _/ /_ Протокол № от ""_2016 г. "_"_2016 г. Приказ № от ""_2016 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Литвиновой Анны Римовны...»

«Осадочные бассейны, седиментационные и постседиментационные процессы в геологической истории ПЕРКОЛЯЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ ПРИ ПОСТСЕДИМЕНТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССАХ ОБРАЗОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ. Г.А. Кринари1, Ю.Ш. Рахматулина2 Казанский (...»

«Предметная газета Вестник природы Печатное издание кабинета экологии СШ № 3 г.п. Зельва Девиз: "Мы хотим сделать мир экологичнее" 28 марта 2016 года №4 В номере: Во время весенних каникул прошла районная олимпиада по биологии среди учащихся 5-7 классо...»

«Математическая биология и биоинформатика 2015. Т. 10. № 2. С. 548–561. doi: 10.17537/2015.10.548 ===================ИНФОРМАЦИОННЫЕ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ============ ==================ТЕХНОЛОГИИ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ============ УДК: 531:[617:6...»

«1 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ОСВОЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ...»

«Лиски 2017 5 января 2016 года Президент РФ Владимир Путин подписал Указ о проведении в 2017 году в Российской Федерации Года экологии. Его проведение намечено в целях привлечения внимания общества к вопросам экологического развития России, сохранения биологического разнообразия и обеспечения эко...»

«ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Общебиологические знания необходимы не только специалистам, но и каждому человеку в отдельности, т.к. только понимание связи всего живого на планете поможет нам не наделать ошибок, ведущих к катастрофе. Вовлечь школьников в процесс познания живой природы, заставить их задуматься о тонких взаимо...»

«Пояснительная записка Процесс возрождения национального самосознания, получивший развитие в последние годы, обусловил проявление интереса к истории родного края, своего народа. Байкальский регион в своем географическом положении называют воротами в Азию, где переплетаются духовные культуры Восток...»








 
2017 www.kniga.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.