Захарова Н.Г. Полифункциональные биосовместимые материалы на основе магнетита и пектина (1006298), страница 11
Текст из файла (страница 11)
2.10). При реализации данной схемы на 1-ой стадиипроисходит неинтенсивное набухание, на 2-ой - деэтерификация, на 3-ей –обезвоживаниедополнительнойпектина.Сочетаниепромывкойивышеуказанныхконцентрированиемоперацийсспособомультрафильтрации позволяет получать пектин с высокой степенью очисткидо 90 % пектина и степенью этерификации - 11,1±0,6 %.702.7. Лабораторная технология получения высококачественного пектина Обобщая представленные выше результаты, предложена следующаятехнологическая схема лабораторного производства высококачественногопектина из свекловичного жома (рис. 2.13).Выход готового продукта по предложенной схеме составляет 3,8±0,4 %от исходного сырья. Продукт представляет собой мелкодисперсный порошокбелого цвета и обладает следующими характеристиками:- остаточная влажность – 9,2±1 %;- содержание балластных веществ – 11,0±1,8 %;- содержание пектина по пектату кальция – 90±3,6%;- степень этерификации – 11±0,6 %;На основании полученных результатов разработана аппаратурнотехнологическаясхемапроизводствавысококачественногопектина,представленная на рисунке 2.14.Предложенная технология имеет преимущества перед существующимитехнологиями, заключающиеся в перидическом способе промывки иэкстракции-гидролиза сырья с целью освобождения от примесей инизкокачественного пектина; дополнительной промывке и концентрированииотобранной фракции гидролизата с применением ультрафильтрации ипоследующейтрехстадийнойочисткещелочным и концентрированным этанолом.полупродуктаподкисленным,71Сырье(свекловичный жом)Вода питьеваяПромывка (трёхкратная)Т=30–35 ºСгидромодуль=1:10; τ=15 минРаствор HCl рН =3,3Экстракция: Т=60±1 ºС;гидромодуль=1:20; τ=2 чРаствор HCl рН =1,4Гидролиз:Т=65±1ºСгидромодуль=1:20; τ=2 чОтработанное сырьёЦентрифугированиеn=1500 об/мин; τ=15 минОсадокДистиллированнаяводаПромывка и четырехкратноеконцентрирование методомультрафильтрацииТ =35±2 ºС; ΔP=0,1 МПаОтработанная водаЭкстрактПермеатВакуум-выпариваниечетырёхкратное при Т=50 ºСРостат.=0,015÷0,025 МПаЭтанол 96 %Осаждение этанолом(концентрат : этанол=1:2)Центрифугированиеn=1500 об/мин; τ=15 минДистиллированнаяводаФугат нарегенерацию этанолаГомогенизацияn=2500 об/мин; τ=5 минСушка распылительнаяТна входе=150 ºСТна выходе=70 ºСЭтанол 65 %+HCl (5 об.
%)Этанол 65 %+1% NaOHЭтанол 96 %Очистка этанолом на нутчфильтре (трёхстадийная)1. Соотношение 1:8; τ=10 мин2. Соотношение 1:8; τ=10 мин3. Соотношение 1:4; τ=10 минСушка вакуумнаяТ=50 ºС; Ростат.=0,025 МПаОтработанныйэтанол нарегенерациюГотовый продукт наанализРисунок 2.13. Схема производства высококачественного пектина72Рисунок 2.14. Аппаратурно-технологическая схема производства высококачественного пектина732.8.
Определение физико-химических характеристик пектина послеочистки Определение содержания уронидных группК 10 мл 1% -ного раствора пектина добавили 10 мл 0,4 % NaOH и смесьоставляли при комнатной температуре на ночь. Затем раствор подкисляли 10мл 1 н CH3COOH и осаждали (пектин) 10 мл 1 % CaCl2. Полученный осадокотфильтровывали через высушенный до постоянного веса бумажный фильтр ипромывали последовательно на фильтре 0,5 % NaCl, холодной водой доотрицательной реакции на Cl-, и горячей водой. Фильтр с осадком переносилив бюкс и сушили до постоянного веса при 100-105 ºС.
Вес осадка умножали накоэффициент 0,9235.Определение свободных карбоксильных групп пектина (КС)К 1 г промытого и высушенного пектина, смоченного спиртом (воизбежание комкования), прибавляли 100 мл дистиллированной воды, нагретойдо 40 ºС, при перемешивании. Растворяли 2 ч и титровали 0,1 н NaOH сфенолфталеиномдослабо-розовойокраски.Содержаниесвободныхкарбоксильных групп СООН (Кс) вычисляли по формуле:KC гдеVNaOH 0,45% ,g Pec(2.6)VNaOH – количество 0,1 н NaOH, израсходованное на титрование, мл (1мл NaOH соответствует 0,0045 г карбоксильных групп), gPec- навеска взятогопромытого пектина, г.Определение содержания этерифицированных карбоксильных групп (КЭ)К пробе, нейтрализованной при определении свободных СООН групп,пипеткой прибавили 50 мл 0,1 н NaOH, закрыли колбу и оставили на 2 ч прикомнатной температуре для омыления метоксилированных СООН-групп.Затем вносили 50 мл 0,1 н HCl и избыток её оттитровали 0,1 н NaOH.74Количество 0,1 н NaOH, затраченное на второе титрование, соответствовалоколичеству этифицированных СООН групп в исследуемой пробе:КЭ VNaOH 0,45% ,g Pec1(2.7)где VNaOH – количество 0,1 н NaOH, необходимое для второго титрования, мл;gPec1 - навеска промытого пектина, г.Общее количество карбоксильных групп СООН (KO) равно суммесвободных и этерифицированных групп:КО = КС + КЭ, %,(2.8)Определение степени этерификации (СЕ) пектина показывает количествоэтерифицированных карбоксильных групп в % от общего содержаниякарбоксильных групп:CE KЭ 100%KО(2.9)Определение содержания золы1 г образца взвешивается в предварительно доведенном до постоянного весатигле.
Затем навеска сжигается в муфельной печи при 900оС в течение 1 часаи взвешивается. Зольность вычисляется по формуле:g1 100,(2.10)gгде А - зольность, %; g1 – вес образца после сжигания, г; g – вес образца доАсжигания, г.Определение влажности1 г пробы высушивается при 80-85 оС до постоянного веса в вакуумномсушильном шкафу и быстро взвешивается, так как пектин гигроскопичен.Расчет производится по формуле:Wg g1 100,g(2.11)75где В - влажность, %; g- вес влажной пробы, г; Р1 – вес высушенной пробы, г.Физико-химическиепараметрыочищенногообразцапектинапредставлены в Таблице 2.7.Таблица 2.7.
Физико-химическая характеристика очищенного пектинаПоказательЗначениеC, %37,3H, %5,2Содержание уронидных компонентов, %90,3±0,6Содержание СООН, %19,2±0,2Содержание метоксильных групп, %4,12±0,15Средневесовая молекулярная масса, Д23000Степень этерификации, %11,2±0,56Содержание золы, %1,3±0,02Влажность, %9,2±1,1рН2,8±0,4Растворимость в H2O, %93ИК-спектры поглощения образцов регистрировали на спектрометреSpectrum 2 (Perkin Elmer, США) в диапазоне 400-4000 см-1 с шагомсканирования 2 см-1. Образцы прессовали в таблетки Ø=13 мм со спектральночистым KBr из расчета 1 мг порошка исследуемого вещества на 150 мг КВr.Absorption2503910388038103740385020016308312930133013701440174012301503400110010104361005001000150020002500-1300035004000, смРисунок 2.15.
ИК-спектрыочищенного пектина76Для образца пектина характерны интенсивные полосы валентныхколебаний гидроксилов пиранозного кольца в области 3400 см–1 (рисунок2.15), а также в области 3590 - 3650 см-1 и 3450 - 3500 см-1 наблюдаютсяполосыпоглощенияпервичныхивторичныхгидроксильныхгруппсоответственно. В области 1010–1100 см–1 присутствует характерная дляпектиновых веществ группа интенсивных полос, соответствующих скелетнымколебаниям пиранозного цикла и гликозидных связей.
Интенсивная полосапри 1740 см–1 относится к валентным колебаниям С=О связи в составесложного эфира или карбоксильной группы. Слабые пики в области 1300 см–1относятсякплоскостнымдеформационнымколебаниямспиртовыхгидроксилов δ(О–Н) пиранозных циклов. Наличие интенсивной полосы вобласти 1630 см–1 свидетельствует о наличии в исходном образцезначительного количества свободных карбоксильных групп, которые призапрессовывании образца в таблетку KBr приводят к образованию пектатакалия.
Пик в области 1230 см-1 относится к валентным колебаниямкарбоксильных групп. Наличие указанных полос указывает на присутствиекислородсодержащих функциональных групп в молекулах очищенногопектина. Практическое отсутствие полосы поглощения при 1550 см-1указывает на очень низкое содержание метоксильных групп, что согласуетсясо степенью этерификации очищенного пектина (~11%).Для определения молекулярно-массового состава пектина был выбранметод эксклюзионной хроматографии, позволяющий получить информациюне только о средних ММ, но и о молекулярно-массовом распределениипектина.
При определении молекулярно-массового состава использовалиустановку для гель-фильтрации, состоящую из колонки (Pharmacia, Швеция);сорбента TSK-Gel HW-55 F (TOYO-SODA, Japan); ультрафиолетовогомикроденситометра для измерения оптической плотности элюируемыхрастворов с проточной кюветой и =280 нм (UVICORD 2089 LKB, Швеция);автоматического коллектора фракций (LINEAR 11 SERVA, Германия);перистальтическогонасосаР-3(Pharmacia,Швеция);самописца77одноканального (OmniScribe, США). Для калибровки колонки использовалиследующие вещества с известной молекулярной массой: голубой декстран,М.м. 2000 кД (Pharmacia, Швеция); бычий сывороточный альбумин, М.м. 64кД (Sigma, США); рибонуклеаза, М.м.
13,4 кД (Pharmacia, Швеция).Средневесовую молекулярную массу рассчитывали из нормированныхкривых гель-фильтрации. Растворы препарата пектина готовили по навескерастворением в элюенте (50 мМ NaNO3+0,05% NaN3). Концентрацияпрепаратов в пробе составляла 100 мг/л. Проба объемом 1 мл автоматическиотбиралась и поступала в систему, затем проходила через колонку и навыходе из нее детектировалась.
Аналитический сигнал регистрировалиспектрофотометрическиприλ=254нм,чувствительностьдетекторасоставляла 0,01 у.е. от полной шкалы, скорость потока элюента - 1 мл/мин.Как видно из результатов исследований (рис. 2.16), на хроматограммеобразца пектина выражен один симметричный пик. Значение средневесовоймолекулярной массы для препарата пектина составляет ~ 23 кД.Absorbance, a.u.01020V, ml304050Рисунок 2.16. Гель-хроматографический профиль образца пектинаМикроструктураобразцовпектинабылапроанализированасиспользованием сканирующего микроскопа CARL ZEISS MICROSCOPEEVO-40, AUSTRIA с энергодисперсионной приставкой Inca (Oxford).78Изрисунка2.17видно,чтовследствиемежмолекулярноговзаимодействия составляющих пектина в его водном растворе образуютсявысокомолекулярныеагрегаты.Сложныйинеоднородныйгетерополисахаридный характер пектина и наличие связей двух типов(химических и водородных) приводит к разным конформациям макромолекулпектина и обусловливает формирование высокомолекулярных агрегатов сразной микроструктурой.а) Классическая технология79KСпектр 1OClCKAuNaClCuCuAuAu00.511.52Полная шкала 4512 имп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
