Гидродинамические свойства и структура макромолекул лигнинов овса Avena Sativa и капусты Brassica Oleracea

• Автор: Миронов, Михаил Валериевич
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Сыктывкар
• Количество страниц: 114 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Исследования лигнинов хвойной древесины
1.2 Исследования лигнинов лиственной древесины
1.3 Исследования недревесных лигнинов
1.4 Заключение
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1 Характеристика сырья
2.2 Выделение препарата
2.3 Исследование химической структуры лигнинов физико-химическими методами
2.4 Исследование химической структуры лигнинов химическими методами
2.5 Гидродинамические методы исследования
Глава 3. Обсуждение результатов
3.1 Исследование химической структуры лигнинов ДЛ-К и ДЛ-Об
3.2 Исследование полимерной структуры лигнинов ДЛ-К и ДЛ-Об
3.3 Изучение термодинамической гибкости макромолекул ДЛ-К и ДЛ-Об
Выводы
Список.литературы

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ДЛ-К — диоксанлигнин, выделенный стеблей (кочерыжки) капусты
ДЛ-Об - диоксанлигнин, выделенный из оболочек зерен овса
ДЛ-О - диоксанлигнин, выделенный из ксилемы овса
МКХ - уравнение Марка-Куна-Хаувинка
а,Ъ,с — степенные показатели в уравнении МКХ
К,,, К$, К0 - предэкспоненциальные множители в уравнений МКХ
Ао — гидродинамический инвариант Цветкова-Кленина
М$р - молекулярная масса определенная по методу Сведберга
Мрч - молекулярная масс определенная по данным диффузионно-вязкостного
анализа
[77], О, £, (1—Ур) - характеристическая вязкость, коэффициенты
седиментации и диффузии, архимедов множитель системы полимер -растворитель.
ф, Д - фрактальная размерность и фрактонная размерности g - фактор ветвления
/- количество ветвлений в уравнении Зимма-Штокмайера ООП - относительная оптическая плотность МЛ, ЭЛ, ЩЛ - метаноллигнин, этаноллигнин, щелочной лигнин Мо - молекулярная масса фенилпропановой единицы кх - коэффициент Хаггинса в уравнении Хаггинса
КТО - метод определения фрактальной размерности по Козлову-Темираеву-Созаеву
ОЬА С1-С1 - диффузно лимитированная агрегация типа кластер - кластер БЬА Р-С1 - диффузно лимитированная агрегация типа частица - кластер а - параметр заторможенности внутреннего вращения М/ - масса единицы длины
сі- гидродинамический диаметр макромолекулярной цепи Лк. - статистический сегмент Куна

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Лигнины относятся к числу важнейших компонентов растительной ткани. Различные отходы сельскохозяйственного производства, технические отходы мукомольной промышленности и овощеводства, содержащие значительные количества растительных биополимеров, представляют собой потенциально ценное сырье для химической промышленности. В последние годы было показано, что лигнины - эго перспективные природные соединения для создания нового класса биомедицинских препаратов полифункционального назначения, в том числе антиоксидантов, онко- и геропротекторов. Однако сегодня препараты на основе лигнинов, в основном хвойных пород древесины, применяются лишь в качестве энтеросорбентов. Лигнины других классов, в том числе травянистые, практически не используются, что обусловлено недостаточной их изученностью. В связи с этим исследования химической и топологической структуры макромолекул недревесных лигнинов являются весьма актуальными. Новые знания о строении этих полимеров позволят расширить спектр продуктов, получаемых из растений. Одним из классических подходов к познанию строения органических высокомолекулярных соединений является исследование физико-химических свойств растворов методами молекулярной гидродинамики, которые позволяют получить надежные данные о конформациях и топологической структуре макромолекул. Результаты исследования ранее не изученных недревесных лигнинов имеет не только прикладное, но и теоретическое значение, в том числе для разработки концепции о топологической структуре природных лигнинов различных классов.
Целыо работы является характеристика химической и топологической структуры макромолекул лигнинов, выделенных из травянистых растений - капусты Brassica oleracea и овса Avena sativa.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

По полученным значениям молекулярных масс и М0 авторами были рассчитаны значения степени полимеризации обозначенные как хя. При экстраполяции функции 1/хи к нулю было получено критическое значение параметра ас равное для исследуемых лигнинов 0,33. Согласно Флори [88] значение этого параметра равняется

где f— функциональность узла ветвления. Из приведенной формулы было получено что, функциональность / лигнинов тополя равняется 4. Таким образом, лигнин тополя P. trihocarpa представляет собой разветвленный полимер с четырехфункциональным узлом ветвления. Аналогичные результаты, как было показано выше, получены для других лиственных лигнинов: березы, осины [40], акации [30] и рябины [65].
Опираясь на методики, разработанные Фукугавой, Эде, Ральфом и другими [89-93], по двумерной корреляционной ЯМР-13С-спектроскопии, авторы работы [94], Капанема, Балакшин и Кадла, количественно изучали химическую структуру ЛМР эвкалипта большого Eucalyptus grandis. Препарат выделяли по методике Бьеркмана [95] с предварительной обработкой сырья и содержанием лигнина по Класону 26,4 %. Количество метоксильных групп определяли по интегральной интенсивности резонансных сигналов 54-58 м.д. Установлено, что на одну ФПЕ приходится 1,6 метоксильных групп. При проведении расчетов было получено соотношение G:S:H=36:62:2. Аналогичный результат, 62 S-ФПЕ из 100, был получен Рохиным для осинового ДЛ [39], при количестве гваяцильных структур - 26. Согласно методикам, предложенным Джангом и др. [96, 97] было рассчитано количество структур (на 100 ФПЕ): спиродиенона - 4, фенилкумарана - 3, пинорезииола и сирингарезинола - 3 и [5-0-4 - 55. Несколько иные результаты были получены при исследовании лигнина Е. grandis Адлером [98]. В таблице