ІЧ-Спектри досліджуваних забарвлених речовин схожі. Вони містять небагато характеристичних смуг поглинання, що свідчить про наявність однакових функцій і полімерної структури забарвлених речовин (табл.7).

Наявність азоту у всіх фракціях забарвлених речовин сиропу та меляси і структурних фрагментів, в яких подвійний зв'язок С=С, активований сусідньою карбонільною групою С=О, реально допускає можливість приєднання аміновмісних сполук до С=С зв'язків зазначених структурних фрагментів.

Таблиця 7

Віднесення основних смуг поглинання в ІЧ-спектрах виділених забарвлених речовин

Аналіз ¹³С ЯМР і ¹Н ЯМР спектрів забарвлених речовин сиропу і меляси указує на надзвичайно складну полімерну структуру забарвлених речовин, яка складається з аліфатики, ароматики, груп ОСН₃, ОСН₂, СН₃СН₂, С=О, С=N, NH.

Методом гель-хроматографії виділено три фракції забарвлених речовин меляси, кожна з яких охарактеризована поглинанням в УФ-області. Зменшення молекулярної маси і інтенсивності поглинання у видимій області складових компонентів забарвлених речовин меляси дозволяє припустити, що її забарвлення, в основному, визначається високомолекулярними сполуками, які містять, напевно, фрагменти з невеликим за розміром ланцюгом кон'югованих подвійних зв'язків. Компоненти з меншою молекулярною масою вносять значно менший вклад в загальну суміш. Їхнє інтенсивне УФ-поглинання вказує на наявність відповідних функціональних груп, ще здатних, в певних умовах, до подальших перетворень.

Підрозділ 7.3 "Інгібування процесу утворення забарвлених речовин під час очистки соку”.

На модельних системах порівнювався інгібуючий ефект хлорного вапна, повітря з сумарною дією їхнього комбінованого використання і доведено, що серед досліджуваних окисників найбільшу інгібуючу дію на утворення забарвлення виявляє суміш кисню повітря з хлорним вапном (табл.8).

Таблиця 8

Вплив окисників на забарвлення розчинів досліджуваних систем

Досліджувалася дія хлорного вапна і кисню повітря на лабораторному буряковому соку і на соках Яготинського експериментального заводу (табл.9) і показано, що використання суміші окисників (хлорного вапна та повітря) дає найбільший ефект знебарвлення і майже повний розклад редукуючих речовин, що сприяє підвищенню термостійкості соків і сиропу.

На цій основі розроблений ефективний спосіб інгібування утворення забарвлених речовин під час обробки соку на дефекації та підвищення термостійкості соків. Спосіб пройшов випробування у виробничих умовах на Золочівському цукровому заводі.

Таблиця 9

Технологічна характеристика досліджуваних проб очищеного технологічного соку

На заводі використовується апаратурно-технологічна схема очистки дифузійного соку з холодною прогресивною преддефекацією і комбінованою холодно-гарячою дефекацією. Випробування були проведені на установці (рис.15). Витрати повітря становили 0,8 м³/м³ соку, кількість рециркульованого соку була 120% до маси буряка.

Таблиця 10

Дані виробничих випробувань способу із застосуванням окиснювальної суміші (CaOCl₂ + повітря)

Дані заводського випробування (табл.10) свідчать про важливу, з технологічної точки зору, особливість розробленого методу: позитивний вплив інгібування барвоутворення виразно відгукується на кінцевих стадіях виробничого циклу, а саме в продуктовому (кристалізаційному) відділенні цукрового заводу.

Як встановила комісія, розроблений спосіб з використанням на дефекації окиснювальної суміші (СaOCl₂ + повітря), порівняно з типовою схемою, дає більший ефект знебарвлення всіх напівпродуктів і забезпечує значне поліпшення технологічних показників.

Досліджувалася дія різних окисників на забарвлені речовини меляси. Гель-хроматографічне розділення забарвлених речовин необробленої меляси і обробленої сумішшю СaOCl₂ з повітрям показало зниження інтенсивностей поглинання в УФ - і видимій областях спектру усіх трьох фракцій забарвлених речовин меляси, обробленої окиснювальною сумішшю (рис.16), що свідчить про вплив окисника на всі групи забарвлених речовин меляси.

Методами УФ - та КР-спектроскопії доведено, що окисники здатні взаємодіяти, в першу чергу, з ненасиченими структурними фрагментами як проміжних низькомолекулярних сполук, так і сформованих хромофорів забарвлених речовин меляси. Внаслідок дії окисника відбувається руйнування полімерних ланцюгів і утворюються продукти з меншою кількістю ізольованих і кон'югованих подвійних зв'язків, що приводить до зменшення забарвлення.

Здатність окисників розщеплювати подвійні зв'язки сформованих хромофорів забарвлених речовин була використана для розробки методу зменшення знебарвлення напівпродуктів переробки цукру-сирцю. Знебарвлення досягається обробкою клеровки сумішшю повітря і хлорного вапна (0,1-0,2% до маси клеровки), яке безперервно подається на протязі 10-15 хв. дефекації.

Висновки

1. КР-Спектроскопічне дослідження реакції мутаротації засвідчило, що: (1) гідроксид-іони каталізують реакцію мутаротації D-глюкози, але в разі високих концентрацій (рН>9) вже спричиняють подальші перетворення існуючих таутомерів; (2) температура має більший вплив ніж рН на таутомерне перетворення редукуючих сахарів, особливо на карбонільні форми; (3) амінокислоти підвищують концентрацію ациклічних форм.

2. Методом КР-спектроскопії на основі інтегральних інтенсивностей карбонільних смуг D-глюкози і D-фруктози вперше були обчислені відносні концентрації ациклічних форм для кожного сахару.

3. Методами КР - і УФ-спектроскопії визначені температурні зони, в межах яких відбуваються певні процеси перетворень D-глюкози в лужних і кислих розчинах.

4. Перетворення D-глюкози на ранніх стадіях реакції розкладу в діапазоні всієї шкали значень рН (1,0-13,0) мають загальну послідовність, яка реалізується в трьох основних етапах:

І етап - перетворення D-глюкози починаються з реакції мутаротації, яка забезпечує існування реакційноздатних ациклічних форм (карбонільних і ендіольних);

ІІ етап складається з подальших перетворень, в яких домінують реакції кислотоутворення, особливо в лужних розчинах;

ІІІ етап характеризується інтенсивним утворенням ненасичених карбонілвмісних інтермедіатів (можливо ненасичених озонів) з _max225 нм і (ди) карбонільних проміжних сполук, що поглинають в області 265-285 нм. Реакційноздатні ненасичені карбонілвмісні інтермедіати в лужних розчинах легко зазнають подальших перетворень, тому фіксуються лише в разі слабколужних і кислих значень рН і їхня стабільність збільшується із зниженням рН.

5. Спектральними методами доведено, що в амінокарбонільній реакції амінофункція легко приєднується до подвійного зв'язку ненасичених озонів ( 215-225 нм) на ранніх стадіях і бере участь в реакціях приєднання кінцевої стадії.

6. Показано, що природа реагенту, а саме його нуклеофільна здатність, визначають перебіг початкової стадії реакції розкладу D-глюкози. Проте наступні перетворення до забарвлених речовин вже залежать: (1) від реакційної здатності інтермедіатів, що утворилися, (2) від природи складових вихідної реакційної системи.

7. За впливом ОН - та Н-іонів на утворення (ди) карбонілвмісних інтермедіатів ранніх стадій амінокарбонільної реакції шкалу значень рН можна поділити на декілька зон, в межах яких відбуваються певні процеси перетворень D-глюкози.

8. Встановлено, що вплив концентрації D-глюкози і гліцину на перебіг амінокарбонільної реакції визначається концентрацією гідроксид - і водневих іонів.

9. Встановлено, що аміновмісні сполуки здатні реагувати з кінцевими полімерними структурами, тому забарвлені речовини продуктів цукрових виробництв, згідно прийнятої класифікації, не можна поділяти на азотовмісні та безазотні. Доведено, що всі вони є азотовмісними, в утворенні яких беруть участь аміновмісні сполуки, які завжди присутні в будь-якому виробничому розчині на верстаті цукрового заводу. Тому доцільнішою має бути класифікація забарвлених речовин за молекулярною масою, яка визначає їхню технологічну поведінку.

10. Методами УФ - і КР-спектроскопії доведено, що дія окисника в системі D-глюкоза/ОН починається в реакції мутаротації з руйнування стартової реакційноздатної ендіольної форми, що вже призводить до загального сповільнення подальших перетворень D-глюкози. На ранніх стадіях реакції лужного розкладу D-глюкози окисник руйнує подвійні зв'язки основних проміжних сполук - ненасичених озонів і енольних форм (ди) карбонільних інтермедіатів, що стало основою для розробки ефективних методів інгібування процесу барвоутворення та знебарвлення.

11. Встановлено, що вплив окисника на утворення проміжних сполук ранніх стадій і забарвлених речовин кінцевої стадії амінокарбонільної реакції визначається наявністю водневих та гідроксид-іонів та їхньої концентрацією.

12. Показано, що суміш хлорного вапна та повітря виявляє сильний окиснювальний ефект і на цій основі розроблений ефективний спосіб інгібування процесу утворення забарвлених речовин під час обробки соку на дефекації та підвищення термостійкості соків.

13. Методами УФ - та КР-спектроскопії і гель-хроматографічного розділення забарвлених речовин меляси доведено, що окисники здатні взаємодіяти з ненасиченими структурними фрагментами як проміжних низькомолекулярних сполук, так і сформованих хромофорів забарвлених речовин меляси, що призводить до зменшення забарвлення. На цій основі розроблено метод зменшення знебарвлення клеровок цукру-сирцю.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Статті у фахових наукових журналах та збірниках наукових праць

Бобровник Л.Д., Руденко В.Н., Манк В.В., Купчик М.П. Элек-троудерживание красящих веществ сахарного производства // Сахарная промышленность. - 1985. - № 7. - С.29-31.

Бобровник Л.Д., Руденко В.Н., Едигарова О.Г. Карбонилсодержащие соединения в образовании меланоидинов в условиях сахарного производства // Сахарная промышленность. - 1987. - № 12. - С.25-27.

Бобровник Л.Д., Руденко В.Н. Новое о красящих веществах свеклосахарного производства // Пищевая промышленность. - 1988. - № 2. - С.47-49.

Бобровник Л.Д., Руденко В.Н. Азотсодержащие красящие вещества свеклосахарного производства // Сахарная свекла: производство и переработка. - 1988. - № 6. - С.46-48.

Бобровник Л.Д., Руденко В.Н., Ремесло Н.В., Бовкун Н.П. Образование красящих веществ в сахарном производстве // Известия вузов. Пищевая технология. - 1990. - № 4. - С. 20-23.

Бобровник Л.Д., Руденко В.Н. Карамели и их отношение к аминокислотам // Известия вузов. Пищевая технология. - 1990. - №1. - С.54-55.

Бобровник Л.Д., Волошаненко Г.П., Ремесло Н.В., Руденко В.Н. Влияние нуклеиновых кислот и продуктов их превращения на скорость разложения инвертного сахара // Известия вузов. Пищевая технология. - 1990. - № 4. - С.14-15.

Волошаненко Г.П., Ремесло Н.В., Руденко В.Н. Роль нуклеиновых кислот и продуктов их превращения в образовании красящих веществ сахарного производства // Известия вузов. Пищевая технология. - 1990. - № 4. - С.15-17.

Бобровник Л.Д., Руденко В.Н., Бовкун Н.П. Щелочной гидролиз пектиновых веществ свеклы // Сахарная свекла: производство и переработка. - 1991. - № 2. - С.48-50.

Бобрівник Л.Д., Волошаненко Г.П., Ремесло Н.В., Руденко В.М. Вплив нуклеїнових кислот і продуктів їх перетворення на термостійкість соків // Харчова промисловість. - 1995. - № 41. - С.3-6.

Bobrovnik, L. D., Rudenko V. N. The participation of amino acids in the formation of colorants during sugar production // Zuckerindustrie. - 1993. - № 7. - Р.528-530.

Бобровник Л.Д., Климович В.М., Руденко В.Н., Совершенная И.А. Спектроскопическое исследование таутомерных превраще-ний в водных растворах D-глюкозы в широком интервале рН // Известия вузов. Пищевая технология. - 1993. - № 3-4. - С.18-20.

Руденко В.Н., Бобровник Л.Д., Федорченко С.С. Образование красящих веществ при взаимодействии моносахаридов с аминокислотами // Известия вузов. Пищевая технология. - 1994. - № 5-6. - С.16-19.

Руденко В.Н., Бобровник Л.Д., Совершенная И.А. Превращения моносахаридов в щелочных водных растворах // Сахарная промышленность. - 1995. - № 1. - С.23-25.

Руденко В.М., Бобровник Л.Д., Совершенна І.О. Перетворення D-глюкози у кислому середовищі // Харчова промисловість - 1995. - № 41. - С.6-10.

Федорченко С.С., Бобровник Л.Д., Руденко В.Н., Ремесло Н.В., Федоренченко Л.В. Образование красящих веществ при разложении фруктозы в слабокислых средах // Пищевая промышленность. - 1995. - № 40. - С.50-54.

Bobrovnik, L. D., Rudenko V. N. The formation of the coloured compounds in the sugar degradation reaction. General Assembly of the CITS, Munich, 1995 // Abstr. in: Zuckerindustriе. - 1995. - № 6. - Р.537 and Inter. Sugar J. - 1995. - № 97. - Р.334.

Совершенная И.А., Руденко В.Н., Бобровник Л.Д. Превращения D-глюкозы в щелочных водных растворах: влияние концентрации D-глюкозы на образование красящих веществ // Сахарная промышленность. - 1996. - № 5. - С.18-20.

Совершенна І.О., Руденко В.М., Бобровник Л.Д. Перетворення D-глюкози в кислих водних розчинах: вплив концентрації D-глюкози на утворення барвних речовин // Харчова промисловість. - 1998. - № 43. - С.3-6.

Руденко В.Н., Бобровник Л.Д. Аминокарбонильная реакция в щелочных растворах: влияние концентрации глицина на образование красящих веществ // Известия вузов. Пищевая технология. - 1996. - № 1-2. - С.22-24.

Руденко В.Н., Бобровник Л.Д. Аминокарбонильная реакция в кислых растворах: влияние концентрации глицина на образование красящих веществ // Известия вузов. Пищевая технология. - 1996. - № 3-4. - С.26-28.

Руденко В.Н., Бобровник Л.Д. Аминокарбонильная реакция в кислых растворах: влияние концентрации D-глюкозы на образование красящих веществ // Сахарная промышленность. - 1996. - № 3. - С.13-14.

Руденко В.Н., Бобровник Л.Д. Аминокарбонильная реакция в щелочных растворах: влияние концентрации D-глюкозы на образование красящих веществ // Сахарная промышленность. - 1996. - № 2. - С.14-17.

Руденко В.Н., Бобровник Л.Д. Влияние азотсодержащих соединений на образование красящих веществ в модельной системе D-глюкоза/аминокомпонента // Известия вузов. Пищевая технология. - 1996. - № 5-6. - С.23-25.

Бобрівник Л.Д., Руденко В.М., Совершенна І.О., Клімович В.М. Утворення барвникових речовин у цукровому виробництві і розробка методів інгібування цього процесу // Збірник доповідей Міжнародного семінару Підвищення ефективності бурякоцукрового виробництва та проблеми екологіїї і відходів, Київ. - 1994. - С.60-67.

Руденко В.Н. Тиогликолевая кислота как ингибитор покоричне-вения в реакции D-глюкозы с глицином // Известия вузов. Пищевая технология. - 1999. - № 2-3. - С.33-34.

Руденко В.Н. Влияние серосодержащих сооединений на превращения D-глюкозы в водных щелочных растворах // Известия вузов. Пищевая технология. - 1999. - № 4. - С.32-34.

Руденко В.Н. Влияние глицина на превращения D-глюкозы в водных щелочных растворах // Известия вузов. Пищевая технология. - 1999. - № 2-3. - С.30-32.

Руденко В.Н. Влияние гидроксил-ионов и аминокислоты на превращения D-глюкозы в щелочных растворах // Сахарная промышленность. - 1998. - № 4. - С.27-29.

Руденко В.Н. Влияние аминокислоты на превращение продуктов распада D-глюкозы в кислых водных растворах // Сахарная промышленность. - 1998. - № 5. - С.33-35.

Руденко В.М. Дія кисню повітря як окисника в модельній системі D-глюкоза/гліцин. Наукові праці УДУХТ. Київ, УДУХТ. - 1999. - № 5. - С.81-83.

Руденко В.М. Інгібуючий ефект тіогліколевої кислоти в утворенні забарвлення в амінокарбонільній реакції. Наукові праці УДУХТ. Київ, УДУХТ. - 1999. - № 5. - С.94-96.

Патенти:

Пат.10263А Україна, 5 С13D3/08. Спосіб знебарвлення напівпродуктів цукрового виробництвва / Бобрівник Л.Д., Руденко В.М., Совершенна І.О., Рудь В.Т. - № 95073336; Заявл.14.07.95; Опубл.25.12.96, Бюл. № 4. - 4 с.

Рішення про встановлення дати подання заявки № 99020623. Спосіб знебарвлення клеровок цукру-сирцю. / Бобрівник Л.Д., Руденко В.М., Новіков В.В., Совершенна І.О. - Заявл.03.02.1999.

Тези доповідей на наукових конференціях та семінарах:

Бобровник Л., Руденко В. Участие на аминокиселини в образуването на багрилни вещества в захарното производство // Научна сесия "Научните изследвания и технологичният трансфер-фактори за обновление на ХВП”. - Пловдив. - 1988. - С.185.

Бобровник Л.Д., Руденко В.М. Образование красящих веществ сахарного производства // Республиканская научно-техническая конференция "Интенсификация технологий и совершенствование оборудования перерабатывающих отраслей АПК”. - Киев. - 1989. - С.46.

Руденко В.Н., Бобровник Л.Д., Совершенная И.А. Образование красящих веществ при щелочном разложении моносахаридов // Республиканская научно-техническая конференция "Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, ооборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевую и перерабатывающие отрасли АПК" - Киев. - 1991. - С. - 64.

Бобрівник Л.Д., Руденко В.М., Совершенна І.О., Клімович В.М. Утворення барвникових речовин у цукровому виробництві і розробка методів інгібування цього процесу // Міжнародний семінар "Підвищення ефективності бурякоцукрового виробництва та проблеми екології і відходів”. - Київ. - 1994. - С.60-67.

Bobrovnik L. D., Rudenko V. N. The formation of the coloured compounds in sugar degradation reaction // 20^th General Assembly of International Commission for Sugar Technology. - Munich. - 1995.

Совершенна І.О., Бобрівник Л.Д., Руденко В.М. Дослідження дії окислювачів і антиокислювачів на процес барвоутворення у цукровому виробництві // Всеукраїнська науково-технічна конференція "Розробка та впровадження прогресивних технологій та обладнання у харчову та переробну промисловість”. - Київ. - 1995. - С.16.

Совершенна І.О., Руденко В.М., Бобрівник Л.Д. Утворення барвних речовин у цукровому виробництві і розробка методів інгібування цього процесу // 61 Наукова конференція УДУХТ. - Київ. - 1995. - С.6.

Bobrovnik L. D., Rudenko V. N. The activity of nitrogenous compounds in glucose degradation reaction // Meeting of the Scientific Committee and Subcommitee "Beet Quality and Storage”. - Prague. - 1996.

Совершенна І.О., Бобрівник Л.Д., Руденко В.М. Вплив температури на утворення барвних речовин при лужному розкладі глюкози // 62 Наукова конференція УДУХТ. - Київ. - 1996. - С.11.

Совершенна І.О., Бобрівник Л.Д., Руденко В.М. Перетворення D-глюкози в лужних водних розчинах: вплив концентрації на утворення барвних речовин // 62 Наукова конференція УДУХТ. - Київ. - 1996. - С.11.

Bobrivnyk L. D., Rudenko V. M., Novikov V. V. Influence of hydroxyl-ions, amino - and thiocompounds as nucleophilic reagents of the D-glucose transformation in alkaline solution // 25 General Assembly of International Commission for Sugar Technology. - Antwerp. - 1999.

Бобрівник Л.Д., Руденко В.М., Совершенна І.О. Спосіб зменшення кольорності та підвищення термостійкості напівпродуктів цукрового виробництва // Семінар головних спеціалістів цукрових заводів, асоціацій та групових лабораторій "Підвищення ефективності бурякоцукрового виробництва”. - Київ. - 1999.

Анотація

Руденко В.М. Утворення забарвлених речовин у цукровому виробництві та розробка методів його інгібування. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.05 - технологія цукристих речовин. - Український державний університет харчових технологій, Київ, 1999.

В дисертації розглянуті питання встановлення закономірностей перебігу реакції побуріння, яка призводить до утворення забарвлених речовин в технологічних умовах цукрового виробництва і визначення природи впливу реагентів (нуклеофілів, окисників) на процес утворення забарвлення. Визначено послідовність перетворень на ранніх стадіях реакції розкладу D-глюкози. Отримані дані про характер впливу природи і будови реагентів на утворення забарвлених речовин. Доказана здатність аміновмісних сполук реагувати із сформованими забарвленими речовинами (продуктами лужного розкладу редукуючих сахарів, карамелями), що показало помилковість сучасної концепції класифікації забарвлених речовин цукрового виробництва щодо утворення групи безазотних забарвлених речовин. Визначено характер впливу окисників на проміжні сполуки і забарвлені речовини. Встановлений сильний окиснювальний ефект суміші хлорного вапна та повітря, як інгібітору реакції побуріння. Розроблені ефективні способи інгібування процесу утворення забарвлених речовин та зниження забарвлення напівпродуктів цукрового виробництва. Здійснено впровадження у виробництво методу інгібування реакції побуріння, приводяться дані його ефективності.

Ключеві слова: реакція побуріння, модельна система, моносахариди, аміновмісні сполуки, параметри реакції, нуклеофільні реагенти, проміжні сполуки, забарвлені речовини, окисники, інгібітори, УФ-спектроскопія, КР-спектроскопія.

Руденко В.Н. Образование окрашенных веществ в сахарном производстве и разработка способов его ингибирования. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.18.05 - технология сахаристых веществ. - Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев, 1999.

В диссертации рассмотрены вопросы установления закономерностей протекания реакции побурения, которая приводит к образованию окрашенных веществ в технологических условиях сахарного производства и выяснения характера влияния различных реагентов (нуклеофилов, окислителей) на процесс образования окрашенных соединений. Определена последовательность превращений на ранних стадиях реакции разложения D-глюкозы. Получены данные о характере влияния природы и строения реагентов на образование окрашенных соединений. Установлена способность аминосодержащих соединений реагировать со сформированными окрашенными соединениями (продуктами щелочного разложения редуцирующих сахаров, карамелями), что указало на ошибочность современной концепции классификации окрашенных веществ сахарного производства относительно образования группы безазотистых окрашенных веществ. Определен характер влияния окислителей на промежуточные соединения и окрашенные вещества. Установлен сильный окислительный эффект смеси хлорной извести и воздуха как ингибитора реакции побурения. Разработаны эффективные способы ингибирования процесса образования окрашенных веществ и снижения окрашенности полупродуктов сахарного производства. Осуществлено производственное внедрение метода ингибирования реакции побурения, приведены данные его эффективности.

Ключевые слова: реакция побурения, модельная система, моносахариды, аминосодержащие соединения, параметры реакции, нуклеофильные реагенты, промежуточные соединения, окислители, ингибиторы, УФ-спектроскопия, КР-спектроскопия.

Rudenko V. M. The formation of the colour compounds in the Sugar production and elaboration of inhibitory methods for this process. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 0.5.18.05 - technology of saccharine substances. - Ukrainian State University of Food Technologies, Kyiv, 1999.

In the dissertation there is considered the questions of establishment of regularity in the course of browning reaction, which results in colour formation in technological conditions of sugar Industry. Systematic examination on the chemism of D-glucose transformation both in water solution and amino carbonyl reaction is executed. D-Gluco-se transformations on the early stages of decomposition reaction in pH range 1,0-13,0 was found to have similar sequence. Mutarotation reaction was shown to be the first stage in this sequence, because it provides existence of reactive acyclic forms (oxycarbonyl and enediol) of reducing sugars. RAMAN-spectroscopy has been employed in the detection of the carbonyl and enediol absorption bands. Changes in the intensity of these bands allowed the monitoring of the concentration of the open forms both of D-glucose and D-fructose at different temperatures and pHs. Hydroxyl - ions catalyse the mutarotation reaction of reducing sugars, but high concentrations promote isomerizations, -elimination and decomposition reactions. Temperature renders stronger influence on the equilibrium concentration of open forms of reducing sugars compared with effect of acid or base catalysis. The concentration of the open forms was observed to increase due to the presence of amino acid. Reactions of acid formation are predominant on the next stages of D-glucose decomposition reaction in particular in alkali solutions. Then intensive formation of unsaturated ozones ( 225 nm) and (di) carbonyl containing intermediates has place in further conversion of D-glucose. Reactive unsaturated ozones are exposed to transformation readily that is why they are monitored in slightly alkaline and acid medium only. The further conversion of the key intermediates of early stages depends on the OH and H⁺ concentrations to a considerable extent.

By UV-spectroscopy there is demonstrated that in amino carbonyl reaction amino acid joins in double bond of unsaturated ozones ( 215-225 nm) at the low temperatures (up to 15C). That is why absorption band of unsaturated carbonyl containing intermediates ( 225 nm) is not observed in model system D-glucose/glycine. Amino acid takes part in addition reaction on the final stage after polymer formation as well.

Depending on the electronic nature and structure amino compounds are capable to react with intermediates and (1) turn readily the latter into the colour compounds or (2) remove reactive intermediates from further transformation and lower colour formation reaction. The influence of OH and H⁺ concentration on the run of the early and final stages of amino carbonyl reaction has been studied by UV-spectroscopy. There were determinate the areas of pHs in which certain processes occur.

There is showed that nucleophilness of reagent exercises considerable influence on the early stages run of amino carbonyl reaction. Character of effect of sulphur containing substances as a competitors of amino acid in nucleophilic addition to D-glucose carbonyl group on the early stages of amino carbonyl reaction is elucidated. There is stated that thioglycolic acid reacts actively with the key intermediates of amino carbonyl reaction and it slows down their further transformation into coloured substances.

There is demonstrated that amino acids are ability to react with unsaturated structure fragments of final coloured compounds ("products of alkaline decomposition of reducing substances”, caramels). This puts on doubt modern conception of colour compounds classification about the formation nitrogen-free colour compounds in condition of sugar production. Consequently the problem of working out another approach to colour compounds classification is arise. Molecular mass of colour compounds is quite likely to be the basic for such classification.

By spectroscopy and chromatographic study there is achieved that oxidising agents have an influence on all stages of D-glucose decomposition both in alkaline solutions and amino carbonyl reaction. They destroy double bonds in (1) enediol intermediates of mutarotation reaction, (2) unsaturated ozones and enediol forms of (di) carbonyl intermediates of the early stages, (3) and chromophore structure fragments of final coloured compounds. This yields a considerable inhibitory effect and the decrease in colour. Oxygen and air oxygen was detected to display appreciable oxidising effect. The latter depends on initial pH value. There is established strong oxidising effect of mixture chloride of lime and air as inhibitor of browning reaction. There is worked out effective methods both inhibition of colour formation and the decrease in colour of sugar industry semiproduct. Industrial utility of inhibitory method of browning reaction is realised. Data of its efficiency is given.

Keywords: browning reaction, model system, monosaccharides, amino containing compounds, reaction parameters, nucleophilic reagents, intermediates, oxidising agent, inhibitors, UV-spectroscopy, RAMAN - spectroscopy.

Размещено на Allbest.ru