Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Тешаев Хуршед Икромович

Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов
<
Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Тешаев Хуршед Икромович. Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов : Дис. ... канд. техн. наук : 02.00.04 : Душанбе, 2004 96 c. РГБ ОД, 61:04-5/3378

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор 8

1.1. Полиэлектролитические свойства НМ-пектина 11

1.2. Свойства НМ-пектинов в концентрированном растворе 12

1.2.1. Применение НМ-пектинов как желирующих агентов 17

1.2.2. Пектины в производстве молочных изделий 21

1.2.3. Применение НМ-пектинов в фармацевтической промышленности 25

ГЛАВА 2. Методика экспериментальных исследований 28

2.1. Сбор и подготовка исходного сырья 28

2.2. Характеристика реагентов и рабочих растворов 28

2.3. Гидролиз-экстракция протопектина 28

2.4. Очистка пектиновых веществ 29

2.5. Деэтерификация ПВ 30

2.6. Определение растворимости 30

2.7. Определение содержания золы 31

2.8. Количественные методы анализа функциональных групп 31

2.8.1. Модифицированный титрометрический метод 31

2.8.2. Фотометрическое определение метоксильных групп 32

2.8.3. Карбазольный метод определения 33

2.9. Хроматографический анализ 34

2.10. Спектроскопические исследования 34

2.11. Методы исследования гидродинамических свойств 35

2.12. Количественное определение содержания кальция в пектине 37

2.13. Определение студнеобразующей способности НМ-пектина . 38

2.14. Определение прочности пектинового студня по Риджелиметру 40

2.15. Определение белка в растворах по поглощению в ультрафиолетовой области 42

ГЛАВА 3. Результаты и их обсуждение 43

3.1. Деэтерификация пектинов 43

3.2. Получение НМ-пектина из корзинок подсолнечника 48

3.3. Полиэлектролитические свойства НМ-пектинов 51

3.3.1. Свойства НМ-пектинов в разбавленном растворе 52

3.4. Гелеобразование НМ-пектинов в присутствии поливалентных металлов 55

3.5. Практические аспекты желеобразование НМ-пектинов с ионами кальция 69

3.5.1. Желеобразование НМ-пектина в системе сахар-вода 70

3.5.2. Определение факторов, влияющих на реологические свойства желе 73

3.6. Некоторые технологические рекомендации по

использование НМ-пектинов в производстве молочных изделий.. 80

Выводы 84

Литература

Введение к работе

Актуальность темы. Благодаря уникальному набору физико-химических свойств, пектиновые вещества (ПВ) нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства - пищевой промышленности, медицине, биотехнологии. В пищевой промышленности ПВ, полученные из выжимки цитрусовых или яблок, используют как гелеобразующие добавки в производстве джема и желе. Джемы и желе традиционно готовятся на основе высокометилированного пектина (ВМ-пектин), сахара (более 60%) и кислоты, в то время как низкометилированный пектин (НМ-пектин) образует гель в присутствии ионов кальция, независимо от содержания сахара и кислотности среды. В производстве НМ-пектины получают путем деэтерификации ВМ-пектина кислотой, щелочью и ферментами.

В то же время имеются многочисленные сырьевые базы для получения низкометилированных ПВ, среди которых можно отметить свекловичный жом, корзинки подсолнечника. Наличие перечисленной сырьевой базы ставит на повестку дня вопрос о возможности упрощения технологии получения НМ-пектинов и поиск путей их применения, в первую очередь, в пищевой промышленности и медицине.

НМ-пектины, благодаря наличию свободных карбоксильных групп, способны к организации межмолекулярных связей с низко- и высокомолекулярными компонентами. Проявление указанных особенностей ПВ, прежде всего, определяется поведением макромолекул пектинов в растворе, которое в свою очередь, зависит от конформационного состояния полимерной цепи, химической структуры, состава и соотношения кислых и нейтральных моносахаридных остатков. При этом свойства НМ-пектинов образовывать макромолекулярные комплексы, стабилизировать дисперсные системы, в присутствии ионов поливалентных металлов можно использовать

при создании носителей лекарственных препаратов и в производстве желейных продуктов. Поэтому НМ-пектины становятся незаменимыми гелеобразователями при изготовлении диетических продуктов на основе желе с минимальным содержанием сахара и кислот. В связи с этим изучение взаимосвязи поведения макромолекул НМ-пектинов в растворе и их гелеобразующей способности при варьировании компонентного состава раствора и параметров системы является актуальной задачей.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - исследование поведения НМ-пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов.

Для выполнения поставленной цели были решены следующие задачи:

изучение механизма реакции гидролиза этерифицированных групп ВМ-пектина;

исследование полиэлектролитических свойств НМ-пектина;

- изучение свойств НМ-пектина в разбавленном растворе и его
гелеобразующие свойства в присутствии поливалентных металлов.

Научная новизна работы:

Впервые методом ИК-спектроскопии изучена кинетика деэтерификащш цитрусового пектина со степенью этерификации 73%. Установлено, что на скорость реакции влияют степень ионизации карбоксильных групп и плотность заряда полииона. Увеличение pD раствора несколько ускоряет скорость реакции.

Выявлен механизм взаимодействия НМ-пектина яблок с ионами меди, кальция и алюминия. Показано, что ионы кальция в большей степени способствуют образованию различных видов межмолекулярных агрегатов, в том числе трехмерных сеток. Гелеобразующая способность пектиновых веществ усиливается с увеличением числа карбоксильных групп и возрастанием их степени диссоциации.

Впервые изучен процесс желеобразования НМ-пектина корзинок подсолнечника в присутствии ионов кальция и влияние параметров реакции гелеобразования на прочностные и деформационные характеристики студней НМ-пектинов. Полученные результаты дали возможность оптимизировать процесс получения высокопрочных гелей в широком диапазоне рН.

Практическая ценность работы. Полученные закономерности
структурирования НМ-пектинов на основе доступных промышленных
отходов - выжимки яблок и корзинок подсолнечника - способствуют
созданию гелеобразующих материалов, природных носителей лекарственных
средств и сорбентов, которые могут найти применение в пищевой и
фармацевтической отраслях промышленности. Разработан

высокоэффективный способ концентрирования белков молочной сыворотки с использованием НМ-пектина и получения пектин-белкового комплекса, который может быть использован в качестве препарата с иммуностимулирующей активностью.

Работа проведена в соответствии с планами НИР Института химии АН Республики Таджикистан «Разработка и опытно-промышленное испытание полимерных систем на основе производных этинилпиперидола и пектиновых веществ» (Номер госрегистрации 000000356 от 15.03.1996 г.) и «Композиционные материалы на основе ионогенных полимеров, вторичных ресурсов хлопководства, пектиновых веществ, растительных белков и использование их в народном хозяйстве» (Номер госрегистрации 000000876 от 23.03.2001 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи и 2 тезиса докладов.

Апробация работы. Основные результаты работы изложены в докладах на Республиканской конференции «Достижения в области химии и химической технологии» (Душанбе, 2001 г.); на 5-м Международном симпозиуме по химии природных соединений (Ташкент, 2003 г.); на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Технологического университета Таджикистана (Душанбе, 2003-2004гг.).

Свойства НМ-пектинов в концентрированном растворе

Полиэлектролиты являются предметом интенсивных теоретических и экспериментальных исследований [12-14]. С практической точки зрения они интересны тем, что принадлежат к материалам, легко реагирующим на различные внешние стимулы (изменение рН, ионной силы, температуры и т.д.). Поэтому полиэлектролиты привлекательны для создания систем по направленной доставке лекарственных препаратов [13]. Природные полисахариды являются наиболее подходящим кандидатом для этой цели. Среди них НМ-пектин, частично метилированное производное полигалактуроновой кислоты с прекрасными гелеобразующими свойствами, благодаря наличию реакционноспособных карбоксильных групп [15,16]. Следует отметить, что природным полимерам, благодаря их биосовместимости, в целом уделяется в последнее время значительное внимание при создании носителей для лекарственных средств.

Полисахаридные электролиты - природные полимеры, звенья которых содержат функциональные группы, способные к электролитической диссоциации [17]. В зависимости от источника получения, эти полимеры относятся к полиэлектролитам растительного, животного и синтетического происхождения. Свойства полисахаридных полиэлектролитов, согласно Беттелгейму [18], в некоторой степени зависят от их источника происхождения. Так, например, полисахариды растительного происхождения, благодаря своей жесткой конформации, выполняют роль структурирующего вещества. Как правило, после выделения из природных источников эти полимеры в растворе изменяют свою конформацию, хотя, как показал Рисе [19], при определенных условиях становится возможной реализация нативной конформации полисахаридных полиэлектролитов. Полисахариды животного происхождения, с одной стороны, выполняют роль гидратирующего полимера внутри живой ткани [20], а с другой 12 обеспечивают смазку между соседними тканями [21]. Полисахаридные электролиты, как и низкомолекулярные электролиты, могут быть сильными и слабыми и содержать кислотные и основные группы [22].

В данной работе рассматриваются анионные полисахариды, к числу которых относятся НМ-пектины, содержащие в основном карбоксильные группы в свободном и этерифицированном состоянии в концентрированных растворах.

Свойства НМ-пектинов в концентрированном растворе Биомакромолекулы такие как полисахариды, могут ассоциировать в водных растворах с образованием супермолекулярных структур посредством нековалентных связей. Благодаря широкому применению таких систем в пищевой и фармацевтической промышленностей возникает значительный интерес к изучению их свойств в водных растворах [23]. В концентрированных растворах ионогенных полисахаридов происходит усиление межмолекулярных взаимодействий с одновременным увеличением связывания противоионов и катионов полимерными матрицами [15].

Согласно Риссу, можно выделить три типа связывания ионов -электростатическое, селективное и кооперативное [24]. Естественно, что доля того или иного взаимодействия зависит как от природы полисахарида, так и от природы и заряда соответствующих противоинов. В частности, при связывании анионными полисахаридами ионов щелочных металлов, главным образом, реализуется обычное электростатическое взаимодействие. Такой тип взаимодействия обнаруживается на примере альгинатов натрия и калия как в разбавленных, так и в концентрированных растворах [25], в широком интервале соотношений полиглюкуроната и полимануроната, являющихся носителями ионогенных групп [26]. Электростатическое взаимодействие между ионогенными группами пектиновых веществ и ионами металлов, также реализуется для образцов, получаемых из отходов яблок и цитрусовых. Эти образцы являются высокоэтерифицированными (СЭ-70%), а состояние карбоксильных групп достаточно изолировано.

ВМ-пектины в концентрированном сахарном растворе образуют гели за счет водородных связей и гидрофобных взаимодействий (рис. 1.1) [9,14, 27]. На молекулярном уровне гели ВМ-пектинов, в отличие от гелей многих денатурированных белков [27], являются гомогенным и их структуру можно описать моделью «связанная сеть» [28]. Гелеобразование полисахаридов в том числе ВМ-пектинов занимает особое место в пищевой промышленности и их реологические свойства достаточно хорошо изучены [27-31].

Гелеобразования ВМ-пектина посредством гидрофобных взаимодействий и с участием водородных связей.

При снижении степени этерификации и возрастании содержания карбоксильных групп в макромолекуле пектина, проявляется селективность к связыванию ионов, особенно двухвалентных, и продолжается вплоть до образования гелей. Связыванию ионов кальция пектиновыми веществами посвящены многочисленные исследования, выполненные с использованием физико-химических методов: равновесного диализа, измерения плотности тока в гелях, определения коэффициента активности ионов кальция, оценки прочности гелей и Н1 ЯМР-спектроскопии [32-42].

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что гелеобразующая способность пектиновых веществ зависит главным образом, от молекулярной массы и степени этерификации [33,43]. При изменении концентрации раствора процесс гелеобразования протекает в два этапа -димеризация макромолекул с участием ионов кальция и последующая агрегация [45,35-39]. Селективность связывания ионов кальция и гелеобразование пектиновых веществ зависят от микроструктуры полимерных цепей и порядка чередования моносахаридных остатков [34,35]. Определением содержания одно- и двухвалентных ионов [42] с помощью специфических электродов и методом кондуктометрии показано, что высокозаряженные пектины с блочным распределением карбоксильных групп обладают высокой связывающей способностью по отношению к ионам кальция. Этот процесс происходит даже в разбавленном растворе, поведение которого, естественно, нельзя описать в рамках теории Маннинга [42, 35,37]. Методом кругового дихроизма изучено гелеобразование в системе, содержащей альгинат и ионы кальция [45, 46]. При добавлении ионов кальция в раствор альгинатов происходит постепенное ослабление в п-тг переходе, что идентифицировано со связыванием ионов кальция участками полисахарида, содержащими последовательности полиглюуронатных остатков, в то время как сегменты, содержащие остатки мануроната, не принимают участие в этом процессе. Показано, что селективность связывания ионов кальция альгинатами возрастает с увеличением длины последовательности полиуроната, а при достижении 20-24 звеньев приобретает кооперативный характер [37,46].

Пектины в производстве молочных изделий

НМ-пектин взаимодействуют с противоположно заряженными поверхностями, связываются с противоположно заряженными молекулами и таким образом могут служить покрытием для создания носителя лекарственных препаратов [8, 65].

Авторами [66-68] было показано, что бинарные полимерные матрицы являются хорошими носителями, так как они проявляют высокую селективность фармакологической активности, путем фармакинетического и фармадинамического контроля скорости введения лекарств. Преимущество данной системы заключается в транспорте лекарств, в реакции нулевого порядка, при этом система изготавливается в виде таблеток. В качестве носителей были использованы высокометоксилированный пектин и ГПМЦ в разных соотношениях для доставки преднизолона а также пектин и альгината. Установлено, что с увеличением соотношения пектин : ГПМЦ скорость высвобождения препарата монотонно увеличивается, а в некоторых случаях скорость освобождения лекарств превосходит время растворения препарата (3-22 часа). Результаты фотомикрографических картин показали, что при различных соотношениях пектин: ГПМЦ можно регулировать вязкость среды, моделирующей введение лекарств в место назначения и приводящей к быстрой гидратации-гелеобразования как в аксиальном, так и в радиальном направлениях таблеток. Процессу гидратации- гелеобразования способствует последовательное набухание и разрушение поверхности таблеток, что приводит к постоянной скорости выделения лекарств. Сочетанием этих полимерных материалов достигнуто быстрое формирование коры таблеток и контролируемое введение препарата. Механизм введения лекарств данной системы описан кинетическим уравнением: где Mt/Moo - количество веденного препарата, равного сумме вкладов временной зависимости диффузии (т1/2) и релаксации (х).3десь а и у являются константами, описывающими, соответственно, скорости диффузии и процесса транспорта, так называемого «Case 2» .

Направленная доставка лекарственных препаратов в кишечное пространство является важной задачей при лечении многих тропических заболеваний желудочно-кишечного тракта. Оральная доставка лекарств через весь тракт может вызвать различные побочные явления от самого незначительного до угрозы для жизни. Поэтому для успешной доставки лекарств, особенно антибактериальных средств, в толстую кишку, необходимо, чтобы они не адсорбировались и не подвергались действию среды верхнего желудочно-кишечного тракта и полностью вводились в место назначения [65]. Вследствие изменчивости рН среды желудочно-кишечного тракта, рН чувствительные (стимулчувствительные) полимеры не могут быть носителями лекарств желудочно-кишечного тракта [8,65].

Анализ всех существующих систем по направленной доставке лекарств, указывает на привлекательность производства комбинированных систем по доставке лекарств, включающих корпускулярную (постепенно расщепляющиеся биосовместимые микрочастицы) и биоадгезивную технологии. В этом направлении успешно применяются системы, содержащие гидрофильные ионогенные биополимеры, такие как альгинаты, хитозан и пектин [69-73]. Так как процесс приготовления микрочастиц в этих системах протекает в водных растворах, то проблемы связанные со стабильностью, токсичностью и экологией становятся минимальными [73]. Кроме того, такие микрочастицы обладают биоадгезивными свойствами [72].

Авторами [74] в результате сравнительного исследования лечения больных с диагнозом острой кишечной инфекции антибиотиками и пектином, в сочетании с антибиотиком, показано, что совместное применение НМ-пектина с антибиотиками, определенно свидетельствует о преимуществе данного метода по сравнению с традиционными. Ими установлено, что добавление НМ-пектина в рацион больных ускоряет лечение, что является очевидным результатом токсино-связывающих, иммуно-стимулирующих и других полезных действий пектинового гидроколлоида на кишечную микрофлору. Следовательно, экологический эффект пектина способствует восстановлению и росту кишечных масс, нормализирует функцию кишечника и способствует лечению многих заболеваний.

Таким образом, вышеприведенные данные свидетельствуют о всевозрастающей области применения пектиновых препаратов в медицине и фармацевтической промышленности, что требует широкого анализа роли этих природных веществ в профилактике и лечении различных заболеваний человека.

Количественные методы анализа функциональных групп

Для определения содержания кальция в растительном сырье, необходимо привести его из связанного в растворимое состояние. Для того, чтобы растворить кальций необходимы сильные кислоты, такие как HCI, H2S04, HN03 и др.

Для определения Са в ПВ, необходимое количество (100мг) образца обрабатывают 4н раствором соляной кислоты (20 мл ) и нейтрализуют 4н раствором NaOH (20 мл). Полученный раствор разбавляют до 100 мл, добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, рН = 10-11 (буферный раствор готовят следующим образом: взвешивают на технических весах 54 г NH4CI, отмеряют мензуркой 350 мл концентрированного раствора NH4OH, смешивают их и разбавляют дистиллированной водой до общего объема 1л. NBUCI и NH4OH не должны содержать щелочноземельных, цветных и черных металлов) и 0,5- 1,0 мл раствора индикатора эриохрома черного Т (вместо раствора индикатора можно брать порошкообразную его смесь с NaCI 1:100, прибавляют ее небольшими порциями до получения винно-розовой окраски раствора). Раствор нагревают до 40С и титруют 0,05н раствором трилона Б до перехода окраски в сине-зеленую. Если раствор не содержит заметных количеств солей магния, то перед титрованием вводят 5 г комплексоната магния (Na+)2[MgY]

Если в растворе имеется небольшое количество тяжелых металлов, то в него добавляют 0,5 г Na2S. Содержание кальция вычисляют по формуле: ХС.» =V V,-20,04; (2Л0) где, V - объем раствора полученного после разведения, мл; Vi - объем раствора трилона Б, мл; V2 - объем пробы раствора, взятой для титрования, мл; N - нормальность раствора трилона Б; 20,04 - эквивалент ионов кальция. Определение студнеобразующей способности НМ-пектина [59]

Метод основан на определении максимальной прочности студня на разрыв в серии проб, приготовленных с различным содержанием кислоты. Определение производится на приборе ТАРР-Бейкера. По ТАРР-Бейкеру нормальным считается студень, содержащий 65% сахара, оптимальное количество винной кислоты и такое количество пектина, чтобы прочность его на разрыв по прибору ТАРР-Бейкера соответствовало 50 см столба четыреххлористого углерода. Число градусов ТАРР-Бейкера (ТБ) показывает, какое количество сахара в граммах связывает один грамм данного пектина для образования нормального студня.

Для нахождения максимальной величины студнеобразующей способности готовят серию из 5-8 проб, сваренных с различным количеством раствора винной кислоты, в интервале рН = 3,4-2,6. Ориентировочное количество кислоты от 0,2 до 2,0 мл с интервалом 0,2 мл.

Навеску 0,36 г пектина ,взвешенную с погрешностью 0,01 г, переносят в сухую или ополоснутую спиртом мерную колбу объемом 500 мл, увлажняют 3-4 мл спирта и растворяют в теплой (30-40С) воде при интенсивном перемешивании. Затем колбу с содержимым охлаждают до 20С, доливают воду до метки и встряхивают. Отбирают пипеткой 50 мл пектинового раствора и переносят в предварительно взвешенную вместе со стеклянной палочкой-мешалкой емкость для варки студня. Пипетку ополаскивают 25 мл воды, собирая ее в емкость, добавляют 108 г сахара, взвешенное с погрешностью не более - 0,1 г. Смесь нагревают до кипения, вносят требуемое количество раствора винной кислоты и продолжают варку при постоянном перемешивании до получения массы нетто 167 г, взвешенной с погрешностью не более - 0,1 г. Продолжительность варки не должна превышать 5 минут с момента закипания смеси, что достигается регулированием нагрева. В ходе варки массу проб периодически проверяют взвешиванием. По достижении требуемой величины массы смесь тот час выливают в стандартный стеклянный стакан, придерживая образовавшуюся на поверхности пленку мешалкой, стакан заполняют на высоту 65 мм, помеченную чертой. Через 1 мин с поверхности студня осторожно снимают образовавшуюся тонкую пленку, а еще через 10 мин поверхность студня покрывают тонким слоем жидким вазелиновым маслом, нанося его пипеткой (8-10 капель). Пробу охлаждают, помещая стакан в ванну с холодной водой, затем оставляют при комнатной температуре не менее чем на 20 час. В зоне предполагаемого максимума готовят две пробы студня с одинаковым количеством кислоты.

Из серии определений учитывают максимальный результат и находят студнеобразующую способность в градусах ТАРР-Бейкера по таблице. При этом пользуются значениями величины столба четыреххлористого углерода от 20 до 50 см, соответствующих пределу наибольшей точности. В случаях , когда высота столба четыреххлористого углерода, определенного в опыте , выходит за указанные пределы, необходимо приготовить новую серию проб студня с увеличенным или уменьшенным количеством пектина , отличным от 0,36 г.

Полиэлектролитические свойства НМ-пектинов

Причина такого расхождения связана с различными факторами. К этим факторам в основном относятся степень и распределение этерифицированных карбоксильных групп, соотношение гомо- и рамногалактуронановых цепей в макромолекуле, а также выбор концентрационной области при измерении вязкости растворов пектина. Поэтому при выборе области концентрации и при переходе от разбавленного к умеренно концентрированному и концентрированному раствору и качества растворителя нами учитывались различные критерии, в частности, сравнение концентрации (С) с обратным значением характеристической вязкости (1/[г)]) и оценка значений констант Хаггинса (Ki). Эти же критерии применялись, также для растворов различной ионной силы (J), которая достигалась прибавлением в раствор различных количеств солей NaCl, КО, СиС12, СаС12, АІСІз. Показано [104], что во всей области концентрации пектина и ионной силы достигается критерий С 1/[г], что свидетельствует о выполнении всех измерений вязкости в области разбавленных растворов. Величина К] увеличивается с ростом ионной силы раствора и в изученном интервале удовлетворяется критерий Ki 055, что соответствует понятию «плохой растворитель». При выполнении измерений в присутствии солей натрия и калия лишь при низких значениях ионной силы качество растворителя удовлетворяет критерию «хорошего растворителя» (Ki » 0,2 0,3).

Во всех изученных системах кроме растворов, содержащих ионы кальция, происходит прямолинейное уменьшение величины [т] с ростом ионной силы. В присутствии ионов Са величина [т] увеличивается с ростом концентрации солей. Полученные результаты указывают на то, что если действие ионов щелочных металлов, меди и алюминия направлено на уменьшение эффекта полиэлектролитического взаимодействия в полимерной цепи вследствие частичного экранирования зарядов, то ионы кальция могут непосредственно взаимодействовать с карбоксильными группами пектиновых макромолекул. В связи с тем, что все измерения проводились в разбавленном растворе, где исключается межцепное взаимодействие, аномальное поведение ионов кальция следует целиком отнести к внутримолекулярному эффекту, который, по видимому, обусловлен изменением формы полимерного клубка.

По данным измерений характеристической вязкости можно оценить параметр жесткости «В» при различных концентрации фоновых электролитов по уравнению:

Для этого проводили измерение характеристической вязкости при различном содержании фонового электролита. По полученным данным строили график зависимости [л] от \l4j, где J - ионная сила раствора. По наклону полученной прямолинейной зависимости находили величину: которая связана с параметром «В» из (3.3). Здесь величина [г)]од — характеристическая вязкость полимера, полученная в 0,1 М растворе соли. Величина X) - изменяется в пределах от 1,2 до 1,4. Для приближенной оценки величины «В» можно использовать среднюю величину V, равную 1,3.

Данные таблицы 3.2 показывают, что величина «В» для всех исследованных систем принимает небольшие значения, что свидетельствует о значительной жесткости макромолекул НМ-пектина. Даже в присутствии солей щелочных металлов, где, по всей вероятности, отсутствует специфическое взаимодействие ионов с пектиновой макромолекулой, «В» имеет значение в десять раз меньше, чем для полиакриловой кислоты (В=0,44), что свидетельствует о более жесткой структуре цепи первой макромолекулы по сравнению со второй.

В присутствии ионов поливалентных металлов этот эффект еще больше усиливается и «В» принимает минимальное значение в системах, содержащих ионы кальция (В=0,0035), которое почти в полтора раза меньше, чем для такой жесткоцепной макромолекулы, как ДНК (В=0,0055).

Таким образом, характер изменения параметра «В» и соответственно жесткости макромолекул НМ-пектина является симбатным валентности ионов металлов, за исключением ионов кальция, где имеет место специфическое ионное взаимодействия внутримолекулярного типа, приводящее к резкому увеличению жесткости макромолекул.

Похожие диссертации на Поведение низкометилированных пектинов в растворе и изучение их гелеобразующих свойств с ионами поливалентных металлов