Разработка механо-биохимических методов модификации льноволокна и материалов на его основе с целью улучшения их свойств

• Автор: Шигаева, Ирина Валентиновна
• Шифр специальности: 05.19.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 244 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. ИЖЕНЕРНАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ В ТЕХ1Л0ГИИ ,

ПОЛУЧЕНИЯ ЛЬНЯНЫХ МАТЕРИАЛОВ С УЛУЧШЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ

1Л. Лен как субстрат для биохимической конверсии

1.1.1. Морфологическая .структура льняного волокна

1.1.2. Химический состав льна

1.2. Применение биохимических методов в процессах переработки льна и его облагораживании

1.2.1. Способы первичной обработки льняного волокна

1.2.2. Модификация льняного волокна

1.2.3. Ферментные препараты для биоконвсрсии лигнинсодержащих материалов

1.2.4. Влияние ферментов на компоненты льняного волокна материалов
1.2.4.1. Ферментативная деструкция пектина
1.2.4.2. Деструкция льняной целлюлозы целлюлазами
1.2.4.3 рименение гемицеллюлаз для модификации
льняных волокон
1.2.4.4. Биодеградация лигнина льна ферментами
Выводы по главе 1.
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЬНЯНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Биотехнологические методы исследования
2.2.1.1. Определение содержания протеинов в рабочих растворах до и после ферментных обработок льняных материалов
2.2.1.2. Определение редуцирующих сахаров в растворе
2.2.1.3. Методика определения активностей ферментов по отношению к различным субстратам
2.2.1.4. Условия проведения ферментных обработок льняных материалов
2.2.2. Методы изучения структуры и свойств материалов на основе льна
2.2.2.1. Изучение химического состава льняных волокон
2.2.2.2. Сканирующая электронная микроскопия СЭМ
2.2.2.3. Метод тестирования состава льняных тканей колориметрическим методом
2.2.3. Методы исследования льняных материалов, как субстратов для биологической конверсии
2.2.3.1. Микробиологические исследования
2.2.4. Г игроскопические свойства льняных материалов
2.2.5. Геометрические исследования волокон льна
2.2.5.1. Средняя линейная плотность льняного волокна
2.2.5.2. Длина волокна
2.2.6. Физикомеханические испытания
2.2.6.1. Аппаратура для оценки механических свойств льняных материалов
2.2.6.2. Оценка разрывных характеристик льняного волокна, пряжи и ткани по диаграмме растяжения
до разрыва
2.2.6.3. Исследование свойств льняной пряжи в режиме релаксации напряжений
2.2.6.4. Исследование механических свойств текстильных нитей при кручении
2.2.6.5. Определение жесткости пряжи на изгиб
2.2.6.6. Несминаемость льняной ткани
2.2.6.7. Измерение жесткости при изгибе и
драпируемости льняных материалов
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МЕХАНОБИОХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ КОРОТКОГО ЛЬНЯНОГО ВОЛОКНА
3.1. Содержание белка и сахара в используемых ферментных эд препаратах
3.2. Влияние различных видов пектиназ на изменение м растворов и температуры при обработке полигалактуроновой кислоты и пектина
3.3. Короткое льняное волокно, как лигноцеллюлозный материал для биоконвсрсии
3.4. Изучение микробной обсемененности льняного волокна и объектов окружающей среды
3.5. Получение и исследование свойств льняного котонина
3.5.1. Реакционная способность льняного волокна после промывки в воде, соде с ПАВ и обработок пектолитическими ферментами
3.5.2. Геометрические свойства льняного котонина, подвергнутого водной и биологической мочке
3.5.3. Исследование льняного волокна методом СЭМ
3.5.4. Структурные изменения биокотонина
3.5.5. Геометрические свойства льняного котонина 1 подвергнутого биохимической котонизации
3.5.6. Прядильные характеристики биохимически модифицированных льняных волокон
3.6. Включение ферментативных обработок в технологическую 2ф
схему получения льносодержащей пряжи
Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. БИОХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЛЬНЯНОЙ И ,
ЛЬНОСОДЕРЖАЩЕЙ РЯЖИ С ФЕРМЕНТАМИ ПЕКТОЛИТИЧЕСКОГО И ЦЕЛЛЮЛАЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
4.1. Изучение адсорбции ферментных препаратов на льняной
0 пряже
4.2. Кинетика процесса гидролиза льняной пряжи ферментными препаратами
4.3. Влияние ферментативных обработок на потерю массы р льняной 0 пряжи
4.4. Обработка льносодержащих пряж индивидуальными 4 ферментными препаратами и их смесями.
4.5. Технологические и гироскопические свойства льносодержащих пряж, модифицированных ферментными препаратами
4.5.1. Физикомеханические исследования льносодержащих пряж после индивидуальных и комбинированных пекниназоцеллюлазиых обработок
4.5.2. Оценка критерия качества льносодержащих пряж
4.5.3. Исследование релаксации напряжений 5 льносодержащих пряж
4.5.4. Влияние крутки на физикомеханические свойства льносодержащих пряж
4.5.4.1. Влияние крутки на прочность пряжи
4.5.4.2. Влияние крутки на прочность пряжи, неровноту по прочности и неровноту по удлинению
4.5.4.3. Влияние ферментативных обработок на жесткость льняных пряж при кручении
4.5.4.4. Опенка жесткости льносодержащих пряж при изгибе
4.5.5. Влияние ферментативных обработок на 9 гигроскопические свойства льносодержащих пряж
Выводы но главе 4.
ГЛАВА 5. ОБРАБОТКА ЛЫ1ЯНЫХ ТКАНЕЙ ФЕРМЕНТАМИ
ПЕКТОЛИТИЧЕСКОГО И ЦЕЛЛЮЛАЗНОГО ДЕЙСТВИЯ
5.1. Влияние предобработок льняных тканей на скорость реакции целлюлазного фермента
5.2. Влияние ферментативных обработок на разрывную нагрузку и 6 удлинение льняных тканей
5.3. Влияние ферментативных обработок на жесткость и 9 драпируемость льняных тканей
5.4. Изменение сминаемости льняных тканей в результате 1 ферментативных обработок
5.5. Визуализация и количественная оценка действия ферментов 3 на льняные ткани, при использовании метода адсорбции красителя Конго красного
Выводы по главе 5.
ОБЩИЕ ВЫ ВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Данная сетка образуется за счет водородных и химических связей между лигнином и нецеллюлозными углеводами ЛУсетка, где основную роль выполняют сложноэфирные связи между лигнином и звеньями уроновых кислот углеводов, а так же сетки, обусловленной структурой лигнина Лсетки. Последние полимеризуются до тех пор, пока все макромолекулы протопектин и ксилоглюкан не свяжутся ковалентно друг с другом таблица 1. Таким образом, можно отметить, что строение льняного волокна и его композиционный состав определяют свойства, которые зависят от условий и длительности выращивания льняного растения. Таблица 1. По химическому составу льняное волокно представляет собой многокомпонентный комплекс, состоящий из целлюлозы и сопутствующих веществ лигнина, гемицеллюлозы, пектиновых, воскообразных, белковых и минеральных веществ , 1. В зависимости от вида предобработки волокна, химический состав его может существенным образом изменяться таблица 1. В работе , , , авторы показывают влияние химического состава на прядильную способность волокон. Отмечается, что удаление пектиновых веществ, приводн к снижению обрывности, а следовательно, к увеличению прочности, особенно, у грубого волокна, степень одревеснения серединных пластинок которого составляет . Однако после полного удаления пекгинов из ровницы уровень обрывности увеличивается в 2 раза. Анализ химического состава льняных материалов достаточно затруднителен. В большинстве случаев используют различные цветные реакции на полимеры, входящие в состав льняного комплекса. Лигнин, например, определяют по цветной реакции с флороглюцином или по реакции Мейле действие перманганата калия с соляной кислотой , . Для определения пектинов используют цветную реакцию с красителями i или , , . Таблица 1. Пред Тип Цел Лиг Экстраг. Водораст. Целлюлоза льна, так же как и целлюлоза хлопка представляет собой высокомолекулярный полисахарид, который образуется в результате биохимических превращений и фотосинтеза простейших углеводов . Целлюлоза иредставляег собой длинную цепь из остатков аО и глюкозы, соединенных рглюкозидными связями, строение которой представлено на рис. Рис. Рис. Редуцирующие и нередуцирующие группы целлюлозы, механизм превращения 4кгемиацетальальдегид с участием редуцирующей группы целлюлозной цепи. Элементарное звено целлюлозы имеет циклическое строение и содержит четыре свободные гидроксильные группы, связанные внутри и межмолекулярными водородными связями. Было отмечено , что в результате гидролиза целлюлозной цепи образуются сахара и олигосахариды с редуцирующими и нередуцирующими группами рис. Таким образом, степень целлюлозного гидролиза, можно определить количеством редуцирующих сахаров, полученных в растворе в результате ферментативных обработок. Для всех целлюлозных материалов характерна структурная неоднородность наличие областей с кристаллическим и аморфным расположением макромолекул, что и определяет их свойства. В последнее время уделяется большое внимание упорядоченности расположения молекул, их ориентации в волокне и кристалличности 2, . Количественное отношение кристаллической и аморфной целлюлозы в волокнах обуславливает прочностные характеристики волокон, их поведение в различных средах набухание в кислых и щелочных растворах и реакционную способность волокон в отношении химических и физикохимических взаимодействий крашение и т. В аморфных участках дальний порядок отсутствует и сохраняется лишь общая направленность цепей. В аморфных участках относительно легко могут происходить реакции целлюлозы с другими веществами. Длина молекул целлюлозы значительно больше длины кристаллических участков, поэтому каждая макромолекула проходит последовательно ряд кристаллических и аморфных участков. Первичные фибриллы целлюлозы , соединяются между собой с помощью водородных связей в микрофибриллы, которые являются основными звеньями строения волокон целлюлозы. Микрофибрилы состоят из нескольких первичных фибрилл, поперечное сечение их составляет примерно 0 х 0 А, длина около 0 А. Между первичными фибриллами в микрофибрилле находится лигнин и гемицеллюлозы.