 |
характеристика препаратов лигнинов
|
|
|
|
Для их характеристики были выбран элементный анализ, который представлен в таблице 2 и их среднечислового и среднемассового распределения в таблице 3 где Mn-среднечисленная молекулярная масса, Mw-средневесовая молекулярная масса D-дисперсность
Таблица 2-элементный состав лигнинов
| Лигнин | N,% | C,% | H,% |
| лиственные | |||
| тополь | 61,95 | 6,78 | |
| черёмуха | 54,87 | 6,65 | |
| Ива | 61,11 | 6,87 | |
| Осина | 56,46 | 6,17 | |
| Липа | 61,35 | 6,84 | |
| яблоня | 54,02 | 6,88 | |
| рябина | 58,90 | 6,61 | |
| береза | 59,96 | 6,63 | |
| Ольха | 0,73 | 60,10 | 6,09 |
| хвойные | |||
| Елка | 63,43 | 6,44 | |
| Сосна | 64,43 | 6,62 | |
| травянистые | |||
| Овес | 0,16 | 62,36 | 7,11 |
| кипрей | 0,24 | 61,79 | 6,47 |
| третикале | 0,17 | 61,56 | 6,56 |
| кукуруза | 0,21 | 60,35 | 6,96 |
| Греча | 0,47 | 68,74 | 9,93 |
| Рапс | 0,69 | 63,72 | 8,01 |
| Кукушкин лен | 0,72 | 65,44 | 7,85 |
Таблица 3-характеристика молекулярных масс лигнинов
| лигнин | Mn, г/моль 10-2 | Mw г/моль 10-3 | D |
| рябина | 7.4067 | 5.5461 | 7.4879 |
| Яблоня | 10.1930 | 5.3024 | 5.2020 |
| Ольха | 6.3969 | 3.9009 | 6.0981 |
| Осина | 5.9518 | 3.8959 | 6.5456 |
| Береза | 7.0216 | 4.4342 | 6.3151 |
| Сосна | 7.7637 | 5.0713 | 6.5320 |
| Ель | 14.4080 | 8.1702 | 5.6705 |
2.5 проб подготовка
На аналитических весах взвешивается 1 мг лигнина и растворяется в 100 мкл дмфа в другой эпиндорф в взвешивается 30 мг ионной жидкости (матрицы) и растворяется в 100мкл метанола далее на мишень капается 0.5 мкл ионной жидкости и раствора лигнина и высушивается методом “высушенных капель” которые представлены на рисунке 5.
 |
Рисунок 5-высушенные капли
2.6 калибровка
Калибровка масс-спектрометра – это важнейший шаг для определения молекулярного веса иона неизвестного образца. Калибровка времяпролетных масс-спектрометров основана на использовании основного уравнения: z t ∝ m, или m/z = At2 +B Обычно для определения калибровочных постоянных. А и. В измеряются времена прилета ионов двух стандартных веществ, массы ионов которых хорошо известны. Существует два вида калибровки: внутренняя и внешняя. При внутренней калибровке один или более стандартных веществ смешиваются с неизвестным веществом. Эта смесь затем смешивается с раствором матрицы для МАЛДИ анализа. В идеале стандарты выбираются так, чтобы их массы были выше и ниже массы исследуемого вещества. Один стандарт также может использоваться для калибровки, если он дает в спектре интенсивные пики как от однократно заряженных ионов, так и от двукратно заряженных ионов. При внешней калибровке приготовление стандартов и образца проводится раздельно. Сперва регистрируется масс спектр стандартов, а затем без изменения каких- либо параметров записывается спектр неизвестного вещества. Очень важно, чтобы все параметры эксперимента, которые могут влиять на изменение времени полета ионов, оставались неизменными. Константы калибровки вычисляются из спектра стандартов и применяются к неизвестному спектру.
|
|
|
В нашем случае мы использовали внешнею калибровку по стандартам белков, так как спектры лигнина находятся в том же диапазоне как стандарты белков, которые представлены на рисунке 6.
Рисунок 6-масс-спектр стандартов белков
3. Запись масс-спектров проб диоксанлигнина
После нанесения образца на пластину МАЛДИ, она вставляется в масс- спектрометр и система откачивается. Далее настраивался диапазон масс 700-5000. Да, затем подбирается количество выстрелов лазера за одну позицию оптимальным было выбрано 25. Далее был выбран положительный режим, т.е. отбирались положительные ионы, которые отправлялись к детектору. Оптимальным количеством выстрелов лазера экспериментально было выбрано 100 (позиций). Энергией лазера экспериментально был выбран диапазон 80-110 для разных лигнинов т.к. разная степень ионизации и летучести у образцов.
|
|
|
Результаты
Нами были получены 16 масс-спектров лигнинов средняя их интенсивность 110 mV у хвойных растений масс-спектр достигал до 2000. Да, у травянистых до 1500. Да, у лиственных до 1700. Да. Сам спектр состоит из двух широких пиков, которые состоят в свою очередь из отдельных пиков чередующиеся через 1 Да. Самые интенсивные пики двух больших пиков сводится в таблицу4
Таблица 4 - самые интенсивные пики в масс-спектре лигнинов
| лигнин | 1 большой пик | 2 большой пик |
| ель | ||
| сосна | ||
| береза | ||
| черёмуха | ||
| Карельская берёза | ||
| ива | ||
| липа | ||
| ольха | ||
| осина | ||
| рябина | ||
| Тополь | ||
| яблоня |
Масс-спектры характерных лигнинов представлены на рисунках 7-9
Рисунок 7 -масс-спектр берёзы
Рисунок 8 -масс-спектр ели
Рисунок 9 -масс-спектр кукурузы
Исходя из рисунков мы можем сделать вывод, что они похожи, но это не так если посмотреть масс-спектры при другом разрешении на рисунке 10, то мы увидим что у них пики различаются по массам, а значит, есть отличие в функциональных группах и строением молекулы.
Рисунок 10 -три масс-спектра с интервалом в 2 дальтона
(красный-берёза, синий-ель, зелёный-кукуруза)
Заключение
Во время производственной практики произведено ознакомление с прибором Axima Resonance, выделено по методу Пеппера 16 лигнинов, получены и проанализированы их масс-спектры.
Список использованной литературы
1. Википедия свободная энциклопедия наука/химия/ Методы физико-химического анализа/ Масс-спектроскопия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org
2. Ходорковский М.А. методическое пособие МАЛДИ спектроскопия сложных соединений. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ckp.lab2.phys.spbu.ru/pdf/new/15.pdf
3. VI Международная конференция "Физикохимия растительных полимеров"/Сборник материалов конференции [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://conf.uran.ru/pcnp/Sbornik2015.pdf
4. Аналитическое оборудование для химических лабораторий/оборудования/Хроматографы и хромато-масс-спектрометры/ MALDI масс-спектрометры/ MALDI масс-спектрометр Axima Resonance[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.analyt.ru/index.php/equipment/mass-spectrometry/maldi/item/123-axima-resonance
|
|
|
5. Pepper J.M., Baylis P.E.T., Adler E. The isolation and properties of lignins obtained by the acidolysis of spruce and aspen woods in dioxane-water medium // Can. J. Chem. 1959. Vol. 37. N 8. P. 1241-1248;
6. http://ief-usfeu.ru/images/Images_users/Vurasko/Ctroenie_i_cvoictva_ligninov.pdf
|
|
|
