CC BY
1122
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _________________________________2007, том 50, №9-10_____________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.127:661.183.123.2
А.Ш.Штанчаев, А.С.Насриддинов, Х.И.Тешаев, З.К.Мухидинов, академик АН Республики Таджикистан Д.Х.Халиков ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ ЗЕИ^ КУКУРУЗНОЙ МУКИ
На протяжении последних лет белки семян злаковых культур интенсивно исследуются, что имеет большую значимость для решения вопросов, связанных не только с получением полноценного продукта питания. Сфера их применения значительно возросла. Так, спирторастворимые белки кукурузы - зеины в последние годы используются как альтернатива различным коммерческим пластмассам на основе нефти [1,2]. Причём пластмассы на основе зеина производят стандартным методом - экструзией (выдавливанием) [3]. Кроме того, зеины обладают прекрасными плёнкообразующими свойствами. Для этого требуется лишь незначительная модификация, улучшающая свойства зеиновых плёнок с помощью таких сшивающих агентов, как формальдегид, глутаральдегид, эпихлоргидрин, лимонная кислота, крахмал и др. [4]. Гибкие зеиновые плёнки в последние годы находят широкое применение в медицине и пищевой промышленности.
Исследования показали, что зеины, основные белки зерна кукурузы, синтезируются на полисомах, которые прикрепляются на поверхности эндоплазматического ретикулума или вакуолей. Это многокомпонентные белки, с высокой агрегирующей способностью, состоят из четырёх различных классов: а-, Р-, у- и 5-зеинов, отличающихся по молекулярной массе и расположению в белковых тельцах. Растворимость зеинов зависит от последовательности аминокислотных остатков в молекуле белка. а-зеин составляет 75-85% общего количества белка, построен из двух полипептидных цепей массой 23 000-24 000 и 26 500-27 000 Da соответственно, Р-зеин (17 500 Da) и у-зеин (21 800 Da) составляют 10-15% и 5-10% от общего количества белка соответственно [5]. у -зеин состоит из трёх доменов: ^концевого пролина - богатого домена, центральной части и большого С- концевого цистеина - богатого домена [6].
В предыдущей работе [7] для исследования полипептидного состава и агрегирующих свойств зеинов был проведён электрофорез белков в 14% ПААГ, содержащим SDS-Nа, который позволил выявить около 7 компонентов, отнесённых к а-, Р-, у- зеинам и их димерам и тетрамерам.
Исследование свойств этих уникальных по структуре белков может значительно расширить сферу их применения. В литературе данные по молекулярно-массовому распределению (ММР) зеинов отсутствуют. В связи с этим представлял интерес исследование ММР фракции зеинов, выделенных из кукурузной муки местного производства с целью дальнейшего изучения механизма их гелеобразования.
Для исследований использовали фракцию зеина, выделенную из кукурузной муки 75% этанолом. Готовили 0.01% раствор, а в качестве осадителя использовали 0.1 М раствор №С1. Предварительно растворитель - 75% раствор этанола и осадитель - 0.1 М раствор №С1, пропускали через тонкопористую мембрану [7].
Турбидиметрическое титрование проводили на лабораторном турбидиметре 2100 AN К (НАСН, ^А) при комнатной температуре. Вначале проводили предварительное грубое титрование: 30 мл раствора зеина в 75% этаноле помещали на магнитную мешалку Variomag и при перемешивании титровали раствором 0.1 М №С1 до появления еле заметного помутнения. Замеряли объем осадителя, израсходованного на грубое титрование.
Далее проводили точное титрование. Для этого в стаканчик наливали исходный раствор зеина, соответствующий приблизительно объему измерительной ячейки, ставили на магнитную мешалку и при непрерывном перемешивании добавляли определенное количество осадителя - 0.1 М раствор №С1. После каждой порции осадителя переливали содержимое стаканчика в стандартный герметичный сосуд, который помещали в измерительную ячейку турбидиметра и определяли мутность в нефелометрических единицах (ЫТЦ) . Отсчеты производили при добавлении осадителя до тех пор, пока мутность раствора не перестала изменяться. Обработка полученных данных проводилась по методике [8]. Данные приведены в таблице.
Таблица
Результаты турбидиметрического титрования раствора зеина кукурузы
У,мл у=УТУ о+У Ду 1-У т.ети Т:=Т-Т0 Т Т — Т ДТ2 АТ2
Т2 л 1 -У Ау
3 0.078 0.922 1.93 0.38 0.412
4 0.102 0.024 0.898 2.53 0.98 1.091 0.679 28.903
5 0.124 0.022 0.876 3.47 1.92 2.192 1.101 49.335
6 0.146 0.021 0.854 4.47 2.92 3.417 1.225 57.668
7 0.166 0.02 0.834 5.38 3.83 4.591 1.174 58.009
8 0.185 0.019 0.815 6.14 4.59 5.632 1.041 53.961
9 0.203 0.018 0.797 6.76 5.21 6.541 0.909 49.318
10 0.221 0.018 0.779 7.57 6.02 7.729 1.188 67.45
11 0.238 0.017 0.762 7.57 6.02 7.9 0.171 10.142
12 0.254 0.016 0.746 8.29 6.74 9.036 1.136 70.414
13 0.27 0.015 0.73 9.03 7.48 10.24 1.204 77.873
14 0.284 0.015 0.716 9.75 8.2 11.458 1.218 82.118
15 0.299 0.014 0.701 10.5 8.95 12.76 1.302 91.394
16.2 0.315 0.016 0.685 11.4 9.85 14.379 1.619 98.913
17 0.325 0.01 0.675 12 10.45 15.492 1.113 106.097
18 0.338 0.013 0.662 12.3 10.75 16.242 0.75 59.178
19 0.35 0.012 0.65 12.2 10.65 16.393 0.151 12.388
20 0.362 0.012 0.638 12.4 10.85 17.009 0.616 52.355
21 0.373 0.011 0.627 12.7 11.15 17.796 0.787 69.356
22 0.384 0.011 0.616 13.1 11.55 18.762 0.966 88.261
23 0.395 0.011 0.605 13.7 12.15 20.082 1.32 124.817
24 0.405 0.01 0.595 13.6 12.05 20.258 0.177 17.302
25 0.415 0.01 0.585 13.9 12.35 21.113 0.855 86.567
26 0.425 0.01 0.575 14 12.45 21.637 0.524 54.887
27 0.434 0.009 0.566 13.9 12.35 21.814 0.177 19.115
28 0.443 0.009 0.557 14 23.467 0 0
где V - объем добавленного осадителя; Т - мутность раствора полимера; То - мутность прозрачного раствора полимера, равная 1.55 NTU; Vo - начальный объем раствора полимера, равный 35.23 мл; у -объемная доля осадителя; Т - мутность, обусловленная выделенным полимером; Т2 - мутность с поправкой на разбавление раствора.
тз
СЧ
I-
■О
У
Интегральная дифференциальная
Рис. Интегральная и дифференциальная кривые турбидиметрического титрования раствора
зеина кукурузы.
Как видно из рисунка, кривая зависимости мутности раствора зеина кукурузы от объемной доли осадителя (интегральная кривая турбидиметрического титрования) имеет пологую форму, что указывает на широкое молекулярно-массовое распределение макромолекул зеина.
По дифференциальной кривой турбидиметрического титрования можно выявить, что у зеина кукурузы существует 5 макромолекулярных фракций, которые имеют узкое молекулярно-массовое распределение. Профиль и распределение этих фракций подтверждают данные литературы о наличии в зеине двух полипептидов а-зеина (24 kDa и 26 kDa); у-зеина (22 kDa); Р-зеина (17 kDa) и 5-зеина соответственно.
Таким образом, метод турбидиметрического титрования в данном случае вполне может заменить такие дорогостоящие методы определения ММР протеинов, как гель-проникающая хроматография, ультрацентрифугирование и светорассеяние.
Acknowledgments
The authors would like to thank the ERRC ARS of the USDA for its collaboration andfinancial support.
Институт химии им.В.И.Никитина Поступило 06.12.2007 г.
АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Shukla R., Cheryan M. - Ind. Crops Prod., 2001, № 13, p. 171-192.
2. Lawton J.W. - Cereal Chem., 2002, № 71, p. 1-18.
3. Sessa D.J., Selling G.W.,Willett J.L., Palmquist D.E. - Industrial Crops and Products, 2006, № 23, p. 15-22.
4. Kima S., Sessa D.J., Lawton J.W. - Industrial Crops and Products, 2004, № 20, p. 291-300.
5. Esen A. - Journal of Cereal Science, 1987, № 5, p. 117-128.
6. Kogan M.J., Dalcol I., Gorostiza P., Lopez-Iglesias C., Pons M., Sanz F. - J. Mol. Biol., 2001, № 312, p. 907-913.
7. Касымова Г.Ф., Бобокалонов Д.Т., Халикова М.Д., Мухидинов З.К., М.А. Куканиев М.А. - Известия АН РТ. Отд. физ-мат., хим. и геол. наук, 2007, № 2 (127), с. 42-50.
8. 8. Практикум по высокомолекулярным соединениям. М.: Химия, 1985, 224 с.
А.Ш.Штанчаев, А.С.Насриддинов, Х.И.Тешаев, З.К.Мухидинов, Д.Х.Холиков ТИТРОНИИ ТУРБИДИМЕТРИИ ЗЕИНИ АЗ ОРДИ ЧУВОРИМАККА
ЧУДОКАРДАШУДА
Дар макола натичаи омузиши таксимоти вазнии молекулах,ои зеини аз чуворимакка гирифташуда бо усули турбидиметрй гирд оварда шудааст. Омузиш ни-шон медихдд, ки зеин аз 5 фраксиях,ои асосии сафеда иборат буда, таксимоти вазнии мавдуд дорад. Ин фраксиях,о омехтаи а-зеин (24 kDa ва 26 kDa); у-зеин (22 kDa); Р-зеин (17 kDa) ва 5 зеин-ро дар таркиби сафедаи чуворимакка тасдик менамояд.
A.Sh.Shtanchaev, A.S.Nasriddinov, Kh.I.Teshaev, Z.K.Muhidinov, D.Kh.Khalikov TURBIDMETRIC TITRATION OF CORN ZEIN
The dependence of corn zein solution turbidity on the fraction volume of a precipitant (the integrated curve) has the flat form that specifies for wide molecular mass distribution of studied corn zein. Apparently from the differential curve of turbidimetric titrations can be revealed that corn zein contains five molecular fractions with narrow distribution. These fractions profile corresponding to the literature data related of two polypeptides of a-zein (24 kDa and 26 kDa); y-zein (22 kDa); P-Zein (17 kDa) and 5 -zein, respectively.
