Анализ степени ветвления амилопектина и содержания амилозы в картофельных крахмалах по данным микрокалориметрии

Гидроксиэтилированные крахмалы представляют определенный интерес для использования в инфузионной терапии благодаря высокому волемическому эффекту, продолжительность которого зависит от времени циркуляции препарата в крови: чем выше концентрация, молекулярный вес и степень замещения полимера, тем больше и продолжительней увеличивается объем циркулирующей крови. При этом известно, что гидроксиэтилированные крахмалы отличаются большим диапазоном молекулярного веса и степени замещения, что позволяет их растворам длительное время (до 10 ч) циркулировать в кровяном русле без утечки активного вещества в интерстиции жизненно важных органов. Показано, что зависимость температуры плавления кристаллической ламели крахмала от числа глюкозных остатков можно описать с помощью модифицированного соотношения Фокса - Лошаека, которое учитывает степень разветвления молекул амилопектина и содержание амилозы в крахмале. Предложено аналитическое выражение для оценки степени ветвления амилопектина картофельных крахмалов по данным микрокалориметрии. Полученные выражения позволяют отобрать те генотипы картофеля, у которых амилопектин имеет наиболее высокую степень ветвления, а крахмал содержит минимальное количество амилозы. Крахмалы таких сортов картофеля могут быть использованы при изготовлении заменителей плазмы крови - гидроксиэтилированных крахмалов, обладающих хорошими фармакодинамическими свойствами. В рамках развиваемого подхода можно определить влияние степени замещения на термодинамические свойства исследуемых крахмалов через изменение температуры плавления ламели T_m и таким образом оценить основные параметры, определяющие фармакодинамику замещенных крахмалов.

1. Халикова Е.Ю. Безопасность и эффективность использования препаратов гидроксиэтилкрахмала в программах инфузионной терапии // Трудный пациент. 2012. Т. 10. N 5. С. 22-29.

2. Пустовойт В.Л., Доброхотов Д.А., Нестерова Н.В. Гидроксиэтилкрахмал как альтернативный коллоидный кровезаменитель грубодисперсной природы в современной клинической практике // Open Innovation: сб. ст. VIII Междунар. науч.-практ. конф. (Пенза, 23 апреля 2019 г.). Пенза: Наука и Просвещение, 2019. С. 272-276.

3. Giordano G., Pugliese F., Bilotta F. Hydroxyethyl starch and fluid challenge // European Journal of Anaesthesiology. 2020. Vol. 37. Issue 7. P. 611-621. https://doi.org/10.1097/EJA.0000000000001147

4. Травень В.Ф., Панов А.В., Долотов С.М., Стрельникова Т.А., Суслов В.В., Гладырев В.В. Сравнительный анализ продуктов гидроксиэтилирования картофельного и кукурузного крахмалов методами газожидкостной хроматографии и ЯМР 13С спектроскопии // Химия растительного сырья. 2009. Т. 3. C. 57-61

5. Сухотин С.К. Возможности плазмозамещающих растворов гидроксиэтилированного крахмала (ГЭК) в реаниматологии и хирургии. Рефортан®, Рефортан® плюс, Стабизол® // Дальневосточный медицинский журнал. 2001. N. S4. С. 68-72.

6. Omar M.N., Shouk T.A., Khaleq M.A. Activity of blood coagulation and fibrinolysis during and after hydroxyethyl starch (HES) colloidal volume replacement // Clinical Biochemistry. 1999. Vol. 32. Issue 4. P. 269-274. https://doi.org/10.1016/s0009-9120(99)00014-4

7. Вассерман Л.А., Кривандин А.В., Филатова A.Г., Васильев В.Г., Колачевская О.О., Тарасов B.Ф. [и др.]. Структурные и термодинамические характеристики крахмалов картофеля в зависимости от генотипа растений и условий их культивирования // Химическая физика 2020. T. 39. N 6. С. 6370. https://doi.org/10.31857/S0207401X2006014X

8. Fox T.G., Flory P.J. Second-order transition temperatures and related properties of polystyrene. I. Influence of molecular weight // Journal of Applied Physics. 1950. Vol. 21. Issue 6. P. 581-591. https://doi.org/10.1063/1.1699711

9. Fox T.G., Loshaek S. Influence of molecular weight and degree of crosslinking on the specific volume and glass temperature of polymers // Journal of Polymer Science. 1955. Vol. 15. Issue 80. P. 371-390. https://doi.org/10.1002/pol.1955.120158006

10. Askadskii A.A. Computational materials science of polymers. United Kingdom: Cambridge International Science Publishing, 2003. 696 p.

11. Sommermeyer K., Cech F., Schossow R. Differences in chemical structures between waxy maize- and potato starch-based hydroxyethyl starch volume therapeutics // Transfusion Alternatives in Transfusion Medicine. 2007. Vol. 9. Issue 3. P. 127133. https://doi.org/10.1111/j.1778-428X.2007.00071.x

12. Аскадский А.А., Слонимский Г.Л., Матвеев Ю.И., Коршак В.В. Упаковка макромолекул и температура стеклования полимеров / Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1976. Т. 18. N 9. С. 2067-2074.

13. Matveev Yu.I., Plashchina I.G. A dynamic model of the effect of methyl resorcinol on the enzymatic activity of lysozyme // Polymer Science. Series A. 2011. Vol. 53. Issue 5. P. 390-396. https://doi.org/10.1134/S0965545X11050063

14. Матвеев Ю.И., Аскадский А.А. Определение температуры перехода в вязкотекучее состояние полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1993. Т. 35. N 1. С. 63-67.

15. Askadskii A.A., Kovriga O.V. Effect of branching on the physical characteristics of polymers // Polymer Science U.S.S.R. 1991. Vol. 33. Issue 9. P. 18911831. https://doi.org/10.1016/0032-3950(91)90019-M

16. Папахин А.А. Лукин Н.Д., Ананских В.В., Бородина З.М. О современных направлениях технологии гидролиза крахмала // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. N 12. C. 84-89. https://doi:10.24411/0235-2451-2020-11214