WWW.DOC.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Различные документы
 


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 9 |

«IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006 Российская академия наук Уральское отделение Коми научный центр Институт ...»

-- [ Страница 6 ] --

15 г / 100 мл. Для пропитывания использовали образцы из деревьев Pinus sylvestris L. и Fagus orientalis L. размером 191919 мм. Пропитывание делали по стандарту ASTM 1413-76.

Грибы Postia placenta на обоих видах дерева после пропитывания теряют активность.

Экстракт Muscari bourgaei Baker in J. наиболее эффективен на образцах Pinus sylvestris L.

при концентрации 15,00 г/100 мл, а на Fagus orientalis L. – при 6,00 г/100 мл. На грибы Trametes versicolor защитная сила раствора действует мало. Возможно, это объясняется тем, что иногда гликозиды оказывают поддерживающее действие на грибы и в этом случае дерево активнее теряет свой вес. Особенно это проявилось на дереве Fagus orientalis L., где потеря веса составила 41,83% при концентрации (6,00 г/100 мл).

Выводы: Экстракты Muscari bourgaei Baker in J. можно использовать как защитное вещество против дереворазрушающих грибов. Из всех опытов видно, что фунгицидная активность экстракта Muscari bourgaei Baker in J. против грибов Postia placenta сильнее, чем против грибов Trametes versicolor.

Актуальным направлением развития современного целлюлозно-бумажного производства является повышение экологической безопасности, экономичности и интенсификации существующих технологических процессов. Передовые технологии отбелки целлюлозы направлены в сторону полного исключения молекулярного хлора и сокращения расхода диоксида хлора с целью максимального снижения хлорорганических соединений как в стоках, так и готовой продукции. Это может быть достигнуто использованием технологии отбелки ECF с низким расходом активного хлора, так называемой “mild” ECF–схеме. В технологии “мягкой” ECF сокращение расхода диоксида хлора компенсируется включением в схему отбелки ступеней обработки экологически безопасными кислородсодержащими реагентами, что позволяет исключить вредные стоки и выбросы и производить экологически чистую продукцию.

Нами проведен сравнительный анализ качественных показателей целлюлозы при снижении расхода диоксида хлора в ECF отбелке.

Объектом исследований служила лиственная сульфатная целлюлоза после предварительной кислородно-щелочной обработки (КЩО) с исходной белизной 52-53 %.

Изучена возможность сокращения расхода диоксида хлора за счет отбелки пероксидом водорода в различных средах по схеме: КЩО – Пк – Пщ – Д – П, где Пк и Пщ – пероксид водорода в кислой и щелочной средах соответственно, Д – диоксид хлора, П – пероксид водорода в щелочной среде в присутствии стабилизатора силиката натрия. Расход диоксида хлора варьировали в пределах 0.5-1.5 % от массы воздушно-сухой целлюлозы (в.с.ц.), расход пероксида водорода – 3-4 % от массы в.с.ц. Общий расход отбеливающих реагентов составил 7.3-9.9 единиц активного хлора (ед.акт.хлора).

При использовании пероксида водорода в кислой и щелочной средах на первых стадиях отбелки и расходе диоксида хлора 1.5% получены высокие показатели белизны волокнистого полуфабриката (до 88%) без проведения четвертой стадии отбелки.

При низком расходе диоксида хлора на третьей ступени (0.5%) высокий показатель белизны целлюлозы (86-87 %) достигнут введением дополнительной четвертой стадии отбелки пероксидом водорода в щелочной среде в присутствии стабилизатора и установлением оптимального мольного соотношения расходов пероксида водорода и щелочи.

Таким образом, отбелка по схеме «мягкой» ECF с использованием экологически безопасного кислородсодержащего реагента пероксида водорода в различных средах позволяет получить целлюлозу с высокими качественными показателями при минимальном расходе диоксида хлора (0.5% от массы в.с.ц.).

Отбелку по предлагаемой схеме возможно проводить на имеющемся оборудовании действующих производств с учетом температурного режима отбелки пероксидом водорода.

Переход к отбелке с пониженным расходом диоксида хлора необходим предприятиям не только по экологическим причинам, но и для обеспечения конкурентоспособности продукции.

Одним из наиболее эффективных вариантов предупреждения нежелательной полимеризации мономеров при их выделении и очистке является применение специальных добавок – ингибиторов. Ассортимент ингибиторов весьма широк и действие их специфично по отношению к природе и строению конкретного мономера. Поэтому выбор ингибитора определяется как объективными, так и субъективными факторами. Не последнюю роль играет и цена ингибитора. Фенолы различного происхождения являются наиболее распространенными и доступными ингибиторами полимеризационных процессов. Известным фенольным ингибитором в отечественной нефтехимии в 1960-1970-е годы был древесносмоляной ингибитор ДСИ [1] – концентрат пиролизных древесных фенолов. Однако позднее этот вид фенолов был вытеснен коксохимическими фенолами, отличавшимися большим разнообразием и содержанием двухатомных фенолов, особенно пирокатехинов и гидрохинонов [2]. Эта разновидность фенольных ингибиторов совершенствовалась путем получения препаратов с большей долей двухатомных фенолов [3], однако возникшие экологические проблемы, связанные с высокой растворимостью пиролизных фенолов в воде, привели к практически полному вытеснению этих сравнительно дешевых ингибиторов соединениями других классов, значительно более дорогих. В практике нефтехимических производств среди фенольных ингибиторов сохранили свои позиции только индивидуальные пространственно затрудненные производные: агидолы, моно- и дитретбутил-гидрохиноны и пирокатехины [4]. Однако индивидуальные фенольные ингибиторы значительно дороже, да и большинство их, за исключением ионола и основания Манниха, в России не производятся.

Поэтому на российском рынке ингибиторов сегодня доминирует продукция ведущих зарубежных фирм «Налко Экссон», «Курита» и других.

Однако запасы фенолов, получаемых при пирогенной переработке угля и древесины, имеются в России в значительных объемах и не находят должного сбыта вследствие своего большого разнообразия и указанных выше причин. Необходимо отметить, что древесные пиролизные фенолы отличаются пониженной ингибирующей активностью. Нами экспериментально обнаружено, что многие технологические недостатки коксохимических фенолов могут быть устранены путем несложной одностадийной химической модификации, заключающейся в олигомеризации фенолов, приводящей к потере ими водорастворимости [5]. Олигомеризация может осуществляться несколькими путями, например, фенолформальдегидной конденсацией или окислительной сшивкой. При этом сохраняется высокая ингибирующая активность продукта конденсации.

Литература

1. А.Н. Завьялов, Ю.М. Гольдшмидт, З.А. Завьялова, Л.В. Касилова. Древесносмоляной и другие ингибиторы цепных процессов. М.: ВНИПИЭИЛеспром, 1978. 33 с.

2. А.Д. Беренц, А.В. Воль-Эпштейн, Т.Н. Мухина и др. Переработка жидких продуктов пиролиза. – М.: Химия, 1985. – С.59.

3. Д.Н. Новичихин, А.Н. Заказов, А.Ф. Гоготов // Хим.пром-сть, 1998. – №1. – С. 20-21.

4. Пат. 2154048 РФ, МКИ С 07 С 7/20. – 2000.

5. Пат. 2265005 РФ, МКИ С 07 С 7/20. – 2005.

Сточные воды целлюлозно-бумажных комбинатов (ЦБК) содержат сложную смесь различных органических и химических компонентов и являются одним из трудно биодеградируемых отходов промышленности. Загрязненность обусловлена присутствием в них фенолов, сульфатного лигнина, синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ), адсорбированного органического хлора, нефтепродуктов, фурфурола, метанола, формальдегида, скипидара, смоляных кислот и окислов, щелоков, сахаров, соединений серы – сероводорода, диметилсульфида, метилмеркаптана и т.д.

Качественная работа очистных сооружений тесно связана со спецификой стоков отдельных производств, поступающих в биосистему; последняя представлена предельно упрощенной схемой, состоящей из одной ступени:

первичные отстойники-аэротенки-вторичные отстойники. Предварительной физико-химической утилизации и нейтрализации источники загрязнений не проходят, или она недостаточна.

Кроме того, наряду с сульфатным, на Котласском ЦБК применяется сульфитная варка целлюлозы, приводящая к обогащению стоков лигносульфоновыми кислотами (ЛСК).

Уровень загрязнений в стоках оценивается показателем химического поглощения кислорода (ХПК), из которого лишь часть может быть окислена биологическим способом – при помощи бактерий активного ила (БПК). Скачкообразные колебания этих параметров ингибируют процесс биоокисления, стимулируют развитие нитчатых форм бактерий и, как следствие, приводят к формированию нестабильного и хрупкого биоценоза.

Возмущения вызывают такие техногенные факторы, как: разовые аварийные и ненормативные сбросы по отдельным входным потокам; поступление большого количества химикатов (шлама); разброс рН (1.7-12.5), ЛСК (250-600 мг/л), БПК (250-600 мг/л), ХПК (800-2500 мг/л). ЛСК, являясь высокомолекулярными веществами, трудно разлагаемы и при включении в состав бактериальных клеток ингибируют их жизнедеятельность. В целом доля биологически разлагаемых загрязнений на входе в очистную систему, соотнесенная как БПК/ХПК, характеризуется крайне неблагоприятным соотношением – 250-400 мг/л против 1100-1300 мг/л, или как 3-4:1 (оптимальное до 1.5:1). Длительное воздействие токсичных и часто варьирующих по химсоставу стоков ведет к смене структуры биоценоза, резкому уменьшению и исчезновению в их составе полезных и развитию чужеродных бактерий. К примеру, шламовые воды при соотношении 1:10 к жидкой среде аэротенков вызывают гибель всех простейших через 20 часов, 1:50 – приводят к уменьшению численности в 10 раз, 1:100 – в 2 раза. Кроме того, негативное действие их на бактерии активного ила проявляется в распаде и распылении осаждаемых хлопьев зооглея (от 70-85 % к 3-5 %), и, как следствие, в высоком иловом индексе и повышенном выносе взвешенных веществ из системы.

В течение последних трех десятилетий неоднократно предпринимались меры по приближению качества очистки к проектным показателям, однако техническими средствами решить проблему не удавалось. Начиная с 2003 года, приоритет был смещен в сторону биотических факторов – на формирование новой, значительно более высокоактивной среды активного ила, определяемой максимальной его концентрацией, возрастом и устойчивостью экологических связей живого вещества в системе. Это привело к статистически достоверному повышению эффективности утилизации загрязняющих веществ: по ХПК – на 17% (коррелирующая связь r2=0.99), БПК5 – на 51.9 и 57.7% (r2=0.85 взболтанная и r2=0.99 фильтрованная проба); ЛСК – на 26.3 % (r2=0.84).

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

–  –  –

В связи с необходимостью повысить экологическую безопасность Котласского ЦБК нами проведены промышленные эксперименты по управляемости процессами очистки промстоков. Установлено, что факторы, лимитирующие процесс минерализации загрязнителей в биореакторе-аэротенках (АЭ), комплексны, среди них условно можно выделить технологические (гидронагрузка, число АЭ и отстойников, питание, доля регенерации и рециркуляции, выводимого из системы ила) и биотические (температура жидкой среды, концентрация активного ила и его возраст, величина хлопьев зооглея, структура простейших, присутствие нитчатых форм микроорганизмов и т.д.).

Один из основных факторов устойчивости системы – концентрация активного ила (зооглейных бактерий) в жидкой среде АЭ. Метаболическая активность его подвержена сезонной изменчивости, обусловленной температурой и конкурентными отношениями с представителями нитчатых бактерий (Sphaerotilus natans и др.). Согласно проекту, концентрация ила в АЭ должна выдерживаться в пределах 1.5-2.0 г/л, возвратного – 4-6 г/л. В этих условиях сильным возмущающим фактором выступают нитчатые, развитие которых прогрессирует на фоне низкой концентрации и дисперсии крупного осаждаемого ила. На фоне распыленного до 7-10 % ила вначале наблюдается рост численности бактериофагов в 30-50 раз, а затем начинают доминировать нитчатые бактерии, устойчивые к ХПК и неосаждаемые во вторичных отстойниках. Вспышка развития нитчатых в 200-250 раз (с 0.1-0.2 до 2.0-2.5 и далее до 3.5-4.0 баллов) приводит к резкому снижению параметров очистки.

Данная проблема частично была решена созданием сверхконцентрации ила в летний сезон (без использования носителей биомассы): 3.3-4.5 г/л в проточной жидкости АЭ и 8-12 г/л возвратного ила после вторичных отстойников. Как показывает практический опыт, способность ила к сверхконцентрации в значительной степени зависит от температуры стоков. Повышение ее с 28 (22-24)°С в зимний сезон до 40 (42-43)°С в летнее время года может влиять через систему регуляторов на концентрирование ила в пределах 1.3-2.4 раза.

При высокой температуре способность ила к укрупнению хлопьев и повышению концентрации резко возрастает, вероятно, связанных со сменой биоценоза и преобладанием в нём термофильных бактерий. В результате система устойчива к пиковым нагрузкам, и после кратковременных возмущений приходит в норму. Увеличивается доля крупных хлопьев – вначале до 25-35 %, затем до 45-50 % и далее достигает 60-65 и 80-85 %; нитчатые постепенно полностью вытесняются (с 1.5-2.0 до 0.2 и 0 баллов); снижается динамика осаждения иловых частиц с 73-79 до 27-32 единиц за 30 минут. Как результат, вынос взвешенных частиц в водный бассейн значительно ниже нормативных значений (при норме 41 мг/л фактическое 14-20-28 мг/л, а по отдельным сооружениям 5-7 мг/л). За счет улучшения качества ила в последние три года удалось значительно повысить среднегодовую эффективность минерализации загрязняющих веществ. Если во входных стоках БПК-5 загрязнителей возрос с 246 до 315 мг/л (из-за увеличения производственных мощностей и сокращения водопотребления), то БПК-5 на выходе из очистной системы снизился за этот же промежуток времени с 30.1 до

18.1 мг/л по взболтанной и с 11.0 до 6.5 мг/л по фильтрованной пробе. В зимний период система менее устойчива, а попытки повысить концентрацию ила не приводят к улучшению его качества по долевому участию крупных хлопьев. Как следствие, качество очистки падает в два и более раза против летнего периода.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

–  –  –

В лаборатории ООО НПЦ ЭМ «РАЦЕМ» был проведён анализ водного экстракта хвои на содержание тяжёлых металлов. Экстракт был получен промышленным способом из сырья, произрастающего на территории Республики Татарстан. Пробы исследовались на содержание кадмия, свинца, меди, алюминия, хрома и никеля.

Подготовка проб проводилась методом сухого озоления в муфельной печи. Анализ осуществлялся с помощью атомно-абсорбционного спектрометра Varian АА280Z. Прибор оснащён электротермическим атомизатором на эффекте Зеемана, который отличается значительно большей чувствительностью в сравнении с пламенными атомизаторами.

В экстракте хвои обнаружено высокое содержание алюминия и меди: 3,35±0,15 и 3,23±0,60 мг/л соответственно. Содержание хрома в экстракте составило 302±43 мкг/л, а кадмия, свинца и никеля: 43,3±0,2; 22,8±7,3; 54,5±5,5 мкг/л, соответственно. Все данные приведены в виде среднего арифметического ± стандартная ошибка среднего. Вышеуказанным способом не удалось определить наличие в пробах кобальта.

Полученные данные достаточно хорошо согласуются со сведениями из литературных источников о микроэлементном составе хвои [1, 2], но было выявлено достаточно высокое относительное содержание меди в экстракте. Этот факт может быть объяснён как использованием для изготовления экстракта больших количеств молодой хвои [2], так и локальной экологической обстановкой в месте её сбора.

Литература

1. Г. Пенсар, Л. Липонноски / Хельсинки, 1972. С. 69-85.

2. Особенности накопления микроэлементов в морфологических органах ели европейской / Код ГРНТИ: 684703.

В настоящее время нами разрабатывается технология получения кристаллической глюкозы из целлолигнинового остатка (ЦО) лиственницы сибирской и даурской в рамках комплексного использования биомассы лиственницы [1].

Известно, что качественный и количественный состав компонентов в гидролизатах зависят от вида сырья и параметров процесса гидролиза. Кроме глюкозы и других моносахаридов и конденсированных сахаров (ди-, три- и олигосахаридов) в гидролизате содержатся примеси, относящиеся к различным классам органических соединений – кислоторастворимый лигнин, фурфурол, оксиметилфурфурол, лигно-гуминовый комплекс, коллолидные вещества, левулиновая и другие органические кислоты [2].

Целью настоящего исследования является определение общей химической характеристики примесей в глюкозных сиропах, получаемых при кислотном гидролизе ЦО древесины лиственницы.

Особое внимание было уделено определению природы веществ, обуславливающих окраску гидролизатов. По данным [2] такими веществами могут быть лигно-гуминовые вещества, которые обладают редуцирующей способностью, растворяются в этаноле и адсорбируются активированным углем.

Для выделения адсорбируемых веществ сиропы обрабатывали активированным углем (БАУ-А ГОСТ 6217-74) в течение 2 ч при 50°С. Десорбцию с угля осуществляли этиловым спиртом. Данные ИК-спектра спирторастворимых веществ (см-1): 3400 (ОН фенольные), 2920 (-СН2, -СН3), 1710 (-С=О в аром. и алиф. группах), 1620 ( –С=С- в аром. группах), 1510 (-С=С- в аром.), 1380 (-СН3, -С-О- фенолы) свидетельствуют об их ароматической природе.

Обработка углем способствует значительному осветлению сиропов.

Для определения редуцирующих примесей в гидролизатах и сиропах использовали экстракцию дихлорэтаном. По данным ИК-спектроскопии, эти примеси относятся к веществам ароматической природы. Кроме того, экстракция дихлорэтаном, по данным УФ-спектрометрии, приводит к значительному снижению содержания кислоторастворимого лигнина в гидролизате и способствует его осветлению.

Таким образом, на основании данных УФ-спектрофотометрии и ИК-спектроскопии определено присутствие кислоторастворимого лигнина, которое и обуславливает окраску гидролизата и глюкозного сиропа.

Работа в данном направлении продолжается.

Литература

1. Н.Н. Трофимова, В.А. Бабкин. Целлолигниновый остаток древесины лиственницы как сырье для получения кристаллической глюкозы // Хвойные бореальной зоны, 2003.

Вып. 1. С. 116-122.

2. И.И. Корольков. Перколяционный гидролиз растительного сырья. М.: Лесная промышленность, 1978. 262 с.

Ежегодно в производстве пищевой продукции России образуется значительное количество отходов, являющихся вторичными материальными ресурсами. В сахарной промышленности – 24,0 млн. т, в спиртовой – 10,0 млн. т, в пивоваренной – 1,0 млн. т. Эта пропорция сохраняется в этих отраслях и в Республике Татарстан.

Сегодня существуют технические решения, позволяющие увеличивать и глубину извлечения целевого компонента из сырья, и получать ценные продукты, не уступающие по значимости продуктам основных производств.

Рассматривается расширенный ряд бюджетобразующих для Республики Татарстан технологий пищевых продуктов. Это производство этилового спирта, пива, сахара, переработки молока.

От рождения идеи до её реализации в виде промышленной продукции существует множество этапов: аналитические и лабораторные исследования, разработки опытных образцов и технологического регламента, опытно–конструкторские и проектные работы, составление бизнес–плана. В большинстве случаев предлагаемые к коммерческой реализации новые технологии базируются на полномасштабных промышленных испытаниях. Вследствие этого они менее капиталоёмки и в условиях благоприятной конъюнктуры рынка могут быть реализованы как через горизонтальный, так и вертикальный трансфер технологий.

Предлагаемые инновационные технологии базируются на приоритетных направлениях соответствующих отраслей.

На основе базовой технологической схемы производства спирта (с акцентом на химию и технологию) рассмотрены: биоконверсия растительного сырья (выделение белка, повышение качества спирта); методы переработки послеспиртовой барды в концентрированные и сухие белково-углеводные корма; абсолютирование этилового спирта с целью получения биотоплива: путем азеотропной и экстрактивной ректификации, растворами солей, с помощью мембран, с использованием сверхкритического углекислого газа. На основе базовой технологической схемы производства пива предлагается: эффективное использование вторичных материальных ресурсов и получение экстрактов хмеля с помощью сверхкритического СО2.

В сахарной отрасли показано использование мелассы в качестве добавки к кормам, питательной среды для получения пекарских и кормовых дрожжей; сырья для получения лимонной кислоты, ацетона, глицерина, этилового спирта. Свекловичный жом следует применять не только в качестве сырых и комплексных кормов, но после дополнительной переработки в технический и пищевой пектин, что подтверждено на основе расчета эффективности завода средней мощности.

Сыворотка – отход переработки молока – рассматривается как источник для получения этилового спирта.

Небольшой перечень выше названных целевых продуктов основных технологий говорит не об отсутствии выбора, а иллюстрирует лишь то, что инновации в пищевой промышленности должны быть нацелены на освоение значительного числа новых технологических решений. Обсуждение и рассмотрение предложенных проектов сделают более благоприятной ситуацию в банковской сфере, будут способствовать ускорению готовности финансировать инновационные разработки.

Ранее было показано, что апиогалактуронановый пектин лемнан из ряски малой Lemna minor L. обладает иммуномодулирующей активностью, в частности, стимулирует фагоцитарную активность нейтрофилов и макрофагов. Это послужило основанием для получения и изучения каллусной культуры ряски как продуцента физиологически активных полисахаридов. Нами разработан метод выделения пектина и кислого арабиногалактана из культуры ткани ряски.

При анализе лемнана LMC методом ионообменной хроматографии на DEAEцеллюлозе получены следующие фракции: LMC 1 (0.1 М NaCl) и LMC 2 (0.2 М NaCl).

Минорная фракция LMC 1 является слабокислым полисахаридом, отличающимся низким содержанием галактуроновой кислоты (6.4%) и высоким содержанием галактозы, арабинозы и ксилозы. Доминирующей по выходу является фракция LMC 2 с высоким содержанием галактуроновой кислоты (52.4%). Основными нейтральными компонентами LMC 2 являются остатки арабинозы, галактозы, ксилозы, рамнозы и апиозы. Таким образом, пектин LMC отличается незначительной гетерогенностью.

В результате ферментативного гидролиза пектина LMC с помощью пектиназы (-1,4D-галактопиранозилуроназы, ЕС 3.2.1.15) с преобладающей эндоактивностью получена смесь фрагментов, устойчивых к действию фермента. При разделении данной смеси на ультрафильтрационных мембранах (Millipore) получены фрагменты, отличающиеся по молекулярной массе: LMC-I (Mw более 100 кДа), LMC II (Mw 50-100 кДа), LMC-III (Mw 10-50 кДа) и LMC-IV (Mw менее 10 кДа). Основным по выходу является фрагмент LMC I с молекулярной массой более 100 кДа. В его состав входят остатки галактуроновой кислоты, галактозы и арабинозы в соотношении 1.2:1.2:1.0. Кроме того, фрагмент содержит остатки апиозы.

Фрагмент LMC II отличается от LMC-I пониженным содержанием нейтральных моносахаридов и более высоким содержанием галактуроновой кислоты. Соотношение галактуроновая кислота/галактоза/арабиноза составляет 2.6:1.1:1.0. Фрагменты LMC III и LMC-IV имеют повышенное содержание галактуроновой кислоты (70-72%) и низкое содержание нейтральных моносахаридных остатков (30.5 и 5.7% соответственно). Таким образом, молекулярная масса полисахаридных фрагментов увеличивается с ростом суммарного содержания нейтральных моносахаридов и снижением количества остатков галактуроновой кислоты. Расщепление полисахарида с помощью пектиназы свидетельствует о том, что -1,4-D-галактуронан является основной цепью фракции LMC, подтверждая принадлежность этого полисахарида к классу пектинов. Значительное содержание во фракциях LMC-I–LMC-IV остатков арабинозы и галактозы, обычно входящих в состав боковых цепей пектинов, а также присутствие остатков рамнозы свидетельствует о том, что устойчивые к действию пектиназы участки углеводной цепи LMC являются разветвленными участками рамногалактуронана I. Боковые цепи пектина LMC, скорее всего, представляют собой арабинаны, галактаны или арабиногалактаны.

Работа поддержана грантами РФФИ, поддержки ведущих научных школ, Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология», интегративным грантом УрО РАН и СО РАН.

Сорбция водорастворимых красителей неоднородно-пористыми сорбентами, в частности лигнинами, исследована мало. В качестве сорбатов выбраны красители с различными размерами и строением гидрофобной части молекулы красителя – 0,1; 0,01 и 0,001%-ные растворы метиленового голубого, метилового красного, метилового оранжевого, флуоресцеина, аурамина, конго красного, хромового темно-синего, родамина С, хризоидина и бриллиантового зеленого, сорбентом служил гидролизный лигнин рисовой лузги (ГЛРЛ). В УФ-спектрах 0,001%-ных исходных растворов красителей имеются максимумы поглощения в пределах 432-663 нм, которые не наблюдаются в УФ спектрах сорбтивов. Этот экспериментальный факт подтверждает полную сорбцию растворов красителей гидролизным лигнином. Применением ВЭЖХ для анализа сорбтивов метиленового голубого, метилового красного и метилового оранжевого установлено наличие 0,0002; 0,00004 и 0,0002% вещества соответственно, что также подтверждает высокую сорбционную активность ГЛРЛ по отношению к водорастворимым красителям.

Варьирование заряда и размера гидрофобной части молекулы красителя обеспечивает изменение как энергии адсорбционного взаимодействия, так и фактора ассоциации вещества в растворе. Методом РМ3 были рассчитаны объем, линейные размеры и значение дипольных моментов, а также заряды на атомах молекул красителей. Установлено, что объем и линейные размеры молекул красителей намного превышают размер радиуса субмикроскопических капилляров ГЛРЛ. Вероятно, основным фактором почти полной сорбции молекул красителей на ГЛРЛ может быть наряду с капиллярно-пористыми параметрами последнего, наличие реакционноспособных групп, таких как ОН, СО и СООН (рис.).

ункц.групп,%

–  –  –

Рис. Содержание функциональных групп в образцах ГЛРЛ до и после сорбции 0,001%-ного раствора красителей: 1 – метиловый красный, 2 – хризоидин, 3 – метиловый оранжевый, 4 –хромовый темно-синий, 5 – родамин С, 6 – флуоресцеин, 7 – аурамин, 8 – бриллиантовый зеленый, 9 – конго красный, 10 – метиленовый голубой, 11 – ГЛРЛ (контроль).

Повышение содержания СООН групп в исследуемых лигнинах может указывать на разрыв сложноэфирных связей, окисление карбонильных групп лигнинов до карбоксильных.

Следовательно, наряду с физической адсорбцией происходит также и хемосорбция молекул красителей на ГЛРЛ.

Природная целлюлоза обычно представлена волокнами, которые в зависимости от происхождения вида растительного сырья отличаются структурой, обладают большой макрои микрогетерогенностью. Выделенная из растительной ткани, освобожденная от нецеллюлозных компонентов, облагороженная целлюлоза является полидисперсным полимером, реакционная способность которого зависит от многих факторов, что затрудняет ее химическую переработку. Наиболее однородным на всех структурных уровнях (морфологическом, надмолекулярном, молекулярном) целлюлозным материалом является микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ), отличающаяся повышенной реакционной способностью в химических реакциях по сравнению с обычной целлюлозой. МКЦ имеет «предельную степень полимеризации» и высокую степень кристалличности, ее макромолекула содержит около 140-200 глюкопиранозных единиц. Она легко разделяется под действием ультразвука на более мелкие частицы (фибриллируется), имеющие узкое распределение по размерам, образует стойкие гели в воде и органических жидкостях. Области применения МКЦ – фармацевтика, пищевая и химическая промышленность. Получают «классическую» МКЦ частичным гидролизом природной целлюлозы в 2,5М HCl при довольно большом гидромодуле (около 30-50 и более), необходимом для того, чтобы получить порошок МКЦ без размола. Это требует большого количества воды, реагентов и в промышленных масштабах зачастую получают не МКЦ, а порошковые целлюлозы со степенью полимеризации (СП) около 250-300 с использованием окислителей в качестве деструктирующих целлюлозу реагентов (например, гипохлорита натрия и др.). Порошковая целлюлоза находит применение в технике как абсорбент, наполнитель, хроматографическая среда и др. Продукты гидролитической или окислительногидролитической деструкции целлюлозы кроме гидроксильных групп обычно не содержат карбонильных и карбоксильных групп, «теряющихся» в результате полного гидролиза нецеллюлозных компонентов. Поэтому МКЦ обладает более низкой ионообменной активностью, чем исходная целлюлоза. Значительно улучшить технико-экономические и экологические показатели технологии получения МКЦ и создать полимерные целлюлозные продукты с новыми свойствами можно путем термокаталитических превращений природной целлюлозы, в частности, с кислотами Льюиса, с применением малых количеств органических растворителей. При этом целлюлозная компонента растительного сырья не только очень быстро достигает более низкого (по сравнению с обычным гидролизом) значения «предельной» СП, но и обогащается новыми функциональными группами – карбонильными и карбоксильными, что существенно повышает реакционную способность, ионообменную емкость и открывает новые перспективы для применения порошковых целлюлозных материалов. Нами изучен процесс деструкции целлюлозы (беленой и небеленой из хвойных и лиственных пород древесины, а также щелочной целлюлозы II) и древесины (в виде древесной массы) кислотами Льюиса (хлоридами алюминия, титана, борфторэфиратом в гексане, тетрахлорметане, этаноле) и кислотным гидролизом. Рассчитаны кинетические параметры процессов деструкции целлюлозы. Показано, что скорость деструкции целлюлозы кислотами Льюиса существенно выше, чем аррениусовскими кислотами. Изучен функциональный состав целлюлозы и установлено, что одновременно с разрывом гликозидных связей наблюдается повышение содержания карбонильных и карбоксильных групп. Изучены сорбционные (ионов железа (III), меди (II) и др.) и электроповерхностные свойства порошковых материалов.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

ПОВЫШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА РЖАНОЙ ЗАКВАСКИ

ХМЕЛЕПРОДУКТАМИ

Дерканосова Н.М.*, Белокурова Е.В.** *Воронежский филиал Российского государственного торгово-экономического университета **Воронежская государственная технологическая академия, Воронеж Отечественная хлебопекарная промышленность выпускает значительный ассортимент хлебобулочных изделий, различающихся рецептурой, вкусовыми и ароматическими свойствами, массой, формой, внешней отделкой. Любой даже самый взыскательный потребитель может подобрать изделие по своему вкусу. По оценкам специалистов, каждый пятый потребитель нуждается в диетических сортах хлеба, поэтому в последнее время появилась группа хлебобулочных изделий «здоровые сорта», в рецептуру которых входят пшеничные, ржаные или овсяные отруби, цельносмолотое зерно, овсяная, ячменная мука, овощные и фруктовые добавки, хмель и другие компоненты. Основным направлением в решении задачи поиска эффективных способов расширения ассортимента является разработка хлебобулочных изделий целевого назначения, в частности, рецептур разных сортов хлеба лечебного и профилактического назначения, в том числе с использованием нетрадиционных носителей бродильной микрофлоры, например, хмеля.

Хмель – уникальное растительное сырье, содержащее целый комплекс биологически активных веществ. Известно, что приготовленный на основе хмелевых экстрактов хлеб отличается хорошим качеством и микробиологической стойкостью. В этом хлебе содержатся все незаменимые аминокислоты, углеводы, клетчатка, витамины группы В и РР, минеральные вещества, соли натрия, калия, магния, фосфора, железа, кальция. А такие микроэлементы, как золото, кобальт, медь, способствуют образованию уникальных дыхательных ферментов и гормонов. Однако, несмотря на все преимущества таких изделий, они не нашли широкого распространения ввиду сложности их технологии. Работы в этом направлении актуальны, необходимо оптимизировать технологические параметры процессов, разработать рекомендации по применению хмеля в хлебопекарной промышленности.

Первый этап наших исследований связан с получением хмелевого экстракта и дальнейшим использованием его при приготовлении ржаной закваски. Экстракт получали одностадийным способом. Эффективность процесса определяли по оптической плотности, фотоэлектроколориметрическим методом при различных длинах волн и значениях рН. По результатам оптимизации установлены оптимальные параметры процесса: температура экстрагирования 100°С, продолжительность экстрагирования 90 минут. В качестве контроля использовали жидкую ржаную закваску, приготовленную по унифицированной инструкции в производственных условиях на заварке. Разводочный цикл жидкой ржаной закваски осуществляется с использованием чистых культур МКБ Lactobacillus plantarum – 30, Lactobacillus casei – 26, Lactobacillus brevis – 1, Lactobacillus fermenti – 34 и дрожжей S.

cerevisiae [1].

В производственном цикле жидкую закваску с заваркой освежали по достижении кислотности 9-12 град через 3-5 часов брожения путем отбора 50% готовой закваски и добавления к оставшейся массе закваски питательной смеси из муки, воды и заварки для воспроизводства закваски. Содержание заварки в питательной смеси составляло 33,3% при влажности 83%.

Титруемую кислотность измеряли сразу после освежения и затем каждые 30 мин в течение 180 мин. Добавление хмелевого экстракта в образцы ржаных заквасок способствует повышению начальной кислотности, а также в них наблюдается более быстрое кислотонакопление. В начале брожения кислотность для контрольного образца составляет ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006 7,6 град, с 2%-ным хмелевым экстрактом 7,8 град, с 4%-ным – 8,0 град, с 6%-ным – 8,4 град.

Конечная кислотность с 2%-ным хмелевым отваром больше по сравнению с контролем на 5,6%, образцы с 4%-ным и 6%-ным хмелевым экстрактом на 15,3 и 15,9% соответственно.

Как видно из результатов, за счёт содержания в хмелевом экстракте органических кислот (яблочной, лимонной, янтарной) повышается титруемая кислотность ржаной закваски. Если в процессе брожения титруемая кислотность закваски возрастает, то активная кислотность (рН) сдвигается в сторону более кислой реакции среды. То есть между титруемой и активной кислотностью установлена обратная связь. Все значения рН в ходе брожения закваски лежат в пределах 3,9-4,39. В процессе брожения наблюдается снижение активной кислотности для всех проб: для контрольного от 4,39-3,93; закваски с 2%-ым хмелевым отваром от 4,02 до 3,92; с 4%-ным хмелевым отваром от 4,07 до 3,92; с 6%-ным от 4,09 до 3,96. Бродильную способность определяли методом всплытия шарика теста. Под бродильной активностью закваски условно понимали промежуток времени с момента опускания в воду шарика.

Подъёмная сила для контрольной закваски в начальный период брожения составляет 50 мин;

для 2%-ной хмелевой закваски – 55 мин; для 4%-ной хмелевой закваски – 70 мин; для 6%-ной

– 90 мин. Т.е. с увеличением дозировки хмелевого экстракта подъёмная сила закваски ухудшается. С увеличением времени брожения бродильная активность увеличивается во всех образцах. Конечная бродильная активность для контроля составляет 30 мин., для 2%-ной хмелевой закваски – 20 мин.; для 4%-ной – 25 мин.; для 6%-ной – 30 мин. Введение хмелевого экстракта в дозировке 2% повышает бродильную активность ржаной закваски, что обусловлено интенсификацией процессов, описанных выше и протекающих при участии развивающейся в ней микрофлоры.

Апробацию технологии приготовления хлеба на хмелевых заквасках осуществляли в лабораторных условиях. Тесто выбраживали в термостате при температуре 32С в течение 180 минут. Формовали вручную. Тестовые заготовки растаивали в лабораторном шкафу в течение 40-50 минут. Выпекали хлеб в электропечи ВНИИХП-П-6-56 при температуре 210-230 С. Анализ готовых изделий осуществляли по органолептическим и физикохимическим показателям. Все образцы хлеба, приготовленные с различной дозировкой хмелевого экстракта, по совокупности показателей соответствовали требованиям нормативной документации для группы изделий из смеси ржаной и пшеничной муки. При этом эксперты, принимавшие участие в дегустации готовых изделий, отметили эластичность мякиша, специфику вкуса и аромата. По органолептическим и физико-химическим показателям лучшим признан хлеб на хмелевой закваске с дозировкой хмеля – 2 %.

В нашей лаборатории более 10 лет разрабатывается новый подход для детального анализа молекулярных спектров как выделенных, так и остаточных лигнинов различного происхождения. Основной особенностью этого подхода является разработанная компьютерная программа получения спектров остаточных лигнинов без их химического выделения. Данная программа использует характеристические наборы элементарных симметричных полос для двух типов лигнинов – хвойных и лиственных в диапазоне 3100-400 см-1. Эти устойчивые наборы полос были установлены в результате детального исследования с применением методов математического улучшения разрешения спектров мягковыделенных и технических лигнинов, выделенных во время сульфатной и кислородносодовой варок древесины ели, сосны, осины и березы разной продолжительности.

Сравнение спектров мягковыделенных, природных и остаточных (начальная стадия варки) хвойных лигнинов показало, что они являются более разрешенными, чем спектры лигнинов на основной и конечной стадиях варки. Сопоставление параметров полос характеристических наборов для данных лигнинов позволило понять, что эти изменения связаны с уширением большинства полос (до 30%) и с уменьшением наиболее интенсивных полос (например, 1030, 1140, 1270 и 1510 см-1). Стоит отметить, что наряду с одинаковыми тенденциями в поведении полос для выделенных и остаточных лигнинов с увеличением степени делигнификации, более значительные изменения спектров остаточных лигнинов наблюдались для образцов, в которых содержание лигнина (лигнин Класона) было менее 8%.

Уширение и падение интенсивностей ряда полос наблюдались для выделенных и остаточных лиственных лигнинов с увеличением продолжительности варки, что также приводило к более диффузному характеру спектров. Но для лиственных лигнинов существенные изменения их молекулярных спектров во время варки связаны не только с потерей разрешения, но и с изменением в соотношении сирингильных и гваяцильных типов ароматики.

Сравнение спектров и параметров полос мягковыделенных и природных лигнинов показало их отличие для обоих типов лигнинов, причем для лиственных эти различия были гораздо больше. Так, соотношение интенсивностей полос при 1504 см-1 и 1514 см-1, соответствующих двум типам ароматических колец, в природном лигнине было около 20, а в мягковыделенном – 1.3.

Таким образом, развиваемый подход позволяет количественно с помощью параметров характеристических полос описывать изменения как выделенных, так и остаточных лигнинов без их выделения на любой стадии варки, а также описывать различия в структуре мягковыделенных и природных лигнинов.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ МАКРОГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ КРАСИТЕЛИ –

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Дистанов В.Б., Успенский Б.В., Крохмалев В.И. Дистанов В.В.

Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», 61002, г. Харьков, Украина, E-mail: vitalius2002@ukr.net Многие макрогетероциклические соединения растительного и животного происхождения, а также их синтетические аналоги, например, хлорофилл, порфирины, гемины и некоторые их замещенные и аналоги, играют существенную роль в развитии и поддержании жизнеспособности биологических объектов. В то же время как хлорофилл, так и различные порфирины не обладают достаточной устойчивостью к действию света. Поэтому их использование и исследование возможности применения таких соединений в медикобиологических исследованиях сопряжено с большими трудностями. Практически все макрогетероциклические соединения, выделенные из сырья растительного или животного происхождения, не обладают рядом свойств, необходимых для их привлечения к медикобиологическим исследованиям.

Кроме того, ряд макрогетероциклических соединений нашел широкое применение в других областях науки и техники, в том числе, в нелинейной оптике (в частности, лазеры на красителях), в физике сверхкоротких импульсов, голографии, при получении водорастворимых кристаллов, например калийдигидрофосфата, с введенными флуоресцентными добавками для регистрации радиоактивного излучения.

Нестабильность таких соединений и некоторых производных и, естественно, довольно существенное изменение их спектральных характеристик за короткий промежуток времени не позволяет найти им более широкое применение. К свойствам, которые определяют возможность использования каких-либо соединений для конкретного применения, относятся светоустойчивость, растворимость в определенных органических и неорганических средах и т. д.

Как показали наши исследования, одним из классов органических соединений, которые могли бы быть использованы для изучения конформационных изменений белка под воздействием внешних факторов (например, низкотемпературное охлаждение и нагрев, облучение гелий-неоновым лазером, изменение состава крови при различных патологиях), являются некоторые производные порфиринов и их синтетических аналогов.

Кроме того, известно, что сульфирование, хлорирование или сульфохлорирование металлокомплексов макрогетероцикличиских соединений приводит к их распаду до исходных продуктов, из которых они были синтезированы независимо от способа получения:

биохимическим путем или синтетическим.

В связи с этим целью нашей работы являлась разработка аналогов сульфированных производных природных макрогетероциклов.

На примере синтетического аналога порфирина – фталоцианина, нами разработана методика получения сульфированных фталоцианинов исходя из сульфопроизводных исходных веществ.

Данный метод заключается в сульфировании о-ксилола моногидратом, переводом его в о-дисульфокислоту окислением перманганатом натрия в щелочной среде и последующей обработкой аммиаком. Полученный диамид сульфофталевой кислоты в присутствии фосфорного ангидрида и соли металла превращается в соответствующий фталоцианин.

Данный метод может быть использован и для получения других макрогетероциклических соединений на основе порфириновой и других структур.

В различных областях техники при производстве изделий специального, медицинского и санитарно-гигиенического назначения шире стали использовать льняные волокна, обладающие высокими физико-механическими, сорбционными и медико-биологическими характеристиками. Использование, например, в медицине льняной хирургической нитки обеспечивает высокое качество швов, стабильность свойств при многократной стерилизации, возможность деструкции в организме. Льняные ткани и вата обладают повышенной фильтрующей способностью, высокими сорбционными свойствами, предотвращают инфицирование и развитие микрофлоры, обладают низкой коррозионной активностью. Во многом эти свойства льна определяются его химическим составом, наличием микропримесей.

При возделывании льна-долгунца в современных условиях интенсификации сельскохозяйственного производства волокно нередко оказывается загрязненным различными токсикантами. Источниками их поступления могут быть загрязненные поля, органические и минеральные удобрения, обработка семян и посевов фунгицидами, регуляторами роста, инсектицидами, гербицидами. Каждое из этих воздействий в зависимости от сроков обработки, концентраций реагентов, погодных условий, видового состава сорняков, активности микроорганизмов, свойств почвы и других факторов оказывает определенное влияние на качество волокна. Поэтому постоянный контроль химического состава на разных стадиях развития льна и в процессах его переработки является актуальной задачей. Международный стандарт ЕКО-ТЕХ-100 регламентирует содержание в текстильной продукции тяжелых металлов и органических веществ (ppm): As, Pb1; Cd0.1; Cr2; Co4;

Cu50; Ni4; Hg0.02; формальдегид75; суммарно пестицидов1; хлорированных фенолов0.5; хлорированных органических носителей (дихлорбензол, трихлорбензол, тетрахлорбензол, пентахлорбензол, гексахлорбензол, хлортолуол, дихлортолуол, трихлортолуол, тетрахлортолуол, пентахлортолуол)1.0; толуола0.1; стирола0.005;

винилциклогексена, бутадиена, винилхлорида0.002; 4-фенилциклогексена0.03;

ароматических углеводородов0.3; других летучих органических соединений0.5.

Для химической сертификации и оценки степени влияния различных факторов на рост льна-долгунца и качество продуктов его переработки (длинное трепаное ориентированное льняное волокно по ГОСТ 10330, лен чесаный по ОСТ Р 17-05-012-94) использованы метод газожидкостной (ГЖХ) и жидкостной хроматографии (ЖХ), радиоактивационный анализ в радиохимическом и инструментальном вариантах, метод эмиссионной фотометрии пламени и атомно-адсорбционной спектроскопии, разработаны методики выделения, концентрирования и определения элементов в анализируемых биологических объектах.

На основе результатов работы разработана комплексная математическая модель оценки накопления токсикантов в льнопродукции и экотоксикологических последствий применения регуляторов роста растений, основанная на комплексном анализе компонентов агросистемы, путях миграции и трансформации веществ в процессе переработки льносырья.

Научно-производственная лаборатория биотехнологии пищевых продуктов и лекарственных препаратов ВятГУ совместно с ООО “Биовит” разработала технологию комплексной переработки плодово-ягодного сырья. Готовыми продуктами при этом являются спиртованные соки, биологически активная добавка (БАД) к пище “Масляный бальзам”, кормовая добавка в рационы пушных зверей. Отличительной особенностью данной технологии является то, что она позволяет получать указанные продукты как из свежего, так и высушенного сырья.

Свежее сырьё перерабатывается по схеме: подготовка (сортировка, мойка); дробление;

подогрев и ферментация мезги; отделение сока; спиртование и осветление.

Переработка сухого сырья, в частности плодов шиповника, отличается от этой схемы и состоит из следующих стадий: дробление плодов и разделение на семена и оболочку;

замачивание плодовой оболочки; ультразвуковая обработка; подогрев и ферментация;

отделение сока; спиртование и осветление.

Свежее сырьё сортируется на инспекционном транспортёре, моется в душевой мойке и взвешивается на весах. Затем поступает на стадию дробления. Дроблёную ягоду загружают в реактор, в качестве которого используют пищеварочный котёл или экстрактор-смесительфильтр пульсационный. В реакторе мезгу нагревают до определённой температуры при периодическом перемешивании. Вносят фермент и проводят гидролиз при оптимальных условиях для каждого вида сырья. Далее следуют стадии фильтрования на пресс-фильтре, спиртования и осветления. Осветленный сок в качестве полупродукта поступает в ликероводочное производство. Влажную мезгу сушат в сушилке, оборудованной спиртоловушкой, и направляют на стадию экстракции органическим растворителем. Сухая мезга используется для получения масляного концентрата. Установка для получения концентрата масла представляет собой замкнутую систему, состоящую из экстрактора, напорной ёмкости, фильтра, испарителя, конденсатора, холодильного агрегата, насоса вакуумного, ресивера, водонагревателя и насоса. Измельчённую мезгу, взвешенную на весах, загружают в экстрактор. Затем из баллона экстрактор заполняют газообразным растворителем. По достижении равновесия давления в системе установки из напорной ёмкости в экстрактор снизу подают жидкий растворитель. Он проходит снизу вверх сквозь слой сырья, извлекает растворимые компоненты и через фильтр сливается в испаритель. Мисцелла в испарителе подогревается водой. Пары растворителя поступают в конденсатор, откуда его передавливают в напорную емкость. Растворитель находится в замкнутом цикле и используется многократно. После удаления основной части растворителя оставшийся в испарителе продукт представляет собой концентрированный экстракт масла. Его сливают в приёмную ёмкость. Масляный концентрат содержит следы растворителя, поэтому его направляют на стадию дегазации. Дегазацию осуществляют пропусканием газообразного азота. Масляный концентрат применяется для приготовления БАД к пище – “Масляный бальзам”. После полного слива растворителя из экстрактора его пары отгоняют в конденсатор, откуда его передавливают в напорную ёмкость. После полного удаления растворителя шрот выгружают и направляют на приготовление кормовой витаминной добавки в рационы пушных зверей.

В результате делигнификации древесины при производстве сульфатной целлюлозы получают два продукта: сульфатную целлюлозу и черные щелока. На предприятиях отрасли черные щелока перерабатываются и при их регенерации получают химические компоненты, которые используют вновь в варочных процессах в основной технологии производства целлюлозы. Однако чёрный щелок и выделенный из него кислотным способом сульфатный лигнин представляют ценные высокомолекулярные продукты, которые успешно могут использоваться в различных отраслях промышленности, в том числе в качестве композитов для технологии очистки сточных вод от различных примесей.

Как показали предварительные исследования, жидкие продукты на основе лигнинов могут быть использованы в технологии очистки сточных вод от тяжелых металлов без предварительной термической обработки лигносодержащих компонентов.

Известно, что на поверхности лигнина присутствуют кислородсодержащие функциональные группы, которые способны взаимодействовать с ионами различных металлов, в том числе с тяжелыми металлами, которые наиболее жестко нормируются при подаче сточных вод на биологическую очистку и сбросе очищенных вод в водные объекты.

Как показывают исследования, сульфатный лигнин в водных системах обладает комплексообразующими свойствами [1,2]. Учитывая эту способность сульфатного лигнина образовывать комплексы с металлами, была рассмотрена принципиальная возможность очистки от алюминия и хрома сточных вод различных производств с помощью лигносодержащих компонентов.

В качестве комплексообразующих структур использовался сульфатный лигнин, выделенный кислотным способом из чёрного щелока Сегежского ЦБК, а также черный щелок этого комбината баз предварительной обработки. Эффективность выделения ионов хрома и алюминия из модельных и реальных систем оценивалась по остаточной концентрации этих компонентов в присутствии дифенилкарбазида и алюминона соответственно фотоколориметрическим методом.

Литература

1. Ю.М. Чернобережский, А.Б. Дягилева. О возможном механизме очистки сточных вод от лигнина сульфатом алюминия. // Коллоидный журнал, 1993. – Т.55. – №6. – С. 138-139.

2. Д.Т. Гаркуша, П.М. Кузнецов, Р.С. Фогилева. Исследование способности лигнина связывать ионы тяжелых металлов // Журн. аналит.химии, 1974. – Т.29. – С. 2295-2297.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ БЕЛЁНОЙ

СУЛЬФАТНОЙ ХВОЙНОЙ И ЛИСТВЕННОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

И КОМПОЗИТОВ НА ИХ ОСНОВЕ В УСЛОВИЯХ ИСКУССТВЕННОГО

ТЕПЛО-ВЛАЖНОГО СТАРЕНИЯ

Евтюхов С.А., Лоцманова Е.М., Пазухина Г.А.

Санкт-Петербургская лесотехническая академия им. С.М. Кирова, Санкт Петербург Федеральный центр консервации библиотечных фондов при РНБ, Санкт-Петербург E-mail: evt1980@mail.ru В процессе длительного хранения и использования эксплуатационные свойства документов изменяются, в связи с чем их либо реставрируют, либо изымают из обращения.

Относительно низкая долговечность современной бумаги не только лишает возможности сохранить для потомков подлинники важных документов, рукописи, книги и журналы, но и приводит к значительным экономическим потерям от её неоднократного ксерокопирования, сканирования, фотокопирования и реставрации. Ухудшение эксплуатационных свойств, например учебников, сокращает срок их службы, а также влияет на здоровье учащихся (выцветание краски, продукты окислительной и гидролитической деструкции и др.).

Целью данного исследования являлось определение влияния состава по волокну на старение печатных видов бумаги.

Для исследования были выбраны наиболее распространённые виды целлюлозы:

белёная сульфатная хвойная марки ХБ-2 и лиственная марки ЛС-0. В качестве объектов исследования использовали образцы бумаги, изготовленные из отдельных видов целлюлозы, а также композиций на их основе в соотношении 40 : 60 и 60 : 40. Размол полуфабрикатов проводили раздельно в лабораторном ролле до степени помола 35 ШР. Бумагу массой 80 г/м2 изготавливали на листоотливном аппарате ЛА-2. Для определения устойчивости физико-механических свойств исследуемых образцов во времени, применяли тепло-влажное старение в климатической камере «Binder» в течение 12 суток. Образцы исследовали с интервалом 3 суток.

Проведённое исследование подтвердило, что наиболее чувствительным к тепловлажному искусственному старению является показатель сопротивления излому.

Установлено, что белёная сульфатная хвойная целлюлоза, обладая более высокими показателями механической прочности по сравнению с лиственной, сохраняет это преимущество и после 12 суток тепло-влажного старения. Потери прочности индивидуальных волокон (разрушающего усилия при растяжении в случае расстояния между зажимами 0 мм) и сопротивления излому для хвойной целлюлозы постоянно возрастают, а для лиственной они достигают максимума по завершении трех суток старения, после чего остаются неизменными.

Значение показателей механической прочности у композитов до и после старения, тем выше, чем больше содержание в них хвойной целлюлозы. Однако динамика потерь механической прочности в процессе старения у композитов показала, что повышение содержания лиственной целлюлозы до 60% аномально увеличивает потери механической прочности, которые оказываются выше потерь механической прочности бумаги, изготовленной из отдельных видов белёной сульфатной целлюлозы. Для того, чтобы избежать этого явления, содержание лиственной целлюлозы в композитах не должно превышать 40%.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА «РУБАШКИ» КЕДРОВОГО

ОРЕХА КАК ПЕРСПЕКТИВНОГО ИСТОЧНИКА ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН

Егорова Е.Ю. *, Митрофанов Р.Ю.**, Доровских М.А.* *Бийский технологический институт (филиал) Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, Бийск **Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН, Бийск E-mail: roma@bti.secna.ru Околоплодная оболочка кедрового ореха (“рубашка”) является одним из отходов производства, остающихся после получения пищевого кедрового масла прессовым или экстракционным способом. В качестве наиболее ценного компонента её химического состава обычно отмечается рутин, как основной представитель Р-активных флавоноидов, содержание которых в “рубашке” орехоплодных может достигать 200 мг/100 г [1].

Вместе с тем, химический состав околоплодной оболочки позволяет рассматривать её как перспективное дополнительное сырьё для разработки рецептур пищевых продуктов диетической направленности.

Элементный состав золы “рубашки” исследовался на сканирующем электронном микроскопе JSM-840 (Япония, фирма JEJL) с рентгеновским анализатором (Англия, фирма Link) в режиме вторичных электронов при Иуск=20 кВ и Jпучка электронов=3.10-9 А. Предварительно исследуемые образцы приклеивались к предметному столику и напылялись серебром в вакуумном универсальном посту JEE-4Х.

Элементы* Фосфор Калий Сера Кальций Кремний Железо Марганец

А С А С А С А С А С А С А С

1200 0.34 3750 1.34 1000 1.23 800 4.15 30 15.45 18 7.78 5 21.84 * А – рекомендуемая норма суточного потребления, мг/сут [2, 3], С – содержание элемента в 10 г “рубашки” влажностью 9%, % от нормы суточного потребления.

Согласно полученным данным (таблица), элементный состав “рубашки” включает до 30 макро- и микроэлементов с участием таких жизненно необходимых, как фосфор, калий, кальций, сера, кремний, железо и марганец. Использование 10 г невысушенной “рубашки” характеризуется достаточно низким содержанием распространённых в пищевом сырье элементов (фосфор, калий, кальций, сера), но способно удовлетворить от 8 до 21% от нормы суточной потребности в таких микроэлементах, как железо, кремний и марганец. С учётом высокого содержания в составе “рубашки” трудноусвояемых полисахаридов и названных микроэлементов, в качестве возможной области её использования как пищевого сырья может быть предложено производство хлебобулочных изделий диетического назначения.

Литература

1. И.Э. Цапалова, М.Д. Губина, В.М. Позняковский. Экспертиза дикорастущих плодов, ягод и травянистых растений. – Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 2000. 180 с.

2. В.М. Позняковский. Гигиенические основы питания, безопасность и экспертиза пищевых продуктов. – Новосибирск: Сиб. университетское изд-во, 2002. 556 с.

3. А.Ф. Доронин, Б.А. Шендеров. Функциональное питание. – М.: ГРАНТЪ, 2002. 296 с.

Переработка кедрового ореха представляет собой малотоннажное производство, которым занимаются предприятия, специализирующиеся на получении кедрового масла и пищевого жмыха или шрота, в зависимости от выбранной технологии. Остающиеся после переработки ореха отходы – скорлупа и особенно околоплодная оболочка (“рубашка”) – не находят широкого применения в промышленных масштабах и в лучшем случае сжигаются, но чаще всего просто выбрасываются на рельеф.

Несмотря на это, достаточно интересный химический состав (и скорлупа, и “рубашка” являются сырьём, богатым дубильными и экстрактивными веществами) позволяет использовать скорлупу в производстве ликёро-водочных изделий [1]. Кроме того, высокое содержание полифенольных и целлюлозоподобных соединений в скорлупе (суммарно – более 90% [2]) характеризует её как перспективное сырьё для получения сорбентов, в связи с чем именно эта область применения скорлупы кедрового ореха привлекает особое внимание.

Большинство известных способов физико-химической модификации скорлупы и косточек некоторых плодов с целью получения сорбентов основано на карбонизации сырья при высокой температуре в бескислородной атмосфере, с последующей активацией полукокса парогазовой смесью. Поры таких углей чаще всего имеют микроразмеры, доля макро- и мезопор очень мала. Получаемые высокотемпературным обжигом активированные угли находят своё применение в тех сферах промышленности, где необходимо сорбировать примеси с небольшими размерами молекул; в пищевой промышленности они не могут найти широкого применения.

Анатомо-морфологические особенности скорлупы кедрового ореха позволяют предложить замену условий получения сорбента на более щадящие. Метод предполагает освобождение исходного сырья от жира и лигниноподобных веществ, пропитку его водой, охлаждение до отрицательных температур и высушивание. В результате происходит разрыв клеточных стенок растительной ткани кристаллизующейся водой, за счёт чего увеличиваются доля макропор и площадь сорбирующей поверхности материала в целом.

Предлагаемый технологический приём способствует получению продукта с более высокими сорбционными свойствами, чем в описанных ранее в литературе способах.

Повышение сорбционной ёмкости также можно объяснить тем, что отказ от высоких температур позволяет сохранить значительную часть природных высокомолекулярных соединений скорлупы, обладающих комплексообразующей способностью. Это способствует повышению рабочей ёмкости сорбента по тяжёлым металлам и загрязняющим веществам органической природы, за счёт удержания их в структуре сорбента и химического взаимодействия с его компонентами.

Литература

1. Е.Ю. Егорова, В.В. Будаева, А.А. Лобанова, С.Г. Ильясов // Пиво и напитки, 2005. №5.

С. 44-46.

2. А.А. Ефремов, Е.С. Павлова, К.Б. Оффан, И.В. Кротова // Химия растительного сырья, 1998. №2. С. 87-93.

Разработана методика выделения полисахаридов из интактных семян пшеницы мягкой Triticum aestivum L. и определен их полисахаридный состав. Экстракция полисахаридов из интактных семян пшеницы была проведена путем последовательной обработки растительного сырья горячей водой (70°С) и 2%-ным гидроксидом натрия (50°С).

После экстракции интактных семян пшеницы горячей водой получена фракция ТА1, в которой преобладающим моносахаридом является глюкоза (37.1-53.8 %), после следуют ксилоза (12.5-17.4 %), арабиноза (9.4-14.5 %) и галактоза (4.6-5.8 %). Рамноза и манноза обнаружены в следовых количествах. В составе фракции ТА1 также присутствуют гликуроновые кислоты – 5.5-6.1 %. Во фракции отмечено высокое содержание белка – 28.0-38.0 %. Выход полисахаридов во фракции ТА1 составляет 1.3-1.5 % от сухой биомассы.

В результате дальнейшей экстракции семян пшеницы раствором NaОН была получена полисахаридная фракция ТА2 с высоким содержанием глюкозы (53.7-80.0 %). Содержание ксилозы составляет 6.4-7.9 %, арабинозы – 4.4-5.6 %, а галактозы – 1.1-1.7 %. Рамноза и манноза встречаются в следовых количествах. Гликуроновые кислоты составляют 15.3-17.5 %, а содержание белка – 4.5-5.5 %. Выход полисахаридов во фракции ТА2 – 8.2-9.8 %.

С помощью гель-фильтрации фракции ТА2 на колонке с сефадексом G-100 (50.0 см 1.5 см) были получены две фракции: ТА2-1 и ТА2-2. Во фракции ТА2-1 доминирующим моносахаридом является арабиноза (15.1%), далее следуют галактоза (12.4%), глюкоза (12.2%), ксилоза (11.8%). Рамноза и манноза обнаружены в меньших количествах – 3.5 и 2.2%, соответственно. В составе фракции ТА2-1 присутствуют гликуроновые кислоты – 16.6%, а белок отсутствует. Выход полисахаридов ТА2-1 составляет 18.8%. Во фракции ТА2-2 преобладающим моносахаридом является глюкоза (11.6%), далее следуют ксилоза (9.7%), арабиноза (4.5%), манноза (3.3%). Рамноза обнаружена в следовых количествах. Гликуроновые кислоты составляют 6.8, а белок – 8.5%. Выход полисахаридов ТА2-2 – 16.3%.

Таким образом, исследование полисахаридного состава интактных семян пшеницы после обработки их горячей водой и 2%-ным раствором гидроксида натрия показало, что в их состав входят гемицеллюлозы, которые включают в себя, по-видимому, арабиноксиланы и ксилоглюканы.

Работа выполнена при дополнительном финансировании грантом РФФИ № 03-04грантом поддержки ведущих научных школ № НШ-1260.2003.4; грантом Президиума РАН: «Молекулярная и клеточная биология»; координационным грантом фундаментальных научных исследований, выполняемых в УрО РАН совместно с учеными СО РАН.

Ферментный препарат Resinase А2X, относящийся к классу липаз, разрушающих триглицериды жиров, уже используется для обработки различных видов механических масс, что приводит к уменьшению отложения смолы на оборудовании.

Для оценки перспективы применения липазы в производстве целлюлозы были проведены эксперименты по изучению эффективности действия этого фермента на модельную систему «целлюлоза – трибутирин», где трибутирин применялся как аналог жиров. В реальных условиях смола в технической целлюлозе находится на поверхности волокон или расположена внутри их клеточных стенок. При наличии в составе остаточной смолы жиров только часть их, локализованная ближе к наружной поверхности волокон, доступна для действия липазы.

Трибутирин представляет собой триглицерид масляной кислоты и используется как стандартное вещество для определения активности липазы. Методика основана на определении скорости, с которой фермент гидролизует трибутирин при рН 7.0.

Образующаяся масляная кислота оттитровывается 0.1 н раствором NaOH, расход которого записывается как функция от времени.

Добавление к эмульсии трибутирина беленой сульфатной лиственной целлюлозы, предварительно проэкстрагированной спиртом для удаления остатков смолы, оказало влияние на действие фермента. Уже при минимальной концентрации целлюлозы (0.2%) наблюдалось снижение активности действия фермента примерно в 2 раза, с 20·10-5 до 10·10-5 моль/мл·мин. При повышении концентрации целлюлозы до 2% дальнейшее уменьшение активности фермента было не таким значительным.

Активность липазы по отношению к трибутирину может снижаться вследствие осаждения трибутирина на целлюлозу. В выбранной модельной системе трибутирин добавлен извне, поэтому при осаждении из эмульсии может находиться только на внешней поверхности волокон. В условиях опыта трибутирин по отношению к ферменту был взят с большим избытком, поэтому его количества в растворе и на поверхности волокна было достаточно для активного взаимодействия с липазой.

Было предположено, что причиной снижения активности липазы в присутствии целлюлозы является сорбция самого фермента на волокно. Для следующего опыта взяли лиственную сульфатную целлюлозу с разных ступеней отбелки, которую не подвергали высушиванию. К суспензии целлюлозы сначала добавляли фермент, а затем, после перемешивания, вносили трибутирин. Активность иммобилизованной на целлюлозном волокне липазы по отношению к трибутирину, как и в предыдущем опыте, была значительно ниже, чем в контрольном опыте без добавки целлюлозы.

При этом оказалось, что активность липазы при добавлении к целлюлозе, взятой с щелочных стадий отбелки, в 2 раза ниже, а при применении целлюлозы после кислых ступеней – в 4 раза ниже, чем в контроле. Вероятно, это связано с различной сорбционной способностью этих образцов целлюлозы по отношению к ферменту. В любом случае снижение активности липазы из-за иммобилизации на целлюлозных волокнах является нежелательным, так как уменьшает эффективность действия фермента, что в конечном итоге может потребовать увеличения его расхода.

Scabiosa comosa широко распространена на территории России в Восточной Сибири:

Енисейский район (юг), Ангаро-Саянский (юго-восток), Даурский район, а за пределами встречается в Северной Монголии. Скабиоза венечная применяется в тибетской медицине под названием «уд-бал-он-бо». Надземная часть скабиозы венечной в тибетской медицине используется как рвотное, жаропонижающее [1], в составе сложных рецептов – при болезнях сердца, сепсисе [2], при болезнях желудка, гастроэнтеритах, гастроэнтероколитах, пневмонии; наружно – при ангине [1].

Для определения количественного содержания суммы флавоноидов в пересчете на лютеолин, который является превалирующим в сумме флавоноидов скабиозы, нами разработана соответствующая методика. Для этого сначала провели изучение УФ-спектров извлечения из надземной части скабиозы. Для получения извлечения экстракцию проводили 96%-ным этанолом на кипящей водяной бане в течение 70 минут. На основании спектров обнаружили, что максимум поглощения извлечения в 96%-ном этаноле составляет 370 нм.

При проведении опытов с комплексообразующими добавками, в частности, с 2%-ным спиртовым раствором AlCl3 установили, что максимумы поглощения дифференциального спектра (раствор сравнения – водно-спиртовое извлечение травы скабиозы венечной) составляет 405 нм. В связи с этим в качестве аналитической выбрана длина волны 400 нм. В качестве стандартного образца, по которому проводилось определение, был 0,4

–  –  –

Перспективным сырьем для получения углеродных адсорбентов являются отходы механической и химической переработки древесины.

Углеродные адсорбенты получали из коры лиственницы сибирской, которую отбирали со свежесрубленных деревьев на специально отведенном участке в окрестностях Красноярска. Термическую обработку коры проводили в реакторе со стационарным слоем по технологии пиролиза с последующей парогазовой активацией. Пиролиз коры осуществляли в токе азота с подъемом температуры до 650°С и изотермической выдержкой в течение 0.5 ч.

Активацию пиролизованной коры проводили (без охлаждения реактора) при температуре 800°С в течение 0.5-1.0 ч при подаче смеси водяного пара (50 об.%) и кислорода (1 об.%, остальное – азот). Углеродные адсорбенты имели следующие физико-химические и адсорбционные свойства: влажность – 5-7 мас.%; зольность – 8-9 мас.%; насыпная плотность – 110-170 кг/м3; суммарный объем пор по воде – 1.6-2.6 см3/г; адсорбционная активность по иоду – 48-52 %, метиленовому голубому – 40-60 мг/г.

Полученные углеродные адсорбенты испытаны в процессах адсорбционного извлечения палладия и фенола из водных растворов. Содержание палладия в исходных растворах изменяли в пределах от 100 до 1000 мг/л, фенола – от 50 до 500 мг/г.

Приведены изотермы адсорбции палладия и фенола из водных растворов на полученных углеродных адсорбентах. Изотермы адсорбции палладия относятся к изотермам адсорбции Лэнгмюра и могут быть описаны традиционной теорией мономолекулярной адсорбции. Изотермы адсорбции фенола относятся к изотермам II типа по классификации БЭТ и описываются теорией полимолекулярной адсорбции. Максимальная адсорбционная емкость углеродных адсорбентов по палладию составила 50-60 мг/г, а по фенолу – 60-75 мг/г.

Изучено влияние исходной концентрации палладия в растворе на его адсорбцию на углеродных адсорбентах и степень извлечения палладия из водных сред. Зависимости степени извлечения палладия на углеродных адсорбентах от исходной концентрации описываются полиномиальными уравнениями третьей степени при высокой величине достоверности (R2=0.96-0.98). Степень извлечения палладия из водных сред за одну стадию адсорбции составила 70-93 %. Проведена десорбция палладия горячим раствором (50°С) 1 н.

HCI. Степень извлечения адсорбированного палладия составила 98%.

Показано влияние расхода углеродных адсорбентов на степень извлечения фенола из водных растворов. Степень извлечения фенола 95-97 % достигнута при расходе углеродных адсорбентов 2-3 кг/м3. Увеличение расхода адсорбентов до 4-6 кг/м3 приводит к возрастанию степени извлечения фенола до 98-99 %. Проведена десорбция фенола водяным паром, степень извлечения адсорбированного фенола – 97%.

Установлено, что углеродные адсорбенты из коры лиственницы сибирской могут быть использованы для адсорбционного извлечения палладия и фенола из водных растворов.

Однако адсорбенты отличаются достаточно низкой механической прочностью (50-55 %), поэтому использование полученных углеродных адсорбентов целесообразно не более чем в двух циклах адсорбции-десорбции, что экономически оправдано из-за их достаточно низкой себестоимости.

Коэффициент использования древесной массы в лесной и деревоперерабатывающей отрасли остается достаточно низким. Около 10% потерь от общего объема древесины приходится на отходы ее первичной обработки при лесозаготовках: вершинник, сучья, ветки.

Количество таких отходов по Российской Федерации достигает нескольких миллионов тонн в год. Указанные древесные отходы могут быть использованы для получения достаточно дешевых углеродных адсорбентов.

Для производства углеродных адсорбентов использовали древесный уголь-сырец, полученный из смешанных отходов лесозаготовок березовой и осиновой древесины (ветки, сучья, вершинник) на установке УВП-5Б в районе реки Бирюсы Красноярского края.

Древесный уголь-сырец подвергали парогазовой активации в реакторе с кипящим слоем при температуре 850°С, времени активации 0.5-1.0 ч, концентрации кислорода и водяного пара в парогазовой смеси 5 и 35% соответственно. Полученные углеродные адсорбенты имели следующие свойства: влажность 3-5 мас.%; зольность 2-4 мас.%; насыпная плотность 190-280 кг/м3; суммарный объем пор (по БЭТ) 1.7-1.9 см3/г; объем микропор (по БЭТ) 0.3-0.4 см3/г;

адсорбционная активность по йоду 63-72 %, метиленовому голубому 80-105 мг/г.

Углеродные адсорбенты испытаны при очистке модельных водных растворов от меди, хрома, фенола, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ (анионных и катионных), летучих алифатических кислот, молочной кислоты при широком интервале концентраций от 20-50 до 500-2000 мг/л. Приведены изотермы адсорбции вышеуказанных веществ на углеродных адсорбентах. Показано, что для полученных адсорбентов характерны изотермы адсорбции II типа по классификации БЭТ. Это свидетельствует о проявлении полимолекулярной адсорбции.

Показано влияние расхода углеродных адсорбентов на степень очистки водных сред от примесей различной природы. Расход адсорбентов может быть значительно снижен за счет проведения ступенчатой адсорбционной очистки в системе последовательно расположенных адсорберов или аэраторов-отстойников.

Углеродные адсорбенты испытаны также при очистке сточных вод подземной газификации каменного угля (содержание фенолов 49-53 мг/л), нефтехимического предприятия (содержание фенолов 310 мг/л), концентрированных фенолсодержащих сточных вод химкомбината (содержание фенолов 1070-5600 мг/л), сточных вод механизированной прачечной и предприятия по химической чистке и крашению одежды (содержание фенолов 5-20 мг/л, поверхностно-активных веществ 50-130 мг/л).

Установлено, что концентрации загрязняющих веществ в очищенных водах выше установленных нормативов для сброса в открытые водоемы, но соответствуют нормативам для использования таких вод на технологические нужды самих предприятий или сброса в систему городской канализации для последующей доочистки.

Показано, что применение углеродных адсорбентов для осветления промышленных сточных вод не целесообразно. Рекомендовано использовать углеродные адсорбенты для очистки сточных вод от неорганических и органических примесей. Предложено отработанные углеродные адсорбенты регенерации не подвергать и утилизировать путем сжигания в энергетических установках.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

–  –  –

Настойки представляют собой водно-этанольные извлечения, получаемые при экстракции лекарственного растительного сырья и используемые в медицине для лечения воспалений различного генеза и улучшения иммунного статуса организма [1].

Подбор технологических условий производства настоек, в первую очередь, должен быть направлен на полное истощение используемого лекарственного растительного сырья, т.е. на максимальное извлечение из него комплекса биологически активных веществ, что достигается рационально подобранным соотношением экстрагента и сырья, степенью измельчения последнего, временем экстракции и их числа. Корни Limonium gmelinii введены нами в медицину в качестве противовоспалительного и вяжущего средства (ВФС РК 42-403от 13.04.01, РК–ЛС-3 № 004765 от 4.05.01). При разработке технологической схемы производства настойки из данного вида Limonium учитывались два ее важнейших показателя, а именно – количественное содержание экстрактивных и действующих веществ в ней. Для оптимизации процесса получения настойки изменялось соотношение сырья и экстрагента от 1:5 до 1:10, концентрация спирта – от 50 до 70% и число экстракций – от одного до трех.

Количественную оценку дубильных веществ проводили комплексонометрическим методом [2], который был унифицирован для корней Limonium gmelinii, субстанции, выделяемой из них, а также ряда лекарственных форм, полученных на ее основе (3 и 5% мазь «Санжар», сироп «Лимонидин»). Для настоек, включающих в себя максимальное количество дубильных веществ, была определена их антиоксидантная активность. Антиоксидантные свойства исследуемых настоек изучали по ингибированию перекисного окисления липидов (ПОЛ) мембран гепатоцитов при индукции ПОЛ системой Fe2+ + аскорбат в течение 60 минут.

Мембраны гепатоцитов получали по методу [3]. Накопление продуктов ПОЛ (малоновый диальдегид, МДА) в мембранах оценивали по реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК) и определяли по интенсивности развивающейся окраски [4]. Расчет содержания продуктов, реагирующих с ТБК, проводили с учетом коэффициента молярной экстинкции МДА, равного

1.56105 М-1см-1.

Показано, что все исследованные настойки проявляют антиоксидантные свойства, но наибольшую активность проявляет настойка (условно названная нами как настойка «Лимонидин»), приготовленная экстракцией корней Limonium gmelinii пятикратным объемом 70%-ного этилового спирта при времени экстракции от 6 до 10 часов. Клинические исследования настойки «Лимонидин» показали ее эффективность при лечении стоматологических заболеваний и заболеваний желудочно-кишечного тракта.

Литература

1. М.Д. Машковский // Лекарственные средства. Пособие для врачей. М.: ООО «Новая Волна», 2001. Т.1. С.134-135, 206, 300, 320; Т.2. С.180, 401.

2. Химический анализ лекарственных растений, под ред. Н.И.Гринкевича. М.: Высшая школа, 1983. С.121.

3. И.Я. Конь, Л.Ш. Горгошидзе, О.Н. Васильева, С.Н. Кулакова // Биохимия, 1986. Т.51.

№1. С. 70-75.

4. H.O. Ohkawa, N. Ohishi, K. Yagi // Anal.Biochem., 1979. Vol.95, N2. P. 351-358.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

–  –  –

Существующие технологии замораживания являются неэкономичными, поскольку в них полезно используется только теплота парообразования жидкого азота. Между тем теплота нагревания испарившегося азота от равновесной температуры до температуры

-30…-50°С примерно равна теплоте парообразования азота. Её полезное использование позволит почти вдвое уменьшить расход азота при неизменной производительности по замораживаемому сырью.

С целью оценки возможности исполь

–  –  –

Традиционные технологии переработки лубяного сырья ориентированы, в первую очередь, на получение длинного лубяного волокна путем диспергирования пучков волокон, находящихся в стеблях лубяных растений. Для этого используют биологические, механические, химические, физико-химические методы и их различные комбинации. Существующие способы химической обработки льняного волокна в основном направлены на достижение оптического эффекта повышения белизны без удаления лигнина. Количественное содержание других нецеллюлозных примесей в льняном волокне не играет в этом случае большой роли. Использование в качестве сырья целлюлозы льна наиболее целесообразно, поскольку он занимает промежуточное положение между хлопком и древесиной. Если в хлопке содержится до 98%, а в древесине до 50% целлюлозы, то отходы льняного производства содержат до 80% целлюлозы. Однако целлюлоза, предназначенная для получения эфиров (производство порохов и нитролаков, текстильная, нефтяная и газовая промышленности и т.д.), должна отвечать определенным техническим условиям, согласно которым содержание нецеллюлозных примесей в полимере строго ограничено.

Кроме этого, целлюлоза должна обладать технологически приемлемой реакционной способностью, так как технология переработки целлюлозы в эфиры включает процессы, протекающие в гетерогенной среде. Скорость этих процессов и равномерность распределения вводимых заместителей определяются в этом случае структурой целлюлозного материала. Весьма существенным моментом является участие гидроксильных групп в образовании системы внутри- и межмолекулярных связей, которые во многом определяют физикохимические свойства целлюлозы. Поэтому одним из направлений интенсификации массопереноса в гетерогенных средах является разрушение системы водородных связей и разрыхление поверхностных слоев целлюлозного сырья.

На основе проведенных исследований разработана технология производства целлюлозы с заданными физико-химическими свойствами. Преимущества разработанного регламента химической обработки: возможность регулирования степени полимеризации получаемой целлюлозы; невысокая температура; малая длительность технологического процесса; экологичность технологического процесса; низкие энергетические и материальные затраты.

При изготовлении целлюлозы из отходов льняного производства можно использовать существующий комплект оборудования для предварительной очистки сырья от костры и химической обработки с незначительной его модернизацией.

Технические и технологические решения, заложенные в новую гибкую технологию, позволяют изготовить из короткого льняного волокна льняную целлюлозу с заданными физико-химическими характеристиками: массовое содержание -целлюлозы, % – 95-97;

массовое содержание гемицеллюлоз, % – 2,2-1,8; массовое содержание золы, % – 0,1-0,2;

массовое содержание лигнина, % – 0,2-0,5; степень полимеризации от 250-2800.

Высокое качество льняной целлюлозы подтвердили наработанные опытные образцы нитроцеллюлозы со степенью замещения 13,3% по азоту и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (степень полимеризации от 1000 до 2500, степень замещения 0,8-1,2).

Установлено, что картон с белым покровным слоем (KTL) при той же массе 1 м2 обеспечивает несколько более высокую жесткость при растяжении, но существенно меньшую жесткость при изгибе и сжатии. Картон универсальный (KU) дает более высокую жесткость при изгибе, но меньшую жесткость при растяжении. Картон высшего качества (KVS) не существенно отличается от картона марки K0 по показателям жесткости и в некоторых случаях даже уступает ему. Увеличение массы 1 м2 в большей степени влияет на жесткость при изгибе и сжатии.

Информация об уровне жесткости картона-лайнера позволяет прогнозировать качество гофрокартона.

Литература

1. Белоглазов В.И. Анизотропия деформативности и прочности тарного картона и методы ее оценки / В.И. Белоглазов, А.В. Гурьев, В.И. Комаров. – Архангельск: Изд-во Архан.

гос. техн. ун-та, 2005. – 252 с.

Материалы растительного происхождения, накапливающиеся в значительном количестве в виде возобновляемых отходов в сельском хозяйстве, представляют практический интерес в качестве перспективного сырья для получения различных многофункциональных продуктов (химических веществ, фармацевтических и косметических препаратов, пищевых добавок), полезных человеку.

Настоящее сообщение посвящено исследованию возможности использования многотоннажных отходов производства гречихи посевной рода Fagopyrum (соломы и цветочных пленок или шелухи) как сырья, в частности, для химической промышленности.

Объем только шелухи гречихи, образующейся на предприятиях при получении крупы, составляет 20-30 % от массы зерна и зависит от сортовых особенностей и технологии переработки гречихи.

Изучен химический состав неорганических и органических компонентов образцов отходов производства гречихи, отобранных в Приморском, Краснодарском и Алтайском краях, Амурской и Новосибирской областях и Китае. Установлено, что в состав золы соломы и шелухи гречихи входят соединения K, Na, Cu, Ca, Mg, Zn, Al, Mn, Fe, Р, Si, Ni, Cr и Ag, содержание которых зависит от вида сырья (шелуха или солома) и сорта растения. Показано, что в отличие от золы из шелухи и соломы риса, состоящей в основном из аморфного кремнезема, в исследованных зольных остатках преобладают соединения калия, кальция и магния, находящиеся в кристаллическом состоянии.

Из группы органических веществ извлечены и исследованы фурфурол, полисахариды и липиды. Полисахариды, полученные последовательной экстракцией водой, растворами оксалата аммония и едкого натра, имеют разный моносахаридный состав, зависящий от условий их получения. Изучены ИК спектры поглощения выделенных полисахаридов.

Суммарный выход углеводов изменяется в интервале 3-6 % от массы сухой шелухи и 7-12 % – соломы. Установлено, что уроновые кислоты представлены в основном галактуроновой кислотой. При экстракции шелухи и соломы гречихи в раствор извлекаются также металлы, входящие в состав растения, которые затем абсорбируются полисахаридами, а нерастворившийся остаток сырья практически не образует золы. Показано также, что водные экстракты соломы и шелухи гречихи проявляют ингибирующее действие по отношению к коррозии малоуглеродной стали.

Определено содержание общих липидов в отходах производства гречихи в сравнении с отходами риса. Исследован качественный состав фосфолипидов и показано, что рисовые отходы содержат два фосфолипида (фосфатидилхолин и фосфатидилинозит), а гречишные – в зависимости от сорта растения – до шести компонентов. Показано, что все изученные образцы характеризуются высоким содержанием моногалактозилдиацилглицерида.

Установлен состав и содержание 12 видов жирных кислот, превалирующими среди них являются пальмитиновая (16:0) и семейство С18.

Исследованы сорбционные свойства шелухи гречихи и продуктов ее переработки по отношению к растворенным нефтепродуктам. Показана также возможность получения беленой целлюлозы бесхлорным методом с использованием пероксобората калия.

В настоящее время для профилактики и лечения многих заболеваний, сопровождающихся окислительным стрессом, широко применяются антиоксиданты. При этом предпочтение отдается растительным препаратам, обладающим широким спектром фармакологической активности. Поэтому остается актуальным поиск новых растительных антиоксидантов из доступного и дешевого сырья, а также разработка экономичных технологий их получения.

Из коры лиственницы – отхода деревообрабатывающей промышленности – выделен фитокомплекс (АОК), по химическому составу представляющий собой смесь фенолокислот, флавоноидов, олигомерных и полимерных проантоцианидинов и обладающий антиоксидантными, капилляропротекторными, гастро- и гепатозащитными свойствами. Согласно предварительным расчетам, себестоимость АОК на 40-50 % ниже себестоимости известного медицинского препарата диквертин. В связи с этим принятие технологических решений по производству АОК является актуальной задачей.

Выделение АОК основано на процессе экстракции коры лиственницы с использованием бинарной системы этилацетат-вода.

Характеристическими параметрами процесса экстракции АОК являются время, размер используемого сырья и температура (рисунок). При изучении времени экстракционного процесса установлено, что он протекает в две стадии: первая – быстрая (~1 ч) – характеризуется интенсивным массобменом между экстрагентом и твердой фазой и вторая – медленная (24 ч), в период которой устанавливается равновесие. Повышение температуры экстракции от 20 до 60°С увеличивает выход АОК примерно в 2 раза. Фракционный состав коры лиственницы незначительно влияет на выход АОК, однако от изменения количественного соотношения этилацетат-вода значительно зависит его количественный выход.

–  –  –

Рис. Зависимость степени извлечения веществ, растворимых в системе этилацетат-вода (%), от влажности исходной коры (а), температуры экстракции (б) и гранулометрического состава коры (в) На основе полученных данных рассчитаны кинетические параметры процесса экстракции коры лиственницы двухкомпонентной системой этилацетат-вода – коэффициент диффузии, массопередачи и критерий Био – Вi, которые можно использовать для расчета процессов экстракции АОК, проводимых при использовании иного аппаратурнотехнологического оформления.

Особое внимание в последние годы уделяется разработке и внедрению в различные отрасли натуральных пищевых добавок, полученных из морского растительного сырья, в качестве регуляторов структуры и свойств пищевых систем.

В наибольшей степени этим требованиям отвечают полисахариды, получаемые из морских водорослей и трав – агар, каррагинан, пектины – биологически ценные гелеобразователи и загустители, производство которых развито за рубежом и находится на достаточно низком уровне в России, несмотря на громадные запасы водорослевого сырья.

Многолетние исследования по созданию и применению морских полисахаридов в производстве структурированных продуктов в пищевой промышленности показали, что на практике не всегда удается направленно влиять на структуру и свойства пищевых продуктов.

Одна из сложностей состоит в том, что свойства применяемых структурообразователей зависят от регулярности построения их молекул.

Природные полисахариды образуют гели с невысокой прочностью или обладают полным отсутствием склонности к гелеобразованию. К нарушениям регулярности структуры природных полисахаридов из морского растительного сырья относятся дополнительное содержание в молекулах неуглеводных заместителей – метоксильных, сульфатных и 1-карбоксиэтиледоновых групп.

Особенности химического строения морских полисахаридов вызывают необходимость регулирования их структуры и свойств в процессе их выделения. Установлено, что в технологиях получения полисахаридов следует применять способы направленного регулирования их структуры, способные обеспечить высокие их структурообразующие свойства.

Полисахариды со стабильными заданными свойствами из различных видов сырья получают химической модификацией под действием оснований и кислот, приводящей к устранению нарушений регулярности за счет удаления части ионогенных групп и повышению гелеобразующих свойств.

Показано, что применение полисахаридов с регулируемой структурой и свойствами в производстве пищевых продуктов способствует целенаправленному управлению их технологическими характеристиками, функциональными свойствами с одновременным получением готовой продукции с требуемой структурой и стабильными показателями качества.

В данной работе проведен анализ кинетического поведения активированного остаточного лигнина лиственной сульфатной целлюлозы (по глубине ее делигнификации) и остаточного лигнина лигноцеллюлозного материала при взаимодействии с пероксидом водорода (Н2О2). Активацию лигнина проводили путем обработки содержащей лигнин сульфатной целлюлозы слабым раствором серной кислоты. Делигнификацию проводили стабилизированным раствором пероксида водорода. В качестве стабилизатора использовали силикат натрия (Na2SiO39H2O). Величина рН среды составляла 10,0±0,5. Основным окислителем в этих условиях является гидропероксид-анион, образующийся при диссоциации молекулы пероксида водорода (по первой ступени) в водной среде. Для сравнения проведено изучение делигнификации сульфатной целлюлозы без стабилизатора.

Аналогично, только без предварительной активации, проводили делигнификацию лигноцеллюлозного порошка, поскольку обработка в 10%-ном растворе серной кислоты была уже проведена на стадии его получения.

Степень превращения лигнина при его окислительной деструкции пероксидом C водорода оценивали по содержанию лигнина в целлюлозе = 1 полагая, что прямо C пропорциональна глубине делигнификации (доле растворившегося лигнина).

Оценка кинетических параметров процесса делигнификации пероксидом водорода лиственной сульфатной целлюлозы и лигноцеллюлозного порошка проведена по методу полихронной кинетики.

На основании изучения параметров полихронной кинетики показано, что отбелка лигноцеллюлозного порошка протекает легче, чем исходной целлюлозы: максимальная константа скорости (Kmax) при обработке пероксидом водорода для порошка в 1483 раза 1676.00 = 1483, чем при делигнификации исходной целлюлозы в сопоставимых больше 1.13 условиях (при 70°С без стабилизатора).

Одними из наиболее эффективных современных технологий переработки растительного сырья являются криогенные технологии. Они позволяют полностью сохранить натуральную структуру молекулярных комплексов, содержащих широчайший спектр минеральных веществ, аминокислот, фосфолипидов и т.д. [1].

Обработка исходного сырья осуществляется в несколько этапов.

На подготовительном этапе сырье подвергают предварительному замораживанию с целью фиксации его молекулярной структуры и последующему низкотемпературному измельчению. Измельченное сырье подвергается сублимационной сушке.

В процессе сублимационной сушки из сырья вместе с парами воды из льда испаряются также низкомолекулярные биохимические фракции, которые улавливают на криоэлементах десублиматоров. Таким образом, десублимат является биологически активным водным экстрактом.

Возможно получать несколько различных по концентрации легколетучих биоактивных веществ фракций десублимированных паров. Достигается это за счет использования последовательной цепочки десублиматоров, температура криоэлементов которых снижается по мере удаленности десублиматора от сублимационной камеры. Основная часть водяного пара десублимирует в первом десублиматоре, а легколетучие низкомолекулярные вещества с некоторой частью водяных паров улавливаются последующими десублиматорами.

Высушенное сырье подвергают низкотемпературной экстракции сжиженными газами для извлечения биологически активных липидных фракций. Для экстракции в основном используются сжиженные двуокись углерода, пропан, бутан, хладоны. В таких экстрактах практически полностью сохраняется натуральная структура всех жирорастворимых витаминов и полиненасыщенных жирных кислот.

Разработанная технология следующим этапом переработки подготовленного на предыдущих этапах сырья предполагает экстракцию из него гидрофильных веществ. В качестве экстрагента обычно используется дистиллированная вода или ранее полученная десублимированная фракция.

Представленная последовательность является примером интегрированных решений в сфере получения новых биологически активных субстанций на основе растительного сырья [2]. Особого внимания заслуживает возможность глубокого разделения биологических материалов, позволяющая получать продукты с заранее известными свойствами и активностью.

Литература

1. А.Г. Подольский, А.И. Осецкий. Современные криобиологические технологии переработки растительного сырья. Харьков: НТУ "ХПИ", 2001. – 311 с.

2. А.В. Жучков, С.В. Шабунин, А.И. Осецкий, И.Е. Шабанов. Проблемы криобиологии / Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины: Макс Пресс, 2005.

С. 312-315.

Характер неоднородности молекулярно-массового распределения (ММР) целлюлозы является одним из наиболее существенных объективных параметров, определяющих ее физико-химические свойства и области применения. Существующие в настоящее время методы определения ММР для целлюлозы очень трудоемки и длительны во времени. Это затрудняет их использование в производственных условиях. В Институте химической физики РАН разработан новый безрастворный метод исследования молекулярно-топологического строения полимеров – термомеханическая спектроскопия (ТМС). Возможность применения метода ТМС для безрастворного определения молекулярной и топологической структуры таких труднорастворимых полимеров, как целлюлоза, лигнин и древесина, показана ранее [1]. В настоящей работе проведено исследование возможности применения метода ТМС для оценки ММР целлюлозы.

Для исследования использовали древесную целлюлозу и резаную фильтровальную бумагу. Образцы целлюлозы разделяли на фракции методом дробного осаждения из ее растворов в кадоксене [2]. Исходный кадоксен содержал 5,6% Cd и 29% этилендиамина.

Исследование методом ТМС проводили по [1].

Древесная целлюлоза имеет на дифференциальной кривой ММР один пик в низкомолекулярной области и один – в высокомолекулярной. Значение коэффициента неоднородности – K=1,76. Резаная фильтровальная бумага имеет более низкие значения СП и более неоднородна (K=2,16).

Древесная целлюлоза, имеющая невысокое значение K по данным фракционирования, по методу ТМС представляет собой моноблочный (аморфный) полимер сетчатого строения только с химическими узлами разветвления с K=1,84. Топологическая структура фильтровальной бумаги состоит из двух аморфных блоков – низкотемпературного матричного и высокотемпературного кластерного. По методу фракционирования этот образец целлюлозы находится в виде двух фракций, сильно различающихся между собой, с высоким значением коэффициента неоднородности.

Таким образом, фракционный состав различных образцов целлюлозы, исследованный методом дробного осаждения, хорошо согласуется с их молекулярно-топологической структурой в рамках метода ТМС.

Литература

1. Методы исследования древесины и ее производных: Учебное пособие // Под ред. Н.Г.

Базарновой. Барнаул, 2002. 160 с.

2. Оболенская А.В., Ельницкая Э.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы: Учебное пособие для вузов. М., 1991. 320 с.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ КАК СПОСОБ ОЦЕНКИ

МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

КАРБОКСИМЕТИЛЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Калюта Е.В.*, Базарнова Н.Г.*, Ольхов Ю.А.**, Маркин В.И.* *Алтайский государственный университет, Барнаул, E-mail: markin@chem.asu.ru **Институт проблем химической физики, пос. Черноголовка Московской области Изучение молекулярно-массового распределения (ММР) карбоксиметиловых эфиров целлюлозы (КМЦ) методами фракционирования представляет собой трудную задачу, которая осложнена наличием в их растворах различных меж- и внутримолекулярных взаимодействий (электростатических, гидрофобных и др.). В настоящей работе исследовано ММР образцов КМЦ, выделенных из карбоксиметилированной древесины (КМД), и проведено сопоставление их молекулярно-массовых характеристик, полученных методами фракционирования, с молекулярно-топологическими характеристиками по методу термомеханической спектроскопии (ТМС), разработанному в Институте проблем химической физики РАН. КМД получали гетерогенным О-алкилированием древесины осины в среде пропанола-2 [1]. Из них надуксусной кислотой выделяли образцы КМЦ [2], исследованием кадоксеновых растворов которой определяли СП [3]. Методом турбидиметрического титрования оценивали характер неоднородности образцов КМЦ [4].

Структура всех образцов КМЦ по методу ТМС характерна для топологически полиблочного аморфно-кристаллического полимера сетчатого строения. Доля кластерного блока в этих образцах наиболее высокая и определяет значение молекулярной массы образцов в целом. Дифференциальная кривая ММР по методу турбидиметрического титрования для рассматриваемой серии образцов КМЦ имеет три пика. Фракционный состав образцов КМЦ, определенный по методу турбидиметрического титрования, хорошо согласуется с их структурой в рамках теории метода ТМС. Значения молекулярных масс образцов КМЦ, определенные методами ТМС и вискозиметрии (таблица) наблюдается достаточно хорошая сходимость результатов. Фракционный состав различных образцов КМЦ, выделенных из КМД надуксусной кислотой с разной продолжительностью синтеза, исследованный методом турбидиметрического титрования, хорошо согласуется с молекулярно-топологической структурой соответствующих полимеров в рамках метода ТМС. Молекулярные массы образцов КМЦ, определенные методами ТМС и вискозиметрии, имеют близкие значения. Молекулярно-массовые характеристики образцов КМЦ, выделенных из КМД, полученные различными методами (температура карбоксиметилирования – 60°C).

Метод вискозиметрии Метод ТМС t, мин -3 -3 М, 10-3* M cw, 10 M cn, 10 СП 10 190 33,1 68,1 46,8 30 160 28,2 33,7 22,8 60 170 29,9 51,8 34,3 90 160 32,4 59,5 39,2 *Средневязкостная молекулярная масса, рассчитанная по содержанию карбоксиметильных групп.

1. Патент №2130947 (Россия). 1999.

2. Труксне Д.Э., Озолиня И.О., Швальбе К.П. // Труды ЛатвСХА. Елгава, 1972. Вып. 65.

3. Окатова О.В., Лавренко П.Н., Dautzenberg Horst. // Высокомолекулярные соединения.

Серия А, 2000. Т. 42. №7. С. 1130–1137.

4. Бруевич Г.Ю., Наджимутдинов Ш. //Химия древесины, 1976. №6. С. 8–10.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

–  –  –

В рамках нового научного направления по изучению химического модифицирования растительного сырья без предварительного разделения на его отдельные компоненты с целью получения полимерных композиций, обладающих комплексом полезных свойств [1] нами проводятся исследования превращений целлюлозы непосредственно в клеточной стенке при химическом модифицировании растительного сырья.

Образцы Nа-КМД получены путем гетерогенного О-алкилирования древесины осины в среде пропанола-2 [2]. Из них надуксусной кислотой выделены образцы КМЦ [3]. СП кадоксеновых растворов определяли по [4]. Характер неоднородности образцов КМЦ оценивали методом турбидиметрического титрования [5].

На степень полимеризации (СП) образцов КМЦ с разной температурой синтеза незначительно влияет продолжительность основной реакции. При увеличении температуры синтеза с 40 до 60°С в целом наблюдается повышение СП. Дальнейшее увеличение температуры синтеза ведет к снижению СП образцов КМЦ, что может быть связано с увеличением скорости побочной реакции. Содержание КМГ в продуктах реакции согласуются со сделанными выводами о протекании реакции.

КМЦ, полученная О-алкилированием в среде пропанола-2, имеет более однородное ММР по сравнению с другими способами получения. Из дифференциальных кривых молекулярно-массового распределения (ММР) исследуемых серий образцов КМЦ следует, что все они являются довольно однородными продуктами.

На молекулярно-массовые характеристики целлюлозы, карбоксиметилированной в составе древесной стенки, незначительно влияют температура и продолжительность синтеза, а СП КМЦ задается в процессе активации щелочью.

При карбоксиметилировании целлюлозы непосредственно в составе древесной клетки образуется химически однородная КМЦ.

Литература

1. Базарнова Н.Г. Химические превращения древесины в реакциях О-алкилирования и этерификации: Дис. … докт. хим. наук. Красноярск, 1999. 380 c.

2. Патент №2130947 (Россия). 1999.

3. Труксне Д.Э., Озолиня И.О., Швальбе К.П. // Труды ЛатвСХА. Елгава, 1972. Вып. 65.

4. Окатова О.В., Лавренко П.Н., Dautzenberg Horst. // Высокомолекулярные соединения.

Серия А, 2000. Т. 42. №7. С. 1130–1137.

5. Бруевич Г.Ю., Наджимутдинов Ш. //Химия древесины, 1976. №6. С. 8-10.

-1,3-Глюканаза входит в группу растительных пищевых аллергенов. Известно, что натрий салициловокислый (NaSA) является индуктором -1,3-глюканазы. Данная работа посвящена изучению влияния NaSA на активность глюканаз в каллусе смолевки обыкновенной.

Каллус обрабатывали NaSA в концентрации 10, 50 и 100 мМ на экспоненциальной фазе роста клеток (16 сутки), а активность ферментов исследовали во время стационарной фазы (21 сутки). В контрольных вариантах использовали дистиллированную воду.

При добавлении NaSA активность -1,3-глюканазы в опытных образцах каллуса по сравнению с контрольными, увеличивается примерно в 2 раза. При изменении концентрации индуктора активность фермента изменяется незначительно. Установлено, что в исследованных каллусах присутствуют также другие гликозидазы, такие как ксиланаза, полигалактуроназа (ПГ) и галактозидаза. Отмечено, что при всех исследуемых концентрациях NaSA активность ПГ в опыте в несколько раз выше, чем в контроле.

Активность ксиланазы и галактозидазы при различных концентрациях индуктора изменяется незначительно как в опытных, так и контрольных образцах.

При исследовании активности -1,3-глюканазы в питательной среде показано, что при концентрации NaSA 10 и 100 мМ происходит достоверное увеличение активности фермента по сравнению с контролем. Кроме того, отмечено присутствие внеклеточной галактозидазы в среде, тогда как ПГ и ксиланаза не были обнаружены.

Таким образом, показано, что NaSA увеличивает индукцию как внутриклеточной, так и внеклеточной -1,3-глюканазы в каллусе смолевки.

Работа поддержана грантами РФФИ, поддержки ведущих научных школ, Президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология», интегративным грантом УрО РАН и СО РАН.

В данном сообщении обобщены результаты извлечения неомыляемых липидных компонентов методом жидкостно-твердофазной экстракции (ЖТФЭ) древесной зелени (ДЗ) ели (Picea) и пихты (Abies) водными растворами гидроксидов и карбонатов натрия и калия.

При экстрагировании ДЗ липиды переходят в раствор, скелет (твердая фаза) сохраняется.

Движущей силой процесса экстрагирования является разница концентраций целевых компонентов (ЦК) в порах ДЗ и экстрагенте, извлечение ЦК идет до наступления равновесия.

При этом механизм экстрагирования ДЗ водным раствором основания включает следующие стадии:

• подвод водного раствора основания к поверхности ДЗ в результате перемешивания;

• перенос водного раствора к ЦК и пропитка ДЗ, что обусловлено осмотическими и капиллярными явлениями;

• взаимодействие основания с компонентами ДЗ: гидролиз нейтральных липидов и фосфолипидов, образование солей в результате реакции взаимодействия щелочного металла (Na, K) c жирными и терпеновыми кислотами;

• появление в реакционной смеси поверхностно-активных веществ (соли жирных и дитерпеновых кислот) и образование эмульсии: дисперсная фаза – нейтральные вещества липидной и терпеновой природы, дисперсионная среда – образовавшаяся водная фаза с кислыми компонентами;

• перенос ЦК к поверхности раздела жидкой и твердой фаз путем молекулярной диффузии;

• перенос ЦК от поверхности раздела фаз в ядро потока экстрагента путем конвективной диффузии.

Для определения характеристик ЖТФЭ липидов рассчитаны степень извлечения и коэффициенты распределения (Р) между экстрагентом и твердой фазой. Для кислых компонентов эти характеристики приведены в предыдущих докладах конференции. Здесь показано, что степень извлечения неомыляемых липидов (НЛ) из ДЗ пихты выше по сравнению с ДЗ ели. Хвоя пихты в покровном слое не имеет гиподермы, это способствует извлечению экстрактивных веществ, хотя их выход в значительной степени зависит от степени измельчения ДЗ как для пихты, так и для ели, т.е. степени раскрытия клеток и разрушения мембран, а также от способа экстрагирования и природы экстрагента.

Объясняется повышение степени извлечения НЛ за счет изменения состава дисперсной фазы после введения в систему углеводородов и поверхностно-активных веществ. Показан эффект воздействия ультразвука и пульсаций на экстракционные равновесия: повышение степени извлечения составляет 20-30 %. Установлена зависимость изменения структурно-группового состава НЛ от способа экстрагирования.

Предложенный способ экстрагирования открывает возможность для получения противовирусных и иммуномодулирующих препаратов, а также препаратов, регулирующих рост и развитие растений на основе полипренолов и других выделенных липидов экстрагированием водным раствором основания.

Расширение ассортимента лекарственных препаратов (ЛП) на основе веществ растительного и животного происхождения и эффективность их внедрения в производство во многом определяются реальным уровнем контроля качества и стандартизации продукции.

Особую проблему представляют фальсифицированные продукты, число которых на рынке страны ужасающе велико.

Согласно большинству фармакопейных статей, синтетические и полусинтетические ЛП имеют чистоту 95-99 %. Чистота ЛП из животного и растительного сырья ниже, а биологически активные добавки обычно нормируются производителем чисто декларативно. Вместе с тем современные средства аналитической химии позволяют обнаружить практически любые примеси, установить их природу и осуществить контроль препаратов любой степени чистоты. В реальных условиях в цепочке производитель/потребитель такой тщательный контроль встречается не часто. На примере получения арабиногалактана (АГ) мы попытались смоделировать обычную ситуацию загрязнения продукта на различных стадиях его производства – от технологического цикла получения вещества, расфасовки, упаковки, транспортировки до манипуляций потребителя. Определение водорастворимых примесей проводили методами хроматографии и фотоколориметрии. Нерастворимые в воде посторонние частицы анализировали с привлечением видеомикроскопии высокого разрешения (VE-DIC), поляризационной, темнопольной, фазовоконтрастной, флюоресцентной и дифференциальноинтерференционной микроскопии. Размерный спектр примесных объектов и гомогенность исходного АГ определяли с помощью лазерного анализатора частиц (Malvern Particle Sizer).

Среди водорастворимых примесей следует отметить дигидрокверцетин и низкомолекулярные фракции АГ. Дисперсность порошка АГ достаточно неоднородна и зависит от влажности и механических нагрузок при хранении и транспортировке (склонность к слеживанию). При микроскопическом исследовании в скрещенных поляризаторах в АГ выявлены участки со слабым двулучепреломлением и аутолюминесценцией в УФ. Спектр нерастворимых примесей простирается до 25-50 мкм с максимумами 1-2 и 3-4 мкм. В частотном распределении регистрируются «мономеры» (1.3 мкм) и «димеры» (2.6 мкм), что указывает на бактериальную контаминацию АГ и подавление им деления микроорганизмов.

Среди примесей следует отметить частицы целлюлозы, лигнина и техногенные примеси (частицы ржавчины и сажи). Эти объекты имеют размер от единиц микрона до 200 нм и обнаруживаются комбинированным методом темнопольной-фазовоконтрастной микроскопии. Оптически прозрачные, по-видимому, минеральные частицы обнаруживаются методами дифференциального интерференционного контраста. Установлено, что примеси попадают в основной продукт не только из исходного сырья, но и в результате запыленности помещений и ручных манипуляций. Чаще всего встречаются частички кожного эпителия и чешуйки крыльев бабочек (моль). Содержание нерастворимых примесей в образцах АГ не превышает 2% об. Приведенная информация может лечь в основу разработки нормативнотехнической документации на препарат «арабиногалактан».

Представленная работа является частью исследований, проводимых на кафедре органической химии СПбЛТА, посвященных разработке теоретических основ щелочной делигнификации древесины. В данном сообщении приведены результаты изучения кинетики деструкции выделенных из древесины ели препаратов лигнина молотой древесины (ЛМДЕ), диоксан-лигнина (ДЛЕ) и лигнин-углеводного комплекса (ЛУКЕ) щелочными растворами гидроксида натрия в воде и смесях вода-метанол (1:1) и вода-ДМСО (1:1 и 7:3) при 120, 140 и 170°C в течение 120 мин. Скорость деструкции лигнина оценивали по приросту содержания фенольных гидроксилов в реакционной смеси через каждые 15 мин нагревания. Приведены средние значения констант скоростей (Кср) для перечисленных систем. Установлено, что растворители с высокими параметрами основности содействуют деструкции лигнина, которая возрастает в ряду: водавода-метанолвода-ДМСО для всех указанных образцов.

Так, Кср в щелочных растворах гидроксида натрия составляет: при 170°C для (ДЛЕ) в воде – 0.0153, в смеси метанол-вода (1:1) – 0.0161, а в смеси вода-ДМСО (1:1) – 0.0181 мин-1, для (ЛМДЕ) в воде – 0.0186, а в смеси вода-ДМСО (7:3) – 0.0223 мин-1; при 140C для (ЛУКЕ) в воде – 0.0111, в смеси вода-ДМСО (7:3) – 0.0135 мин-1, а при 170°C для (ЛУКЕ) в воде – уже

0.0223 мин-1, т.е. большое значение имеет также температура, особенно для (ЛУКЕ).

Как и в случае исследования модельных соединений c -эфирной связью [1], использованные растворители понижают энергию активации (Ea) разрыва -эфирной связи и, соответственно, щелочной деструкции лигнина. Через 30 мин нагревания в щелочных растворах в интервале температур 140-170 °C (Ea) составляет для (ЛМДЕ) в воде – 32.96, а в смеси вода-ДМСО (7:3) – 10.83 КДж/моль. Сольватационные взаимодействия с лигнином, водой, растворителем и реагентами, подтвержденные методами 1H и 13С спектроскопии ЯМР [2], изменяют, по-видимому, «жесткость-мягкость» всех участников делигнифицирующего варочного раствора, способствуя в данном случае деструкции лигнина и его растворению при делигнификации.

Литература

1. E.-M. Bennacer, M.F.Kiryushina, M.Ya.Zarubin//Proceedings of 5th ISWPC. 1989, May 22Ralleigh, USA. P. 762-766.

2. M.F.Kiryushina, T.G.Fedulina, V.S.Soultanov, M.Ya.Zarubin// Proceedings of 13th ISWPC.

2005, May 16-19, Auckland, New Zeland. Vol.3. P. 183-186.

Для нормальной жизнедеятельности человека большое значение имеет система питания, создающая необходимые условия для поддержания его здоровья, хорошего самочувствия и высокой работоспособности.

Приоритетным направлением в хлебопечении является повышение микробиологической чистоты хлебобулочных изделий, как наиболее употребляемых продуктов всеми категориями населения страны. С этой целью перспективным в хлебопекарном производстве является использование хмелепродуктов, в состав которых входят до 18-19 % горьких веществ (- и -кислот), проявляющих бактерицидные свойства против ряда споровых бактерий.

В пищевой промышленности, в частности в пивоварении, применяются следующие хмелепродукты: грануляты («тип 90», «тип 45», изомеризованные гранулы), экстракты (СО2экстракт), изо-продукты (изомеризованный экстракт, тетра-изомеризованный экстракт), эмульсии и масла.

Например, гранулят «тип 90» получают путем концентрирования 100 кг шишкового хмеля в порошок массой 90 кг, содержащего все важнейшие компоненты исходного сырья.

Содержание -кислоты в грануляте колеблется от 4 до 20% (в зависимости от сорта хмеля),

-кислоты от 2 до 15%. Аналогичным образом получают гранулят «тип 45».

СО2-экстракт хмеля представляет собой густую мазеобразную массу с приятным медовым ароматом, получаемую путем до- или сверхкритической экстракции шишек хмеля жидкой двуокисью углерода. В данном хмелепродукте содержится горьких кислот 20-48 %, эфирного масла 1,0-3,5 %, свободных низкомолекулярных кислот 0,92%, неомыляемых липидов 20,71%, токоферолов 14%, стиролов 0,55%, каротиноидов – 18%.

Хмелевая эмульсия бледно-желтая жидкость с ярко выраженным хмелевым ароматом, извлекается из обогащенного CO2-экстракта маслами путем смешивания экстракта с водой и пищевыми эмульсификаторами.

В ходе проведенных нами исследований изучено влияние хмелевой эмульсии на развитие картофельной болезни пшеничного хлеба.

Для проведения эксперимента выпекали образцы хлеба из пшеничной хлебопекарной муки первого сорта, зараженной картофельной болезнью. Для выпечки использовали муку с различной степенью обсемененности Bacillus subtilis ssp. mesentericus (от 1500 до 30000 споровых бактерий в 1 г муки).

При проведении пробных лабораторных выпечек установлено, что признаки картофельной болезни хлеба присутствовали в контрольном образце уже через 16 ч хранения, тогда как в опытных изделиях с добавками хмелевой эмульсии – только через 72 ч, что свидетельствует об эффективности применения данного хмелепродукта для повышения микробиологической чистоты хлеба.

Установлено, что при переработке пшеничной муки сомнительного качества рекомендуется использовать до 5% хмелевой эмульсии к массе муки, а пшеничной муки, непригодной к употреблению – до 7% хмелевой эмульсии.

Следовательно, в хлебопекарном производстве целесообразным представляется использование хмелепродуктов, в частности хмелевой эмульсии, в качестве добавок, повышающих микробиологическую чистоту пшеничного хлеба.

Одними из самых перспективных способов варки древесины являются органосольвентные способы делигнификации. В качестве растворителей для данных способов варки целесообразно использовать спирты, так как эти реагенты возможно получить непосредственно на целлюлозном комбинате. Исследование функционального состава, молекулярной массы, количества отдельных типов связей позволяет нарисовать общую картину процессов, протекающих при взаимодействии лигнина с варочными реагентами.

Целью работы явилось сравнение изменения функционального состава лигнина, выделенного из варочных растворов в процессе натронной и щелочной водно-этанольной варки.

Для проведения исследований древесину ели в виде щепы обрабатывали растворами этанола с концентрацией 25 об.% и щелочи 6% в ед. NaOH (60 г/л) в стальных автоклавах при температуре 165°С. При натронной варке условия были те же, за исключением добавления этанола. Пробы отбирали с интервалом 1 час на изотермической стадии.

Из отработанных растворов лигнин выделяли подкислением серной кислотой с последующей промывкой водой. В полученных препаратах лигнина определяли сильные кислые группы лигнина, общие кислые группы лигнина, карбонильные и метоксильные группы.

Сохранение количества метоксильных групп по ходу варки говорит о том, что введение спирта в варочный раствор не влияет на реакцию деметоксилирования, при равных температурных условиях варки. Содержание сильных кислых групп лигнина при органосольвентной варке проходит через максимум, увеличиваясь во время первых 4 часов варки и показывая снижение после 6 часов (рис.1). В то же время содержание данных групп для лигнинов натронной варки значительно выше в начале процесса и снижается к концу варки. Содержание карбонильных групп лигнина увеличивается по ходу водно-этанольной варки. Для натронных лигнинов этот показатель стабилен во время всего процесса (рис.2).

% 2,5 3,5 %

–  –  –

Рис. 2. Изменение содержания карбонильных Рис. 1. Изменение содержания сильных кислых групп лигнина в процессе делигнификации групп лигнина в процессе делигнификации Полученные результаты показали, что введение этанола в систему особенно сильно влияет на изменение содержания карбонильных и карбоксильных групп лигнина щелоков.

Кроме того, изменение функционального состава лигнина показывает на двухстадийность щелочной водно-спиртовой делигнификации, что объясняется топохимией процесса.

Бактериальное восстановление сульфатов с одновременной минерализацией органического вещества является одним из основных процессов глобального цикла серы. В результате сопряженных химических и биологических процессов бактериальный сероводород трансформируется в ряд соединений, в виде которых восстановленная сера накапливается в донных осадках – кислоторастворимые сульфиды, элементная сера, пирит и сера органических соединений. Появление в осадках соединений серы низшей степени окисления (при интенсивном течении процесса – свободного сероводорода), изменяя направленность и интенсивность окислительно-восстановительных процессов в донных осадках, оказывает существенное влияние на общую геохимическую обстановку в водоеме.

Все это позволяет отнести сульфатредукцию к процессам, определяющим экологическое состояние водной среды. Особую актуальность данные исследования приобретают для водоемов, принимающих многокомпонентные, богатые органикой стоки предприятий, выпускающих сульфатную целлюлозу.

Настоящая работа направлена на изучение состава и распределения соединений восстановленной серы – производных бактериального сероводорода, форм реакционноспособного железа и органического углерода в поверхностном слое донных осадков устья Северной Двины в районе выпуска сточных вод Архангельского ЦБК.

Анализ данных, полученных за десятилетний период наблюдений, позволил установить, что влияние сточных вод предприятия на уровень содержания в донных осадках восстановленной серы локализовано вблизи выпуска биологически очищенных сточных вод ЦБК. Формирование этой устойчивой в пространстве и времени зоны обусловлено влиянием нескольких факторов. Во-первых, возможна интенсификация самого процесса бактериальной сульфатредукции вследствие поступления в составе стоков лабильных органических соединений, более доступных для сульфатредуцирующих бактерий, чем природная речная органика. Также более интенсивному течению процесса способствует и повышение содержания сульфатов в речных водах, вследствие их поступления со сточными водами. Вовторых, на уровень содержания SH2S «могут накладываться» соединения восстановленной серы серосодержащих сточных вод производства сульфатной целлюлозы: сульфидная сера, в том числе и в виде свободного сероводорода, и элементная сера (в основном сорбированная взвешенными веществами в процессе очистки стоков). Кроме того, в составе взвешенных веществ в водную среду поступает органическая сера, как составная часть аминокислот микроорганизмов «активного ила», применяющегося для очистки сточных вод.

Вмешательство техногенной серы в природные процессы подтверждается исследованиями по изотопии серы. Так, было установлено, что сера осадков, отобранных в оконтуренной зоне, также как и сера сточных вод предприятия, значительно обогащена тяжелым изотопом.

Показано, что под влиянием приливно-отливных явлений, характерных для устьевого участка Северной Двины, восстановительные процессы в осадках активизируются на достаточно большом удалении от выпуска стоков ЦБК.

Основным лимитирующим фактором, влияющим на внедрение кислородно-щелочной обработки (КЩО) для делигнификации целлюлозы, является низкая скорость процесса.

Применяемые в настоящее время в промышленности условия обработки целлюлозы при высоких производительностях современных целлюлозных заводов требуют при внедрении КЩО строительства больших реакторов, либо введения двухступенчатой обработки кислородом, что приводит к высоким капитальным затратам.

Изучение кинетических закономерностей делигнификации кислородом сульфатной лиственной целлюлозы показало, что основным фактором, влияющим на скорость процесса, является температура обработки. Например, при кислородно-щелочной обработке целлюлозы в течение 10 мин при температуре 150С содержание в ней лигнина снижается до того же уровня, что и при ее обработке при температуре 98С за 150 мин. Повышение температуры делигнификации от используемых сейчас 95-105 С до 130-150 С позволяет значительно снизить время кислородно-щелочной обработки. Снижение расхода щелочи при применении повышенных температур при обработке сохраняет механические показатели целлюлозы, а также уменьшает содержание органических веществ в стоках отбелки.

Исследования также показали, что повышение температуры дает возможность использовать воздух для делигнификации целлюлозы. Были подобраны такие условия обработки целлюлозы, при которых применение воздуха вместо кислорода позволяет эффективно удалять лигнин при сохранении механических показателей целлюлозы. Так, обработка целлюлозы воздухом при давлении 1 Мпа, температуре 120С и расходе NaOH 20 кг/т, дает такую же скорость делигнификации, что и при ее обработке чистым кислородом при давлении 0,5 Мпа, температуре 98С и расходе NaOH 20 кг/т. Применение воздуха для делигнификации целлюлозы следует рассматривать не с точки зрения его конкуренции с кислородом, а из-за удобства перехода к отбелке без применения хлорсодержащих реагентов.

В настоящее время использование кислорода для делигнификации целлюлозы предприятиями, применяющими хлорсодержащие реагенты для этой цели, сдерживается высокими капитальными затратами для строительства кислородной станции или необходимостью использования привозного кислорода. Применение воздуха вместо кислорода решает эту проблему.

За последние годы появилось много работ в области химии древесины, основным направлением которых является поиск новых методов и подходов химической модификации растительного сырья, без его предварительного разделения на основные компоненты. В частности, на кафедре органической химии АлтГУ проводятся работы, показывающие, что при карбоксиметилировании древесины образуются водорастворимые продукты, содержащие в своем составе карбоксиметиловые эфиры всех ее основных компонентов – целлюлозы, лигнина, гемицеллюлозы [1]. Осуществление карбоксиметилирования возможно как суспензионным способом [2], так и твердофазным [3]. Полученные продукты могут быть использованы в различных отраслях народного хозяйства.

Растительное сырье, в силу особенностей строения, является чрезвычайно сложным объектом кинетического исследования. Многими исследователями предпринимались попытки создать кинетические модели, прежде всего для процессов делигнификации древесины. Кинетика реакций О-алкилирования практически не изучена.

Нами проведено карбоксиметилирование соломы пшеницы суспензионным способом.

Для описания кинетических превращений данные, полученные в виде содержания карбоксиметильных групп, обрабатывали с помощью уравнений первого, второго порядков, топохимического уравнения Авраами–Колмогорова–Ерофеева, диффузионного уравнения Франк–Каменецкого, а также уравнений полихронной кинетики.

Результаты расчетов по данным кинетическим моделям показывают, что скорость реакции карбоксиметилирования соломы пшеницы зависит от диффузии реагента к реакционным центрам.

Анализ экспериментальных данных с использованием теории полихронной кинетики показал неприменимость данной модели к реакции карбоксиметилирования соломы пшеницы в выбранных условиях.

Литература

1. Методы исследования древесины и ее производных: Учебное пособие // Под ред. Н.Г.

Базарновой. Барнаул, 2002. – 160 с.

2. Маркин В.И., Базарнова H.Г., Галочкин А.И. // Химия растительного сырья, 1997. – Т.1, №1. – С. 26–28.

3. Патент №2127294 (Россия), 1999.

Пицеатаннол (3,3`,4,5`-тетрагидроксистильбен) – биологически активное вещество, содержащееся в коре и древесине хвойных деревьев, маакии амурской, в корневищах ревеня и других растениях. Пицеатаннол относится к классу стильбеновых фитоалексинов и широко используется в народной медицине, так как обладает сильнейшими антиоксидантными, гепатопротекторными и антиканцерогенными свойствами.

HO OH

OH HO

Анализ и разделение смесей растительного пицеатаннола с другими стильбеновыми фитоалексинами, с которыми он встречается в природе, такими как резвератрол (3,5,4`тригидроксистильбен) и рапонтигенин (3,5,3`-тригидрокси-4`-метоксистильбен) – задача актуальная и практически значимая. Целью работы было изучение методами ТСХ и ВЭЖХ адсорбционного взаимодействия стильбеноидов с поверхностью силикагеля, подбор и оптимизация условий разделения смесей природных стильбеноидов.

Удерживание резвератрола, пицеатаннола и рапонтигенина поверхностью силикагеля определялась методом аналитической ТСХ на пластинках фирмы Merck с сорбентом Silica gel 60 F254, (=254 нм) с толщиной слоя 0,25 мм, при использовании в качестве элюента этилацетата и гексана в объемном соотношении (1:1). Установлено, что с увеличением числа

ОН групп фактор удерживания (Rf) уменьшается в следующей последовательности:

резвератрол–рапонтигенин–пицеатаннол (0.24–0.18–0.12 ).

Методом НФ ВЭЖХ в изократических условиях изучалась зависимость адсорбционного удерживания стильбеноидов на поверхности силикагеля от состава подвижной фазы. Эксперимент выполнялся на хроматографе «Милихром1А» со спектрофотометрическим детектором ( = 330 нм). Использовали колонку (802 мм) из нержавеющей стали, заполненную сорбентом Силасорб600 с размером зерен 5 мкм. Расход подвижной фазы составлял 100 мкл/мин.

Обнаружена линейная зависимость емкостного фактора стильбеноидов (lg k ) от объемной доли этилацетата в бинарном элюенте (этилацетат-гексан) lgF. Химический состав подвижной фазы влияет на скорость элюирования и селективность разделения гидрокси- и метоксипроизводных стильбена. Увеличение в подвижной фазе доли полярного модификатора – этилацетата – приводит к уменьшению значения k` для пицеатаннола, рапонтигенина и резвератрола. Проведено сопоставление экспериментально полученных значений k` и значений Rf, рассчитанных по уравнению Rf = 1/(1+ k`). Из экспериментальных данных ТСХ при одном и том же составе подвижной фазы, использованной в НФ ВЭЖХ, ошибка переноса составляет менее 15%. Перенос данных ТСХ может быть использован для моделирования процесса разделения природных смесей гидрокси- и метоксистильбенов.

ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ – IV ВСЕРОССИЙСКАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ – Сыктывкар, 2006

ЭФФЕКТИВНАЯ ЭКСТРАКЦИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

ИЗ ЛИСТЬЕВ Onopordum acanthium L. В АППАРАТЕ КОЛОННОГО ТИПА Колычев В.М., Рахимова Е.Б., Нуриев И.Ф., Шакурова Э.Р., Ахметова В.Р.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 9 |
Похожие работы:

«ФСО ПГУ 7.18.1/02 Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Кафедра генетики и биотехнологии ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИН ДЛЯ СТУДЕНТОВ Физиология растений Павлодар Ф СО ПГУ 7.18.1/14 УТВЕРЖДАЮ Декан БХФ Базарб...»

«Аннотация В дипломном проекте рассчитывается конвертор оксида углерода (II) первой ступени, являющийся составной частью установки конверсии природного газа.В проект вошли следующие разделы: • обзор и анали...»

«БОЯРЧУК Екатерина Юрьевна МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВНУТРЕННЕГО ЦЕНТРОМЕРНОГО ДОМЕНА КИНЕТОХОРА ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ. 03.00.25 – гистология, цитология, клеточная биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Санкт-Петербург Работа выполн...»

«Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия "Биология, химия". Том 24 (63). 2011. № 4. С. 224-243. УДК 574.42: 579.61:599.322/.324:614.446 АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ОЧАГОВ ЧУМЫ В СЕВЕРО-ЗАПАДНОМ ПРИЧЕРНОМОРЬЕ (ЧАСТЬ 1) Русев И.Т. Украинский научно-исследовательский против...»

«Зарегистрировано в Минюсте России 6 июня 2013 г. N 28702 МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИКАЗ от 12 апреля 2013 г. N 139 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ АДМИНИСТРАТИВНОГО...»

«Антонина Камирова 1 Понятие культуры в современной философии "Мир культуры – это мир самого человека, от начала и до конца создаваемый им самим". В.М.Межуевi Введение В мире обществоведческого и гуманитарного знания понятие культуры стоит в ряду фундаментальных. Оно считается столь же важным для анализа...»

«Научно – производственный журнал "Зернобобовые и крупяные культуры", №2(10)2014 г. Abstract: Results of researches on use of various varieties of vetch as a part of mixed fodders for chickens-broilers. It is established that vet...»

«Биокарта Bufo gargarizans ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ ЖАБА Bufo gargarizans Asiatic Toad, Miyako Toad, Zhoushan Toad Составили: Нуникян Е.Ф. Дата последнего обновления: 29.10.11 1. Биология и полевые данные 1.1 Таксономия Отряд Бесх...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова Факультет биологии и экологии УТВЕРЖДАЮ Декан факультета биологии и экологии _ _2014 г. Программа вступительного экзамена в аспирантуру по направлению подготовки 06.06.01.Биологические науки направленность (профиль) 03.01.05...»

«Экологический проект "Лекарственные растения вокруг нас" Итоговый продукт: гербарий лекарственных растений Цель проекта: Знакомство с лекарственными растениями Ханты – Мансийского автономного округа – Югра.Цель взаимодействия с...»

«***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 3 (35), 2014 Н И Ж Н Е В О Л ЖС К О Г О А Г Р О У Н И В Е Р С И Т Е Т С КО Г О К ОМ П Л Е К С А АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО УДК:633.2.033.2:633.26/.29.039(470.45) БИОЛОГО-АГРОТЕХНИЧ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САРАТОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕ...»

«ИТОГИ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2015. – Т. 24, № 1. – С. 38-97. УДК 502.7 БОТАНИКО-ЗООЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ, В ТОМ ЧИСЛЕ МАТЕРИАЛЫ О РАСПРОСТРАНЕНИИ ВИДОВ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ, ВНЕСЕННЫХ В РЕГИОНАЛЬНУЮ КРАСНУЮ КНИГУ. СООБЩЕНИЕ 1. АЛЕКСЕ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.А.КОСТЫЧЕВА" МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Под редакцией: А.А. Никольского, В.В. Рожнова Товарищество научных изданий КМК Москва 2013 Биологическое сигнальное поле млекопитающих. Коллективная монография. Под ре...»

«Секция 1: Теоретические и практические аспекты биологии, химии и экологии в сельском хозяйстве ство за определенный промежуток времени, такие комплексные показатели, как индекс качества по­ верхностных вод, индексы токсичности, коэффициенты загрязнения. Прогнозирование состояния...»

«КИРИЛЛИН ЕГОР ВЛАДИМИРОВИЧ ЭКОЛОГИЯ ОВЦЕБЫКА (OVIBOS MOSCHATUS ZIMMERMANN, 1780) В ТУНДРОВОЙ ЗОНЕ ЯКУТИИ 03.02.08 – экология Автореферат диссертации на соискание учной степени кандидата биологических наук Якутск – 2016 Работа выполн...»

«УДК 33:39 (571.56) К МЕТОДКЕ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОХОТНИЧЬИ РЕСУРСЫ ТЕРРИТОРИЙ КОРЕННЫХ МАЛОЧИСЛЕННЫХ НАРОДОВ СЕВЕРА Величенко Валерий Владимирович к.б.н., в.н.с. Научно-исследовательский институ...»

«Содержание учебного предмета Введение. (3часа) Предмет изучения биологии. Разнообразие биологических наук, изучающих живой организм; морфология, анатомия, физиология, экология. Эстетическое, культурно –историческое, практическое значение живых организмов. Преобразование солнечной энергии растениями. Температура пов...»

«Командный конкурс ГЕККОН_2015 Название команды (населённый пункт) Предмет Тема доклада Б Оптимисты (Омск) биология Название доклада ИММУНИТЕТ – ЩИТ ОРГАНИЗМА 2 Лучшая защита — это нападение Защита растений – важная задача в сегодняшнем мире. Получение устойчивых к заболеваниям растений – одно из решений продовольственной проблемы....»

«55 ISSN 0513-1634 Бюллетень ГНБС. 2016. Вып. 119 Chochlov S.Yu., Melnikov V.A. Modern challenge to the Crimean fruit-growing caused by olive epiphytotics in Italy // Bull. of the State Nikit.Botan. Gard.– 2016. – № 119. – P. 52 – 55. Intensive development of the world trade increases invasive species r...»

«? [(Pelias darevskii (Vedmederja, Orlov & Tuniyev, 1986)],.00.08 2012 НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ АРМЕНИЯ АГАСЯН ЛЕВОН АРАМОВИЧ РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ЭКОЛОГИЯ И ОХРАНА ГАДЮКИ ДАРЕВСКОГО [(Peli...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ, ЭКОЛОГИИ И КРИОЛОГИИ RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES SIBERIAN BRANCH INSTITUTE OF NATURAL RESOURCES, ECOLOGY AND CRYOLOGY M.S. Novikova ECONOMIC AND GEOGRAPHICAL FEATURES OF THE SOUTH-EASTERN REGIONS DEVELOPMENT IN ZABAIKALSKY KRAI...»

«Сельскохозяйственная экология Юг России: экология, развитие. №3, 2010 Agricultural ecology The South of Russia: ecology, development. №3, 2010 Библиографический список 1. Агроклиматические ресурсы Дагестанской АССР. Л. 1975г. 112с. 2.Баламирзоев М.А., Мирзоев Э.М-Р. и др. Почвы Дагестана....»

«ЧАПАРИН АНТОН НИКОЛАЕВИЧ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА И ЕГО ОТОБРАЖЕНИЕ В ГИС В ИНТЕРЕСАХ ЖКХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ Специальность: 25.00.36 – Геоэкология Автореферат диссертации на соискание ученой сте...»

«Государственное бюджетное учреждение дополнительного образования "Белгородский областной детский эколого-биологический центр" Направление воспитательной работы "Воспитанник и его здоровье" "О чём рассказала ромашка" Познавательная программа...»

«МАРКЕТИНГОВОЕ АГЕНТСТВО Технологии и оборудование по производству биодизельного топлива ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ ВЕРСИЯ Череповец 2010 Технологии и оборудование по производству биодизельного топлива 2 Содержание Введение Глава 1. Характеристика биодизельного биотоплива 1.1. Хи...»







 
2017 www.doc.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.