CC BY
357
УДК 541.64:543.544
СТЕРИЧЕСКАЯ ЭКСКЛЮЗИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ
© А.С. Боймирзаев
Научно-технологический комплекс ««Фан ва тараккиёт», Ташкентский государственный технический университет, ул. М. Голиб, 7а, Ташкент,
100174 (Узбекистан) E-mail: azamat58@intal.uz
В статье обсуждены принципы проведения анализа и исследования молекулярно-массовых характеристик водорастворимых полисахаридов методом эксклюзионной хроматографии. Рассмотрен сравнительный анализ хроматографических свойств сорбентов и подвижных фаз в исследовании водорастворимых полисахаридов различной природы (нейтральной, кислой и основной). Для устранения влияния агрегированных макромолекул полисахаридов на процесс эксклюзионной хроматографии предложен альтернативный метод - асимметричное фракционирование течением под влиянием поля.
Ключевые слова: стерическая эсклюзионная хроматография, полисахариды, электростатические и полиэлектролит-ные эффекты, неподвижная фаза, подвижная фаза, детектор многоуглового рассеяния лазерного света, вискозиметрия, молекулярно-массовое распределение.
I. Введение
Водорастворимые полимеры синтетического и природного происхождения находят широкое применение при производстве материалов различного назначения, используемых в химической, текстильной, фармацевтической, пищевой, косметической промышленности, сельском хозяйстве, медицине и ветеринарии [1-7]. Среди синтетических водорастворимых полимеров, в основном, используются поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, полиакриловая и полиметакриловая кислоты [1].
К водорастворимым производным полимеров природного происхождения относятся эфиры целлюлозы и хитозан. Простые эфиры целлюлозы, например, Na-карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), Na-сульфат целлюло-
за, обладают эмульгирующими, стабилизирующими, загущающими, клеящими, пленкообразующими свойствами и поэтому они играют важную роль в нефтяной, текстильной, пищевой, фармацевтической, косметической отраслях промышленности [2-4].
Уникальные свойства хитозана, включающие высокую биосовместимость и адгезию, а также возможности химической модификации, послужили серьезным основанием к его основному применению в биомедицине. Кроме того, он является перспективным материалом для создания композиционных полимерных пленок, волокон, ионообменников и т.д. [5-7].
Для воспроизводимого регулирования свойств водорастворимых полимеров, помимо химической структуры и степени замещения, к их важным характеристикам следует отнести молекулярно-массовое распределение (ММР), молекулярную массу (ММ) и зависящий от термодинамического качества растворителя радиус вращения. Средние ММ фракций обычно определяют вискозиметрическим или каким-либо другим методом, а для фракционирования из множества существующих методов наиболее эффективным зарекомендовала себя стерическая эксклюзионная хроматография (СЭХ) [8, 9]. Помимо фракционирования полимеров, этот метод является наиболее эффективным при изучении структурных изменений, происходящих в макромолекулах в процессах окисления [10, 11] и гидролиза [12-16], определении ММР при контроле чистоты полисахаридов, предназначенных для приготовления лекарств [17] и т.д. На основе разделения метода СЭХ лежит молекулярно-ситовый механизм, согласно которому макромолекулы, продвигаясь вдоль хроматографической колонки, разделяются в соответствии с их гидродинамическими размерами. Это условие строго
соблюдается, когда полностью отсутствуют энтальпийные взаимодействия между ионогенными группами полимера и поверхностью сорбента. СЭХ гидрофильных полимеров имеет свои особенности. Это связано с тем, что многие гидрофильные полимеры являются полиэлектролитами и при их хроматографировании наблюдаются побочные эффекты, нарушающие механизм разделения СЭХ.
II. Общая характеристика СЭХ
Сущность метода СЭХ состоит в разделении высокомолекулярных соединений по размерам макромолекул в колонках, заполненных пористыми сорбентами, часто называемыми гелями, с широким диапазоном диаметра пор, а именно, в среднем от 8 до 500 нм.
К достоинствам СЭХ относятся: использование небольших количеств исследуемого образца (в пределах мг), широкий интервал ММР (103-107 г/моль) и кратковременность анализа [18].
Разделение при СЭХ достигается на основе гидродинамического объема индивидуальных макромолекул и благодаря тому, что поры гелей проницаемы только для молекул определенных размеров. При прохождении раствора полимера через колонку, макромолекулы полимера проникают в те поры геля, которые доступны им по размеру. Небольшие по размеру макромолекулы проникают наиболее глубоко в поры геля и удерживаются в колонке более длительное время, чем более крупные макромолекулы. Макромолекулы с размерами, превышающими размеры наибольших пор, не удерживаются в колонке и элюируются первыми (рис. 1).
Рис. 1. Схема механизма разделения макромолекул в СЭХ [18]
Объём элюирования макромолекул в СЭХ определяется из выражения:
Уя = Уо + Ка Ур,
где Уо - свободный или межчастичный объем колонки; Ур - объем пор сорбента; Ка - коэффициент распределения. Общий объем СЭХ колонки определяется как Уо+Ур+Уматрицы, где Уматрицы - объем матрицы сорбента. Ка зависит от гидродинамического объема макромолекул и колеблется от нуля (молекулярный размер больше, чем самый большой размер пор) до единицы (размер молекул меньше размера самых маленьких пор): 0 < Ка < I.
На результаты СЭХ могут иметь влияние, например, адсорбция, ионная эксклюзия или деформация молекул из-за сил растяжения потока. Если растворы полисахарида содержат их агрегаты или ассоциаты, это может затруднить и даже сделать полностью невозможным процесс эксклюзионной хроматографии. В таком случае колонка действует как фильтр, который препятствует прохождению агрегата [18].
11.1. Сорбенты для СЭХ
В качестве наполнительного материала колонок для СЭХ водорастворимых полисахаридов нашли применение жесткие носители: пористое стекло (биоглас), пористый силикагель (порасил), а также полужесткие и мягкие носители: сшитые сополимеры стирола и дивинилбензола (стирогель), поливинилацетатные, поли-
СТЕРИЧЕСКАЯ ЭКСКЛЮЗИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
21
акриламидные и декстрановые (сефадекс) гели [9]. Ниже приводятся примеры, использующихся в последнее время, различных гелей. Так, например, в пористом силикагеле по эксклюзионному механизму выполнено разделение водных растворов декстранов Т-10, Т-20, Т-40, Т-70, Т-110, Т-161, Т-250, Т-500 [19]. Shodex ОН Pak KB 806 был применен для изучения ММР пуллулана с использованием в качестве подвижной фазы 0,05 н водного раствора NaH2PO4 при pH 4.95 [20]. ММР хитозана получено на высокосшитом полидиви-нилбензоле, используя в качестве элюента 4%-ный водный раствор уксусной кислоты [21]. Жесткий гель Jordi GBR (полидивинилбензол с привитой глюкозой) был использован при СЭХ декстранов с водной и водно-диметилсульфоксидной подвижными фазами [22]. Все еще используются сшитые декстрановые гели - сефадекс G-50 и G -100 [17], а также Superóse 12 HR 10 [14]. Существенным недостатком декстрановых гелей является деструкция углеводной матрицы, обусловливающая появление пиков, не соответствующих разделяемым веществам [9]. В последнее время для исследования ММР водорастворимых эфиров целлюлозы широко используются TSK GM PW (Toya Soda, Япония) [23], PL Aquagel OH (Polymer Laboratories, Англия) [24] и PSS Suprema (Polymer Standard Service, Германия) [25].
II.2. Хроматографы и методы детектирования при эксклюзионной хроматографии полисахаридов
Для СЭХ используются жидкостные хроматографы различных фирм-производителей (Хьюлет-Паккард, Дюпон, Бекман, Вариан, Шимадзу, Алтекс и др.), которые выпускают, помимо самих приборов, комплектующие части к ним, насосы, детекторы, упакованные сорбентом колонки, инжекторы, фильтры и др.
Исходя из поставленных задач, для хроматографического исследования выбирается подходящий хроматограф и укомплектовывают его соответствующими колонками и чувствительными детекторами [18]. В связи с низкой концентрацией вводимого образца полимера к чувствительности детекторов предъявляются особые требования. В СЭХ применяют следующие типы детекторов: дифференциальные рефрактометры [21, 22], фотометр многоуглового лазерного светорассеяния (ФМЛС) [10-12, 26-28], реже используют УФ детекторы [8, 9].
Дифференциальные рефрактометры измеряют непосредственно отклонение светового пучка, обусловленное различием в показателях преломления образца и эталонной жидкости. С его помощью можно определить небольшие изменения показателя преломления. Показатель преломления An пропорционален изменению плотности Ар (при концентрации полимера Ас) раствора. Недостаток рефрактометрических детекторов - высокая чувствительность к изменениям температуры. Повышение температуры вызывает увеличение уровня шумов [8].
При малоугловом лазерном рассеянии света измерения проводят в интервале углов 2-10°. Поскольку объем рассеяния света геометрически определен, получаемые значения М„ представляют собой абсолютные величины. Достоинством такого детектора является то, что проблема осветления раствора образца для исследования сводится к минимуму, что связано с очень маленьким объемом (0,1 мкл) рассеивания. Кроме того, этот метод детектирования не сопряжен с деструкцией полимеров; обеспечивает возможность абсолютной калибровки при определении ММ; высокая чувствительность позволяет исследовать небольшие объемы разбавленных растворов образцов; конструкция измерительной кюветы позволяет исключить фоновое рассеяние; длинноволновый лазерный излучатель дает возможность исключить флуоресценцию. Поэтому этот метод детектирования нашел широкое применение в СЭХ водорастворимых полисахаридов для определения ММ, радиуса вращения и ММР [10-12, 26-29]. Недостатком детектора малоуглового лазерного светорассеяния является то, что СЭХ более низкомолекулярных фракций невоспроизводима и эта проблема увеличивается из-за более низкой интенсивности сканирования света [18, 26].
С помощью ФМЛС и рефрактометрического детектора в СЭХ можно определить абсолютные значения молекулярных масс исследуемых полимеров и не требуется провести калибровки колонок с полимерными стандартами [12, 18, 30, 31]. Используя такой хроматограф, авторы работы [28, 32, 33] для водорастворимых простых эфиров целлюлозы определили ММР, ММ и Rq. При проведении СЭХ метилгидроксиэтилцеллю-лозы (МГЦ) [28] элюент дегазировали с использованием дегазатора ERK 3315а. Пробы вводили через автоматизированный узел ввода НР серии 1100 (Хьюлетт Паккард). Непосредственно перед колонками установлен поликарбонатный фильтр с размерами пор 0,8 мкм (Nucleopore, Comino Costar Bodenheim). Для фракционирования МГЦ использованы четыре TSK PW XL колонки, установленные в порядке уменьшения размеров пор (TSK G 6000 PW XL, G 5000 PW XL, G 4000 PW XL и G 3000 PW XL). Колоночный термостат служит для поддержки постоянной температуры 25 °С в эксклюзионных колонках. Детекторами служили
ФМЛС и дифференциальный рефрактометр. Измеренные данные вносятся в стандартный персональный компьютер (ПК) с программой ASTRA 2.11в и просчитывается в версии ASTRA для Windows 4.73.04.
Диаграмма элюирования раствора образца МГЦ с мономодальной кривой для концентрационного (рефрактометрического) (сплошная линия) и светорассеянного (пунктирная линия) сигналов показана на рисунке 3. На графике приведены также кривая для ММ (абсцисса слева) и радиус вращения в интервале от 100 до 30 нм (абсцисса справа). Отсюда определены средневесовая ММ Мw = 318 000 г/моль и средний радиус вращения Rg= 67 нм [28].
В ФМЛС светорассеивающая кювета дает возможность on-line детектирования (т.е. «в темпе поступления информации») полимерных молекул в потоке элюента. Информация по ММ здесь может быть получена непосредственно как функция интенсивности рассеяния. Использование ФМЛС имеет то преимущество, что информация о радиусе вращения (RG) молекул больше, чем Х/20 может быть получена на угловой зависимости рассеяния света [18]:
Кс/Rj = 1/М + 1бП no2RG2sin2 (j/2)/3m + ..
(1)
где К = 4 п2 по2 (ап/ае)2/МАХ4, Я = I И2/1оУ,.
Интенсивность рассеяния света при угле I вносится как понижающий параметр Я;, который нормализует до интенсивности падающего излучения 1о и расстояние от детектора И, от рассеивающего объема У8. Интенсивность рассеянного света зависит от ММ и от радиуса вращения Я0.
Необходимо учитывать, что определение функции распределения производных целлюлозы при сочетании рефрактометрического детектора с ФМЛС возможно лишь в случае изолированных клубков в системах растворителей, которые не формируют агрегаты, а образуют дисперсии.
Рис. 2. Схема хроматографа для СЭХ [24].
I - элюент, 2 - дегазатор, 3 - насос,
4 - пульсирующий демпфер, 5 - фильтр, 0,02 мкм, 6 - автоматический узел ввода пробы, 7 - фильтр, 0,8 мкм, 8 - защитная колонка, 9 - СЭХ колонка,
10 - дифференциальный рефрактометр,
II - ФМЛС , 12 - слив, 13 - ПК
Рис. 3. Диаграмма элюирования метилгидроксиэтилцеллюлозы с кривыми сигнала рефрактометрического детектора (—) и сигнала детектора многоуглового лазерного светорассеяния (—), а также радиуса вращения (Яс) и молярной массы (М„) [24]
II.3. Роль подвижной фазы в СЭХ водорастворимых полисахаридов
В качестве подвижной фазы при СЭХ водорастворимых полисахаридов используются вода в случаях минимальных взаимодействий элюируемых веществ с пористыми частицами неподвижной фазы или друг с другом и растворы электролитов. Вода применяется в основном при СЭХ нейтральных полисахаридов совместно, например, полужесткого геля сефадекс С-15 [34] и полиакриламидных гелей [35].
При СЭХ полисахаридов, содержащих кислые или основные функциональные группы, в случае использования воды имеют место электростатические взаимодействия растворенного вещества с неподвижной фазой. Для подавления такого взаимодействия иногда прибегают к повышению температуры колонки [35]. Однако это не всегда дает ожидаемый эффект. Последний достигается, если в качестве элюента применяют растворы электролитов, оптимальную концентрацию которых необходимо определять для каждого конкретного случая [9]. Некоторые полисахариды, например, арабиногалактан, наряду с полиэлектролитными эффектами способны образовывать в воде ассоциаты [36]. Для подавления полиэлектролитных эффектов и разрушения ассоциатов арабиногалактана авторы [32] применили элюент, содержащий фосфорную кислоту и бромистый литий.
На Т8К PW колонках в зависимости от разделяемых полисахаридов были использованы различные элю-енты [37]. По причине отрицательной заряженности этих гелей неионные полисахариды, во избежание адсорбционных явлений, фракционированы 0,1 М раствором нитрата натрия. В этих же условиях происходит разделение анионных полисахаридов без взаимодействия с неподвижной фазой. При элюировании водой нормальные хроматограммы получены лишь для низкомолекулярного декстрана. При фракционировании катионных полимеров для снижения адсорбционных взаимодействий использован в качестве элюента 0,5 М раствор уксусной кислоты, содержащий 0,3М сульфата натрия. Причем уменьшение концентрации последнего до 0,1 М приводило к невоспроизводимым результатам.
Гидрофильные катионные полимеры, гликольхитозан, ДЭАЭ-декстран успешно фракционируются в
0,8 М нитрате натрия. Однако концентрация нитрата натрия ниже 0,4 М недостаточна для предотвращения адсорбции. В таблице 1 приведены отдельные полимеры для СЭХ водорастворимых полисахаридов различной природы (нейтральной, кислой и основной) с условиями проведения хроматографического процесса, включающими используемые колонки, элюенты и тип детектора.
III. Влияние концентрации полимера на процесс элюирования
При отсутствии межмолекулярных взаимодействий макромолекул полимера объем элюирования Уа остается постоянным вплоть до критической концентрации С* полимера (рис. 4). Это справедливо для нейтральных и анионных полисахаридов. Например, для ксантана или сукциногликана критическая концентрация С*<0,1 г/л [45]. Выше критической концентрации объем элюирования увеличивается. Концентрационные эффекты особенно ярко проявляются при исследовании полиэлектролитов в СЭХ.
Уц., мл
Таблица 1. Условия для стерической эксклюзионной хроматографии для полисахаридов различной природы
Полисахариды Неподвижная фаза, Подвижная фаза Детектор Литература
колонка, температура
Нейтральные
Ламинародекстрины Сефадекс G-15 (100 х 0,5) см Вода Рефрактометр 34
Галактоманнан, галактан Биогель P-100 (48 х 0,1) см 50 мМ, АсОЫа, pH 5,2 УФ, 490 нм 38
2 колонки TSK PW (6000+5000) 0,1 М LiNO3 Рефрактометр 39
Галактоолигосахариды Shodex KS-802, (30 х 0,8) см, 80 °С Вода Рефрактометр 35
Олигосахариды Biogel P-2, P-6, (25x0,46) см 0,1M NaCl УФ,232 нм 40
Декстрины Jordi GBR (25 х 0,46) см Вода+ДМСО Дифференциальный рефрактометр 22
Гидроксиэтилцеллюлоза TSK PW 6000, 5000, 4000, 3000 (25 х 0,46) см 0,1 М NaNO3 Дифференциальный рефрактометр + многоугловое лазерное светорассеяние 18
Амилоза, амилопектин Силикагель с диольной фазой (25 х 0,46) см ДМСО+МеОН (15%) +АсО№Н4 Дифференциальный рефрактометр 41
Кислые
Пектин TSK PW 6000, 5000, 4000, 3000 (30 х 0,7) см, 30 °С 0,44 М АсОН +0,06М Ас0№а+0,1М №а2804+ 1 мл пропио-новой кислоты - // - 41
Рамногалактуровая TSK HW503 или HW 55S 50 мМ АсО№Н4 - // - 42
фракция гидролизата (50 х 0,25) см буферный раствор,
пектина рН 5,2
Альгинат натрия, гиалу- TSK GM PW 0,1 М ЫаЫОз - // - 37
ронат натрия, карбокси- (60 х 0,75) см
метилцелюлоза, хонд-
роитин сульфат натрия
Основные
Хитозан Поливинилбензол, (25 х 0,46) см 4%-ный водный АсОН - // - 21
Пиперазин производные хитозана ТБК GMPWXL 2 х (30 х 0,75 см) 0,3 М АсОН (рН 4,5) + 0,2 М ацетат натрия Детектор по многоугловому рассеянию света, рефрактометр, вискозиметр 43
Гликольхитозан ТБК GM PW (60 х 0,75) см 0,5 М АсОН +0,3 М №2Б04 или 0,8 М №N03 Дифференциальный рефрактометр 37
Хитозан ацетат, кватер-низированный амило-пектин Пористый силикагель с привитыми аммонийными. группами 0,05 М АсО№Н4 - // - 44
Так, макромолекулы полиэлектролита при продвижении вдоль хроматографической колонки испытывают на себе действие двух факторов. В соответствии с молекулярно-ситовым эффектом молекулы с большей ММ занимают положение в передней части хроматографической зоны. При этом начинает действовать эффект, связанный с зависимостью размеров молекул полиэлектролитов от их концентрации в растворе. Более крупные молекулы, попавшие в переднюю часть зоны, где концентрация раствора меньше, чем в центре, дополнительно «разворачиваясь», увеличиваются в размерах и «догоняют» молекулы, движущиеся в центральной части хроматографической зоны. Последняя в результате этого приобретает сильно вытянутый передний фронт и резко обрывающийся задний. На выходе из колонки хроматограмма имеет такой вид, который дает возможность заключить о полиэлектролитной природе элюируемого вещества. В таких случаях необходимо устранить влияние концентрации полимера на форму хроматограмм и объем элюирования разделяемых макромолекул оптимальным подбором ионной силы или рН раствора. Поэтому при интерпретации подобной хроматограммы в процессе определения ММР следует учитывать не только калибровочную зависимость, установленную для данной системы, но и концентрационный эффект, связанный с набуханием полимерного клубка.
Рис. 4. Влияние концентрации декстрана на объем элюирования. Декстран Т-40, М№=40 000, растворитель: Н20-этиленгликоль (1%) [45]
При высоких концентрациях полимера (>С*) селективность фракционирования по ММ снижается. Следовательно, для получения оптимальных результатов необходимо вводить в колонку раствор образца полимера с концентрацией ниже критической С* [45].
IV. Влияние агрегации молекул на элюционные свойства полисахаридов
При подготовке образцов полисахаридов к анализу методом СЭХ часто возникают проблемы, связанные с образованием в растворах ассоциатов и агрегатов в зависимости от рН или ионной силы раствора [26, 27]. Ответственными за агрегацию макромолекул полисахаридов могут быть кулоновские силы, гидрофобные взаимодействия или образование водородных связей. В этом случае для предотвращения агрегации используются те же методы, которые применяются для устранения или уменьшения адсорбции. Если полисахариды, например, водорастворимые производные целлюлозы, содержат в растворе агрегированные или немолекулярные дисперсии, такие супрамолекулярные структуры не способны проникать через промежутки между частицами геля в эксклюзионных колонках и не будут извлечены после того, как элюент пройдет через колонку [18]. В таких случаях диаграмма элюирования получается ошибочной, поскольку неизвестно, какая часть макромолекул удерживается в агрегированных структурах. Определение в процентах количества полимера, действительно прошедшего через колонку, позволяет оценить качество фракционирования и значение функций полученного распределения, например, при СЭХ водорастворимых производных целлюлозы (табл. 2)
Таблица 2. Средняя ММ, радиус вращения и выход некоторых производных целлюлозы, полученные при фракционировании методом СЭХ [18]
Образец Mw 10 3, г/моль Mw/Mn Rg, нм Выход, масс.%
Метилцеллюлоза (МЦ)
МЦ1 65 2,4 36 94 ± 10
МЦ2 183 3,9 47 90 ± 10
МЦ3 166 2,7 48 85 ± 10
МЦ4 231 4 61 84 ± 10
МЦ5 351 2,2 78 83 ± 10
Метилгидроксиэтилцеллюлоза (МГЭЦ)
МГЭЦ 1 297 2,1 71 99 ± 10
МГЭЦ 2 335 2,6 82 98 ± 10
МГЭЦ 3 360 2,9 90 92 ± 10
МГЭЦ 4 299 2,3 72 87 ± 10
МГЭЦ 5 294 2,9 76 72 ± 10
Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ)
КМЦ 1 176 3,2 60 96 ± 10
КМЦ 2 375 2,9 95 95 ± 10
КМЦ 3 839 1,4 135 42 ± 10
Как видно из таблицы 2, степень выхода образцов метилцеллюлозы и карбоксиметилцеллюлозы уменьшается с увеличением молекулярной массы Mw с 94 до 83% и с 96 до 42%, соответственно, в то время как для образцов метилгидроксиэтилцеллюлозы такой закономерности не наблюдается. Для значений с низким процентом извлечения функция распределения несет в себе непредсказуемость доли агрегированного полимера высокой ММ. По причине неопределенности состава агрегированных структур возникают трудности при интерпретации функции распределения, получаемой при фракционировании методом СЭХ.
Избежать влияния адсорбции и агрегации при определении ММ можно, если использовать альтернативный метод СЭХ - метод асимметричного фракционирования течением под влиянием поля (АФТП) [18, 46]. В отличие от СЭХ и других хроматографических методов разделение по ММ этим методом происходит в асимметричном канале, заполненном элюентом. К потоку элюента через всю поверхность канала прикладывается внешнее поле или подается второй поток растворителя под углом 90° [18]. Этот поток продвигает введенный в канал образец к противоположной стенке канала, формируя, таким образом, равновесный слой, толщина которого различна и зависит от присущего макромолекулам коэффициент диффузии. Поток элюен-та, текущего вдоль канала, имеет параболический профиль, так как в центре канала скорость течения элюен-та является наибольшей. Под влиянием поперечного потока макромолекулы большего размера сдвигаются к противоположной стенке сильнее, чем молекулы меньшего размера. Благодаря более высокому коэффициенту диффузии молекулы меньшего размера быстрее входят в поток параболического профиля и элюируются раньше более крупных молекул. Все другие аспекты описанного выше метода: ввод образца, двойное детектирование (рефрактометрическое и ФМЛС ), обработка полученных данных - такие же, как и при СЭХ [18]. Метод АФТП позволяет разделять полимеры с широким диапазоном ММ (от 103 до 1012), что соответствует размеру частиц от 10-3 до 1 мкм, а также определять, помимо ММ, и радиус вращения. Результаты, полученные авторами работы [18], показали, что фракционирование частично агрегированных водорастворимых производных целлюлозы предпочтительно проводить методом асимметричного фракционирования под влиянием поля.
V. Заключение
Несмотря на многочисленные проблемы, рассмотренные в обзоре, СЭХ является важным аналитическим методом, ценность которого состоит в возможностях эффективного фракционирования водорастворимых полисахаридов, изучения их структурных изменений в процессах окисления или гидролиза, определения молекулярной массы, радиуса вращения и молекулярно-массового распределения. Этот метод имеет большое значение при идентификации, проведении кинетических исследований, происходящих с участием полисахаридов, контроле процессов кислотного и ферментативного гидролиза, а также при контроле чистоты полисахаридов, предназначенных для пищевой и фармацевтической промышленности.
Список литературы
1. Geoffrey Lee. Surfactants and Polymers in Drug Delivery. Drugs and the Pharmaceutical Sciences. Marcel Dekker, New York, Basel, 2002. V. 122. 336 p.
2. Huan-ying Shi, Li-ming Zhang, Yu-qian Ma, Ju-zhen Yi. Synthesis and Characterization of Water-Soluble Cellulose
Derivatives with Thermo- and pH-Sensitive Functional Groups // Journal of Macromolecular Science. 2007. Part A. V. 44. №10. P. 1109-1113.
3. Кряжев В.Н., Широков В.А. Состояние производства эфиров целлюлозы // Химия растительного сырья. 2005. №3. С. 7-12.
4. Fiedorowicz M., Kapusniak J., Karolczyk-Kostuch S .Selected novel materials from polysaccharides // Polimery. 2006. V. 51. №7-8. P. 517-523.
5. David L. Kaplan. Biopolymers from Renewable Resources. Springer. 1998. 417 p.
6. Kumar M.N.V.R. A review of chitin and chitosan applications // Reactive and Functional Polymers. 2000. V. 46. P. 1.
7. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение / Под. ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихорева, В.Г. Варламова.
М., 2002. 368 с.
8. Teresa M., Laguna R., Medrano R., Plana M.P. and Tarazona M.P. Polymer characterization by size-exclusion chromatography with multiple detection // Journal of Chromatogr. A. 2001. V. 919. P. 13-19.
9. Mori S, Barth H.G.Size-exclusion chromatography. Berlin, Springer. 1999. 234 p.
10. Tsuguyuki S. Misahiro Y., Akira I. TEMPO mediated oxidation of native cellulose: SEC-MALLS analysis of water
soluble and insoluble fractions in the oxidized products // Cellulose. 2005.V. 12. №3. P. 305-315.
11. Izumi S., Masahiro Y., Tsugyuki S., Akira I. SEC-MALLS analysis of cellouronic acid prepared from regenerated cellulose by TEMPO-mediated oxidation // Cellulose. 2006. V. 13. №1. P. 73-80.
СТЕРИЧЕСКАЯ ЭКСКЛЮЗИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
27
12. White D.R., Hudson P., Adamson J.T. Dextrin characterization by high-perfomance anion-exchange chromatography-pulsed amperometric detection and size-exclusion chromatography-multiangle light scattering - refractive index detection // J. Chromatogr. A. 2003. V. 997. №1-2. P. 79-85.
13. Cohen A., Schagerlof H., Nilsson C., Melander C., Tjerneld F., Gorton L. Liquid chromatography-mass spectroscopy analysis of enzyme-hydrolysed carboxymethylcellulos for investigation of enzyme selectivity and substituent pattern // J. Chromatogr. A. 2004. V. 1029. №46. P. 3.
14. Melander M., Vuorinen T. Determination of the degree of polymerization of carboxymethylcellulose by size-exclusion chromatography // Carbohydrate Polymers. 2001.V. 46. №3. P. 227-233.
15. Liu Yi-jun, Jang Yin, Feng Yun-fang, Han Dong Cin. Investigation of molecular weight and molecular weight distribution of chitosan and its product destruction by gel-permeation chromatography// J. Funck. Polym. 2004. №4. P. 671-674.
16. Новиков В.Ю. Кислотный гидролиз хитина и хитозана // Журнал прикладной химии // 2004. Т. 77. №3. С. 490-493.
17. Чушенко В.Н., Дихтярев С.И., Шабатура О.А., Карамова О.Е. Использование гель-хроматографии в исследовании и анализе полисахаридов // Фармаком. 2001. №1. С. 56-61.
18. Kulicke W.-M., Clasen C., Lohman C. Characterization of water-soluble cellulose derivatives in term of the molar mass and particle size as well as their distribution // Macromol. Symp. 2005. V. 223. P. 151-174.
19. Eltekov A.-Yu. Liquid chromatography of dextrans on porous silica beds // J. Chromatogr.A. 2005. V. 1100. №1. P. 15-19.
20. Shingel K.I., Tsarekov V.M., Petrov P.T. Size-exclusion chromatography study of the molecular weight distribution of Y-irradiated pullulan // Carbohydr.Research. 2000. V. 324. №4. P. 283-287.
21. Хабаров В.Б., Пронин А.Д., Гринь А.Б., Самуйленко А.Я. Изучение молекулярно-массового распределения полимерных молекул хитозана методом ВЭЖХ // Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана. Казань, 12-17 июня 2006 г.М., 2006. С. 139-145.
22. Merienne S., Busnel J-P., Fricoteaux F., Frudhomme J.-C. Size-exclusion chromatography of dextrans in DMSO as eluent // J.Liq.Chromatogr.and related technol. 2000. V. 23. №11. P. 1745-1756.
23. Hoogendam C.W., de Keizer A, Cohen Stuart M.A. and Bijsterbosch B.H. Persistence Length of Carboxymethyl Cellulose As Evaluated from Size Exclusion Chromatography and Potentiometric Titrations // Macromolecules. 1998. V. 31. №18. P. 6297-6309.
24. Beister J. Bestimmung von Molmassen, Teilchengrossen und deren Verteilungen an hydrofob und hydrophyl modifizieren Cellulosederivaten. Zur Erlangung der Doktorgrades des Fachbereiches Chemie der Universitat Hamburg. 2001.
25. Boymirzaev A.S.Size-exclusion chromatography of water-soluble cellulose esters // Russian Journal. Phys.Chem. 2006.
V. 80. №8. P. 1347-1349.
26. He feng-ga.Study of polysaccharides of mustard // Spectrosc. and Spectral Anal. 2006. V. 26. №2. P. 321-323.
27. Berggen R., Berthold F., Sjoholm E., Lindstrom M. Improved methods for evaluating the molar mass distributions of cellulose in kraft pulp // J. Appl. Polym. Sci. 2003.V. 88. №5. P. 1170-1179.
28. Pfefferkorn P.,Beister J., Hild A., Thielking H., Kulicke W.-M. Determination of the molar mass and the radius of gyration, together with their distributions for methylhydroxyethylcelluloses // Cellulose. 2003. V. 10. P. 27-36.
29. Masahiro Y., Izumi S., Akira I. SEC-MALLS analysis of softwood kraft pulp using LiCl/1,3-dimethyl-2-imidasoldinone as an eluent // Cellulose. 2005. V. 12. №2. P. 151-158.
30. Dupont A.-L., Mortha G. Comparative evaluation of size-exclusion chromatography and viscometry for the characterization of cellulose // J. Chromatog. A. 2004. V. 1026. №1-2. P. 129-141.
31. Wittgren B, Stefansson M and Porsch B .Interaction between sodium dodecyl sulphate and non-ionic cellulose derivatives with online multiangle light scattering and refractometric detection // J. Chromatogr. A. 2005. V. 1082. №2. P. 166-175.
32. Porsch B, Andersson M, Wittgren B, Wahlund KG. Molecular mass distribution analysis of ethyl(hydroxyethyl)cellulose by size-exclusion chromatography with dual light-scattering and refractometric detection // J. Chromatogr. A. 2002. V. 946. №1-2. P. 69-81.
33. Keary M. Characterization of METHOCEL cellulose ethers by aqueous SEC with multiple detectors // Carbohydrate Polymers. 2001.V. 45. №3. P. 293-303.
34. Wu, Chi-San. Column Handbook for Size Exclusion Chromatography. 1999, Academic Press. 461 p.
35. Kimura K., Matsimoto K., Ishahara C., Harada K., Miyagi A. Structure determination of galacto-oligosaccharides by pyridylamination and NMR spectroscopy // Carbohydrate Res. 1995. V. 270. P. 33-42.
36. Медведева С.А., Александрова Г.П., Танцирев А.П. Гель-проникающая хроматография арабиногалактана // Известия вузов. Лесной журнал. 2002. №6. С. 104-114.
37. Kato Y., Matsuda T., Hashimoto T. New gel permeation column for the separation of water soluble polymers // J. Chromatogr. 1985. V. 332. P. 39-42.
38. Petkowicz C.L.O., Milas M., Mazeau K., Bresolin T. ete. Conformation of galactomannan: experimental and modelling approaches // Food Hydrocolloids. 1999. V. 13. №3. P. 263-266.
39. Parker A., Lelimonsin D., Minion C.,Boulenguer P. Binding of galactomannans to kappa-carrageenan after cold mixing // Carbohydr. Res. 1995. V. 272. P. 91-96.
40. Hyun Ok Yang, Nur Sibel Gunay, Toshihiko Toida, Balagurunathan Kuberan, Guangli Yu, Yeong Shik Kim and Robert J. Linhardt. Preparation and structural determination of dermatan sulfate-derived oligosaccharides // Glycobiol-ogy. 2000. V. 10. №10. P. 1033-1039.
41. Majdoub H., Roudesli S., Picton L., Le Cerf D., Muller G., Grisel M. Prickly pear nopals pectin from Opuntia ficus-indica physico-chemical study in dilute and semi-dilute solutions // Carbohydrate polymers. 2001. V. 46. №1. P. 6979.
42. Zhan D., Janssen P., Mort A.J. Scarcity or complete lack of single rhamnose residues interspersed within the homoga-lacturonan regions of citrus pectin // Carbohydrate Res. 1998. V. 308. P. 373-380.
43. Holappa J., Soininen P., Asplund T., Luttikhedde T., Masson M., Jarvinen T. Novel water-soluble quaternary piperazine derivatives of chitosan - synthesis and Characterization // Macromol. Biosci. 2006. №6. P. 139-144.
44. Hui Liu ,Yumin Du , Xiaohui Wang ,Liping Sun. Chitosan kills bacteria through cell membrane damage // International journal of food microbiology. 2004. V. 95. №2. P. 147-155.
45. Rinaudo M. Tinland B.Some problems in aqueous size-exclusion chromatography of synthetic polymer and biopolymer characterization // J. Appl. Polym. Sci. Appl. Polym. Symp. 1991. V. 48. P. 19-31.
46. Woon-Jung Kim, Chul Hun Eum, Seung-Taik Lim, Jung-HaHan et al. Separation of Amyloseand Amylopectin in Corn Starch Using Dual-programmed Flow Field-Flow Fractionation // Bull. Korean Chem. Soc. 2007. V. 28. №12. P. 2489-2492.
Поступило в редакцию 2 июня 2008 г.
После переработки 12 декабря 2008 г.
