Coprostanol - Coprostanol
|
|
|
|
| Jména | |
|---|---|
|
Název IUPAC
5p-cholestan-3p-ol
|
|
| Ostatní jména
5β-koprostanol
koprostanol |
|
| Identifikátory | |
|
3D model ( JSmol )
|
|
| ČEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| Informační karta ECHA |
100,006,036 
|
| Číslo ES | |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Vlastnosti | |
| C 27 H 48 O | |
| Molární hmotnost | 388,6756 g/mol |
| Bod tání | 102 ° C (216 ° F, 375 K) |
| Nebezpečí | |
| Bod vzplanutí | Nehořlavé |
| Související sloučeniny | |
|
Související stanoly
|
24-ethyl coprostanol 5α-cholestanol epi-coprostanol |
|
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 ověřit ( co je ?)
  |
|
| Reference na infobox | |
5β-Coprostanol ( 5β-cholestan-3β-ol ) je 27- uhlík stanol vytvořený z biohydrogenation o cholesterolu (cholest-5en-3β-ol) v střevě většiny vyšších živočichů a ptáků. Tato sloučenina byla často používána jako biomarker pro přítomnost lidské fekální hmoty v prostředí .
Chemické vlastnosti
Rozpustnost
5p-koprostanol má nízkou rozpustnost ve vodě , a v důsledku toho vysoký rozdělovací koeficient oktanol-voda (log Kow = 8,82). To znamená, že ve většině environmentálních systémů bude 5p-koprostanol spojen s pevnou fází.
Degradace
V anaerobních sedimentech a půdách je 5β-coprostanol stabilní po mnoho stovek let, což umožňuje jeho použití jako indikátor minulých výkalů. Záznamy 5β-koprostanolu z paleo-environmentálních archivů byly použity k dalšímu omezení načasování lidských sídel v regionu a také k rekonstrukci relativních změn v lidské populaci a zemědělských aktivitách po několik tisíc let.
Chemický rozbor
Protože molekula má hydroxylovou (-OH) skupinu, je často vázána na jiné lipidy včetně mastných kyselin ; většina analytických metod, a proto používají silné alkálie (hydroxid draselný nebo sodný) pro zmýdelnění na esterové vazby. Typická extrakční rozpouštědla zahrnují 6% KOH v methanolu . Volné steroly a stanoly (nasycené steroly) se poté oddělí od polárních lipidů rozdělením do méně polárního rozpouštědla, jako je hexan . Před analýzou je hydroxylová skupina často derivatizována pomocí BSTFA (bis-trimethylsilyl trifluoracetamid), aby se vodík nahradil méně vyměnitelnou trimethylsilylovou (TMS) skupinou. Instrumentální analýza se často provádí na plynovém chromatografu (GC) buď plamenovým ionizačním detektorem (FID) nebo hmotnostním spektrometrem (MS). Hmotnostní spektrum pro 5β-coprostanol - TMS éteru je možné vidět na obrázku.
Izomery
Stejně jako fekálně odvozený stanol lze v prostředí identifikovat další dva izomery; 5α-cholestanol (5α-cholestan-3p-ol) a epi-coprostanol (5β-cholestan-3a-ol).
Vznik a výskyt
Fekální zdroje
5β-coprostanol vzniká přeměnou cholesterolu na koprostanol ve střevě většiny vyšších zvířat střevními bakteriemi. Obecné schéma pro jeho produkci prostřednictvím ketonového meziproduktu lze vidět na obrázku navrženém Grimaltem a kol., 1990.
| Zvířata produkující koprostanol | Zvířata NEprodukují koprostanol |
|---|---|
| Lidé | psi |
| Dobytek | ? |
| Ovce | ? |
| Ptactvo | ? |
Existuje však malý počet zvířat, u kterých bylo prokázáno, že neprodukují 5p-koprostanol, a tato jsou vidět v tabulce.
Použijte jako stopovač pro odpadní vody
Hlavním zdrojem 5β-coprostanolu v životním prostředí jsou lidské odpady. Koncentrace 5p-koprostanolu v surových, neupravených odpadních vodách se pohybuje kolem 2–6% sušiny. Tato relativně vysoká koncentrace a její stabilita umožňuje její použití při hodnocení fekálních látek ve vzorcích, zejména v sedimentech.
Poměr 5p-coprostanol / cholesterol
Vzhledem k tomu, že 5β-coprostanol je tvořen z cholesterolu ve střevě obratlovců , lze poměr produktů k reaktantu použít k označení stupně fekální hmoty ve vzorcích. Surová neupravená odpadní voda má typicky poměr 5p-koprostanol / cholesterol ~ 10, který klesá čistírnou odpadních vod (STP) tak, že ve vypouštěných kapalných odpadních vodách je poměr ~ 2. Podle tohoto vysokého poměru lze identifikovat neředěné odpadní vody STP. Vzhledem k tomu, že se fekální hmota rozptýlí v prostředí, tento poměr se sníží, protože se vyskytne více (nefekálního) cholesterolu ze zvířat. Grimalt & Albaiges navrhli, aby vzorky s 5p-koprostanolem / cholesterolem vyšším než 0,2 mohly být považovány za kontaminované fekálním materiálem.
Poměr 5β-Coprostanol / (5β-Coprostanol + 5α-Cholestanol)
Dalším měřítkem lidské fekální kontaminace je podíl dvou 3p-ol izomerů nasycené sterolové formy. 5α-cholestanol je přirozeně vytvářen v prostředí bakteriemi a obecně nemá fekální původ. Vzorky s poměry většími než 0,7 mohou být kontaminovány lidskými fekáliemi; vzorky s hodnotami nižšími než 0,3 lze považovat za nekontaminované. Vzorky s poměry mezi těmito dvěma mezemi nelze snadno kategorizovat pouze na základě tohoto poměru.
Sedimenty spadající do červené oblasti jsou klasifikovány jako „kontaminované“ oběma těmito dvěma poměry a sedimenty v zelené oblasti jsou klasifikovány jako „nekontaminované“ stejnými opatřeními. Ty v modré oblasti jsou „nekontaminované“ podle poměru 5β-coprostanol / cholesterol a „nejisté“ v poměru 5β-coprostanol / (5β-coprostanol + 5α-cholestanol). Většina vzorků mezi cut-off 0,3 a 0,7 je považována za „nekontaminovanou“ podle poměru 5β-coprostanol / cholesterol, a proto musí být hodnota 0,3 považována za poněkud konzervativní.
Poměr 5p-coprostanol / celkové steroly
Mezní hodnoty atd.
5p-coprostanol / 24-ethyl coprostanol
Býložravci, jako jsou krávy a ovce, konzumují suchozemskou rostlinnou hmotu (trávu), která jako hlavní sterol obsahuje β-sitosterol. β-sitosterol je 24-ethyl derivát cholesterolu a může být použit jako biomarker pro suchozemskou rostlinnou hmotu (viz část). Ve střevě těchto zvířat bakterie biohydrogenují dvojnou vazbu v poloze 5 za vzniku 24-ethyl koprostanolu, a tak lze tuto sloučeninu použít jako biomarker pro fekální hmoty od býložravců. Typické hodnoty v různých zdrojových materiálech lze vidět v tabulce za Gilpinem.
| Zdroj | 5p-cop / 24-ethyl cop |
|---|---|
| Septické nádrže | 2,9 - 3,7 |
| Komunální odpadní voda | 2,6 - 4,1 |
| Jatka - ovce, dobytek | 0,5 - 0,9 |
| Vymývání mlékárny | 0,2 |
Epi-coprostanol / 5β-coprostanol
Během čištění odpadních vod lze 5p-koprostanol převést na formu 5p-cholestan-3a-ol, epi-coprostanol. V životním prostředí také dochází k pomalé přeměně 5β-koprostanolu na epi-coprostanol, a proto tento poměr bude indikovat buď stupeň čištění odpadních vod, nebo jeho stáří v prostředí. Cross-plot z 5β-coprostanol / poměr cholesterolu s epi-coprostanol / 5p-coprostanol může indikovat, jak fekální znečištění a léčbu.
Související značky
5α-cholestanol / cholesterol
V prostředí bakterie přednostně produkují 5α-cholestan-3p-ol (5α-cholestanol) z cholesterolu spíše než z 5p izomeru. Tato reakce probíhá hlavně v anaerobních redukujících sedimentech a jako sekundární (procesní) biomarker lze pro takové podmínky použít poměr 5α-cholestanol / cholesterol. Pro tento marker nebyly navrženy žádné mezní hodnoty, a proto se používá v relativním smyslu; čím větší je tento poměr, tím více se snižuje životní prostředí. Redukující prostředí je často spojeno s oblastmi s vysokým vstupem organické hmoty; to může zahrnovat vypouštění odvozené z odpadních vod. Vztah mezi redukčními podmínkami a potenciálním zdrojem lze vidět na křížovém grafu s indikátorem odpadních vod.
Z tohoto vztahu lze navrhnout, že vypouštění odpadních vod je částečně zodpovědné za anaerobní redukční podmínky v sedimentech.
Použití v archeologických studiích
Coprostanol a jeho derivát epikoprostanol se používají v archeologických a paleoenvironmentálních studiích jako indikátory minulé lidské činnosti kvůli jejich dlouhověkosti v půdách a silné asociaci s produkcí v lidském střevě. Výzkumníci využili přítomnost koprostanolu k identifikaci archeologických rysů, jako jsou žumpy nebo krajinné aktivity, jako je hnojení . Změny v koncentraci koprostanolu v průběhu času lze použít k vytvoření rekonstrukcí lidské populace ve specifickém depozičním prostředí.
Viz také
Reference
Mudge, SM; Ball, AS (2006). Morrison, R .; Murphy, B. (eds.). Kanalizace v: Environmentální kriminalistika: Specifický přístup ke kontaminantům . Elsevier. p. 533.
Bethell, P (1994). „Studium molekulárních markerů lidské činnosti: použití koprostanolu v půdě jako indikátoru lidského fekálního materiálu“. Journal of Archaeological Science . 21 (5): 619–632. doi : 10.1006/jasc.1994.1061 .
Bull, Ian D .; Lockheart, Matthew J .; Elhmmali, Mohamed M .; Roberts, David J .; Evershed, Richard P. (2002). „Původ fekálií pomocí detekce biomarkerů“. International Environment . 27 (8): 647–654. doi : 10,1016/S0160-4120 (01) 00124-6 . PMID 11934114 .
