Spectrophotometric method of stability estimation of starch inclusion complexes with low-molecular ligands | Спектрофотометрический метод оценки устойчивости соединений включения крахмала с низкомолекулярными лигандами

English. Starch polysaccharides, due to the ability of amylose and amylopectin to form inclusion complexes with various ligand substances, which are usually hydrophobic, are increasingly used in the development of drug delivery systems, a new generation of food additives, tissue engineering and other areas, many of which are related to nanobiotechnology. A wider introduction of complexing in practice can be possible after the using of the proposed method of quantitative evaluation of complexes at the research stage. It is based on the study of the effect of the ligand on the color intensity of the starch complex with iodine. With the expressed ability of the ligand to incorporate polysaccharides into the structure of the molecules, iodine is displaced, which leads to a decrease in the optical density of the solutions studied. Moreover, the higher affinity of the ligand for starch leads to a more abrupt drop in the optical density. The use of the developed algorithm of the data processing makes it possible to calculate the value of the stability constant of the complexes. This method was used to assess the stability of corn starch complexes with a number of aliphatic monohydric alcohols. A quantitative confirmation of theoretical ideas on the role of the hydrophobicity of ligands in the formation of inclusion compounds is found. Thus, in the homologous series of normal alcohols with the elongation of the carbon skeleton, the stability constant of the complex increased (from 2.1 L/micromol for ethanol to 30.0 L/micromol for pentanol-1). The ability to complexing in alcohols with a branched carbon skeleton is lower than that of isomeric normal alcohols (the stability constant in the case of 2-methylbutanol-1 was 13.5 L/micromol, which is more than 2 times lower than in pentanol-1). The advantage of this method is the use of common analytical equipment for absorption spectrophotometry.

Russian. Полисахариды крахмала благодаря способности амилозы и амилопектина к образованию соединений включения с различными веществами – лигандами, имеющими, как правило, гидрофобную природу находят все большее применение в создании систем доставки лекарственных препаратов, нового поколения пищевых добавок, тканевой инженерии и других направлениях, многие их которых относятся к сфере нанобиотехнологии. . Более широкое распространение комплексообразования на практике возможно при использовании на стадии исследований предлагаемого здесь метода количественной оценки комплексов. Он основан на изучении влияния рассматриваемого лиганда на интенсивность окраски соединения крахмала с йодом. При выраженной способности лиганда к включению в структуру молекул полисахаридов происходит вытеснение йода, что приводит к снижению оптической плотности исследуемых растворов. Более высокое сродство лиганда к крахмалу ведет к более резкому падению оптической плотности. Использование разработанного алгоритма обработки экспериментальных данных позволяет рассчитать величину константы устойчивости комплексов. Метод использовали для оценки устойчивости комплексов кукурузного крахмала с рядом алифатических одноатомных спиртов. Найдено количественное подтверждение теоретических представлений о роли гидрофобности лигандов в образовании соединений включения. В гомологическом ряду нормальных спиртов с удлинением углеродного скелета происходило увеличение константы устойчивости комплекса (от 2,1 л/мкмоль – для этанола до 30,0 л/мкмоль – для пентанола-1). Способность к комплексообразованию у спиртов с разветвленным углеродным скелетом ниже, чем у изомерных им нормальных спиртов (константа устойчивости в случае 2-метилбутанола-1 составила 13,5 л/мкмоль, что более чем в 2 раза меньше, чем у пентанола-1). Достоинство приводимого метода – возможность использования повсеместно распространенного аналитического оборудования для абсорбционной спектрофотометрии.