Диметилсульфид: от запаха моря до поиска жизни на экзопланетах.
Dimethyl sulfide
Диметилсульфид (DMS): свойства, применение и роль в пищевой промышленности. Источник запаха овощей и признак бактериального загрязнения при пивоварении.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Диметилсульфид (DMS) или метилтиометан — это органосерное соединение с формулой (CH3)2S. Являясь самым простым тиоэфиром, это легковоспламеняющаяся жидкость с характерным неприятным запахом. Он является компонентом запаха, образующегося при приготовлении некоторых овощей, в частности кукурузы, капусты, свеклы и морепродуктов. Также служит признаком бактериального загрязнения в производстве солода и пивоварении. Это продукт распада диметилсульфонипропионата (DMSP), который также образуется в результате бактериального метаболизма метанетиола.
Dimethyl sulfide (DMS) or methylthiomethane is an organosulfur compound with the formula |(CH3)2S. The simplest thioether, it is a flammable liquid that boils at and has a characteristic disagreeable odor. It is a component of the smell produced from cooking of certain vegetables, notably maize, cabbage, beetroot, and seafoods. It is also an indication of bacterial contamination in malt production and brewing. It is a breakdown product of dimethylsulfoniopropionate (DMSP), and is also produced by the bacterial metabolism of methanethiol.
Возникновение и производство
DMS образуется преимущественно из DMSP, важного вторичного метаболита некоторых морских водорослей. DMS является самым распространенным биологическим соединением серы, выделяемым в атмосферу. Выброс происходит над океанами благодаря фитопланктону. DMS также образуется естественным путем в результате бактериальной трансформации диметилсульфоксида (DMSO), который сбрасывается в канализацию, где может вызывать проблемы с неприятными запахами в окружающей среде. В морской атмосфере DMS окисляется до различных соединений, содержащих серу, таких как диоксид серы, диметилсульфоксид (DMSO), диметилсульфон, метансульфоновая кислота и серная кислота. Среди этих соединений серная кислота обладает потенциалом для образования новых аэрозолей, которые служат ядрами конденсации облаков. Обычно это приводит к образованию сульфатных частиц в тропосфере. Благодаря этому взаимодействию с образованием облаков, масштабное производство атмосферного DMS над океанами может оказывать значительное влияние на климат Земли. Гипотеза CLAW предполагает, что таким образом DMS может играть роль в планетарном гомеостазе. Морской фитопланктон также производит диметилсульфид, а DMS также образуется при бактериальном расщеплении внеклеточного DMSP. DMS часто описывают как "запах моря", хотя точнее было бы сказать, что DMS является лишь одним из компонентов запаха моря, наряду с химическими производными DMS, такими как оксиды, и феромонами водорослей, например, диктиоптеринами. Диметилсульфид, диметилдисульфид и диметилтрисульфид были обнаружены среди летучих веществ, выделяемых растением, привлекающим мух, известным как "мертвый конский арум" (Helicodiceros muscivorus). Эти соединения входят в состав запаха, напоминающего гниющее мясо, который привлекает различных опылителей, питающихся падалью, например, многие виды мух. 12 сентября 2023 года NASA объявило, что их исследование экзопланеты K2 18b выявило возможное присутствие диметилсульфида, отметив: "На Земле это производят только живые организмы".
DMS originates primarily from DMSP, a major secondary metabolite in some marine algae. DMS is the most abundant biological sulfur compound emitted to the atmosphere. Emission occurs over the oceans by phytoplankton. DMS is also produced naturally by bacterial transformation of dimethyl sulfoxide (DMSO) waste that is disposed of into sewers, where it can cause environmental odor problems. DMS is oxidized in the marine atmosphere to various sulfur containing compounds, such as sulfur dioxide, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethyl sulfone, methanesulfonic acid and sulfuric acid. Among these compounds, sulfuric acid has the potential to create new aerosols which act as cloud condensation nuclei. It usually results in the formation of sulfate particles in the troposphere. Through this interaction with cloud formation, the massive production of atmospheric DMS over the oceans may have a significant impact on the Earth's climate. The CLAW hypothesis suggests that in this manner DMS may play a role in planetary homeostasis. Marine phytoplankton also produce dimethyl sulfide, and DMS is also produced by bacterial cleavage of extracellular DMSP. DMS has been characterized as the "smell of the sea", though it would be more accurate to say that DMS is a component of the smell of the sea, others being chemical derivatives of DMS, such as oxides, and yet others being algal pheromones such as dictyopterenes. Dimethyl sulfide, dimethyl disulfide, and dimethyl trisulfide have been found among the volatiles given off by the fly attracting plant known as dead horse arum (Helicodiceros muscivorus). Those compounds are components of an odor like rotting meat, which attracts various pollinators that feed on carrion, such as many species of flies. On September 12, 2023, NASA announced that their investigation into exoplanet K2 18b revealed the possible presence of dimethyl sulfide, noting "On Earth, this is only produced by life."
Физиология диметилсульфида
Диметилсульфид обычно присутствует в очень низких концентрациях у здоровых людей, а именно менее 7 нМ в крови, менее 3 нМ в моче и от 0,13 до 0,65 нМ в выдыхаемом воздухе. При патологически опасных концентрациях это состояние известно как диметилсульфидемия. Это состояние связано с галитозом, обусловленным наличием вещества в крови, и диметилсульфидурией. У людей с хроническим заболеванием печени (циррозом) в выдыхаемом воздухе может присутствовать повышенный уровень диметилсульфида, вызывающий неприятный запах (фетор гепатикус).
Dimethyl sulfide is normally present at very low levels in healthy people, namely less than 7 nM in blood, less than 3 nM in urine and 0.13 to 0.65 nM on expired breath. At pathologically dangerous concentrations, this is known as dimethylsulfidemia. This condition is associated with blood borne halitosis and dimethylsulfiduria. In people with chronic liver disease (cirrhosis), high levels of dimethyl sulfide may be present in the breath, leading to an unpleasant smell (fetor hepaticus).
Запах
Диметилсульфид имеет характерный запах, который обычно описывают как запах капусты. Он становится крайне неприятным даже при относительно низких концентрациях. Некоторые источники утверждают, что у диметилсульфида низкий порог обоняния, варьирующийся от 0,02 до 0,1 ppm у разных людей, однако предполагается, что запах, приписываемый диметилсульфиду, может быть обусловлен дисульфидами, полисульфидами и тиольными примесями, поскольку запах диметилсульфида становится значительно менее неприятным после его промывки свежим насыщенным водным раствором хлорида ртути. Диметилсульфид также используется в качестве пищевой добавки для придания пикантного вкуса, при этом его концентрация в таких случаях невелика. При приготовлении диметилсульфид образуется в свекле, спарже, капусте, кукурузе и морепродуктах. Диметилсульфид также вырабатывается морскими планктонными микроорганизмами, такими как коколитофоры, и является одним из основных компонентов, ответственных за характерный запах морских водных аэрозолей, составляющих часть морского воздуха. В викторианскую эпоху, до открытия диметилсульфида, источником "бодрящего" аромата морского воздуха считался озон. Диметилсульфид – основное летучее химическое вещество, производимое различными видами трюфелей, и именно его вынюхивают животные, обученные поиску этого гриба, такие как свиньи и собаки-ищейки.
Dimethyl sulfide has a characteristic odor commonly described as cabbage like. It becomes highly disagreeable at even quite low concentrations. Some reports claim that DMS has a low olfactory threshold that varies from 0.02 to 0.1 ppm between different persons, but it has been suggested that the odor attributed to dimethyl sulfide may in fact be due to disulfides, polysulfides and thiol impurities, since the odor of dimethyl sulfide is much less disagreeable after it is freshly washed with saturated aqueous mercuric chloride. Dimethyl sulfide is also available as a food additive to impart a savory flavor; in such use, its concentration is low. Beetroot, asparagus, cabbage, maize and seafoods produce dimethyl sulfide when cooked. Dimethyl sulfide is also produced by marine planktonic microorganisms such as the coccolithophores and so is one of the main components responsible for the characteristic odor of sea water aerosols, which make up a part of sea air. In the Victorian era, before DMS was discovered, the origin of sea air's 'bracing' aroma was attributed to ozone. Dimethyl sulfide is the main volatile chemical produced by various species of truffle, and is the compound that animals trained to uncover the fungus (such as pigs and detection dogs) sniff out when searching for them.
Безопасность
Диметилсульфид легко воспламеняется и вызывает раздражение глаз и кожи. Он вреден при проглатывании. Даже при крайне низких концентрациях он обладает неприятным запахом. Температура вспышки составляет 205 °C.
Dimethyl sulfide is highly flammable and an eye and skin irritant. It is harmful if swallowed. It has an unpleasant odor at even extremely low concentrations. Its ignition temperature is 205 °C.