本文關(guān)鍵詞：模擬胃液中銅鋅離子及乙醇和乙酸對(duì)NDMA形成影響的研究

  更多相關(guān)文章： 模擬胃液 NDMA 銅離子 鋅離子 乙醇 乙酸

【摘要】：N-亞硝胺是一類具有很強(qiáng)致癌性的化合物,流行病學(xué)調(diào)查已表明它可能與人類的胃癌、食道癌和結(jié)腸癌等有關(guān)。而其中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的N-亞硝基二甲胺(NDMA)是致癌性最強(qiáng)的N-亞硝胺類物質(zhì)之一。人類暴露于NDMA有外源和內(nèi)源兩種途徑,其中內(nèi)源性途徑占總暴露的60%以上。因此關(guān)于內(nèi)源性NDMA形成機(jī)理與抑制方法的研究一直是人類健康研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前關(guān)于重金屬Cu~(2+)和Zn~(2+)以及乙醇和乙酸對(duì)內(nèi)源性NDMA形成影響的研究還鮮有報(bào)道。因此,本文從這幾種物質(zhì)出發(fā),研究其在模擬胃液體系中對(duì)NDMA形成的影響,并進(jìn)一步研究其影響機(jī)理,從而尋找可能的亞硝胺抑制方法。1.模擬胃液中銅鋅離子對(duì)NDMA形成的影響本研究以水中含量較高的重金屬Cu~(2+)和Zn~(2+)為研究對(duì)象,運(yùn)用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)和離子色譜(IC)技術(shù),考察模擬胃液反應(yīng)體系中,不同濃度的Cu~(2+)和Zn~(2+)對(duì)以亞硝酸鹽(NO_2~￣)和二甲胺(DMA)為前體的體系中NDMA形成的影響。研究發(fā)現(xiàn),Cu~(2+)和Zn~(2+)濃度分別達(dá)到50~200 mg/L和20~200 mg/L范圍時(shí),它們都能促進(jìn)NDMA的生成。有趣的是,Cu~(2+)和Zn~(2+)濃度分別達(dá)到10~50 mg/L和10~20 mg/L范圍時(shí),對(duì)NDMA的形成有一定的抑制作用。值得注意的是,當(dāng)Cu~(2+)和Zn~(2+)濃度達(dá)到飲用水限量值1.0 mg/L時(shí),它們?nèi)詫?duì)NDMA的形成分別有16.9%和13.4%的促進(jìn)。機(jī)理研究表明,Cu~(2+)和Zn~(2+)不能與NO_2~￣和NDMA作用,但能與DMA發(fā)生相互作用。因此推測(cè)Cu~(2+)和Zn~(2+)對(duì)NDMA的促進(jìn)作用,很可能是通過(guò)它們與DMA形成了比DMA具有更強(qiáng)反應(yīng)活性的中間體,此中間體更容易在酸性條件下與NO_2~￣反應(yīng),從而促進(jìn)NDMA的生成。此作用機(jī)理與我們組前期探討Pb~(2+)、Cr~(2+)和Hg~(2+)對(duì)NDMA形成影響的研究結(jié)果一致。2.模擬胃液中乙醇和乙酸對(duì)NDMA形成的影響本研究運(yùn)用GC-MS和IC技術(shù)并結(jié)合量子化學(xué)理論計(jì)算方法,研究了在模擬胃液條件下,乙醇和乙酸對(duì)以亞硝酸鹽(NO_2~￣)和二甲胺(DMA)為前體的體系中NDMA形成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),乙醇在0~10%(V/V)濃度范圍內(nèi)能夠抑制NDMA的生成;然而乙酸濃度在0~10%(V/V)范圍內(nèi)卻能夠促進(jìn)NDMA的生成,且它們的抑制和促進(jìn)作用具有濃度依賴性。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明兩種物質(zhì)都能與NO_2~￣作用,可使體系中NO_2~￣含量下降大約45~60%,而與體系中的DMA和NDMA沒(méi)有相互作用。理論計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn),乙醇和乙酸能與HONO和N_2O_3(NO_2~￣在酸性條件下的存在形式)反應(yīng),此結(jié)果與實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)乙醇與乙酸均能與NO_2~￣作用的結(jié)論相一致。理論研究還發(fā)現(xiàn)它們與NO_2~￣分別反應(yīng)生成的亞硝酸乙酯(EtONO)和乙酰亞硝酸(AcONO)具有完全不同的亞硝化能力。EtONO、AcONO和N_2O_3與DMA發(fā)生亞硝化反應(yīng)生成NDMA的活性順序是:AcONON_2O_3EtONO。這很可能是乙醇能夠抑制NDMA的生成而乙酸卻能促進(jìn)其生成的主要原因。由此推斷,有效的內(nèi)源性N-亞硝胺的抑制劑需要滿足兩個(gè)條件:(1)物質(zhì)應(yīng)易與此環(huán)境中的NO_2~￣反應(yīng),從而起到清除NO_2~￣的作用;(2)以上反應(yīng)的生成物應(yīng)該具有較低的亞硝化能力。以上研究結(jié)果推翻了認(rèn)為某物質(zhì)只要能夠清除體系中的前體物質(zhì)NO_2~￣,就具有能阻斷亞硝胺生成能力的結(jié)論。進(jìn)一步理論研究發(fā)現(xiàn)乙硫醇(EtSH)是一個(gè)潛在的NDMA的抑制劑,而B(niǎo)r￣是NDMA形成的催化劑,這些結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。此外,本研究還利用量子化學(xué)理論計(jì)算方法探討了在燃燒后胺為吸附劑捕獲CO_2系統(tǒng)(PCC)中,二乙醇亞硝胺(NDELA)的形成機(jī)理。研究中以廣泛使用的二乙醇胺(DEA)為前體,以燃燒中可能生成的N_2O_3為亞硝化試劑。研究發(fā)現(xiàn)CO_2能與DEA反應(yīng)生成中間體二乙醇氨基甲酸(DECA),該中間體與亞硝化試劑N_2O_3發(fā)生亞硝化反應(yīng)的能壘明顯高于DEA和N_2O_3生成NDELA的反應(yīng)能壘。由此可見(jiàn),CO_2在此反應(yīng)過(guò)程中可以抑制NDELA的生成,其抑制機(jī)理是通過(guò)鈍化胺降低胺的反應(yīng)活性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本論文的研究不但擴(kuò)展了人們對(duì)內(nèi)源性N-亞硝胺形成機(jī)理的深入了解,還對(duì)尋找和開(kāi)發(fā)N-亞硝胺的抑制劑具有指導(dǎo)意義,這對(duì)于維護(hù)人類健康,減少癌癥發(fā)生具有積極意義。
【關(guān)鍵詞】：模擬胃液 NDMA 銅離子 鋅離子 乙醇 乙酸
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R730.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 N-亞硝胺的研究概況12-16
• 1.2.1 N-亞硝胺的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)12-13
• 1.2.2 N-亞硝胺形成機(jī)理的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 內(nèi)源性N-亞硝胺形成影響因素的研究進(jìn)展15-16
• 1.3 NDMA及其前體的分析檢測(cè)方法16-18
• 1.4 密度泛函理論方法18-19
• 1.5 課題研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 模擬胃液中銅鋅離子對(duì)NDMA形成的影響21-37
• 2.1 引言21-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料22-23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑22-23
• 2.2.2 主要儀器及配件23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法23-30
• 2.3.1 分析檢測(cè)方法23-28
• 2.3.2 溶液的配制28
• 2.3.3 反應(yīng)條件及過(guò)程28-30
• 2.4 結(jié)果與討論30-34
• 2.4.1 模擬胃液中重金屬Cu~(2+)和Zn~(2+)對(duì)NDMA形成的影響30-32
• 2.4.2 重金屬Cu~(2+)和Zn~(2+)影響NDMA生成的作用機(jī)理32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-37
• 第3章 模擬胃液中乙醇和乙酸對(duì)NDMA形成的影響37-59
• 3.1 引言37-38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料38-39
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑38-39
• 3.2.2 主要儀器及配件39
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法39-42
• 3.3.1 分析檢測(cè)方法39-40
• 3.3.2 計(jì)算方法40
• 3.3.3 溶液的配制40-41
• 3.3.4 反應(yīng)條件及過(guò)程41-42
• 3.4 結(jié)果與討論42-57
• 3.4.1 乙醇和乙酸對(duì)NDMA形成的影響42-44
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)研究乙醇和乙酸影響NDMA形成的機(jī)理44-47
• 3.4.3 理論研究乙醇和乙酸影響NDMA形成的機(jī)理47-52
• 3.4.4 預(yù)測(cè)其他影響NDMA生成的物質(zhì)52-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 第4章 亞硝胺在胺為吸附劑的CO_2捕獲系統(tǒng)中的形成機(jī)理59-65
• 4.1 引言59
• 4.2 計(jì)算方法59-60
• 4.3 結(jié)果與討論60-64
• 4.3.1 DECA的生成60-63
• 4.3.2 NDELA的生成63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-75
• 致謝75

，

本文編號(hào)：1108283