Обоснование ферментативных методов регулируемого расщепления углеводных примесей и делигнификации льняной ровницы

• Автор: Лепилова, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 05.19.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 226 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНОАНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Влияние примесей льняного волокна на его переработку в текстильном производстве

1.1.1. Гетерополимерный характер полиуглеводных примесей льняного волокна

1.1.2. Особенности химического строения лигнина и его реакционная способность

1.2. Технологические аспекты подготовки льняной ровницы к прядению

1.2.1.Использование химических методов подготовки льняной ровницы

1.2.2.Теоретические основы биокатализируемой деструкции полимеров и применения ферментов при подготовке льняной ровницы

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Характеристика объектов исследования и используемых химических материалов

2.2. Методы определения каталитических свойств ферментных препаратов

2.2.1. Определение декстрииогенной активности амилолитических препаратов
2.2.2. Определение осахаривающей активности ферментных препаратов
2.2.3. Определение пектиндеструктирующей способности ферментных препаратов
2.2.4. Определение пектинэстеразной активности
2.2.5. Определение эндополигалактуроназной активности
2.2.6. Определение экзополигалактуроназной активности
2.2.7. Определение пектинлиазной активности ферментных препаратов
2.2.8. Вискозиметрический метод определения эндоглкжаназной активности
2.2.9. Колориметрический метод определения экзоглюканазной активности
2.2 Определение экзоксиланазной и экзоксилозидазной активности
2.2 Метод определения целлюлазной активности 2.2Определение протеолитической активности
2.3. Методы определения содержания полиуглеводных примесей льняного волокна
2.3.1. Комплексный анализ пектиновых веществ, гемицеллюлоз и целлюлозы льна
2.3.2. Спектрофотометрический анализ углеводов, уроновых кислот и полисахаридов с помощью отолуидинового реагентп
2.3.3. Методы определения содержания лигнина в льняном во локне
2.3.3.1. Определение содержания нерастворимого лигни на в льняном волокне
2.3.3.2. Определение содержания растворимого лигнина и полифенольных соединений
2.3.3.3. Дифференциальный метод УФспектроскопии для определения функциональных групп лигнина
2.4. Фотометрический метод определения степени одревеснения льняного волокна
2.5.Метод оценки разрушения пектина после ферментативной об работки
2.6. Метод определения содержания восстанавливающих сахаров
2.7. Определение окислительновосстановительного потенциала редуцирующих систем и среды
2.8. Методика обработки льняного волокна
2.9. Определение качества подготовки льняной ровницы к пряде нию
2.9.1. Определение потери массы волокна
2.9.2. Метод определения показателя эффективности мацера ции технического льняного волокна
2.9.3. Определение степени полимеризации целлюлозы льняно го волокна
2.9.4. Определение геометрических и физикомеханических свойств льняных полуфабрикатов
2.9.4.1. Определение линейной плотности ровницы
2.9.4.2. Метод определения крутки пряжи
2.9.4.3. Определение разрывной нагрузки ровницы
2.9.4.4. Метод исследования разрывного удлинения
2.9.4.5. Определение работы разрыва льняной ровницы
2.9.4.6. Определение полной деформации текстильных материалов
2 Метод колористической оценки состояния льняного волокна
2 Методика оптической световой микроскопии
2 Методика растровой электронной микроскопии
2 Методы математической обработки результатов испытаний
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 .Изучение восстановительных свойств моносахаридов и про
дуктов деструкции полисахаридных примесей льняного волокна
3.1.1. Выявление редуцирующей способности моносахаридов по показателю окислительновосстановительного потенциала
3.1.2. Оценка реакционной способности моносахаридов во взаи
восстанавливающих моносахаридов
3.3. Обоснование состава полиферментных препаратов мацерацион 9 ноделигнифицирующего действия и разработка технологии биохимической подготовки ровницы из высоколигнифицированньгх сортов льняного волокна
3.3.1. Оценка влияния полимерного состава комплексного льня 9 ного волокна на качество получаемой пряжи
3.3.2. Закономерности деструкции полиуронидных соединений 6 льняного волокна пектолитическими ферментными препаратами
3.3.3. Разработка технологических подходов проведения фер 4 ментативнопероксидной подготовки льняного волокна к прядению
3.3.4. Промышленная апробация технологии ферментативно 4 пероксидной подготовки льняного волокна к прядению
Заключение ВКПМ о непатогенности штамма
Акт производственных испытаний технологического режима подготовки льняной ровницы с использованием специализированного полиферментного препарата Полифан МЛ на ОАО Вологодский текстиль
Акт производственных испытаний биохимического режима подготовки льняной ровницы с использованием специализированного полиферментного препарата Полифан МЛГ на ОАО Вологодский текстиль
Акт производственных испытаний биохимической технологии подготовки льняной ровницы к прядению с использованием экспериментальных образцов полиферментных препаратов на ОАО Вологодский текстиль
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ
АННОТАЦИЯ
Диссертационная работа посвящена разработке нового научнообоснованного подхода к использованию ферментативного катализа для интенсификации процессов деструкции лигнина льняного волокна и созданию усовершенствованной биохимической технологии подготовки ровницы из отечественных высоколигнифицированных сортов льна с использованием новых специализированных полиферментных композиций мацерационноделигнифицирующего действия.
Выявлены закономерности изменения редуцирующих свойств моносахаридов, входящих в состав полиуглеводных примесей льняного волокна, и экспериментально подтверждено протекание с их участием редокспревращений полимерного лигнина. Разработаны технологические приемы активации редуцирующей способности продуктов мацерационного расщепления углеводнобелкового комплекса соединительных тканей лубяного пучка, которые обеспечивают эффективную деполимеризацию лигнина и ускорение его окислительной деструкции на последующей стадии пероксидного беления. Обоснованы оптимальные уровни извлечения полимерных спутников целлюлозы при подготовке волокна к прядению, необходимый состав полиферментных препаратов и условия их применения в цикле ферментативнопероксидной обработки для обеспечения остаточного содержания пектиновых веществ 0,0, масс., гемицеллюлоз не менее масс., лигнина не более ,5 масс
Получены два экспериментальных полиферментных препарата мацерационноделигнифицирующего действия Полифан МЛГ на основе оптимизированного по составу нектолитического мультиэнзимного комплекса и Полифан МДЛ на основе пектинлиаз, промышленно выпускаемых на ОАО Сиббиофарм г.Новосибирск. Промышленной апробацией новых препаратов и усовершенствованной биохимической технологии на ОАО Вологодский текстиль подтверждено комплексное повышение качества получаемой пряжи при переработке отечественных сортов льняного волокна повышенной жесткости.
Основная часть диссертационной работы изложена на 2 страницах машинописного текста, содержит рисунков, таблиц и 4 приложения. Список литературы включает 4 источника.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Кроме того, неполное дегуммирование может стать причиной неровноты крашения пряжи или тканого полотна. Сложность удаления поверхностного слоя гуммивеществ подтверждают результаты микроскопического анализа состояния поверхности лубяных пучков, опубликованные в работе . Сопоставление различных видов химических и биохимических воздействий позволило авторам сделать вывод, что химическими методами полностью очистить поверхность волокна с сохранением прядомых свойств, то есть без значительного проявления элементаризации, практически невозможно. Химический состав компонентов в структурных образованиях связующих веществ комплексного льняного волокна существенно различается. По набору полимерных соединений срединные пластинки близки к матриксу первичной клеточной стенки волокна, и основным отличием является отсутствие армирующих целлюлозных фибрилл . Близки составы углеводнобелкового комплекса в поверхностном слое инкрустов и в межклетниках. Последние дополнительно содержат примеси лигнина, структура которых имеет характерные отличия от состояния полимера в клеточной стенке волокна. Поскольку основным направлением исследования является разработка методов подготовки текстильных материалов на основе селективного биокатализируемого разрушения примесей, в следующих разделах главы более детально проанализированы особенности строения содержащихся в комплексном льняном волокне полисахаридных соединений и лигнина. Углеводные спутники целлюлозы представлены в льняном волокне двумя группами соединений нейтральными полисахаридами гемицеллюлозы и полиурон идами пектиновые вещества. При этом обе группы веществ следует отнести к гетерополимерным соединениям, которые при гидролизе дают близкую по составу, а иногда и одинаковую смесь мономерных составляющих. Основным подразделяющим признаком является состав главной полимерной цепи. В гемицеллюлозах она сформирована остатками нейтральных сахаров, в пектиновых веществах звеньями 0галактуроновой кислоты. При этом боковые ответвления пектинов образованы нейтральными моносахаридами, а в гемицеллюлозах они сочетаются с уронидными звеньями. Гемицеллюлозы являются широко распространенными в природе полисахаридами, состоящими из различных сахаров. Они входят в состав клеточных стенок и соединительных тканей всех высших растений. В научной литературе в настоящее время не существует единой трактовки понятия гемицеллюлозы, что связано со сложностью строения и трудностью их фракционирования на индивидуальные вещества. Обычно гемицеллюлозы рассматриваются как гетерогенная группа соединений, разнообразная по составу и меняющаяся не только для различных видов растений, но также и в процессе их роста. Различные гемицеллюлозы получили свое название на основании содержащихся в их составе остатков нейтральных сахаров и уроновых кислот. Многообразие существующих в природе полисахаридов обусловлено особенностями стереоизомерного строения их мономерных звеньев, связанного с расположением гидроксильных групп относительно плоскости пиранозного цикла. Общепризнано подразделение этих соединений на две группы пентозанов и гексозанов, состоящих из мономерных звеньев соответственно с пятью или шестью атомами углерода. По данным в лубяных пучках льняного волокна обнаружено ,5 гексозанов, пентозанов и ,5 полиуроновых кислот. В нейтральных полисахаридах основными видами гексоз являются галактоза , глюкоза , манноза 7 и рамноза 1,5 , а пентозы представлены ксилозой ,5 и арабинозой . По мере приближения к целлюлозе преобладающими компонентами являются пентозаны более , а на долю гексозанов приходится ,5 . В клеточной стенке льняного волокна основным видом гемицеллюлозных примесей является ксилан, характерной особенностью которого, как и других пентозанов, является высокая разветвленность макромолекулы. Основная цепь состоит из 0 звеньев р1ксилопиранозы, соединенных р1,4глюкозидной связью. В боковых ответвлениях кроме звеньев ксилозы содержатся остатки других сахаров и в том числе уроновых кислот. Звенья Пксилопиранозы в положении 3 наряду с ответвлениями ксилозы могут содержать ацетильные группы СОСН3.