Изучение металлсвязывающей способности некрахмальных полисахаридов (на примере пектина, хитозана и альгината натрия). Изучение металлсвязывающей способности некрахмальных полисахаридов (на примере пектина, хитозана и альгината натрия) Выпускная квалификационная работа по специальности
 Скачать 451.9 Kb.
|
2 Экспериментальная часть2.1 Характеристика объектов исследованияВ качестве объектов исследования были использованы образцы пектина, хитозана и альгината натрия. Пектин (Пек) – природный полисахарид, образованный главным образом остатками галактуроновой кислоты. Mw =15 000. Хитозан (Хит) – полисахарид, макромолекулы которого состоят из N-ацетил-D-глюкозамина и случайно-связанных β-(1-4) D-глюкозаминовых звеньев. Mw= 40 000. Альгинат натрия – натуральный полисахарид, представляющий собой соль альгиновой кислоты, которая состоит из остатков α-L-гулуроновой кислот и β-D-маннуроновой кислот, соединенных (1→4)-связями. Mw =21 000. Исследовали ряд модельных растворов с концентрациями Сu2+ от 1,56 до 11,72 ммоль/дм3. 2.2 Методы исследования 2.2.1 Модифицирование полисахаридов Модификация хитозана: навеску хитозана массой 3 г растворяли в 100 мл 1% уксусной кислоты до образования густого геля, затем выполняли переосаждение 3% раствором NaOH до рН 7. Полученный осадок промывался дистиллированной водой и высушивался на воздухе при температуре 80 °С [27]. Модификация пектина и альгината натрия: навеску полисахарида массой 0,4 г заливали 25 мл 0,05 М водным раствором динатриевой соли ЭДТА и перемешивают в течение 15 мин до полного растворения. Для осаждения к полученному раствору добавляли равный объем 96%-ного этилового спирта. После образования плотного коагулянта его трижды промывали 96%-ным этиловым спиртом в количестве 1 объема на 1 начальный объем раствора пектина и альгината в ЭДТА. При этом достигается полное удаление водного раствора комплекса ЭДТА с ионами солей поливалентных металлов. Время каждой из трех промывок 15 мин. После промывки полученный плотный коагулянт высушивался на воздухе в течение 2 суток при температуре 20-22 °С [14]. 2.2.2 Определение массовой концентрации иона меди фотометрическим методом с образованием аммиачного комплекса Колориметрическое определение меди основано на образовании с аммиаком комплекса [Сu(NН3)4]2+, окрашенного в интенсивно - синий цвет. Оптическую плотность измеряют при λ = 600 нм. Приготовление стандартного раствора меди: 3,927 г сульфата меди CuSO4·5Н2О переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют, приливают 5 см3 концентрированной серной кислоты и доводят водой до метки. В 1 см3 этого раствора содержится 1 мг иона Cu2+. Для построения калибровочного графика в 6 мерных колб на 50 см3 помещают соответственно 25; 20; 15; 10; 5 и 3 см3 стандартного раствора соли меди. В каждую из колб прибавляют по 10 см3 разбавленного раствора аммиака (1:3) и доводят водой до метки. Далее все растворы колоримерируют при красном светофильтре и строят калибровочный график. В качестве раствора сравнения используют раствор, содержащий аммиак: 10 см3 разбавленного раствора аммиака на 50 см3 воды. Готовят ряд модельных растворов с концентрацией меди 0,1; 0,25; 0,5 и 0,75 мг/дм3. В коническую колбу помещают навеску адсорбента массой 0,1 г (пектин и альгинат натрия) или 0,2 г (хитозан), заливают модельным раствором и выдерживают от 5 минут до 3 часов при эпизодическом перемешивании. После этого содержимое колб отфильтровывают и определяют остаточное содержание иона фотоколориметрическим методом. К 40 см3адсорбтива приливают 10 см3 разбавленного раствора аммиака (5%) раствор перемешивают, помещают в кювету и колориметрируют при красном светофильтре. Оптическую плотность измеряют при λ = 600 нм по отношению к холостому опыту в кювете с толщиной слоя 20 мм. Далее по калибровочному графику находят равновесную концентрацию ионов меди в исследуемом растворе. 2.2.3 Методика определение координационных параметров комплексов полисахаридов с ионами меди (II) Равновесие реакции комплексообразования выражали по следующей схеме: M + nL ↔ MLn, (3) , где L - лиганд (мономерное звено полимерной цепи), М - ион металла, и MLn - полученный комплекс. Используя это уравнение, запишем выражения для расчета количества полимерных лигандов участвующих в образовании комплекса (n) и условной константы устойчивости комплекса (βa):  (4) (5)где [M] - равновесная концентрация иона металла, [L] – равновесная концентрация полимерного лиганда, индексы 0 и r обозначают исходные концентрации реагентов и концентрации реагентов, израсходованных на образование комплекса соответственно. Используя уравнение (5), выразим равновесную концентрацию лиганда: [L] = [L]0 - n{[M]0 - [M]}(6) Равновесная концентрация комплекса [MLn] будет равна 1 при условии полного осаждения комплекса из системы. Подставив значения равновесной концентрации комплекса и равновесной концентрации полимерного лиганда, выраженной через уравнение (6), в уравнение (2) получим следующие выражения с двумя неизвестными:  (7) (8)Определив равновесные концентрации иона металла [M]i и зная значения исходных концентраций полимерного лиганда [L]0i и иона металла [M]0i получим серию кривых зависимости lg βai = f(ni). Точка пересечения двух кривых является решением уравнения с двумя неизвестными lgβai и ni. Распределив кривые по парам, получим серию точек пересечения, представляющих собой ряд решений уравнения (8), с помощью которых получим средние значения lgβaср и nср [31]. Получение комплексов полисахаридов с катионами меди и определение связанной меди проводилось следующим образом: готовили раствор полисахарида с необходимой концентрацией, к раствору хитозана объемом 50 мл добавляли раствор NaOH с концентрацией 0,1 моль/л до достижение рН = 6, затем ко всем растворам полисахаридов добавляли раствор соли двухвалентного металла (CuSO4∙5H2O) с необходимой концентрацией. Через 60 минут интенсивного перемешивания, целевой продукт осаждали ацетоном, отделяли путем фильтрования раствора через фильтр синяя лента и определяли концентрацию ионов меди в растворе фотометрическим методом. |