Ёпиқ хоналарда учувчи органик бирикмаларга озоннинг та'сирини ўрганиш: реаксия маҳсулотларини таҳлил қилиш ва уларнинг заҳарлилик даражасини баҳолаш

1. Кириш

Атмосфера ҳавоси доимо табиий ва антропоген манбалардан келиб чиқадиган бир қанча аралашмаларни ўз ичига олади. Уларнинг консентрациялари ёпиқ хоналарда сезиларли даражада юқори. Бизнинг сезги органларимиз уларнинг мавжудлигини ҳид сифатида идрок етади. Ҳар қандай ҳид, ёқимли ёки ёқимсиз, ҳавода паст молекуляр учувчи органик бирикмаларнинг мавжудлиги билан боғлиқ. Бу бирикмалар ҳид ҳиссиётини келтириб чиқариши учун уларнинг ҳаводаги консентрации чегарадан юқори бўлиши керак. Қуёш нурланиши, намлик ва кислород та'сирида учувчи бирикмалар турли реаксияларга киришади ва парчаланишади, шунинг учун уларнинг ташқи ҳаводаги ўртача консентрации паст. Бироқ, ёпиқ изоляция қилинган хоналарда учувчи моддалар ва уларнинг трансформация маҳсулотларининг тўпланиши юзага келиши мумкин, шунинг учун бундай хоналар кўпинча "оғир, ескирган" ҳидга ега.

Айниқса мураккаб вазият транспорт воситалари салонларида, масалан, йўловчи самолётларида юзага келади. Оддий салон вентиляцияси етарли самарали емас, чунки ма'лум талаблар ва салон атмосферасининг юқори сифат стандартларини та'минлаш зарурати мавжуд.

Ёпиқ хоналарни санитация қилишнинг бир нечта усуллари ма'лум. Сўнгги йилларда озон ёрдамида тиббий муассасалар, кинотеатрлар ва бошқа жамоат биноларини санитация қилиш усуллари тобора кенг тарқалмоқда. Озонлаш инсон ҳаёти учун екологик тоза, қулай шароитларни яратишга қаратилган енг прогрессив замонавий технологик жараёнлардан бири ҳисобланади. Хусусан, ҳаво ҳаракати бошқарувчиларининг ишига мисол сифатида, бу ходимларнинг организмларининг иш қобилияти ва бошқа физиологик кўрсаткичларини оширади. Шу билан бирга, адабиётларда ёпиқ хоналар атмосферасидаги учувчи органик бирикмаларнинг таркиби, йўловчилар менюсини ташкил етувчи озиқ-овқат маҳсулотлари билан боғлиқ, уларнинг озон билан реаксиясининг хусусиятлари ва бу реаксиялар маҳсулотларининг заҳарлилик хусусиятлари ҳақида ма'лумотлар йўқ.

2. Експериментал қисм

Модел аралашма Ҳиндистоннинг "Плант Липидс Лтд." компанияси томонидан ишлаб чиқарилган қора қалампир (30,1%), зира (22,7%), кашнич (15%) ва қалампир (30,1%) ефир мойларини аралаштириш орқали тайёрланди. Аралашмага ички стандарт сифатида н-додекан (2,1%) қўшилди.

Бошланғич намунада ва озонлашдан кейин газ фазасидаги учувчи бирикмаларни аниқлаш учун Супелcо фирмасининг ускуналари билан қаттиқ фазали микроекстраксия усули қўлланилди. Бу турли об'ектлардан учувчи моддаларни ажратиш ва консентрациялашнинг енг самарали усули. Турли тузилишдаги 22 та индивидуал органик моддадан иборат суюқлик бўлган ефир мойлари модел аралашмаси (5 мг) 0,25 л ҳажмли 2 та шиша колбага жойлаштирилди. Колбалар ёпилди ва 20 минут давомида сақланди (суюқлик-газ мувозанатига еришилгунча); кейин иккинчи колбага 5 мг газсимон озон киритилди, органик моддаларнинг оксидланиши учун сақланди ва тавсифланган усул бўйича намуналар олиниб, таҳлил қилиш учун хроматограф инжекторига жойлаштирилди.

Озиқ-овқатдан келиб чиқадиган ҳидларни олиш учун манба сифатида гўшт қиймаси ва табиий зираворлар ишлатилди. 240 г қиймага 2,0 г майдаланган қора қалампир, 1,7 г майдаланган кашнич ва 1,0 г дафна барги қўшилди. Барча ингредиентлар аралаштирилди, кейин 2 литрли юмалоқ тубли колбага жойлаштирилди, унга 600 мл иссиқ сув қўшилди, 5 минут давомида қайнатилди ва дефлегматорсиз учувчи бирикмалар билан 300 мл дистиллат ажратилди. Ҳар бирида 150 мл дистиллат 2 та колбага (ҳажми 0,5 л) жойлаштирилди ва хона ҳароратида 30 минут давомида сақланди. Кейин бир колбадан 20 минут давомида қаттиқ фазали микроекстраксия усули билан учувчи моддалар ажратилди ва ГХ усули билан таҳлил қилинди. Иккинчи колбага 4 мг озон киритилди, 20 минутдан кейин оксидланмаган моддалар 20 минут давомида қаттиқ фазали микроекстраксия билан ажратилди ва ГХ усули билан таҳлил қилинди.

Газ-хроматографик таҳлил (ГХ) Кристалл 2000 М хроматографида (Россия) аланга-ионизация детектори ва квартс капилляр колонка ДБ-1 (50 м × 0,32 мм, фаза қатлами 0,25 мкм, Супелcо, АҚШ) билан колонка ҳарорати 60 дан 250°C гача 4°C/мин тезликда дастурлаштирилганда, инжектор ва детектор ҳарорати 250°C да ўтказилди. Колонка орқали ташувчи газ (гелий) оқим тезлиги 1,5 мл/мин еди, колонка киришида оқим бўлиниши 1:30. Намуналардаги бирикмаларни идентификация қилиш сақланиш индекслари қийматларига асосланиб амалга оширилди. Индивидуал компонентлар таркибини миқдорий аниқлаш учун уларнинг пиклари майдонлари қийматлари ишлатилди. Ускуна олдиндан калибрация қилинди ва қаттиқ фазали екстраксия усули билан пиклари майдонлари қийматлари бўйича моддалар таркибини миқдорий аниқлашнинг такрорланувчанлиги жуда юқори еканлиги, 7 та параллел аниқлашдан нисбий хато 5% дан ошмаслиги аниқланди.

Озон електрик разрядда кислород оқими електродлар орасидан ўтказилганда синтез қилинди; електродлардаги кучланиш 4–9 кВ. Озон консентрации 254 нм тўлқин узунлигида УВ-спектрофотометрда спектрофотометрик равишда назорат қилинди. Озон консентрации 2 × 10⁻⁴ дан 5 × 10⁻⁵ мол/л гача ўзгарди.

Ефир мойлари аралашмаси ва уларнинг озонлаш маҳсулотларининг ўткир заҳарлилигини аниқлаш Ceriodaphnia аффинис ёшларининг омон қолиши бўйича биотестлаш усули билан амалга оширилди. 1,0 л ҳажмли шиша колба 0,4 мг озон билан тўлдирилди ва 0,3 мг ефир мойлари аралашмаси қўшилди, колба зич ёпилди ва органик моддаларни озонлаш учун 1 соат давомида қолдирилди. Кейин колбага 0,5 л сув қўшилди, чайқалиш орқали пухта аралаштирилди ва биотестлаш амалга оширилди. Худди шундай колбага 0,3 мг ефир мойлари аралашмаси ва 0,5 л сув жойлаштирилди, мойларни сувга ўтказиб чайқалинди ва биотестлаш ҳам амалга оширилди; бу намуна еталон еди. Назорат сифатида 0,5 л сув ишлатилди. Биотестлаш стандарт усул бўйича амалга оширилди.

3. Муҳокама

Кўпгина хоналарда ҳиднинг асосий манбалари озиқ-овқат маҳсулотлари, парфюмерия, санитария ва бошқа маиший воситалардир. Ушбу об'ектларга табиий ёки синтетик келиб чиқиши бўлган паст молекуляр органик моддалардан иборат ароматизаторлар қўшилади, улар об'ектнинг аромати учун жавобгардир. Ароматик ўсимликлар томонидан ишлаб чиқарилган учувчи моддаларнинг табиий аралашмалари ефир мойлари деб аталади. Ефир мойлари компонентлари ва уларнинг синтетик аналоглари парфюмерия препаратларини олишда асосий таркибий қисмлардир; улар маиший кимёвий маҳсулотлар учун ароматизатор сифатида кенг қўлланилади. Зираворлар озиқ-овқат тайёрлашда қўшилади ва улар фақат озиқ-овқат маҳсулотларининг ароматини ўзгартиради, лекин уларнинг учувчи компонентлари ма'лум маҳсулотнинг ароматини шакллантирадиган бир неча юз моддалар орасида миқдорий таркиб бўйича асосий ҳисобланади.

Шунинг учун модел тизим сифатида қора қалампир (30,1%), зира (22,7%), кашнич (15%) ва қалампир (30,1%) ефир мойлари аралашмасидан фойдаландик. Ушбу аралашманинг ГХ таҳлили шуни кўрсатдики, унда бирикмалар мавжуд бўлиб, уларнинг таркиби % да 1-жадвалда келтирилган. Кўриниб турибдики, аралашмадаги асосий компонентлар лимонен, линалоол, карвон, евгенол ва кариофиллен бўлиб, уларнинг таркиби 10% дан кўп еди.

Органик бирикмаларга озоннинг та'сирини миқдорий баҳолаш учун 5 мг аралашма ишлатилди, бу миқдордаги аралашмадаги учувчи моддалар таркиби 4 дан 1000 мкг гача ўзгарди (1-жадвал). Намуна устидаги газ фазасидан полимерда сорбция орқали колбага қўшилганидан анча кам миқдордаги моддалар ажратилди — 25 дан 3454 нг гача. Шундай қилиб, органик моддалар аралашмаси компонентларини екстраксия қилиш самарадорлиги жуда паст еди: монотерпенлар учун 0,2–0,6%, сесквитерпенлар учун 0,4%, евгенол учун фақат 0,1% ва додекан учун 1,1%. Шунга қарамай, бу миқдордаги моддалар сифатли хроматограмма олиш ва уларнинг миқдорий таркибини аниқлаш учун етарли еди.

5 мг аралашмани 5 мг озон билан 20 минут давомида озонлашдан кейин асосий қисми оксидланди. Оксидланмаган ҳолда п-тсимен ва камфоранинг аҳамиятсиз қисми, шунингдек, тўйинган углеводород додеканнинг ички стандарти қолди. Из колдирувчи миқдорда сирка ва пропионик алдегидлар ва иккита янги изомерик 1,2-лимонен епоксидлари (1-расм, 3-моддалар) аниқланди. Ефир мойлари аралашмасидаги таркиб бўйича асосий компонентлардан бири лимонен (1) еди, расмда кўрсатилган, топилган иккала изомерик епоксид (3) унинг оксидланишининг из колдирувчи маҳсулотлари еди. Асосий маҳсулот 2-асетокси-5-формилгексаноик кислота (2) еди, у ГХ усули билан аниқланмади.

Озиқ-овқат маҳсулотларининг аромати дастлабки ингредиентларда бўлган моддалар, шунингдек, маҳсулотларни тайёрлаш ёки сақлаш жараёнида ҳосил бўлган моддалар томонидан шаклланади. Ферментация, оксидланиш ва Майяр реаксияси каби термал реаксиялар озиқ-овқат маҳсулотларида аромани шакллантирадиган моддаларнинг синтезига олиб келадиган асосий жараёнлардир. Бундай учувчи моддаларнинг таркиби паст; кўпинча улар 0,001–100 ппм (1 × 10⁻⁶–0,01%) консентрацияларда мавжуд. Шунинг учун учувчи аромани шакллантирадиган моддаларнинг таркибини ўрганишда уларни ажратиш ва консентрациялаш мажбурий босқичдир.

Бизнинг ишимизда асосий озиқ-овқат матритсасидан буғли дистиллация усули билан учувчи бирикмаларни ажратдик. Олинган дистиллат устидаги газ фазасидан қаттиқ фазали микроекстраксия усули билан учувчи моддалар ажратилди ва консентрацияланди, кейин ГХ усули билан таҳлил қилинди. Маҳсулот гўшт қиймаси, қора қалампир, кашнич ва дафна баргидан тайёрланган гўшт булони еди. Термик ишлов беришдан кейин маҳсулот зираворлар билан гўшт булонининг ёқимли интенсив аромига ега еди. Топилган моддалар рўйхати ва уларнинг булон дистиллати устидаги газ фазасидаги таркиби 2-жадвалда келтирилган.

Шуни та'кидлаш керакки, бу маҳсулотдаги учувчи моддаларнинг таркиби ҳақиқий озиқ-овқат маҳсулотларидагига яқин еди. Газ фазасида топилган асосий компонентлар 1,2-тсинеол, линалоол, терпенил ва геранилатсетатлар еди; барча бирикмалар зираворларнинг компонентлари еди. Озонлаш амалга оширилди ва деярли барча бирикмалар озон томонидан йўқ қилингани, 1,2-тсинеол ва камфоранинг қолдиқ миқдори топилгани аниқланди. Ма'лум бўлишича, бу бирикмалар озон та'сирига етарлича чидамли еди; уларнинг тўлиқ йўқ қилиниши учун юқорироқ озон консентрациялари ишлатилиши мумкин, лекин шуни та'кидлаш керакки, бу бирикмаларнинг ҳид чегараси консентрациялари газ фазасида топилганидан сезиларли даражада юқори, шунинг учун уларнинг ҳиди булон устида сезилмади. Ҳар қандай ҳолатда, паст консентрацияларда терпенлар ёқимли аромага ега ва ба'зи биологик фаоллик турларига ега, иммунитетни оширади, кайфиятни яхшилайди ва ҳавода бу бирикмаларнинг мавжудлиги жуда ижобий омил деб ҳисоблаш мумкин.

Нормативларга кўра, атроф-муҳит хавфсизлигини назорат қилиш ифлослантирувчи моддаларнинг таркибини аниқлаш ва уларнинг максимал рухсат етилган консентрацияларига (МРК) мувофиқлигини та'минлаш орқали амалга оширилади. Ма'лумки, озиқ-овқат ефир мойларининг заҳарлилик дозалари каламушлар тана вазнининг 2 дан 7 г/кг гача. Юқорида келтирилган ма'лумотлардан келиб чиқиб, ҳеч қандай озиқ-овқат маҳсулотида, косметикада ёки бошқа ма'лум маиший кимёвий маҳсулотда бундай ефир мойлари таркибига еришилмайди. Шунинг учун озиқ-овқат ҳидлари ўзлари саломатликка зарар етказмайди деган хулосага келиш мумкин.

Бироқ, хроматографик равишда аниқланмаган ўрганилган моддаларнинг озон билан реаксия маҳсулотларининг заҳарлилиги нома'лум қолди. Реаксия маҳсулотларининг заҳарлилигини аниқлаш учун биотестлаш усулидан фойдаландик. Ифлослантирувчи моддаларнинг таркибини билишни талаб қиладиган физик-кимёвий усуллардан фарқли ўлароқ, биотест таҳлил усуллари уларнинг физиологик фаоллигини интеграл шаклда аниқлаш имконини беради.

Ўткир заҳарлиликни аниқлаш учун Ceriodaphnia аффинис ёшларининг омон қолишидан фойдаланилди. Усулнинг кўрсаткичи биотестлаш давомида омон қолган дастлабки урғочи дафнияларнинг ўртача сони еди. Заҳарлилик мезонлари тажрибада назоратдан омон қолиш кўрсаткичининг ишончли фарқи еди.

3-жадвалда келтирилган натижалардан келиб чиқиб, ҳам ўрганилган учувчи органик бирикмалар, улар ҳиднинг асосий компонентлари еди, ҳам уларнинг озон билан оксидланиш маҳсулотлари заҳарланмаган еди. Шунинг учун, ҳавода таркиби ва таркиби санитария ме'ёрларидан ошмайдиган учувчи органик бирикмаларни озонлашда инсон ҳаётига таҳдид соладиган янги моддалар ҳосил бўлмайди дейиш мумкин. Ҳаводан учувчи аралашмаларни озонлаш орқали олиб ташлашнинг таклиф етилган усули турар-жой ёки офис хоналарини дезодорация қилишнинг самарали усулидир.

4. Хулосалар

Қаттиқ фазали микроекстраксия усули билан модел ефир мойлари аралашмасидан ушбу аралашма устидаги газ фазасига ажралиб чиқадиган учувчи моддаларнинг таркиби аниқланди. Газ фазасини озон билан аралаштириш орқали учувчи моддаларни хавфсиз, заҳарсиз ва осон олиб ташланадиган ҳосилаларга ўзгартириш усули ишлаб чиқилди. Ceriodaphnia аффинис ёшларининг омон қолиши бўйича биотестлаш усули билан озон билан учувчи моддаларнинг оксидланиш маҳсулотларининг заҳарлилиги йўқлиги исботланди.