ВЫДЕЛЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗ ОСИНЫ МЕТОДОМ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ

Введение 4
1 Литературная часть 6
1.1 Полисахариды древесины 6
1.2 Современные методы выделения гемицеллюлоз 8
1.3 Делигнификационные процессы 12
1.3.1 Каталитическая окислительная делигнификация 13
1.4 Антиоксидантная активность 13
1.5 Методы исследования 15
1.5.2 ИК-спектроскопия 17
1.5.3 Гель-проникающая хроматография 19
2 Экспериментальная часть 22
2.1 Приборы и реактивы 22
2.2 Методика эксперимента получения гемицеллюлоз 22
2.3 Обсуждение результатов 23
2.4 Исследование моносахаридного состава газовой хроматографией 25
2.5 Исследование гемицеллюлоз гель-проникающей хроматографией 29
2.6 Исследование гемицеллюлоз ИК-Спектроскопией 32
2.7 Испытание антиоксидантная активности гемицеллюлоз 34
Выводы 37
Список литературы 38
Аннотация на английском языке 41

Весь текст будет доступен после покупки

Деревообрабатывающая промышленность занимает большое значение в секторе национальной экономики. Здесь главную роль берет на себя целлюлозно-бумажная промышленность, где ставится ряд приоритетных задач. По мимо того, что производство должно быть экологически безопасным, а также требовать несущественных капитальных вложений, не менее важной проблемой является фракционирование всех возможных в обрабатываемом сырье компонентов и их эффективное использование.
Одним из таких компонентов является группа гетерополисахаридов – гемицеллюлозы. В ходе делигнификационного процесса гемицеллюлозы либо пытаются максимально удалить и отделить от целлюлозного продукта, либо просто выбрасываются как бесхозное сырье.
Однако в последнее время эти вещества все больше интересуют исследователей. Существенные шаги были сделаны в направлениях применения гемицеллюлоз для различных потребностей. Например, гемицеллюлозы химические модифицируются различными функциональными группами, либо же полимеризуются с другими веществами. А продукты разложения гемицеллюлоз находят широкое применение в других отраслях промышленности [1].
Целью работы является выделение гемицеллюлоз древесины осины методом каталитической окислительной делигнификации, а также исследование их структуры и состава, определение антиоксидантной активности.
Задачи:
1 Выделение гемицеллюлоз из древесины осины методом каталитической окислительной делигнификации;
2 Определение моносахаридного состава получившихся образцов;
3 Изучение молекулярно-массового распределения гемицеллюлоз с помощью эксклюзионной хроматографии;
4 Исследование структуры полученных гемицеллюлоз методом ИК-спектроскопии;
5 Проверка антиоксидантной активности полученных образцов гемицеллюлоз.

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Полисахариды древесины

Полисахариды - это высокомолекулярные соединения природного происхождения, которые вызывают интерес исследователей из-за их существенной биологической активности и экологической безопасности. Полисахаридные звенья связываются друг с другом при помощи C-O-C связей, а также образуют линейные и разветвленные цепи. Молекулярный вес полисахаридов может быть весьма велик, но измерить его возможно существующими методами лишь с некоторой степенью точности.
Растворимость полисахаридов определяется химической природой входящих в их состав функциональных групп. По большей части они представлены гидроксильными группами, которые делают молекулы полисахаридов высокополярными. Поэтому полисахариды, как правило, растворимы в воде, значительно хуже растворяются в диметилформамиде и практически не растворимы в спиртах. На растворимость полисахаридов сильное влияние оказывают неорганические соли, pH среды и т.д. [2]
Полисахариды древесного сырья именуют собирательным словом – холоцеллюлозы. Это комплекс полисахаридов, извлекаемых из древесного сырья, который получают в результате удаления экстрактивных веществ, в ходе процесса фракционирования перерабатываемого сырья. Состав холоцеллюлозы представлен целлюлозой и нецеллюлозными полисахаридами (гемицеллюлозами и водорастворимыми полисахаридами) [3].
Целлюлоза – это полисахарид, макромолекула которого содержит повторяющиеся звенья – остатки ?-D-глюкопиранозы. Макромолекулы гемицеллюлоз построены из остатков различных моносахаридов, пентоз, глюкоз, а также уроновых кислот. Структурная формула целлюлозы имеет следующий вид:
«Целлюлоза составляет структурную основу растительных клеток и является важнейшим природным веществом, производимым живыми организмами. Целлюлозу и её эфиры используют для получения искусственного волокна (вискозного, ацетатного, медно-аммиачного шёлка, искусственного меха). Хлопок, состоящий большей частью из целлюлозы (до 99,5%), идёт на изготовление тканей. Древесная целлюлоза является сырьем для производства бумаги, пластмасс, кино - и фотопленок, лаков, бездымного пороха» [4].

Весь текст будет доступен после покупки

1 Qaseem, M. F. Cell wall hemicellulose for sustainable industrial utilization / M. F. Qaseem, H. Shaheen, A. M. Wu //Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2021. – V. 144. – С. 110-996.
2 Генералов, Е. А. Природные полисахариды: физико-химические характеристики и биологическая активность: наглядные примеры, лабораторные данные и методы : монография / Е. А. Генералов. - Германия: LAP LAMBERT Acad. Publ., 2014. - 91 с.
3 Евстигнеев, Э. И. Химия древесины: учебное пособие. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. – 148 с.
4 Bakri, M. K. B. Sources of cellulose / M. K. B. Bakri, M. R. Rahman, F. I. Chowdhury // Fundamentals and Recent Advances in Nanocomposites Based on Polymers and Nanocellulose. – Elsevier, 2022. – С. 1-18
5 Терентьева, Э. П. Химия древесины, целлюлозы и синтетических полимеров: Ч. 2. учебное пособие / Э.П. Терентьева, Н.К. Удовенко, Е.А. Павлова. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та , 2015.– 83 с.
6 Дудкин, М. С. Гемицеллюлозы / M.С. Дудкин, В.С. Громов, Н.А. Ведерников, Р.Г. Каткевич, Н.К. Черно. - Рига: Зинатне. – 1991.
7 Leppanen, K. Pressurized hot water extraction of Norway spruce hemicelluloses using a flow-through system / K. Leppanen // Wood Science and Technology. – 2021. – Т. 45., №. 2. – С. 223-236.
8 Anugwom, I. Selective extraction of hemicelluloses from spruce using switchable ionic liquids/ I. Anugwom //Carbohydrate polymers. – 2020. –V. 87., №. 3. – С. 2005-2011.
9 Маркин В. И., Чепрасова М. Ю., Базарнова Н. Г. Основные направления использования микроволнового излучения при переработке растительного сырья (обзор) //Химия растительного сырья. – 2014. – №. 4. – С. 21-42.
10 Gabrielii, I. Separation, characterization and hydrogel-formation of hemicellulose from aspen wood //Carbohydrate Polymers. – 2000. – Т. 43, №. 4. – С. 367-374.
11 Кононов Г. Н., Зайцев В. Д. Древесина как химическое сырье: история и современность. I. Лигноуглеводый комплекс древесины как объект изучения //Лесной вестник/Forestry bulletin. – 2020. – Т. 24, №. 1. – С. 74-89.
12 Делигнификация древесины осины уксусной кислотой в присутствии пероксида водорода и гетерогенного катализатора TiO2 / Б. Н. Кузнецов, С. А. Кузнецова, В. Г. Данилов // Химия растительного сырья. – 2007. – № 4. – С. 21-24.
13 Яценкова, О. В. Каталитическая окислительная делигнификация хвойной и лиственной древесины в уксусной кислоте : специальность 05.21.03 "Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины", 02.00.04 "Физическая химия" : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук / Яценкова Ольга Владимировна. – Красноярск, 2005. – 22 с.
14 Dasgupta, A., Klein K. Antioxidants in food, vitamins and supplements: prevention and treatment of disease. – Academic Press, 2014.
15 Zhang, D.H. Partial сharaсterization, antioxidant and antitumor aсtivities of three sulfated polysaссharides purified from Bullaсta exarata/ D.H. Zhang, H.X. Wu, Z.M. Xia, С. Wang // J. Funсt. Foods. –2020.–№4– P.784.
16 Царев Н. И., Царев В. И., Катраков И. Б. Практическая газовая хроматография //Барнаул: Изд-во Алт. ун-та. – 2000.
17 Яценкова, О. В. Изучение влияния природы кислотных катализаторов на состав продуктов гидролиза гемицеллюлоз древесины сосны // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. – 2020. – Т. 11, – №. 1. – С. 42-55.
18 Dutta A. Fourier transform infrared spectroscopy //Spectroscopic methods for nanomaterials characterization. – 2017. – С. 73-93.
19 Molecular Characteristics and Antioxidant Activity of Spruce (Picea abies) Hemicelluloses Isolated by Catalytic Oxidative Delignification / V. S. Borovkova, Y. N. Malyar, A. M. Skripnikov // Molecules. – 2022. – Vol. 27, № 1.
20 Gellerstedt, G. Gel permeation chromatography //Methods in lignin chemistry. – Springer, Berlin, Heidelberg, 2021. – P. 487-497.
21 Рахимова, Г. К. Изучение полисахаридов в сборе "Трибулепил" / Г. К. Рахимова, Х. М. Комилов // Universum: химия и биология. – 2020. – № 2(56). – С. 27-31.

Весь текст будет доступен после покупки