Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы. постановка задачи исследования
1.1 Введение 21
1.2 Спектроскопия комбинационного рассеяния 25
1.3 Люминесцентная спектроскопия 29
1.4 Исследование спектров люминесценции и комбинационного рассеяния органических соединений 33
1.5 Выводы 37
Глава 2. Экспериментальная установка. методика эксперимента
2.1 Методика эксперимента 38
2.2 Назначение, принцип действия и основные характеристики установки для изучения молекулярных структур 41
2.3 Экспериментальная установка 44
2.4 Выводы 49
Глава 3. Лазерная спектроскопия насыщенных карбоновых (жирных) кислот, сливочного и растительного масел
3.1 Описание предмета исследований 51
3.2 Методика эксперимента и описание исследованных образцов 54
3.3 Результаты исследования спектров КР жирных кислот 59
3.4. Влияние ароматических примесей и добавок растительного происхождения на спектр комбинационного рассеяния сливочногомасла 84
3.5 Флуоресценция растительных масел 89
3.6 Выводы 92
Глава 4. Спектроскопия аминокислот, белков, протеиносодержащей биоты
4.1 Введение 94
4.2 Спектроскопия аминокислот 98
4.3 Флуоресценция биологически активных примесей 106
4.4 Изохронная флуоресценция генетически модифицированных продуктов 113
4.5 Фотолюминесценция ДНК молочнокислых бактерии 127
4.6 Спектры вторичного излучения различных проб воды, возбуждаемые ультрафиолетовым лазерным источником света 130
4.7 Выводы 137
Заключение 140
Литература 142
- Исследование спектров люминесценции и комбинационного рассеяния органических соединений
- Назначение, принцип действия и основные характеристики установки для изучения молекулярных структур
- Влияние ароматических примесей и добавок растительного происхождения на спектр комбинационного рассеяния сливочногомасла
- Спектры вторичного излучения различных проб воды, возбуждаемые ультрафиолетовым лазерным источником света
Введение к работе
Общая характеристика работы Актуальность темы,
Нативные биологические объекты, включая растения, микроорганизмы, пищевые продукты, характеризуются определеЕшой молекулярной структурой. В результате естественных и искусственных возмущений может произойти модификация структуры натнвного молекулярного объекта.
Изменение молекулярной структуры молекулярных объектов в результате процессов модификации приводит к изменению положений атомов и, соответственно, к изменению электронного и колебательного спектров. Существующие методы контроля зачастую дороги, занимают продолжительное время, не обладают универсальностью. Практика требует внедрения методов экспресс-контроля состояния молекулярных структур, входящих в состав определенных фармацевтических препаратов, биологических объектов, пищевых продуктов и живых систем. Решение данной проблемы может использовано, в частности, для контроля качества, пищевой ценности и безопасности пищевой продукции.
Развитие лазерной и вычислительной техники привело к качественно новому этапу в развитии традиционных методов спектроскопии, которые уже достаточно давно используются для анализа молекулярных объектов. Современная лазерная спектроскопия в совокупности с ЭВМ позволяет анализировать широкий спектр модификаций молекулярных структур в реишме реального времени, происходящих под влиянием различного рода возмущений: нагревания, химического воздействия, дейтернровання, изменения состояния хиралыюсти.
Данная работа посвящена выявлению возможностей методов лазерной спектроскопии для анализа процессов модификации молекулярных объектов.
Постановка задачи.
В настоящей работе ставится задача установления закономерностей в
спектрах молекулярных объектов при естественных и искусственных
возмущениях на основе использования лазерной спектроскопии
комбинационного рассеяния (КР) и флуоресцентной спектроскопии (ФЛ). В частности, ставится задача установления закономерностей в изменении спектров КР карбоновых (жирных) насыщенных кислот при увеличении длины молекулярной цепочки, исследования кинетики спектров ФЛ протешюсодержащих объектов при использовании задержки в системе регистрации, разработки методов контроля присутствия в молекулярных объектах токсических и биологически-активных примесей.
Научная новизна.
Впервые показано, что в зависимости от типа молекулы карбоновых кислот происходят изменения в спектрах КР в области частот решеточных колебании.
Впервые получены и исследованы спектры флуоресценции сливочного и растительных масел и водных растворов аминокислот.
Впервые показано, что при переходе от естественных форм соевой муки к генетически модифицированным (ГМ) формам в спектрах ФЛ обнаруживается сдвиг положения максимума интенсивности в длинноволновую область спектра. Разработанная методика позволяет проводить идентификацию микроорганизмов и устанавливать условия их перехода в новые формы.
Достоверность.
Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается совершенной методикой эксперимента, согласием экспериментальных данных
с теоретическими расчетами, согласием экспериментальных результатов автора с данными работ других исследователей в областях пересечения исследуемых диапазонов.
Практическая значимость работы.
Разработан метод анализа фазовых состояний молекулярных объектов, основанный на регистрации спектров импульсного вторичного излучения, возникающего в конденсированных средах при облучении лазерными источниками света. Ультрафиолетовое излучение лазера позволило эффективно возбуждать ФЛ и резонансное КР от исследуемых проб.
Предложена методика анализа молекулярных объектов и контроля присутствия в исследуемых пробах токсических веществ и биологически-активных примесей на основе использования методов лазерной спектроскопии.
Разработанный метод позволяет в режиме реального времени изучать воздействие видимого и ближнего ультрафиолетового излучения на молекулярные объекты различной модификации, устанавливать характеристики проб сырья и продуктов растительного и животного происхождения.
В результате выполненных исследовании установлена возможность анализа молекулярного состава, фазового состояния и типа конформашш насыщенных жирных кислот. Проведены исследования спектров токсических и биологи чески-активных веществ.
Разработанная методика может быть использована для осуществления экспресс-анализа присутствия в пищевых продуктах токсических компонентов с концентрацией до 1 нг/л, наличие биологически-активных примесей и трансгенных (ТГ) составляющих пищевых продуктов, фтороргаппческих соединений и других контаминантов в ничтожно малых концентрациях.
Основные научные положения, выносимые на защиту.
Частоты акустических колебаний цепных молекул насыщенных карбонових кислот уменьшаются с ростом числа п атомов углерода в молекуле CnH2nC>2. Эта зависимость объяснена на основе модели двухатомной кристаллической цепочки конечной длины.
Максимумы интенсивности ФЛ ГМ соевой муки сдвигаются в длинноволновую область спектра по сравнению с максимумами ФЛ натуральных образцов соевой муки.
Спектры КР сложных молекулярных структур изменяются при добавлении в них токсической добавки твердотельных частиц стильбена: обнаруживаются характерные для стильбена резкие максимумы колебании в области 1000-2000 см"1.
По спектрам ФЛ кристаллического триптофана можно определить тип его энантиомера.
Кристаллическая форма L-триптофана остается устойчивой в температурном интервале 25-200 С, что подтверждается слабыми изменениями в решеточной области спектра КР триптофана.
Воздействие возмущающих факторов на микроорганизмы и протеиносодержащне объекты приводит к смещению максимума ФЛ этих объектов в длинноволновую область и изменению формы спектров ФЛ,
Апробация работы.
Работа выполнялась в рамках программы Минобрнаукн «Живые системы»: 2000 - 2003 г.г. - проект "Разработка методов экспресс-контроля качества сырья и продуктов животного происхождения на содержание токсичных веществ и микроорганизмов на основе лазерного спектрального анализа"; 2003 - 2004 г.г. - проект "Разработка методов и аппаратурного комплекса для исследования генетически модифицированных биологических структур и пищевых продуктов на основе комбинационного рассеяния и
люминесценции"; 2001 г. - проект Минпромнауки «Разработка технологии биологически безопасных продуктов питания, направленных на коррекцию пищевого статуса населения».
Основные результаты работы докладывались на следующих семинарах и конференциях:
Всероссийских конференциях «Физические проблемы экологии (экологическая физика)», М., МГУ, физический факультет, 200], 2004 гг., международных конференциях "Пища, экология, человек", М., 2001, 2003 гг., International Congress "Biotechnology-state of art & prospects of development". Moscow, 2002, 2003 гг.,
Всероссийских конференциях «Необратимые процессы в природе и технике», М., МГТУ им. Баумана, 2003, 2005 гг.,
Научно-практической конференции «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции», Воронеж, 22-24 апреля 2003 г., Научно-практических конференциях «Технологии живых систем», М., МГУГТБ, 2001,2002,2003,2004 гг.,
Научной конференции «Медико-генетическая оценка пищевых продуктов», Москва, 24-26 мая 2003 г. На семинарах кафедры физики МГУПБ в 2002-2005 гг.
Личный пклад.
В процессе выполнения диссертационной работы автор принимал непосредственное участие в постановке задачи исследования, выборе методов ее решения, разработке методики экспериментальных исследований, в проведении экспериментов, обработке и анализе результатов исследований.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 8 статей, их них 3 - в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, 14 тезисов докладов на конференциях, монография (157 с).
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографии, включающей 88 наименований. Общий объем работы - 151 страница.
Основное содержание работы.
Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы его цели и задачи, дана оценка новизны и практической значимости результатов работы, изложена краткая характеристика диссертационной работы.
В первой главе проведен анализ отечественной и зарубежной литературы по применению методов лазерной спектроскопии для исследования сложных молекулярных объектов, в медицине, в экологическом мониторинге, для анализа качества и безопасности пищевой продукции.
Исследование молекулярных объектов, полученных в различных условиях в виде определенных модификаций представляет значительный научный н практический интерес.
Модификации молекулярных объектов различаются по следующим свойствам: 1)состояние хиралыюсти, 2) агрегатное состояние, 3) концентрация компонентов в гетерогенных средах, 4) дейтерирование, 5) фторирование, 6) изменение конформацнонного состояния молекулы, 7) генетическая модификация молекулы ДНК.
Изменение молекулярной структуры биологических объектов в результате процессов модификации приводит к изменению положений атомов
и, соответственно, к изменению электронного и колебательного спектров. Глава завершается постановкой целей исследования.
Во второй главе дано описание назначения, принципа действия и основных характеристик экспериментальной установки.
Установка предназначена для изучения молекулярных объектов, установления составляющих компонентов гетерогенной смеси, выявления в исследуемых объектах токсических веществ.
Принцип действия установки основан на регистрации спектров вторичного излучения (ФЛ и КР) молекулярных объектов.
Отличительной чертой установки является использование для возбуждения спектров вторичного излучения молекулярных объектов импульсно-пернодического лазера на парах меди с нелинейно-оптическим преобразователем света. По сравнению с использовавшимся ранее в аналогичных приборах способе возбуждения вторичного излучения, основанном на применении непрерывных лазерных источников света видимого диапазона, предложенный способ возбуждения вторичного излучения с помощью импульсно-периодического лазера на парах меди имеет существенные преимущества по порогу чувствительности анализа и по диапазону доступных для анализа веществ. Импульсный режим работы обеспечивает возможность разделения люминесцентного и комбинационного рассеяния излучения. В этом заключается главное преимущество прибора по сравнению с приборами, работающими на основе непрерывного режима работы лазеров. Кроме того, данный прибор может обеспечить возможность проведения экспресс-анализа пищевой продукции. Последнее преимущество является существенным для широкого практического использования.
Качественный анализ ароматических соединений в молекулярных объектах и пробах пищевых продуктов осуществляется на основе сравнения параметров наблюдаемых спектров вторичного излучения пробы со спектрами
резонансной фотолюминесценции и комбинационного рассеяния эталонных ароматических и токсических веществ. Резонансный характер наблюдаемой ФЛ в пробах, содержащих ароматические соединения, обусловлен тем, что длины волн возбуждающего излучения близки к краю полосы поглощения ароматических колец, входящих в состав таких соединении.
Количественный анализ ароматических соединений и токсических веществ, содержащихся в пробах, осуществляется путем построения градуировочных графиков зависимости интенсивности и формы спектров резонансной фотолюминесценции от концентрации эталонных веществ.
Подготовка проб для анализа состоит во введении исследуемого вещества в специальную кювету, представляющую собой замкнутый сосуд объемом 1 мл, с притертой крышкой и оптическими окнами или плоскопараллельиуго металлическую кювету.
Анализ осуществляется в полуавтоматическом режиме, с использованием алгоритмов программного обеспечения. Сигнал вторичного излучения поступал на компьютер из системы регистрации для его запоминания и выведения на печатающее устройство. Используемое программное обеспечение позволяло ввести начальные условия, получить спектры вторичного излучения в цифровом и графическом внде в заданном диапазоне длин волн.
Экспериментальная установка включает в себя совокупность блоков, объединенных в едином комплексе: малогабаритный импульсно-периодический лазер на парах меди с активным элементом «Кулан» и воздушным охлаждением; нелинейно-оптический кристалл ВаВ20^, преобразующий видимое излучение лазера в ультрафиолетовое; набор специальным образом подобранных кювет для испытываемых проб; автоматизированный спектрометр МСД-2; фотоумножитель; систему стробирования; компьютер, управляющий шаговым двигателем дифракционной решетки монохроматора МСД-2 и запоминающий информацию; несущий оптико-механический модуль с микрометрическими координатннками и
необходимыми оптическими элементами (линзами, зеркалами, светофильтрами, диафрагмами).
Идентификация анализируемого образца производилась сопоставлением полученного спектра с эталонным. При этом использовался ряд характерных признаков, выделяющихся в спектре вторичного излучения. В качестве таких признаков были использованы следующие; 1) длина волны, соответствующая положению максимума интенсивности в спектре вторичного излучения; 2) форма контура в наблюдаемом спектре вторичного излучения; 3) полуширина основной полосы в спектре вторичного излучения; 4) положение крутых подъёмов в спектре вторичного излучения. Разработанная установка позволяла разделять быстропротекагощие процессы от процессов вторичного излучения, задержанных во времени.
В третьей главе приводятся результаты исследования спектров КР карбоиовых кислот, исследуется влияние ароматических примесей и добавок растительного происхождения на спектры КР сливочного масла, анализируются результаты спектр ФЛ растительных масел. Анализируется колебательный спектр насыщенных карбоиовых кислот в диапазоне 10-3000 см"1 с разрешением 1 см"1. Наблюдаемый спектр можно подразделить натри области: 1) диапазон валентных колебании (2700-3000 см" ), 2) диапазон скелетных и деформационных колебаний СН3-группы (800-1800 см"1), 3) диапазон торсионных и акустических колебаний.
В результате проведенных исследований измерены частоты продольных акустических колебаний (LAM) молекул насыщенных карбоиовых кислот СпЬЬпСЬ различной длины. Установлено, что частоты LAM монотонно уменьшаются с ростом числа п. Соответствующая зависимость носит нелинейный характер.
Частоты внутримолекулярных колебаний зависят от длины молекулы СцНгпОг, но эта зависимость менее Анализ спектров КР насыщенных
карбоновых кислот показывает, что в случае жидкой фазы (кислоты QHgCb, С5Н10О2 и CsHisC^) LAM проявляется в спектрах в виде довольно интенсивного пика с малой шириной линии КР. При переходе к твердой фазе (кислоты от СюНгоОг до СівНзбО:) LAM приобретает релаксационный характер и в спектре КР в этой области присутствует крыло со слабо выраженными максимумами, выразительна, чем для акустических мод.
Для объяснения наблюдаемых сдвигов частот LAM и LOM использовалась модель двухатомной кристаллической цепочки конечной длины L = Na. Согласие теории с экспериментом становится удовлетворительным лишь для достаточно длинных молекул СПН2ПС>2 (п » 1). Расхождение теории с экспериментом обусловлено приближенным характером используемой модели двухатомной цепочки для описания колебательного спектра зигзагообразной молекулы, а также свидетельствует о сильном влияепш боковых окончаний молекулы (гидрофильной и гидрофобной групп) на колебания "скелетного" типа в случае коротких молекул.
Наблюдаемый релаксационный характер LAM для длинных (п > 10) молекул насыщенных карбоновых кислот обусловлен проявлением межмолекулярного взаимодействия в твердой фазе.
В качестве примера, демонстрирующего возможности разработанного метода, был проведен анализ спектров растительных масел.
Для исследования влияния ароматических примесей и добавок растительного происхождения на спектр КР сливочного масла в качестве модельной токсической ароматической добавки, присутствующей в сливочном масле, использовались твердотельные частицы стильбена, молекулы которых включают в себя два бензольных кольца.
В качестве характерных линий КР стильбена могут быть использованы резкий интенсивный пик вблизи 3200 см", а также очень интенсивные линии КР, обусловленные внутренними колебаниями бензольного кольца: 998, 1192 и 1593 см'1. В спектрах КР сливочного масла хорошо проявились "скелетные"
колебания углеродного остова молекул карболовых кислот, а также валентные колебания групп СНг.
В четвертой главе приведены результаты исследовании спектров вторичного излучения различных модификаций аминокислот (например, фторирование и энантиоморфпзм), генетически модифицированных продуктов, воды и водных сред, микроорганизмов, модифицированных в результате внешних воздействий: нагревания и ультрафиолетового излучения.
Приведены результаты сравнительного анализа спектров ФЛ образцов соевой муки - натуральной и ГМ. Показано, что максимумы интенсивности ФЛ образцов ГМ соевой муки сдвигаются в длинноволновую область спектра по отношению к максимумам ФЛ натуральной сои. Обнаруженные в экспериментах особенности спектров ФЛ были объяснены на основе поляритонной теории конденсированных сред. При этом в качестве простейшей модели конденсированной среды использовалась модель периодически расположенных заряженных лорентцевых осцилляторов. Полученные экспериментальные результаты подтверждают теоретический вывод о том, что при увеличении времени задержки в системе регистрации т ширина полосы ФЛ уменьшается. При этом наблюдаемые пики при больших задержках (т = 50 не) должны быть близки к частотам поперечных и продольных мод лорентцевых осцилляторов хромофорных молекулярных групп, ответственных за проявление ФЛ.
Проведены исследования спектров КР кристаллических аминокислот в области решеточных и внутримолекулярных колебаний (0-1000 см"). Практически для всех исследованных аминокислот в решеточной области наблюдается большое число линий КР; их интенсивность, как правило, в несколько раз выше интенсивности внутримолекулярных колебании. Кроме того, для этих кристаллов характерным является наличие низкочастотного широкого крыла, простирающегося вплоть до возбуждающей линии.
[4
Получены спектры двухфотонно-возбуждаемой люминесценции L-, D-, DL-триптофана. Спектры двухфотонно-возбуждаемой люминесценции триптофана представляют собоіі асимметричные широкие полосы, локализованные в ультрафиолетовой области. Причем интенсивность двухфотонно-возбуждаемой люминесценции в рацемическом DL-триптофане существенно слабее, чем в хиралыю чистых L- и D-формах.
Исследование протеиносодержащей биоты представляет большой интерес, так как может являться одним из вариантов исследования ксенобиотиков. В качестве моделей биологически активных примесей использовались споровая форма бактерии Bacillus thuringiensis и один из видов микотоксинов - так называемый афлатоксин (Aspergillus), обладающий способностью сильно флуоресцировать при воздействии УФ излучения.
В спектрах ФЛ плесневого гриба Aspergillus, полученных без задержки при УФ импульсном возбуждении, обнаруживаются интенсивные полосы, начинающиеся с 300 им и имеющие максимум в области 440 им. Было установлено, что форма спектров ФЛ существенно видоизменялась для анализируемых образцов плесени.
Проведены экспериментальные исследования спектров вторичного излучения водных взвесей ДНК молочнокислых бактерий, возбуждаемых импульсно-периодическим лазерным источником света. Достаточно высокая пиковая мощность лазера обеспечивала возможность регистрации как однофотонно-, так и двухфотонно-возбуждаемой люминесценции. Исследуемые образцы содержали фрагменты хромосомальных ДНК различных размеров (от 103 до 10бнуклеотіщньіх пар). Среди исследуемых образцов были хромосомальные ДНК, выделенные из разных штаммов (Lactobacillus casei, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus plantarum) в концентрации ~10 мкг/мл.
В заключении четвертой главы приведены результаты исследований проб воды, очищенных различными фильтрами н данные исследований влияния дейтерирования и присутствия в воде токсических добавок, загрязняющих примесей и микроорганизмов. Для тяжелой воды характерно присутствие
непрерывного фона в области внутримолекулярных частот; при этом деформационное полносимметричное колебание практически не обнаруживается в спектре КР. В смесях тяжелой и легкой воды проявляются интенсивные полосы, обусловленные валентными полносимметричными колебаниями; в области межмолекулярных мод интенсивность либрационных мод в спектре КР для смеси резко падает.
В заключении приведены основные результаты и выводы работы.
1. Определены частоты колебаний молекул насыщенных жирных
кислот, относящихся к деформационным, маятниковым, крутильным, веерным
и ножничным движениям СЬЬ-групп, а также частоты валентных С-Н
колебаний. Установлено, что эти частоты зависят от длины соответствующих
молекулярных цепочек: с увеличением числа атомов углерода в молекулярной
цепочке частоты деформационных, маятниковых, крутильных и ножничных
колебаний уменьшаются, а веерных колебаний - увеличиваются. Результаты
модельных расчетов частот колебательного спектра согласуются с
экспериментальными данными.
Обнаружено, что максимумы интенсивности ФЛ ГМ соевой муки сдвинуты в длинноволновую область спектра по отношению к максимумам интенсивности ФЛ натуральной соевой муки. По спектрам ФЛ различных образцов соевой муки в ультрафиолетовой области можно диагностировать наличие генной модификации. Наблюдаемые изменения согласуются с выводами, основанными на поляритонной модели конденсированных сред.
Показана эффективность разработанной методики для проведения анализа молекулярного состава растительных и животных жиров, содержащих молекулы насыщенных карболовых кислот различной длины, оперативного контроля присутствия в пищевой продукции, токсических ароматических примесей и добавок, возникающих в процессе хранения и вводимых при обработке исходного продукта для его консервации или модификации.
4. Показано, что спектры КР ароматических аминокислот в решеточной
области различаются для хирально чистых и рацемической коиформаций. Установлено, что по спектрам ФЛ триптофана можно различать тип его энантиомера. Анализ спектров КР и ФЛ аминокислот может быть использован для диагностики хиральпои чистоты биосферы.
5. Под влиянием ультрафиолетового излучения или нагревания,
действующих на молекулярные объекты, наблюдается существенный сдвиг
полос спектров ФЛ в сторону больших длин волн. Это позволяет по
изменениям в спектрах ФЛ простейших микроорганизмов в результате их
деструкции под воздействием различных факторов проводить диагностику их
перехода в новые формы.
Показано, что анализ спектров ФЛ воды, водных растворов и взвесей позволяет устанавливать молекулярную структуру воды и наличие в ней посторонних компонентов. По спектрам КР можно определять наличие в пробах тяжелой воды.
Разработан метод экспресс-анализа состава молекулярных объектов, основанный на использовании спектроскопии КР и ФЛ ароматических соединений, хромофорных групп биологически-активных соединений активных примесей, который может быть использован для экспресс-контроля процессов модификации сложных молекулярных объектов.
Список работ, опубликованных по теме диссертации.
Горелнк B.C., Глаголев К.В., Козлова Г.В., Показеев К.В. Спектры комбинационного рассеяния света насыщенных жирных кислот. «Физические проблемы экологии (экологическая физика)», 2001, N6, с. 178-199,
Горелик B.C., Червяков А.В., Показеев К.В., Кольцова Л.В., Глаголев К.В., Кравцов А.В., Козлова Г.В., Куркіш Ю.П., А.Н. Морозов. Влияние ароматических примесей на спектр комбинационного рассеяния сливочного масла. Четвертая международная конференция "Пища, экология, человек". М. 2001, с.121.
Бордепюк А.Н., Горелик В.С, Червяков А.В., Показеев К.В., Козлова Г.В., Кольцова Л.В., Глаголев К.В., Кравцов А.В., Куркші Ю.П., А.Н. Морозов. Фотолюминесценция микроорганизмов при импульсном ультрафиолетовом лазерном воздействии. Четвертая международная конференция "Пища, экология, человек". М. 2001, с. 122.
Агальцов A.M., Глаголев К.В., Горелик B.C., Кравцов А.В., Козлова Г.В., Показеев К.В. Вторичное излучение растительных и животных масел, возбуждаемое лазерами. Тезисы докладов Третьей Всероссийской конференции «Физические проблемы экологии (Экологическая физика)». Москва. МГУ. Изд-во физического факультета МГУ, 23-25 мая 2001 г., с.226-227.
Pokazeev K.V., Kozlova G.V., Kurkin J.P, Gorelik V.S., Zlobina L.l. Express spectral method of products analysis. 1 International Congress "Biotechnology-state of art & prospects ofdevelopmtnt". Moscow, 14 -18 October 2002, p.333.
Козлова Г.В. Использование методов лазерной спектроскопии для обнаружения ксенобиотиков и техногенных примесей в пищевой продукции. «Физические проблемы экологии», МГУ, физический факультет, №11, 2003, с.158-168.
Горелик B.C., Глаголев К.В., Злобила Л.И., Козлова Г.В., Кравцов А.В., Куркнн Ю.П., Показеев К.В. Вторичное излучение в модифицированных биологических молекулярных структурах. Тезисы 2 Всероссийской конференции «Необратимые процессы в природе и технике», 22-24 января 2003 г., Москва, МГТУ им. Баумана, с.288.
Горелик B.C., Козлова Г.В,, Куркин Ю.П., Показеев К.В. Вторичное излучение в модифицированных биологических структурах. Храпение и переработка сельхозсырья, №5, 2003, с.94-95.
9.Горелик B.C., Глаголев К.В., ЗлобинаЛ.И., Козлова Г.В., Куркин 10.П., Морозов А.Н., Показеев К.В., Попова МЛО. Изохронная флуоресценция в генетически модифицированной сое. Препринт ФИАН им. П.Н. Лебедева, №20, 16 с. 2003
Горелик B.C., Показеев К.В., Козлова Г.В., Куркіш 10,П. Новый спектральный метод анализа пищевых продуктов. Международная научно-практическая конференция «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции». Воронеж 15-18 апреля 2003 г. Сборник научных трудов. Т.2, ч.1, с. 54-56.
Глаголев К.В., Горелик B.C., Козлова Г.В., Кравцов Ю.П., Куркин Ю.П., Морозов А.Н., Показеев К.В., Свербіть П.П. Спектры фотолюминесценции натуральной и модифицированной сои. Труды Второй Всероссийской конференции «Необратимые процессы в природе и технике». М.МГТУ им. Баумана, 22-24 января 2003 г. М., МГТУ, с Л 02-117.
B.C. Горелик, Л.И. Злобшш, П.П. Свербиль, А.В. Червяков, К.В. Глаголев, А.В. Кравцов, А.Н. Морозов, Г.В. Козлова, ІО.П. Куркин, К.В. Показеев. "Флуоресценция и комбинационное рассеяние хиралыю чистых рацемических и модифицированных аминокислот". Технологии живых систем: Материалы научно-технической конференции, 23 октября 2003 г., М.: МГУПБ, 2003, с.43-47.
B.C. Горелик, К.В, Глаголев, Л.И. Злобина, Г.В. Козлова, А.В. Кравцов А.В., ЮЛ, Куркин, А.Н. Морозов, К.В. Показеев, А.В. Червяков. "Изохронная флуоресценция в модифицированных биологических молекулярных структурах". Биотехнология: состояние и перспективы развития: Материалы И Международного конгресса (Москва 10-14 ноября 2003 г.) (стр. 149), М.: ЗАО "ПИК "Максима", РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003. - часть 2, 336 с.
Горелик B.C., Глаголев К.В., Козлова Г.В., Кравцов А.В., Куркин Ю.П., Показеев К.В. Одпофотонно- и двухфотоно-возбуждаемая люминесценция ДНК молочнокислых бактерий. Тезисы докладов 4-ой Всероссийской конференции «Физические проблемы экологии (Экологическая физика)». М. 22-24 июня 2004 г. М.: Физический факультет, 2004, с.142-143.
Горелик B.C., Свербпль П.П., ГТоказеев К.В., Козлова Г.В., Морозов А.Н. Спектры изохронной фотолюминесценции в генетически модифицированной сое. М.: Краткие сообщения по физике ФИАН, 2004, №2, с.29-38.
Горелик B.C., Козлова Г.В., Куркин Ю.П., Показеев К.В. Лазерная спектроскопия пищевой продукции. М.: МГУПБ, 2004, 153 с.
К.В. Показеев, Г.В. Козлова, Ю.П. Куркин B.C., Горелик, Л.И. Злобина, П.П. Свербиль К.В. Глаголев, А.В. Кравцов, А.Н. Морозов "Метод и аппаратурное обеспечение для исследования генетически модифицированных биологических структур и пищевых продуктов на основе комбинационного рассеяния и люминесценции" Технологии живых систем: Материалы научно-технической конференции. 2004 г. М.: МГУПБ, 2004, с.40-44.
К.В. Показеев, Г.В. Козлова, Ю.П. Куркин, B.C. Горелик, И.А. Рахматуллаев, П.П. Свербиль, А.Н. Морозов, К.В. Глаголев "Перспективы применения метода однофотонно- и двухфотонновозбуждаемой люминесценции для исследования ДНК молочнокислых бактерий" Технологии живых систем: Материалы научно-технической конференции, 2004 г. М.: МГУПБ, 2004, с.54-55
Горелик B.C., Козлова Г.В. Ультрафиолетовая лазерная спектроскопия водных сред. «Физические проблемы экологии (экологическая физика)», 2005, N13,0.147-155.
Глаголев К.В., Горелик B.C., Козлова Г.В., Куркин Ю.П., Морозов А.Н., Показеев К.В., Рахматуллаев И.А., Свербиль П.П. Фотолюминесценция ДНК молочнокислых бактерий. Третья Всероссийская конференция «Необратимые процессы в природе и технике». Тезисы докладов. М.МГТУ им. Баумана, 24-26 января 2005 г., М., МГТУ. с.283-285.
Козлова Г.В. Применение методов изохронной флуоресценции для анализа генетически модифицированных продуктов. Тезисы докладов научно-методических чтений «Техника, процессы, расчеты и конструирование в подготовке инженера биотехпологических производств». МГУПБ, Москва, 12 февраля 2003 г., с. 78-79.
Исследование спектров люминесценции и комбинационного рассеяния органических соединений
Развитие ЛС сложных органических соединений ограничивалось возможностями применяемых источников излучения. Однако еще ранее (до применения лазеров) были исследованы спектры ФЛ н, в меньшей степени, спектры КР ароматических веществ, в частности, бензол и его производные, (фенол, бензпирен, антраценовый ряд, представляющие опасность как канцерогенные вещества), некоторые гормоны и витамины, вещества порфиринового ряда. Исследовались водные и спиртовые растворы этих веществ. Были установлены закономерности ФЛ некоторых живых тканей, например, была установлена возможность определять возраст раневого рубца 191. С появлением лазерной ЛС эти исследования стали проводиться интенсивнее. Важным объектом стали различные биологические ткани / 8, 5, 10-20/, причем, значительное число работ в последние годы посвящены исследованиям крови с целью биохимического исследования как нормально функционирующего человеческого организма и организмов животных, так и для выявления различного рода патологий. Методом так называемой корреляционной лазерной спектроскопии успешно исследуются гетерогенные биологические жидкости (плазма, сыворотка крови, лимфа). Этот метод оказался эффективным для оценки токсического воздействия на организм различных ксенобиотиков. /21/. Новые перспективы появились в изучении конформациошшх изменений молекулярных и субмолекулярных биологических структур /22/. Использование лазерной доплеровской флуометрии нашло применение в стоматологической практике для тестирования степени микроциркуляторных нарушении и осуществления мониторинга эффективности лечения. /23./ Лазерными методами проводятся исследования, в частности, наличие в тканях ионов тяжелых металлов / 11,19,20/, гистамина и гистаминоподобных веществ /13/, органических кислот, не характерных для нормальной жизнедеятельности организма. Все исследования производились на стационарных установках с помещением образца в кювету. Порог обнаружения для тяжелых металлов составлял для различных металлов порядка 10 ...10"2 нг мл"1. Для других веществ порог обнаружения составлял единицы нг-мл"1 при линейности сигнала флуоресценции до концентраций порядка единиц мгмл"1. СКР может применяться для обнаружения и идентификации жирных кислот как растительного, так и животного происхождения /23, 24, 25/.
Содержание жиров в сырье для пищевой промышленности является одним из важнейших технологических параметров. Были проведены отдельные попытки определения состава жиров растительного и животного происхождения /24 /. В Физическом Институте им. П.Н. Лебедева РАН в Лаборатории комбинационного рассеяния были подробно исследованы флуоресцентные спектры водных растворов ароматических соединений и их гетероциклических производных: бензола, сахарина, бензойной и ацетилсалициловой кислот, триптофана /4/. Пороговые концентрации составляют порядок единиц пг-мл . Существуют, однако, резервы энергетических возможностей данного метода за счет увеличения к.п.д. преобразования исходного излучения в ультрафиолетовое до нескольких процентов, что позволит увеличить чувствительность не менее, чем на порядок. Эффективность метода для анализа L - триптофана позволяет надеяться на возможность проведения аналогичного анализа и для других ароматических аминокислот (тирозина, фенилаланина, гистидина), а также для нуклеиновых оснований в водных растворах и в составе молекул ДНК. При больших концентрациях исследуемых компонентов в среде для проведения их анализа могут быть использованы методы СКР и метод многофотонно-возбуждаемой люминесценции / 26/, имеющие чувствительность порядка одной молекулы исследуемого вещества на миллиард молекул вещества среды. При это.м метод импульсной лазерной флуоресценции имеет интересные приложения, связанные с одновременным переводом большого числа ароматических молекул в возбужденное электронное состояние, в результате которого могут проявиться кооперативные эффекты: когерентные колебания большого числа молекул, суперлюминесценция, сверхизлучение и т.д. Для изучения возможности реализации таких эффектов необходимы детальные экспериментальные исследования временных, энергетических и спектральных характеристик различных молекулярных систем при резонансном импульсно-периодическом лазерном воздействии. Быстрое развитие СКР было обусловлено появлением лазерных спектроизмерительных установок. Появилась возможность исследования большого набора биологически активных веществ. Оказалось возможным определение деталей внутреннего строения сложных молекул, КР-идентификации вирусов в водных суспензиях и т.д. Начала развиваться поверхностно-усиленная СКР. Содержание жиров в сырье для пищевой промышленности является одним из важнейших технологических параметров. СКР может применяться для обнаружения и идентификации жирных кислот как растительного, так и животного происхождения /23,24, 25/.
В настоящее время проводятся исследования по диагностике смесей сложных органических соединений в природных водах методами лазерной флуометрии: методом прямого анализа полосы флуоресценции смеси с целью выделения флуоресцентного вклада, по крайней мере, одного из компонентов; методом кинетической флуорнметрии и методом флуориметрии насыщения / 27/. Метод кинетической флуориметрии эффективен для диагностики природных водных экосистем / 28/. Исследованием собственной флуоресценции пурпурных серных бактерий относящихся к анаэробным фототрофным бактериям, доказана возможность изучения развития микроорганизмов в условиях in situ /29 /. В /30/ показаны широкие возможности применения спектрального анализа в экологическом мониторинге. В настоящее время разработаны разнообразные спектроскопические методы контроля качества пищевой продукции, например, для контроля мясных продуктов используется ИК-спектроскопия. Для проведения анализа необходимо приготовление экстракта сырья. Предварительная переработка исследуемых образцов может привести к изменению их характеристик. В ряде стран начато промышленное производство подобных приборов. Например, фирма "InPhtoteTM" разработала портативный прибор "InPhtonics", действие которого основано на возбуждении спектров КР света твердотельными лазерами. Высокая разрешающая способность прибора при небольших размерах обеспечивается применением в качестве диспергирующего элемента эшелета, В качестве детектора рассеянного излучения служит CCD камера. Высокая чувствительность детектора обеспечивает получение спектров КР за 1-5 минут. Спектральное разрешение в диапазоне 200- 1800 см 1 составляет б см А . Для подведения излучения к исследуемому образцу и рассеянного излучения к входной щели спектрометра используется оптоволоконная система. Оптоволоконный щуп позволяет проводить бесконтактный анализ пробы. Фирмой "Ocean Optics" разработан аналогичный прибор R-200I, В системе используется малогабаритный монохроматор с волноводным щупом, полупроводниковый лазер "к =785 им с мощностью излучения 500 мВт и охлаждаемый CCD детектор. Для удаления шумового излучения лазера используется голографический фильтр.
Назначение, принцип действия и основные характеристики установки для изучения молекулярных структур
Установка предназначена для изучения спектров вторичного излучения молекулярных структур, в том числе с целью установления произошедших в них модификаций. В качестве исследуемых молекулярных объектов использовались основные компоненты пищевой продукции /31-36/. Принцип действия установки основан на анализе спектров вторичного излучения (ФЛ и КР) молекулярных компонентов пищевой продукции. Отличительной чертой прибора является использование для возбуждения спектров вторичного излучения молекулярных объектов импульсно-периодического лазера на парах меди с нелинейно-оптическим преобразователем света. По сравнению с использовавшимися ранее в аналогичных приборах способе возбуждения вторичного излучения, основанном на применении непрерывных лазерных источников света видимого диапазона, способ возбуждения вторичного излучения с помощью импульсно-периодического лазера на парах меди в соединении с ультрафиолетовым нелинейно-оптическим преобразователем имеет существенные преимущества по порогу чувствительности анализа и по диапазону доступных для анализа веществ. Импульсный режим работы обеспечивает возможность разделения люминесцентного и комбинационного рассеяния излучения.
В этом заключается главное преимущество прибора по сравнению с приборами, работающими на основе непрерывного режима работы лазеров. Кроме того, данный прибор может обеспечить более высокую чувствительность и селективность метода, возможность проведения экспресс-анализа натуральных и модифицированных молекулярных объектов. Последнее преимущество является очень важным для широкого практического использования. Прибор включает совокупность блоков, объединенных в едином комплексе: лазерный блок с устройствами электрического питания и управления параметрами генерации; нелинейно-оптический блок, включающий в себя нелинейно-оптический кристалл и юстируемые оптические элементы; блок анализируемой пробы, включающий в себя кварцевую оптическую кювету и кварцевые оптические элементы; спектральный блок, включающий в себя осветительную систему из двух кварцевых линз и светосильный малогабаритный монохроматор; регистрирующий блок с системой регистрации и системой стробироваиия; блок программного обеспечения с компьютером и интерфейсом; блок несущего оптико-механического модуля. Время выхода прибора на рабочий режим - 60 мин. Время подготовки одной пробы - 30 мин.
Принцип действия. Методика качественного и количественного анализа молекулярных объектов, содержащих различные токсические вещества, в том числе ароматические соединения, основана на анализе спектров вторичного излучения. Вторичное излучение возбуждается импульсно-перподическим лазерным источником света. Качественный анализ ароматических соединений в исследуемых пробах осуществляется путем сравнения параметров наблюдаемых спектров вторичного излучения пробы со спектрами резонансной ФЛи и КР эталонных ароматических и токсических веществ. Резонансный характер наблюдаемой ФЛ в молекулярных объектах, содержащих ароматические соединения, обусловлен тем, что длины волн возбуждающего излучения близки к краю полосы поглощения ароматических колец, входящих в состав таких соединений. Количественный анализ ароматических соединении и токсических веществ, содержащихся в анализируемых образцах, осуществляется путем построения градуировочных графиков зависимости интенсивности и формы спектров резонансной фотолюминесценции от концентрации эталонных веществ. На рис. 2.1 а,Ь дан пример спектров антрацена. В этом случае, при увеличении концентрации максимумы интенсивности спектров перемещаются в фиолетовую и синюю области спектра. Подготовка проб анализируемого вещества заключается во введении исследуемого вещества в кварцевую кювету, представляющую собой замкнутый сосуд объемом 1 мл, с притертой крышкой и оптическими окнами или плоскопараллельную металлическую кювету. Анализ осуществляется в полуавтоматическом режиме, с использованием алгоритмов программного обеспечения. № Основная часть исследований были выполнены на экспериментальной установке, принципиальная схема которой приводится на рис. 2.2. Установка включает в себя совокупность блоков, объединенных в едином комплексе: малогабаритный импульсно-периодический лазер на парах меди с активным элементом «Кулон» и воздушным охлаждением; нелинейно-оптический кристалл ВаВгО.}, преобразующий видимое излучение лазера в ультрафиолетовое; набор специальным образом подобранных кювет для испытываемых проб; автоматизированный спектрохметр МСД-2; фотоумножитель; систему стробирования; компьютер, управляющий шаговым двигателем дифракционной решетки монохроматора МСД-2 и запоминающий информацию; несущий оптико-механический модуль с микрометрическими коордннатниками и необходимыми оптическими элементами (линзами, зеркалами, светофильтрами, диафрагмами).
Влияние ароматических примесей и добавок растительного происхождения на спектр комбинационного рассеяния сливочногомасла
Для повышения эффективности биотехнологических производств используют так называемые ускорители (например, ферменты), растворители и технологические добавки, вносимые в продукты на различных стадиях производственного процесса. Эти вещества должны удаляться из продукта, но следы его могут обнаруживаться в готовом продукте. Допустимые количества всех технологических добавок строго регламентируются для каждого готового продукта /39,46/. Предметом наших исследований являлись образцы сливочного масла. В результате процессов технологической обработки и под влиянием внешних факторов в сливочном масле могут возникать ароматические примеси, существенно видоизменяющие его вкусовые качества и проявляющие в ряде случаев токсические и канцерогенные свойства. В настоящее время трудно найти продукт, представляющий сливочное 100% масло /47/. В любой продукт под таким названием добавляются химически обработанные растительные жиры, известные как маргарин. Исследования, проведенные учеными ряда стран, показывают, что маргарин опаснее сливочного масла. Холестерина в нем не намного меньше, но в процессе химической обработки образуются так называемые «траисжирные» кислоты, которые опасны для организма человека. Специалисты пришли к выводу, что кислота понижает уровень одновременно и полезного и вредного холестерина. А это приводит к атеросклерозу сосудов. Американцы приводят в доказательство такие факты: 50% пациентов, страдающих сердечнососудистыми заболеваниями по 10 -15 лет, «защищали» свое сердце маргарином. Смертность среди них такая же, как и у любителей сливочного масла.
Потребитель вправе сам выбирать продукт питання, но при этом он должен быть уверен в отсутствии фальсификации, для чего необходимо наличие экспресс-методов.
Учитывал, что питание человека представляет собой многозвеньевую цепь: здоровье человека - пища - производство и реализация пищевых продуктов и сырья, следует учитывать возможность загрязнения и потери качества пищи на любой стадии производства. В частности, определяющим фактором эффективности животноводства, как одной из составляющих рациона питания человека, является качество используемых кормов. Существенное влияние на качество кормов оказывают входящие в их состав лнпнды, которые легко подвергаются гидролитическому расщеплению и окислению /39/, что ведёт к возникновению различных заболеваний животных, приводит к гемолизу эритроцитов крови, снижению уровня гемоглобина, приводит к глубоким нарушениям липидиого, белкового и углеводного обмена.
Природные липнды различного состава и строения характеризуются различной стойкостью при переработке и хранении. В зависимости от условий в них могут образовываться вещества, свидетельствующие об одновременном протекании гидролитического распада (гидролиза) и окисления или преобладания одного из них. При гидролизе образуются свободные карбоповые кислоты. Этому процессу способствуют высокая влажность, тепло, некоторые ферменты сырья и микроорганизмов. Окисление лппидов происходит в результате их соприкосновения с кислородом воздуха или тканей. При окислении лппидов образуются первичные продукты окисления - перекисные радикалы, которые, являясь неустойчивыми соединениями, распадаются с образованием вторичных продуктов окисления. Условия окисления определяют его направление и глубину. Так, например, по характеру образующихся вторичных продуктов можно судить о преобладании того или иного вида окисления. Существует два вида окисления: прогоркание и осаливание. При прогоркании образуются короткоцепочечные альдегиды, кетоны, спирты, при осаливании: оксикислоты и продукты полимеризации. При повышении температуры происходит быстрое разрушение жиров и составляющих их карболовых кислот с образованием летучих соединений - карбошшов, гидроксикнелот, кетокислот, эпокислот и высокомолекулярных оксиполимеров Полимеризация продуктов окисления может происходить в отсутствие кислорода с образованием циклических соединений и более высокомолекулярных полимеров. Полимерные соединения могут способствовать появлению токсичности у нагретых жиров. Изменения могут продолжаться и при низких температурах. Растительные продукты, особенно бобовые и зерновые, содержат фермент лппоксигеназу, которая окисляет ненасыщенные карбоновыхе кислоты кислородом атмосферы с образованием перекисей. Особенно чувствителен к воздействию перекисей жизненно необходимый жирорастворимый витамин А (ретинол). Как правило, эти два процесса окисления протекают совместно, что усугубляет вредный эффект. Все продукты окисления лппидов токсичны для организма и вызывают ряд патологических состояний. Это касается как животных, употребляющих корма, содержащие окисленные жиры, так и человека.
Спектры вторичного излучения различных проб воды, возбуждаемые ультрафиолетовым лазерным источником света
В наших исследованиях изучались пробы воды, очищенные различными фильтрами. Нами исследовалось также влияние дейтерпрования и присутствие в воде токсических добавок, загрязняющих примесей и микроорганизмов. Весьма эффективными средствами анализа молекулярной структуры и состава воды являются методы лазерной молекулярной спектроскопии, включающие в себя ФЛ и КР света / 59, 83-88/. Характерным свойством воды является ее прозрачность в видимом и ультрафиолетовом спектральном диапазоне. В связи с этим представляется перспективным при изучении воды и более сложных молекулярных объектов, формируемых на ее основе, использовать для возбуждения спектров ФЛ и КР ультрафиолетовые источники света. В данной работе сообщается о результатах исследования различных проб воды, водных растворов некоторых органических соединений и взвесей v микроорганизмов при ультрафиолетовом лазерном возбуждении. Известно /84/, что в спектре КР воды присутствуют полосы, соответствующие трем фундаментальным типам колебаний молекулы Н20: Аг тип, V]=3450CM_1 (валентное полносимметричное колебание); Аі-тип, V2 = 1645CM"1 (деформационное полносимметричное колебание) и Вртип, Уз = 3830 см"1 (валентное неполносимметричное колебание).
Для исследования спектров КР воды нами были подготовлены различные пробы, полученные путем очистки исходной воды с помощью фильтрующих систем, разработанных к настоящему времени промышленностью. Для сравнения эффективности различных коммерческих фильтров были проанализированы спектры ФЛ проб воды, прошедших очистку с помощью этих фильтров /68/. Рис.4.18 иллюстрирует результаты анализа спектров ФЛ таких проб воды для различных фильтров. На этом рисунке слева присутствует возбуждающая линия (X = 255,3 им); затем виден резкий пик (показан стрелкой), соответствующий КР в воде на полносимметричном колебании VI=3450CM_1; при больших значениях длин волн проявляются полосы ФЛ, обусловленные присутствием ароматических хромофоров в пробах воды. Как видно из этого рисунка, кривая 1 (фильтр «Аквафор Модерн») соответствует наименьшей концентрации ароматических компонентов. Для проведения количественного анализа были приготовлены образцы с различным содержанием ароматического компонента- флуорена. На рис. 4.19 приводится сопоставление спектров ФЛ пробы воды, прошедшей через фильтр «Аквафор Модерн» (кривая 4), водного раствора флуорена с концентрацией 1 мкг/л (кривая 5) и других проб воды (кривые 7, 2, 3), взятых из природных источников. Из этого рисунка следует, что концентрация ароматических компонентов в пробе, соответствующей кривой 4, находится на предельно низком уровне - 1 нг/л. Для пробы / уровень концентрации превышает ПДК (1 мкг/л). В пробах 2, 3 концентрация ароматических компонентов ниже уровня ПДК. Рис. 4.20. иллюстрирует спектры КР двух проб воды. Кривая 2 соответствует воде, прошедшей обработку через фильтр «Аквафор Модерн»; кривая 1 - пробе воды, взятой из водопроводной сети г. Москвы. На вставке рис. 4.20. показана область валентного колебания Vi(Aj), а на основной части этого рисунка - низкочастотная область спектра КР и область, соответствующая деформационному колебанию V2(Aj).
Как видно из этого рисунка, спектр КР, соответствующий «чистой» воде (кривая 2 проба после фильтра «Аквафор Модерн»), характеризуется интенсивными линиями фундаментальных колебаний Vi и v ; присутствует также довольно интенсивный пик \(\ в области частот, соответствующих либрационным движениям молекулы Н20 в межмолекулярном кластере. На кривой /, соответствующей неочищенной воде, имеется ряд дополнительных пиков, обусловленных проявлением полос КР ароматических компонентов. Рис. 4.21. и 4.22. дают сравнение спектров воды пробы «Аквафор Модерн», тяжелой воды D2O и смесей тяжелой и легкой воды. Для тяжелой воды (рис. 4.21 Д) характерно присутствие непрерывного фона в области внутримолекулярных частот; при этом колебание Vi(Ai) практически не обнаруживается в спектре КР. В смесях тяжелой и легкой соды (см. рис. 4.22) проявляются интенсивные полосы, обусловленные валентными колебаниями Vi(Ai); в области межмолекулярных мод (см. вставку на рис. 4.22) интенсивность либрационных мод в спектре КР для смеси резко падает. Присутствие межмолекулярных мод либрациошюго и трансляционного типа в спектрах КР чистой воды (таблица и рис. 4.20-4.22) свидетельствует об образовании квазикристаллической сетки молекулярных кластеров, т.е. характеризует степень структурированности воды. Структурированность воды является важным фактором, связанным с эффективностью усвоения воды клеткаліи живых организмов, Таким образом, интенсивность низкочастотных полос КР, обусловленных межмолекулярнымн кластерными колебаниями, может служить дополнительным критерием качества воды. Были проведены сравнительные исследования спектров проб воды, очищенной фильтром «Аквафор Модерн», тяжелой воды D2O и смесей тяжелой п легкой воды. Для тяжелой воды характерно присутствие непрерывного фона в области внутримолекулярных частот; при этом колебание Vi(Ai) практически не обнаруживается в спектре КР. В смесях тяжелой и легкой воды проявляются интенсивные полосы, обусловленные валентными колебаниями Vi(Ai); в области межмолекулярных мод интенсивность либрашюниых мод в спектре КР для смеси резко падает. Спектры вторичного излучения, приведенные на рис.4.18,4.19, соответствуют ситуации, когда строб-импульс в системе регистрации является синхронным с сигналом вторичного излучения. Возможность сдвига по времени этого строба позволила изучить спектры вторичного излучения, задержанные по отношению к импульсу возбуждающего излучения.