Абакумов Артём Михайлович

Абакумов Артём Михайлович родился 30 июня 1969 года в Туле.

В школе он увлекался химией, постоянно принимал участие в Региональных и Всероссийских олимпиадах по своему любимому предмету, а именно по химии.

С 1988 по 1993 годы Артём Михайлович учился в МГУ Ломоносова на химическом факультете.

С 1993 по 1997 годы он проходил обучение в МГУ в аспирантуре химического факультета.

В 1997 году Абакумов защитил кандидатскую диссертацию. После этого он с 1997 по 1999 год работал в МГУ на химическом факультете младшим научным сотрудником, затем с 1999 по 2006 год старшим научным сотрудником, далее с 2006 по 2008 год проработал заместителем заведующего лабораторией.

C 2008 года Абакумов Артём Михайлович является ведущим научным сотрудником кафедры электрохимии.

Какие бывают яды

Яд — это вещество, который даже в относительно небольших количествах, может привести к нарушению жизнедеятельности организма (к отравлению, интоксикации, заболеваниям и патологическим состояниям). Обычно в промышленных предприятиях (или просто в промышленности) яды называют токсикантами.
Яды биологического происхождения называются токсинами.
Дисциплина изучающий яды (и их действии) называется токсикология. А яды биологического происхождения изучает токсинология (часть раздела токсикологии).

Какие бывают яды по действию:

  • Гематические яды (затрагивает кровь).
  • Нейротоксичный яд (поражает нервную систему и мозг).
  • Миотоксичные яды (повреждает мышцы).
  • Гемотоксины (повреждает кровеносные сосуды и вызывает кровотечение).
  • Гемолитические токсины (повреждает эритроциты).
  • Нефротоксины (повреждает почки).
  • Кардиотоксины (повреждает сердце).
  • Некротоксины (разрушает ткани).
  • Протоплазматические яды (действуют на уровне клеток).
  • Другие токсины.

Какие бывают яды по происхождению:

  • Бактериотоксины.
  • Микотоксины.
  • Алкалоиды растительного происхождения.
  • Неорганические яды.
  • Радиоизотопы.
  • Экотоксиканты (или экотоксины).

Какие бывают яды по назначению:

  • Акарициды
  • Моллюскоциды
  • Амёбоциды
  • Биоциды
  • Боевые отравляющие вещества
  • Инсектициды
  • Пестициды
  • Фунгициды
  • Гербициды
  • Родентициды
  • Бактерициды 

Что такое сопряженные системы

Что же такое сопряженные системы. Такими системами называются соединения, в которых есть чередование двойных и ординарных связей. Простейшим примером такой системы является молекула бутадиена-1,3. Из структурной формулы видно, что в молекуле содержатся одна ординарная и две двойные связи углерод-углерод, которые должны иметь длины связей, соответственно, 0,153 нм и 0,132 нм, что характерно для длин ординарной и двойной связей углерод-углерод в алканах и алкенах. Зная, что такое сопряженные системы, можно перейти к физическим методам исследования. Было установлено, что длины связей между атомами С1 и С2, а также между С3 и С4 равны 0,135 нм, а длина связи между атомами С2 и С3 равна 0, 146 нм, молекула плоская, углы между связями равны 120 градусов. Эти особенности объясняются возникновением сопряженной системы. Атомные орбитали всех атомов углерода в молекуле бутадиена-1,3 находятся в состоянии sp2 — гибридизации, в результате которой каждый из них имеет три гибридные орбитали, лежащие в одной плоскости под углом 120 градусов и одну негибридную р-орбиталь, располагающуюся перпендикулярно этой плоскости.
Так как молекула имеет плоскую конфигурацию, то все дельта-связи, образованные с участием гибридных орбиталей, лежат в одной плоскости, а негибридные р-орбитали расположены перпендикулярно плоскости молекулы и параллельно между собой. Образование пи-связей между атомами С1 и С2 и между атомами С3 и С4 происходит за счет двукратного перекрывания р-орбиталей с обеих сторон относительно плоскости молекулы, но так как все р-орбитали параллельны, то в молекуле имеет место дополнительное взаимодействие – перекрывание р-орбиталей между атомами С2 и С3, сопровождающееся выделением энергии, которая называется энергией сопряжения. В результате этого дополнительного перекрывания происходит перераспределение пи-электронной плотности в молекуле и возникает делокализованная (сопряженная) пи-система. При этом между атомами С1 и С2, а также С3 и С4 пи-электронная плотность уменьшается, что приводит к увеличению длины этих связей в сравнении с длиной двойной связи С=С в алкенах, а между атомами С2 и С3 – пи-электронная плотность увеличивается, что приводит к уменьшению длины связи в сравнении с длинами ординарных связей С-С в алканах.Степень термодинамической устойчивости молекул характеризуется энергией сопряжения. Энергия сопряжения (энергия делокализации) – это та часть энергии, которую молекула теряет в результате сопряжения. Чем больше энергия сопряжения, тем стабильнее сопряженная система. 

Электронные эффекты заместителей

На реакционную способность молекул влияют также заместители, связанные с атомом углерода, которые за счет проявляемых ими электронных эффектов приводят к изменению полярности связей и их прочности. Различают два типа электронных эффектов заместителей: индуктивный и мезомерный.

Индуктивный эффект (I) – это передача электронного влияния заместителя по системе σ-связей. Он возникает, если связь образована атомами, разными по электроотрицательности. Индуктивный эффект передается на небольшие расстояния (3 – 4 σ-связи) и затухает.

Отрицательный индуктивный эффект (- I) – смещение электронной плотности по системе σ – связей к заместителю. Его проявляют более электроотрицательные, чем углерод, атомы и группы атомов. Положительный индуктивный эффект (+I) – смещение электронной плотности по системе σ – связей от заместителя. Его проявляют углеводородные радикалы и анионы, связанные с атомом углерода. Принято считать, что индуктивный эффект атома водорода равен нулю.

Мезомерный эффект (М) – это передача электронного влияния заместителя по системе сопряжения. В отличие от быстро затухающего индуктивного эффекта, мезомерный эффект по сопряженной системе передается на большие расстояния. Положительный мезомерный эффект (+М) имеет место в случае смещения электронной плотности по системе сопряжения от заместителя, отрицательный (-М) – к заместителю. Графически мезомерный эффект обозначается 18 изогнутыми стрелками, начало которых показывает, какие р- или пи — электроны смещаются, а конец – связь или атом, к которому они смещаются.

Заместители, отличающиеся от атома водорода, всегда проявляют индуктивный эффект, а проявление ими мезомерного эффекта обусловлено наличием сопряженной системы. Электронные эффекты, проявляемые заместителем, могут быть как одного знака, так и различными. Различают электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

Электронодонорные заместители – заместители, увеличивающие электронную плотность в молекуле. Это достигается в результате проявления заместителем положительных индуктивного и мезомерного эффектов, либо только положительного индуктивного эффекта, либо за счет проявления более сильного положительного мезомерного эффекта по сравнению с отрицательным индуктивным.

Электроноакцепторные заместители – заместители, уменьшающие электронную плотность в молекуле. Это достигается в результате проявления ими отрицательных индуктивного и мезомерного эффектов, либо преобладания отрицательного индуктивного эффекта над положительным мезомерным.

Один и тот же заместитель или функциональная группа, входящие в состав разных молекул, может быть как электронодонором, так и электроноакцептором, в зависимости от проявляемых им электронных эффектов. Так, гидроксильная группа в спиртах является электроноакцепторным заместителем за счет проявления отрицательного индуктивного эффекта, фенольная гидроксильная группа – электронодонорный заместитель, за счет более выраженного положительного мезомерного эффекта по сравнению с отрицательным индуктивным. 

Химия в хозяйстве

Одним из направлений развития токсичных веществ гидрологии является выявление возникновения и судьбы сельскохозяйственных химических веществ попавших в окружающую среду как пестициды, удобрения, ветеринарные препараты, и другими путями.
Развивается широкий спектр исследований токсичных веществ и изучение судьбы сельскохозяйственных химикатов, которые могут быть прямыми или косвенными. Химия в хозяйстве используется все больше и больше с каждым годом. Токсичные вещества сельскохозяйственных химических исследований направлены на:
  1. Характеристику процессов, влияния на рассеивание химических веществ в атмосферу, грунтовые воды, и поверхностные воды.
  2. Начинание процессов, которые контролируют судьбу питательных веществ в окружающей среде.
  3. Выявление устойчивых продуктов разложения пестицидов.
  4. Разработку методов для измерения этих соединений в пробах воды в экологически значимых концентрациях.
  5. Оценку влияния гипоксии, эвтрофикации и других процессов на водных объектах получения дренажа из сельского хозяйства с преобладанием водоразделов.
Результаты этих исследований, химия в хозяйстве используется государственными регулирующими органами, производителями пестицидов, фермерами, менеджерами водных ресурсов, и общественности, чтобы установить политику по использованию сельскохозяйственных химикатов. 

Вода в пшеничном тесте

Свободная и связанная вода в пшеничном тесте. Методы определения связанной воды. Лекция по химии пищи. 
Для осуществления гидролитических процессов, протекающих в тесте при брожении и выпечке, необходимо присутствие в нём свободной воды.
Существующие методы определения связанной воды в пшеничном тесте делят на термодинамические, кинетические, спектроскопические и структурные.
Наиболее важными из них являются следующие:

  1. Определение статического мономолекулярного слоя методом БЭТ.
  2. Определение незамерзающей воды методом дифференцированного термического анализа.
  3. Определение незамерзающей воды методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР).

Все три метода имеют то преимущество, что показывает какое-то количество воды, которое отличается от остальной, а следовательно является связанной.

Метод БЭТ отражает свойства всей системы, а не только воды. Тем не менее он обеспечивает хорошую согласованность величин, полученную при изучении различных систем. Количество незамерзающей воды обычно в 2-4 раза превышает величину мономолекулярного слоя, определённую по методу БЭТ. Типичные значения мономолекулярных слоёв воды в пищевых продуктах и их компонентов, полученных методом БЭТ составляет:
[гр. / гр. СВ]
Крахмал-0,11
Желатин-0,11
Декстран-0,09
Сахароза кристаллическая-0,004
Картофель в виде кубиков-0,06
Методом ЯРМ установлено.что количество воды, незамерзающей при определенной температуре, то есть находится в связанном состоянии, в пшеничном тесте составляет 0,30 гр./гр. СВ.
При этом было установлено, что свободная вода, появляющаяся при влажности водомучнистой смеси 24%, с увеличением влажности теста от этой величины до значения 59,5% количество связанной воды остаётся на прежнем уровне. Иначе говоря, с увеличением влажности теста увеличивается содержание свободной воды.
Способность белковых веществ и углеводов связывать добавляемую в тесто воду практически одинаково в муке разных хлебопекарных свойств.
Проведённые исследования показывают, что в тесте из пшеничной муки при его нормальной влажности 65% всей добавляемой воды находящейся в свободном состоянии и может принимать участие в биохимических процессах.

Водопоглотительная способность муки

Водопоглотительная способность муки и факторы на неё влияющие. Лекция по химии пищи.ВПС муки — это количество воды, которое необходимо добавить к муке для получения теста с оптимальными реологическими свойствами. Рассматривая компоненты муки в отношении их способности поглощать воду следует отметить, что самую существенную роль в этом процессе играют белки клейковины. В условиях избытка влаги клейковина способна поглощать от 1,5-2,5 гр. Воды на 1гр.СВ. При этих же условиях крахмал поглощает от 0,4-1 гр. СВ.
Установлено, что если в процессе помола произошло повреждение внешних слоёв крахмальных зёрен, то такие зёрна поглощают воды во много раз больше, чем неповреждённые.
В поглощении воды заметную роль играют пентозаны, как растворимые, так и нерастворимые. Существует формула, отражающая взаимосвязь факторов, определяющих величину ВПС муки
А=1,4Р+0,38Д-М-0,004(М+Р)+57,3

А — ВПС муки, в %
П – содержание белка, в %
М – влажность, в %
Д – повреждённый крахмал, определённый по методу Фарраида, в %
Практическое значение данной закономерности заключается в том, что если в муке содержание белка понижено и в следствии этого она имеет пониженную величину водопоглотительной способности муки, то подвергая её дополнительному измельчению можно путём повышения содержания механически повреждённого крахмала увеличить и величину ВПС.

Гидратация белков

Роль гидратации в стабилизации структуры белков. Взаимодействие воды с углеводами и липидами. Лекция по химии пищи.
Превращение муки в сильно гидратированную связанную массу теста происходит в результате взаимодействия воды на все компоненты муки. Гидратация белков обуславливает значительное увеличение объёма белка и в результате действия сил адгезии происходит образование непрерывной структуры теста, которое представляет собой сетку из тонких плёнок клейковины в которую включены крахмальные зёрна и другие нерастворимые компоненты муки.
для получения нормальной структуры теста белок клейковины должен покрывать всю поверхность крахмальных зёрен, причём эта структура должна обладать достаточной прочностью.

Установлено, что в процессе гидратации белков соотношение белка и крахмала при котором ещё образуется тесто в значительной степени зависит от свойств клейковины.

Вода с фосфолипидами

Взаимодействие воды с фосфолипидами. Лекция по химии пищи.Фосфолипиды — сложные липиды в состав которых входит остаток фосфорной кислоты.
Полярные липиды типа фосфолипидов имеют необходимую молекулярную массу равную 1000, но их химическое строение таково, что они обладают сильновыраженной тенденцией ассоциироваться в достаточно большие макроскопические структуры: более 1 мкм.

Следствием такого разделения молекулы на полярные и неполярные части является то, что эти соединения обладают поверхностной активностью, то есть способностью ориентироваться на поверхности раздела фаз и понижать их поверхностное натяжение.

При добавлении воды полярные липиды набухают, вода с фосфолипидами проникает между двумя липидными слоями, гидратируя полярные группы молекул.
Мерой количества поглощенной воды служит увеличение толщины двойного слоя.

Силы межмолекулярного сцепления различаются в соответствии с полярностью двух фрагментов молекул.
В углеводных цепях действуют вандер — ваальсовы силы и гидрофобные силы, а в полярных группах преобладают силы дипольного и электростатического взаимодействия и водородные связи.

Воду с фосфолипидами можно сравнить с гидротацией моноглицеридов.
Оба эти класса липидов имеют большое значение для пищевой промышленности, где используется их свойство, как эмульгирующих агентов (эмульгирование жиров, улучшение свойств мякиша) укрепление теста, увеличение объёма хлеба.

Ферментные препараты в пищевой промышленности

Ферментные препараты, используемые в отраслях пищевой промышленности перерабатывающих растительное сырье. Лекция по химии пищи.

В крахмал о-паточной промышленности для получения кристаллической глюкозы, глюкозной и мальтозной паток с различной степенью осахаривания используют ферментные препараты — источники амилолитических ферментов полученных из различных источников микроорганизмов.

Предварительное разжижение 30 — 40 % — ных клейстеризованных растворов крахмала проводится препаратами бактериальной а-амилазы, а осахаривание до глюкозы — с помощью глюкоамилазы. Использование этих препаратов позволяет получить продукт с выходом глюкозы до 95 — 99 %.

В спиртовом производстве для осахаривания крахмалосодержащего сырья солод, почти полностью, заменяют ферментными препаратами из микроорганизмов. Это позволяет не только сэкономить зерновое сырье, расходуемое на приготовление солода, но и увеличить выход спирта в среднем на 1,5 % за счет более полного гидролиза крахмала. Используют часто смесь поверхностных культур Asp. огуzае и Аsр. аwamori, («амилоризин» — источник а-амилазы и «глюкаваморин» — источник глюкоамилазы). Помимо препаратов полученных из поверхностных культур в спиртовом производстве используют и ферментные препараты из глубинных культур. Например, из Bacillus subtilis («амилосубтилин» — источник а-амилазы).

В практике пивоваренных заводов используется сухая поверхностная культура плесневого гриба Asp. огуzае И-476. Ферментный препарат в сочетании с хорошим ячменным солодом дает возможность перерабатывать до 50 % ячменной муки при производстве пива.
При производстве соков широко используются пектолитические ферменты, глюкозооксидаза и каталаза.

Применение пектолитических ферментов позволяет повысить выход виноградного сока на 3,5 — 6.0 %, а из слив, алычи, абрикос, персиков — на 25 — 30 %.

При приготовлении плодовых сиропов применяют и амилолитические ферменты для гидролиза крахмала находящегося в соке и снятия отрицательного влияния на процесс сгущения соков.