Модификация биологически активными системами синтетического полиизопрена - конспект - Химия - Часть 2, Конспект из Химия
zaycev_ia
zaycev_ia21 June 2013

Модификация биологически активными системами синтетического полиизопрена - конспект - Химия - Часть 2, Конспект из Химия

PDF (1.0 MB)
20 страница
383количество посещений
Описание
I.M. Sechenov Moscow Medical Academy. Реферат по химии. Липидный остаток биомассы Rhodobacter capsulatus Из биомассы Rhodobacter сapsulatus (представитель аноксигенных фотосинтезирующих микроорганизмов) направленно полу...
20очки
пункты необходимо загрузить
этот документ
скачать документ
предварительный показ3 страница / 20
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ

2

Липидный остаток биомассы Rhodobacter capsulatus

Из биомассы Rhodobacter сapsulatus (представитель аноксигенных

фотосинтезирующих микроорганизмов) направленно получают

бактериопурпурин для медицинских целей. Кроме того, биомасса Rhodobacter

capsulatus может быть источником других ценных биологически активных

соединений.

Биотехнологический способ получения бактериопурпурина позволяет

получать это ценное вещество с выходом не превышающим 1% на сухую

биомассу. При этом образуются липидные отходы, которые не используются и

Липидный остаток

Выход на сухую биомассу 6.45%

Бактериопурпурин

Выход на сухую биомассу 0.80%

Биомасса Rhodobacter capsulatus

2

могут быть источниками ценных БАС, в частности, ВЖК (насыщенных и

ненасыщенных).

После проведения качественного анализа липидного остатка, на

основании сравнения хроматографической подвижности, составляющих его

веществ с хроматографическими характкристиками стандартных образцов и с

учетом литературных данных, был сделан вывод о составе липидного отхода

биотехнологического процесса переработки биомассы Rhodobacter capsulatus.

Идентификацию компонентов в липидном остатке Rhodobacter capsulatus

проводили на основании результатов ТСХ в сравнении со свидетелями

(образцы свободных жирных кислот и ацилглицеридов, токоферола, фитола) и

на основании литературных данных.

На хроматограмме обнаружили: каротиноидные углеводороды,

токоферолы, кислотосодержащие каротиноиды, высшие жирные кислоты,

высшие жирные спирты. Для ТСХ анализа использовали систему петролейный

эфир – этилацетат, 9:1.

Проведенное исследование, направленное на обнаружение полярных

липидов показало их отсутствие в составе липидного остатка, что

подтверждает гидролитическое расщепление фосфолипидов при щелочной

обработке биомассы, в ходе которой выделяется бактериопурпурин, где в

качестве образца сравнения использовали коммерческий лецитин, а детекцию

проводили с помощью обработки хроматограммы, молибденовым синим [43].

Для количественного анализа других компонентов липидного остатка

было проведено разделение компонентов смеси методом колоночной

адсорбционной хроматографии на силикагеле. При использовании в качестве

элюента бензола получили концентраты, обогащенные БАС различной

природы.

Таблица 3.2

Процентный состав выделенных концентратов из липидного остатка биомассы Rh. Cap.

2

Состав концентратов Содержание, %

каротиноидные углеводороды 3.9

токоферолы 5

кислородосодержащие каротиноиды и высшие жирные

кислоты (ВЖК) 65.5

ВЖК 5

ВЖК и фитол 19.7

Далее проведенное при помощи ТСХ и ГЖХ фракционирование концентратов,

позволило установить преобладающие ВЖК после предварительной их

этерификации метиловым спиртом (табл. 3.3). На основании ГЖХ анализа

можно сделать вывод, что липидный отход обогащен ВЖК, состав которых

после переработки биомассы остался неизменным, а количество практически

не уменьшилось. Следовательно, липидный отход является ценным

источником БАС.

Выделение фракции, кислородосодержащих каротинойдов показало, что

преимущественно преобладают в липидном остатке сфероидены. Общий,

выход которого, от липидного остатка составил 14%.

Таблица 3.3

Данные ГЖХ анализа метиловых эфиров ВЖК липидного остатка биомассы

Rhodobacter capsulatus.

№ пика

Обозначение ВЖК

Название ВЖК

Время удерживания

мин

Содержание ВЖК, %*

1 Cl4:0 миристиновая 1.5 0.98

2 С16:0 пальмитиновая 3.7 3.5

3 Cl6:l пальмитолеиновая 5.2 3.9 4 Cl8:0 стеариновая 6.8 2.2

5 C18:l олеиновая 8.2 90.1 *-Среднее из трех измерений

2

Выбор белковой компоненты для модификации синтетического

полиизопрена был обусловлен тем, что данные белки имеют состав и

содержание аминокислот, близкий к составу белка НК.

Соевый белковый изолят PROFAM 974

Профам 974 – изолированный соевый белок – растворимый диспергируемый

продукт, разработанный для использования в пищевых системах, где требуется

высокофункциональный белок.

Таблица 3.4 Химический состав соевого изолята PROFAM 974

Химический состав, %

Влага, максимум 6,5

Белок, минимум 90

жир (по экстрагированию эфиром) 1

зола, максимум 5

рН (при диспергировании в воде 1:10) 6,8 - 7,3

Таблица 3.5 Микробиологический состав соевого изолята PROFAM 974

Микробиологические данные Общая бактериальная обсемененность, максимум 30000/г Сальмонелла (класс П) отрицательно Е Coli отрицательно

Таблица 3.6 Основные аминокислоты соевого изолята PROFAM 974

Аминокислоты (г/100г белка)

2

Лизин 6,4 Треонин 4.4 Лейцин 7,8

Изолейцин 4,8 Валин 4,9

Триптофан 1,3 Фенилаланин 5,1

Тирозин 3,4 Метионин 1,3

Цистин 1,4 Гистидин 2,7

Таблица 3.7 Минеральные вещества соевого изолята PROFAM 974

Минеральные вещества (Мг/100г) Натрий 1300 Калий 150

Кальций 100 Фосфор 850 Железо 15 Магний 50

Мука соевая дезодорированная полуобезжиренная Мука соевая дезодорированная полуобезжиренная (ГОСТ 3898-56)

производится из генетически немодифицированной сои, повышает

биологическую и питательную ценность любого продукта, обогащая его

белками, витаминами A, B1, B2, РР, жиром, лецитин. В пищевых системах

соевая мука обладает уникальными функциональными свойства и (образование

эмульсий, сорбция жира и воды, пенообразующая способность,

гелеобразование).

Таблица 3.8

Химический состав соевой муки, % Белок (не менее) 43 Жир (не более) 8 Влага (не более) 9

2

Углеводы (не более) 28 Диетическая клетчатка 16

Таблица 3.9 Аминокислотный состав соевой муки

Аминокислоты (г/100г протеина) Лизин 6,2 Треонин 4,3 Лейцин 7,9 Изолейцин 4,2 Валин 4,6 Триптофан 1,2 Фенилалнин 5,1 Тирозин 4,1 Метионин 1,5 Цистин 1,4 Гистидин 2,4

Таблица 3.10 Количество изофлавонов в соевой муке

Изофлавоны (мкг/г) Дайдзеин 2100 Генистеин 1850 Глицетеин 221

Таблица 3.12 Микробиологический анализ соевой муки

Микробиологический анализ Станд. чашечный подсчет, max 25000/г

Сальмонелла Отрицат Е. Coli Отрицат.

2

Мука соевая дезодорированная полуобезжиренная зарегистрирован в

Минздраве РФ и имеет гигиенический сертификат.

Ингредиенты резиновых смесей:

Сера - основной вулканизующий агент. Представляет собой желтый порошок

высокой степени дисперсности, α=3,0 кг/м3, tпл=114°C, ГОСТ 127-82

Оксид цинка. Белый порошок. Растворяется в минеральных кислотах,

уксусной кислоте, водных щелочах, не растворяется в воде. Является

активатором вулканизации. d=5,47-5,56 г/см , tпл=1800°С, М=80. ГОСТ 161-69

Стеариновая кислота (С17Н35СООН)

Порошок или хлопья белого, серого или светло-коричневого цвета в

зависимости от сорта: α=1060-1100 кг/м3, tпл=324,4°C. Является активатором

вулканизации в комплексе оксидом цинка.

Для вулканизации резиновой смеси использовали серную

вулканизующую систему.

Сульфенамид Т (ТББС).

N-третбутил-2-бензтиазолсульфенамид.

Предназначен для использования в качестве ускорителя серной вулканизации.

Относительная молекулярная масса 238,39. Порошок светло-желтого цвета.

Температура плавления 109°С.

Для проведения ряда физико-химических исследований использовался

петролельный эфир – бесцветная, легковоспламеняющаяся жидкость,

представляющая собой самую низкокипящую фракцию бензина. Это смесь

углеводородов не содержащая ароматических соединений. Состав и свойства

непостоянны. Плотность около 685 кг/м3 ; плотность пара по воздуху около

2,5; в воде не растворим.

2

Ацетон - диметилкетон, пропанон . СН3СОСН3 – бесцветная

легковоспламеняющаяся жидкость с характерным запахом. Молекулярный вес

58,08; плотность 790,8 кг/м3; температура плавления -95,35оС; температура

кипения 56,24оС, растворимость в воде неограниченная.

Для вулканизации резиновых смесей использовали серную вулканизационную

систему. В качестве ускорителя применялся

третбутил-2-бензтиазолилсульфенамид(ТББС). Состав резиновой смеси

приведен в табл.3.13

Таблица 3.13

Состав резиновой смеси, масс. ч. (ИСО 1658)

Каучук 100

Оксид цинка 6

Стеариновая кислота 0,5

Сера 3,5

Сульфенамид Т 0,7

БАС переменно

2

4. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Приготовление резиной смеси и вулканизация образцов.

Резиновую смесь готовили на лабораторных вальцах при температуре 50оС.

Вулканизацию проводили в прессе с электрообогревом при температуре 150оС.

Время вулканизации различно для каждой смеси и выбиралось в соответствии

с оптимумом вулканизации.

Стандартные методы исследования.

 Определение упруго-прочностных свойств каучуков, резиновых смесей и

вулканизатов при растяжении на динамометре INSTRON 1122 (ГОСТ270,

ГОСТ262)

 Определение прочностных свойств резин при растяжении (ГОСТ 270-75).

Испытания проводились на разрывной машине с малоинерционными

силоизмерителями (ГОСТ 7762-74).Верхний зажим разрывной машины связан

с силоизмерительным механизмом, нижний с электродвигателем, который

приводит зажим в движение. При испытании по ГОСТ 270-75 скорость

движения нижнего зажима составляет 500 мм/мин.

Образцы в виде лопаточек вырубались на вырубном прессе, при помощи

шанцевого ножа с шириной рабочего участка 6,2 и 4,0 мм. Затем лопаточки

маркировались и отмечался рабочий участок длиной l=20 мм, измерялась

толщина образцов а (мм). После этого образец закрепляли в зажимы разрывной

машины и снимали следующие характеристики: значение разрывной

прочности, значение нагрузки при различных удлинениях, относительное

удлинение при разрыве и остаточное удлинение.

Напряжение при удлинении вычисляется по формуле:

f = P/S ; [MПа]

где P – нагрузка при данном удлинении;

S = a b – площадь поперечного сечения образца;

2

b – ширина рабочего участка.

Прочность разрыва можно вычислить по формуле:

f = Pp/S ; [МПа]

где Рр – нагрузка при разрыве [44].

Рис. 4.1 Разрывная машина INSTRON 1122

2

Определение динамических характеристик резиновых смесей проводилось на

вибрационном сдвиговом реометре фирмы "Монсанто" - роторном ODR.

Применение в этом приборе микропроцессорной и компьютерной техники,

использование высокочувствительных датчиков обеспечивает эффективный

контроль качества и свойств, его использование значительно сокращает

продолжительность проведения испытания, анализ и проведение расчетов.

Реомерт ODR

Тестируемый каучук помещают в уплотнение полости тестера, под начальное

прессование обслуживанием меняющейся температуры. Двуконусный диск

залегает среди пластов в тестируемом куске и вибрирует между малой

амплитудой малого ротационного типа. Эта акция усиливается со сдвиговыми

усилиями, направленными на исследуемый материал. И торсионная сила

обуславливает колебания диска, зависящего от подвижных, негибких свойств

каучука. Крутящий момент записывается автографически, как функция

времени.

Директивная пропорционалность между крутящим моментом и

жесткостью не может быть ожидаемой, при всех условиях теста. Амплитуда

колебаний составляет 1,

Аппаратура прибора состоит из следующих основных частей:

1 . амперметр

2. матричная полость(штамп)

3. матричный затвор (перегородки)

4. диск из прочной стали

5. дисковый колебатель (виброметр)

6. вращающаяся измерительная система, которая включает в себя отдельные

части: измеритель, перо, температурный измеритель

7. колибрация крутящегося преобразующего датчика и записыватель Такие

приборы применяют для определения скорости вулканизации

2

вместо определения физико-механических свойств по серии образцов,

вулканизованных разное время. Применение реометров позволяет довольно

точно выявить изменения концентрации агента вулканизации или состава

вулканизующей системы, определить время достижения оптимума и вид плато

вулканизации, изменения вулканизата при перевулканизации.

2

2

Рис. 4.2 Вибрационный сдвиговый реометр фирмы "Монсанто"

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1. Влияние липидов на свойства СКИ-3 и резиновых смесей на их основе

Представляло интерес исследовать влияние липидного остатка Rh. Caps

на когезионные свойства СКИ-3 в сравнении с НК. Липидный остаток

биомассы Rh. Caps вводили в СКИ-3 в виде раствора в хлороформе в

количестве 0,03, 0,075 и 0,120 мас. ч. Показано, что при введении липидного

остатка в каучук условное напряжение при 100%-ом растяжении уменьшается с

увеличением его содержания (табл. 5.1).Также наблюдается уменьшение

условной прочности при растяжении с возрастанием содержания липидного

остатка в каучуке СКИ-3. При этом, относительное удлинение имеет

экстремальный характер поведения с изменением содержания липидного

остатка: максимальное значение соответствует образцам с содержанием 0,075

мас. ч. Также заметно, что относительное удлинение у образцов с введённым

липидным остатком выше, чем у исходного СКИ-3. Таким образом, введение

данного липидного остатка не способствует увеличению когезионной

прочности резиновых смесей на основе СКИ-3 до уровня НК.

Таблица 5.1 Влияние липидного остатка биомассы Rh. Caps на когезионные свойства

СКИ-3.

2

Каучук Содержание липидного остатка в

каучуке, мас. ч.

Условное напряжение при

100%-ом растяжении,

МПа

Условная прочность

при растяжении,

МПа

Относитель-н ое

удлинение, %

НК - 0,33 1,15 650

СКИ-3 - 0,23 0,22 225

СКИ-3 0,03 0,21 0,20 350

СКИ-3 0,075 0,20 0,19 400

СКИ-3 0.120 0,18 0,16 300

На основе, модифицированного липидами СКИ-3 были приготовлены

резиновые смеси, состав которых приведен в таблице 3.13 .Смешение

проводилось на лабораторных вальцах. Вулканизацию резиновых смесей

осуществляли при температурах 150 оС, 155 оС. На вибрационном роторном

реометре фирмы “Монсанто” оценивали комплекс вулканизационных свойств

резиновых смесей.

Введение липидного остатка биомассы Rhodobacter capsulatus существенно

повлияло на вулканизационные характеристики резиновых смесей. Снижается

индукционный период вулканизации с увеличением содержания липидного

остатка в каучуке, также снижается время достижения оптимума вулканизации

по сравнению с СКИ-3 (рис. 5.1). При введении в каучук 0,03 мас. ч.,

минимальный крутящий момент несколько уменьшается, однако при

дальнейшем увеличении содержания липидного остатка наблюдается рост

минимального крутящего момента. Введение в каучук 0,03 и 0,075 мас.ч.

липидного остатка несколько увеличивает максимальный крутящий момент по

сравнению с СКИ-3 (табл. 5.2). Кроме того, введение липидного остатка в

количестве 0,120 мас. ч. приводит к существенному увеличению

максимального крутящего момента, что приближает его к максимальному

2

моменту резин на основе НК. Также наблюдается рост степени вулканизации и

скорости вулканизации.

Таблица 5.2 Вулканизационные характеристики смесей на основе СКИ-3,

модифицированного липидным остатком биомассы Rhodobacter capsulatus (150о)

каучук Содерж ание Л.О. в

каучуке, мас. ч.

Индукц ионный период вулкани зации,

TS

Время достижения оптимума вулкани

зации, мин ТС(90)

Крутящий момент, ф*дм

Степень вулканизац ии, ф*дм Мmax- Мmin

Скорость вулканизац

ии 1

(ТС(90)- TS)

Мmin Мmax

НК - 7,5 12,5 4,6 20,8 16,2 0,13 СКИ-3 - 19 25 2,8 17 15,6 0,17 СКИ-3 0,03 18,4 24,5 2,6 17,6 16,1 0,16 СКИ-3 0,075 17,3 23 3 17,3 15,8 0,17 СКИ-3 0,120 16,75 21,5 3 18,3 16,8 0,21

2

Как видно из рисунка 5.2 вулканизация ускоряется почти в два раза при

увеличении температуры на 5 градусов. Следует отметить усиление влияния

содержания липидного остатка в каучуке на вулканизационные характеристики

резиновых смесей на основе СКИ-3: уменьшился индукционный период

2

вулканизации, увеличивается значение максимального крутящего момента с

увеличением содержания липидного остатка, самое высокое значение

максимального крутящего момента у каучука СКИ-3 с содержанием 0,120

массовых частей липидного остатка, но минимальный крутящий момент ниже,

нежели чем у других образцов, а следовательно самая высокая степень

сшивания. Однако минимальный крутящий момент выше у образца с

минимальным содержанием липидного остатка. Время достижения оптимума

вулканизации существенно уменьшается, как это можно видеть из рисунка 5.2

и таблицы 5.5. Степень вулканизации остается неизменной (такая же, как и у

СКИ-3) у образцов с липидным остатком 0,03 и 0,075,а при введении 0,120

масс.ч степень вулканизации резко возрастает. Наблюдается снижение

времени достижения оптимума вулканизации, с увеличением содержания

липидного остатка в резиновой смеси, однако происходит рост скорости

вулканизации.

Таблица 5.3 Вулканизационные характеристики смесей на основе СКИ-3,

модифицированного липидным остатком биомассы Rhodobacter capsulatus (155о)

каучук Содерж ание

липидн ого

остатка в

каучуке, мас. ч.

Индукц ионный период вулкани зации,

TS

Время достижения оптимума вулкани

зации, мин ТС(90)

Крутящий момент, ф*дм

Степень вулканизац ии, ф*дм Мmax- Мmin

Скорость вулканизац

ии 1

(ТС(90)- TS)

Мmin Мmax

НК - 4 7,8 5 20 14,9 0,26 СКИ-3 - 13 17 3,3 17,5 14,3 0,25 СКИ-3 0,03 11,6 14,3 3,3 17,5 14,3 0,37 СКИ-3 0,075 9,5 11,8 2,9 17,3 14,3 0,43 СКИ-3 0,120 7,9 10,5 2,5 18,1, 15,6 0,42

2

Рассматривая влияние липидного остатка биомассы Rhodobacter

capsulatus на зависимость напряжения от деформации было установлено, что у

всех образцов резиновых смесей на основе СКИ-3 наблюдается резкий скачок

упруго-прочностных характеристик практически при одном и том же значении

деформации (рис. 5.5), причем, наиболее заметно положительное влияние 0,075

м.ч липидного остатка биомассы Rhodobacter capsulatus на увеличение

условного напряжения.

Рис. 5.2 Влияние содержания липидного биомассы Rh. caps. на

характеристики резиновых смесей на основе (155 С)

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 время, мин.

крут ящи й мом ент, ф*д м

Н КСКИ-3

СКИ-3 + 0,03м.ч. Л.о.

СКИ-3 + 0,075м.ч. Л.о. СКИ-3 + 0,120м.ч. Л.о.

2

комментарии (0)
не были сделаны комментарии
Напиши ваш первый комментарий
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
Docsity не оптимизирован для браузера, который вы используете. Войдите с помощью Google Chrome, Firefox, Internet Explorer 9+ или Safari! Скачать Google Chrome