Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Современное состояние и основные тенденции развития в области исследований меланинов гриба Inonotus obliquus 10
1.1 Характеристика меланинов гриба Inonotus obliquus и их антиоксидантные свойства 10
1.2 Модификация меланинов гриба Inonotus obliquus и близких им по химической природе природных полимерных соединений 20
1.3 Выделение меланинов гриба Inonotus obliquus из сырья 27
ГЛАВА 2 Объекты и методы исследования 34
2.1 Объекты исследования 34
2.2 Методы исследования . 35
2.3 Техника эксперимента 38
ГЛАВА 3 Экспериментальна часть 43
3.1 Структурно-химическая характеристика меланинов гриба Inonotus obliquus (чага) 43
3.2 Химическая модификация меланинов гриба Inonotus obliquus (чага) 58
3.2.1 Модификация меланинов методом окислительного гидроксилирования по Эльбсу 58
3.2.2 Модификация меланинов методом периодатного окисления 62
3.2.3 Модификация меланинов методом восстановления сульфитом натрия в щелочной среде 68
3.3 Разработка способов выделения меланинов гриба Inonotus obliquus (чага) из сырья 70
3.3.1 Разработка способа выделения меланинов из чаги экстракцией в электрическом поле 70
3.3.2 Разработка способа выделения меланинов из чаги с использованием в качестве экстрагента этилового спирта 78
3.3.3 Разработка способа выделения меланинов из чаги методом щелочного гидролиза 85
3.4 Антиоксидантная активность меланинов гриба Inonotus obliquus (чага) и их модифицированных продуктов 92
Выводы 103
Список литературы 104
- Модификация меланинов гриба Inonotus obliquus и близких им по химической природе природных полимерных соединений
- Техника эксперимента
- Модификация меланинов методом окислительного гидроксилирования по Эльбсу
- Антиоксидантная активность меланинов гриба Inonotus obliquus (чага) и их модифицированных продуктов
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в области химии высокомолекулярных соединений наблюдается всплеск интереса к биополимерам с целью разработки на их основе материалов с различными функциями. Особое место среди природных полимеров занимают меланины – представители класса мало изученных конденсированных полифенолов. Наличие высокостабильных парамагнитных центров, разнообразие функциональных групп, а также система сопряженных связей в молекулах определяют их полифункциональность.
Уникальным свойством меланинов является устойчивое свободно-радикальное состояние. В зависимости от условий мономеры меланиновых пигментов способны находиться в виде феноксильных или семихинонных радикалов. Вступая в окислительные реакции, эти природные полимеры действуют не только в восстановленной гидрохинонной форме фенолов, но и как система полифенол-хинон, в которой в качестве обязательного промежуточного продукта присутствует радикал-семихинон. Компоненты этой системы определяют проявление меланинами антиоксидантных свойств.
Экономическая доступность природных полимеров меланинов обусловливает возможность получения на их основе высокоактивных антиоксидантов, которые могут найти применение, как в медицине, так и в различных отраслях промышленности.
Одним из перспективных сырьевых ресурсов природных полимерных пигментов является гриб трутовик скошенный Inonotus obliquus (чага). Известно, что меланиновые полимеры трутовика скошенного представлены несколькими фракциями, различающимися по химическому составу, степени ароматизации, молекулярно-массовому распределению и содержанию функциональных групп. Однако вопрос их структурно-химической организации остается открытым, что не позволяет
регулировать их свойства в требуемом направлении. В связи с этим актуальным и необходимым является исследование структурно-химической организации природных полимеров меланинов гриба I. obliquus (чага) и разработка способов повышения их антиоксидантной активности. Особенно перспективным представляется их направленная химическая модификация с целью введения или усиления требуемой функции.
Цель работы заключается в получении высокоактивных антиоксидантов путем химической модификации природных полимеров меланинов гриба I. obliquus (чага).
Для реализации цели были поставлены и решены следующие задачи:
исследовать структурно-химическую организацию природных полимеров меланинов гриба I. obliquus (чага);
разработать способы химической модификации меланинов гриба I. obliquus (чага) исходя из особенностей их структурно-химической организации;
провести модификацию природных полимеров меланинов различными химическими способами;
исследовать антиоксидантную активность исходных и модифицированных пигментных полимеров;
- разработать способы выделения меланинов из сырья.
Научная новизна. Впервые разработаны и научно обоснованы
способы химической модификации меланиновых полимеров чаги методами окислительного гидроксилирования по Эльбсу, периодатного окислительного деметилирования и восстановления сульфитом натрия, позволяющие увеличить содержание фенольных групп на 30 – 40% и в 4-5 раз соответственно. Определено, увеличение содержания фенольных групп обусловливает повышение антиоксидантной активности полимеров. Впервые доказано, что в составе меланинов присутствует
химически связанный с полисахаридами лигниноподобный полимер,
образованный структурными звеньями гваяцил-сирингильного типа, соединенными между собой сложноэфирными связями. Предложена схема строения фрагмента этого полимера. Разработаны способы выделения лигниноподобного меланина, позволяющие увеличить его выход в 2 и 3 раза. Разработан способ получения меланина из шрота гриба I. obliquus методом щелочного гидролиза, позволяющий увеличить выход в 6-8 раз.
Практическая значимость. Разработаны сравнительно простые одностадийные процессы получения производных природных полимеров меланинов гриба чаги. Получены модифицированные меланины, характеризующиеся высокой антиоксидантной активностью. Разработаны способы выделения природных полимеров меланинов из сырья, позволяющие повысить выход при низких энергетических затратах и использовать в качестве сырья отходы переработки гриба чаги. Разработан способ выделения меланина, основанный на его осаждении ацетоном из щелочных растворов, что позволяет получить водорастворимую форму.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались и
обсуждались на следующих конференциях: «Renewable Wood and Plant
Resources: Chemistry, Technology, Pharmacology, Medicine» (S.-Petersburg,
2011); XI Международной конференции «Проблемы сольватации и
комплексообразования в растворах» (Иваново, 2011); XIX Менделеевском
съезде по общей и прикладной химии (Волгоград, 2011 г); Международной
научно-практической конференции «Актуальные проблемы естественных
наук» (Тамбов, 2011); Международной конференции «Химия и полная
переработка биомассы леса» (Санкт-Петербург, 2010); IV Международной
конференции «Экстракция органических соединений» (Воронеж, 2010);
XXI Российской молодежной научной конференции «Проблемы
теоретической и экспериментальной химии» (Екатеринбург, 2011); VI
Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительного
сырья» (Санкт-Петербург, 2010); 46-ой, 47-ой ,49-ой Традиционной
внутривузовской конференции ВолгГТУ (Волгоград, 2008, 2009, 2011,
2012, 2013, 2014), 16 Международная Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология –наука 21 века» (Пущино, 2012г).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК; получен 1 патент на изобретение.
Достоверность результатов. Достоверность результатов основывается на использовании современных методов исследований, проведенных в различных лабораториях, и обработке полученных результатов методами математической статистики.
Личный вклад. Личный вклад автора заключается в проведении теоретических и экспериментальных исследований. Основные результаты работы получены лично автором при его непосредственном участии в планировании и проведении экспериментов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, выводов, библиографического списка, содержащего 133 наименований, приложений. Работа изложена на 128 страницах, содержит 27 рисунков, 29 таблиц.
Модификация меланинов гриба Inonotus obliquus и близких им по химической природе природных полимерных соединений
Казанскими учеными разработаны способы повышения антиоксидантной активности меланинов чаги. Показано (Сысоева, 2010), что обработка водных извлечений водными растворами гиперразветвленных полимеров Boltorn H30 и H40 приводит к изменению размеров частиц меланинов, обусловливающих повышение их антиоксидантной активности [40, 48-50].
Возможным направлением модификации является также образование комплексов (Бакулин, 2009), например хитозан-меланиновых [51]. Доказано, что хитозан-меланиновые комплексы обладают значительно более высокой антиоксидантной активностью. Корреляционный анализ выявил прямую зависимость антиоксидантной активности от концентрации парамагнитных центров [51].
Анализ литературных данных показал, что исследования в области модификации меланинов являются достаточно новым направлением и еще не получили широкого развития. В то время как в области химии близких по природе соединений (гуминовых веществ, лигнина) это направление хорошо развито, и различные методы модификации широко используются для придания и (или) регулирования тех или иных свойств.
Одним из направлений модификации является введение в структуру новых или увеличение содержания имеющихся фрагментов с целью придания новых или усиления существующих свойств. В работе по изучению антиоксидантной активности природных полимерных соединений выявлена ее зависимость от содержания фенолов [52]. Установлено (Matthiessen, 1995), что фракции гуминовых веществ, обогащенные фенольными группами, обладают большей окислительно-восстановительной емкостью [53]. Так как окислительно-восстановительная емкость характеризует способность соединения к переносу электрона в окислительно-восстановительных реакциях, то увеличение значения этого показателя свидетельствует о повышении антиоксидантных свойств и подтверждает наличие корреляции между содержанием фенольных групп и антиоксидантной активностью.
Также предполагается, что за проявление антиоксидантных свойств гуминовыми соединениями ответственны хиноновые фрагменты [54-56]. Подтверждено, что между концентрацией парамагнитных центров и Fe3+-восстанавливающей способностью существует прямая зависимость [55]. Однако необходимо иметь в виду, что в реакциях восстановления Fe3+ в переносе электрона могут принимать участие и комплексы переходных металлов, присутствующих в этих соединениях. Зависимость антиоксидантной активности от содержания фенольных и хиноновых групп определяет возможные направления регулирования антиокислительных свойств.
Так для повышения окислительно-восстановительных свойств гуминовых веществ, обусловленных присутствием в структуре хиноновых фрагментов, предложена их модификация гидрохиноном, метилгидрохиноном, 2,3-диметилгидрохиноином [57]. Для этого использовали реакцию окислительной полимеризации хинонов, инициируемую реагентом Фентона. Результаты исследования показали увеличение электродного потенциала модифицированных гуминовых кислот, что позволяет предположить повышение антиоксидантной активности.
В исследовании по гумификации торфа (Толстяк и др., 2012) показано, что обработка сырья в кавитационном аппарате в водном растворе аммиака в присутствии персульфата калия или кислорода воздуха приводит к образованию конденсированных продуктов с характером оксихинонов [58]. Выявлена принципиальная возможность гумификации торфа этим способом. Установлено, что основным источником образования гуминовых кислот типа оксихинонов является лигнин.
Возможность окисления лигноуглеводных материалов с получением соединений близких по химическому составу гуминовым кислотам показана и в работах ученых Югорского государственного университета [59-61]. Близкие результаты получены при исследовании окислительного аммонолиза персульфатом аммония лигноуглеводных материалов в среде аммиака (Ефанов и др., 2000) [62]. Установлено, что модификация приводит к увеличению содержания азота, карбоксильных групп и значительному деметоксилированию [61].
Известны способы модификации торфа путем его обработки пероксидом водорода в водном растворе щелочи [63-64]. Согласно способу, описанному в [63], получение оксигуматов заключается в том, что торф сначала обрабатывают 2-10%-ным водным раствором щелочи в условиях кавитационного воздействия в роторном кавитационном аппарате, а затем в этом же аппарате окисляют пероксидом водорода при различной продолжительности. Установлено, что окисление торфа приводит к снижению содержания углерода в гуминовых и фульвокислотах [63]. Это обусловлено процессами окисления, приводящими к увеличению кислородсодержащих функциональных групп.
Описанные выше методы модификации относятся к методам гидроксилирования фенолов [65]. Однако, использование окислителей, способных легко отдавать кислород: пероксид водорода, персульфаты и др., в избытке приводит к окислению фенолов с образованием о- и п-хинонов [66].
Увеличение содержания хиноновых групп возможно также при целенаправленном отщеплении метильных групп. Деметилирование происходит при периодатном окислении гваяцильных фрагментов лигнина [67-69]. Эта реакция интересна практически количественным отщеплением метильных групп [70]. В работах [67, 68] выявлено, что при повышении температуры и продолжительности процесса происходит более глубокое окисление с увеличением содержания карбоксильных групп и разрушением ароматического кольца.
Деметилирование лигнинов с образованием пирокатехиновых структур возможно при его обработке сульфидом натрия в щелочной среде [71]. В работе показано, что при воздействии сульфида натрия происходит деметилирование. При этом степень деметилирования лигнина зависит от расхода деметилирующего агента.
Образование о-хинонов без одновременного деметилирования может происходить при воздействии нитрозодисульфоната калия, неогранического реактива, называемого солью Фреми [69]. Этот окислитель эффективно воздействует на гваяцильные соединения, превращая их в о-хиноны при условии неэтерифицированного 5-го положения.
Другим методом модификации гуминовых веществ, обусловливающим увеличение содержания фенольных групп, является их восстановление [72]. В работе [72] установлено, что восстановление торфа хлоридом олова и тетрагидроборатом натрия в атмосфере воздуха приводит к восстановлению хиноновых групп до фенольных, кетонных групп - до спиртовых гидроксилов, а проведение реакций в среде углекислого газа помимо перечисленного – к увеличению содержания карбоксильных групп.
Таким образом, анализ литературных данных показал, что в химии природных полимерных соединений ароматической природы для регулирования содержания фенольных и хиноновых групп – основных дескрипторов антиоксидантной активности – используют методы химической модификации.
Ввиду близости химической природы меланинов и гуминовых соединений [6, 23], присутствию в структуре меланинов лигниновых фрагментов [15, 27] представляется возможным применение данных методов модификации и для исследуемых объектов.
Проведен анализ основных методов химической модификации с целью выбора оптимальных. Основными условиями отбора были: возможность проведения реакции в гомогенной среде; отсутствие побочных реакций, приводящих к образованию веществ, трудноотделимых от меланинов; простота в исполнении; низкая энергоемкость. С этой точки зрения интересны реакции, затрагивающие функциональные группы.
Техника эксперимента
Для исследования структурно-химических характеристик меланины (МО) подвергали разделению по схеме, представленной на рисунке 2.1
Модификацию меланинов МО, МНА и МРА проводили по следующим методикам. Окислительное гидроксилирование пигментов осуществляли в щелочной среде водным раствором персульфата калия. Навеску меланина массой 2 г растворяли в 30 мл 10%-го раствора гидроксида натрия и прибавляли при интенсивном перемешивании насыщенный раствор персульфата калия. Процесс проводили при различных соотношениях окисляющего реагента к меланину в течение 1 часа при температуре 25оС. По истечении времени меланины осаждали соляной кислотой.
Окислительное деметилирование меланинов осуществляли обработкой в слабокислой среде (рН 4,5-5) при температуре 25оС 0,14н иодной кислотой при интенсивном перемешивании, варьируя долю окислителя и длительность обработки от 1 до 3 часов. Предварительно навеску меланина массой 2 г растворяли в 10 мл 0,1н растворе гидроксида натрия, затем приливали 0,1н раствор уксусной кислоты до рН 5. Далее приливали расчетное количество иодной кислоты. После обработки раствор подкисляли 25%-м раствором соляной кислоты до рН 1-2 и фильтровали. Восстановление окисленных образцов проводили сульфитом натрия (массовое соотношение восстановитель-меланин 0,5:1) в щелочной среде при той же температуре в течение 1 часа при перемешивании. Выделение меланинов проводили по описанному выше способу.
Восстановление меланинов МО проводили в щелочной среде сульфитом натрия. Навеску меланина массой 2 г растворяли в 10 мл 0,1н раствора гидроксида натрия и доводили объем дистиллированной водой до 50 мл. Далее добавляли сульфит натрия и перемешивали в течение часа при комнатной температуре. В экспериментах варьировали соотношение меланин-сульфит натрия.
Гидролиз меланинов МРА проводили в мягких условиях при температуре 80-90оС 1% раствором серной кислоты в течение 1,2 и 5 часов согласно [115]. Полученный остаток анализировали методами ИК-Фурье спектроскопии.
При разработке способов выделения меланинов планирование экспериментов проводили согласно [114]. Для исследования процесса экстрагирования меланинов из сырья в электрическом поле была разработана лабораторная экспериментальная установка (рисунок 2.2).
Экспериментальная установка представляет собой емкость-электролизер 1, выполненный из электробезопасного материала. Сверху электролизер накрыт крышкой 2 для предотвращения испарения экстрагента. На противоположно расположенных стенках электролизера установлены нерастворимые электроды 3 и 4, которые подключены к источнику питания 5 – выпрямителю ВЛ-16. С целью предотвращения электрохимического окисления и восстановления экстрактивных веществ, а также предотвращения попадания продуктов электролиза в экстракт, экстракционная зона отделена от электродов полупроницаемыми мембранами 10, 11. Для контроля токовых параметров в цепь включены миллиамперметр 6 и вольтметр 7. Для поддержания температуры снаружи электролизера расположена тепловая рубашка 8, которая соединена с термостатом шлангом. Температуру контролировали термометром 9.
С целью построения математической модели процесса экстрагирования меланинов в электрическом поле был поставлен эксперимент согласно униформ-ротатабельному пятифакторному плану с генерирующим соотношением х5 = XiX2x3x4 [114]. В качестве основных факторов выбраны: Х1 - соотношение сырье-экстрагент (г сырья/ г экстрагента), Х2 - температура процесса (оС), Х3 -размер частиц сырья (мм), Х4 - продолжительность процесса (ч.), Х5 -напряженность электрического поля (В/см). Основные факторы и уровни их варьирования представлены в таблице 2.2.
Модификация меланинов методом окислительного гидроксилирования по Эльбсу
Согласно литературным данным [58-61, 65] персульфатное окислительное гидроксилирование обусловливает введение в ароматическое ядро второй гидроксильной группы. Однако избыток окисляющего агента приводит к образованию хиноновых групп. Для определения характера изменений, происходящих в меланинах, полученные образцы исследовались методами элементного анализа, ИК-Фурье спектроскопии. Кроме того определялось содержание кислых групп: карбоксильных, фенольных и общая кислотность.
В таблице 3.9 представлены данные элементного состава и мольных отношений исходных и модифицированных меланинов.
Анализ данных элементного состава меланинов выявил, что все образцы характеризуются близкими значениями содержания элементов. При этом наблюдается тенденция к снижению содержания углерода и водорода и увеличению кислорода в модифицированных меланинах с увеличением окислителя в реакционной смеси. Установлено, что увеличение доли персульфата калия в реакционной смеси приводит к увеличению мольных отношений О/С. Это свидетельствует о более глубоком окислении полимера и увеличении кислородсодержащих функциональных групп в структуре. Мольные отношения Н/С в исследуемых образцах близки. Однако для меланинов МРА наблюдается тенденция к увеличению мольных отношений Н/С, что свидетельствует об увеличении относительного содержания водорода.
Анализ ИК-Фурье спектров выявил, что для гидроксилированных меланинов наблюдается увеличение интенсивности полосы поглощения в области карбонилсодержащих структур и фенольной гидроксильной группы (рисунок 3.8). Более широкая полоса поглощения при 1592 см-1 на спектре меланина МО4 может быть обусловлена увеличением содержания ароматических структур, имеющих СО–связи [69]. Определение карбоксильной, фенольной и общей кислотности исходных и модифицированных меланинов установило, что при гидроксилировании увеличивается содержание кислых функциональных групп (таблица 3.10).
При этом для меланинов МО содержание карбоксильных групп практически не изменяется, а фенольных с увеличением доли персульфата калия в реакционной смеси сначала возрастает, а затем снижается. Выявленная закономерность обусловлена тем, что при избытке окислителя образующиеся двухатомные фенолы подвергаются дальнейшему окислению с образованием хинонов или с разрушением ароматического кольца [65]. При этом оптимальное количество окислителя при гидроксилировании по Эльбсу определяется, прежде всего, содержанием в структуре ароматических ядер свободных пара- и орто-положений, по которым протекает реакция, при неэтерифицированном фенольном гидроксиле [65].
Для меланинов МРА выявлена другая зависимость. Содержание фенольных групп в исследуемом диапазоне отношений окислитель-меланин возрастает. Однако процесс окислительного гидроксилирования персульфатом калия более эффективен для меланинов МО. Установлено, что введение в реакционную смесь персульфата калия в количестве 0,75-0,80 долей от массы меланинов МО обусловливает увеличение содержания фенольных гидроксильных групп на 25-30%. Для меланинов МРА введение персульфата калия в реакционную смесь в количестве 1-1,2 доли приводит к увеличению содержания фенольных гидроксильных групп на 20-25%.
Таким образом, результаты окислительного гидроксилирования персульфатом калия показали, что данный метод может применяться для модификации меланинов с целью увеличения содержания фенольных гидроксильных групп.
Другим методом окислительной модификации меланинов послужил метод периодатного окислительного деметилирования. Для определения характера изменений, происходящих в меланинах, полученные образцы исследовались методами элементного анализа и ИК-Фурье спектроскопии. Также определялось содержание кислых групп: карбоксильных, фенольных и общая кислотность.
Анализ данных элементного состава исходных и окисленных меланинов выявил, что с увеличением доли окислителя в реакционной смеси наблюдается тенденция к снижению содержания углерода и водорода и увеличению кислорода (таблица 3.11).
Антиоксидантная активность меланинов гриба Inonotus obliquus (чага) и их модифицированных продуктов
Антиоксидантами называют вещества, способные тормозить или подавлять процесс неконтролируемого свободно-радикального окисления органических соединений. Одними из широко применяемых и признанных антиоксидантов являются фенольные соединения. В экспериментах установлено, что исследуемые меланины характеризуются наличием нескольких типов фенольных групп, отличающихся константой ионизации, что придает им структурное сходство с низкомолекулярными природными антиоксидантами [128-129]. Увеличение содержания в структуре меланинов гидроксильных фенольных групп, главным образом типа пирокатехина, методами химической модификации позволяет предполагать усиление антиоксидантных свойств. Важной задачей при этом является установление взаимосвязи между строением и антиоксидантными свойствами меланинов.
Антиоксидантную активность меланинов исследована на примере реакции гидроксилирования анилина, инициируемой реактивом Фентона:
Действующим началом реактива Фентона (смесь перекиси водорода Н2О2 и ионов железа (II) Fe2+) является ОН - радикал, генерируемый по реакции:
Образцы меланинов, используемые для определения антиоксидантной активности, представляли собой порошки различных цветов от светло-бежевого (типа МРА) и коричневого (МО) до темно-коричневого и черного (МНА), отличающиеся растворимостью. Водорастворимыми являлись меланины МНА, что считается предпочтительным из-за удобства применения. Меланины МО и МРА были растворимыми в органических растворителях: ацетоне, ДМСО, ДМФА. Все меланины растворялись в растворе щелочи.
В эксперименте определяли следующие антиоксидантные параметры: емкость ингибирования, количественной характеристикой которого является коэффициент ингибирования; предельное тормозящее действие, определяемое как отношение скорости реакции без ингибитора к скорости при содержании ингибитора [InН]; эффективность торможения, определяемая как концентрация меланинов IC50OH, при которой происходит инактивация 50% радикальных частиц [113]. В качестве образцов сравнения использовали пирокатехин и пирогаллол.
В таблице 3.24 приведены результаты исследования. Анализ полученных данных выявил, что все исследованные меланины проявляют хорошо выраженную антиоксидантную активность. Предельное тормозящее действие характеризуется величиной значительно 1, что свидетельствует о способности ингибировать окислительные процессы. При этом сравнение величин IC50OH, установило, что меланины типа МНА являются более эффективными ингибиторами. Близки к ним модифицированные меланины, эффективность которых выше эффективности образцов сравнения в 1,5-2,5 раза. Эффективность исходных меланинов выше эффективности образцов сравнения в 1,25-1,7 раз. Величина коэффициента ингибирования, рассчитанная для исходных и модифицированных меланинов, также свидетельствует о высокой антиоксидантной способности меланинов по сравнению с пирокатехином и пирогаллолом. При этом наблюдается увеличение коэффициента ингибирования для модифицированных меланинов. Определено, что меланины, выделенные по разработанным способам, характеризуются значениями параметров антиоксидантной активности, близкими для меланинов МО, МРА и МНА.
Для исследования вопроса взаимосвязи содержания фенольных гидроксильных групп и антиоксидантной активностью был применен математический анализ данных, который позволил установить количественные характеристики тесноты корреляционной связи. В результате математического анализа было установлено, что в соединениях близких по структурно-химическим характеристикам наблюдается линейная зависимость с коэффициентом корреляции 0,88 коэффициента ингибирования от содержания фенольных групп (рисунок 3.21).
Меланины МНА характеризуются значительными отличиями в структурно-химической организации, что позволяет предположить различия в механизме ингибирования исследуемой реакции. Это объясняет обособленное положение меланинов МНА на графике
Известно, что проявление антиоксидантной активности возможно как за счет окислительно-восстановительных свойств, так и за счет, их сочетания с комплексообразующими свойствами. Среди антиоксидантов выделяют группу ингибиторов — дезактиваторов переходных металлов. Образование комплексов с металлами, неактивных по отношению к гидропероксиду, замедляет его катализированное окисление, которое обусловлено разрушением гидропероксидов и образованием свободных радикалов под действием соединений переходных металлов. В качестве такого типа ингибиторов используются диамины, гидроксикислоты и другие бифункциональные соединения, образующие с металлами прочные комплексы.
Так как меланины содержат различные функциональные группы, одними из характерных их свойств являются металлсвязывающие свойства. С целью прогнозирования металлсвязывающей способности была построена прогностическая модель на основе данных элементного состава.
При построении прогностической модели использовались результаты исследований близких меланинам гуминовых соединений [130]. Построение прогностической модели осуществляли методом множественной корреляции согласно [114]. В качестве характеристической величины металлсвязывающей способности использовали константы устойчивости комплекса.
Известно, что связывание металлов гуминовыми и гуминоподобными соединениями происходит по нескольким механизмам: с образованием ионной связи при участии карбоксильных групп; с образованием координационной связи комплексов типа хелатов при участии аминных, амидных, гидроксильных, хиноновых и других кислородсодержащих функциональных групп; а также с образованием комплексов между ионами металлов и ароматическими фрагментами за счет высокой электронно-адсорбционной емкости, обусловленной развитой системы сопряженных связей [93-94].
