Ферментативная деструкция природных полисахаридов - Курсовая работа

В последнее время в мире все чаще стали задумываться о реальной замене невозобновляемых энергоисточников, таких как газ, нефть и уголь, на возобновляемые. Глюкоза и другие моносахариды, получаемые в результате гидролиза природных полисахаридов (целлюлозы, гемицеллюлоз, крахмала) являются важнейшими компонентами питания человека, животных и микроорганизмов и служат дешевым источником сахаров для удовлетворения постоянно возрастающей потребности в сырье пищевой, микробиологической, медицинской и химической отраслей промышленности. Из глюкозы с помощью разнообразных химических, ферментативных и микробиологических процессов получают белковые и ферментные препараты, фруктозу и другие сахаристые вещества, аминокислоты, органические соединения разных классов, в том числе кислоты, спирты, антибиотики, важнейшие мономеры и т. д. С проблемой гидролиза полисахаридов тесно связана разработка новых подходов к биоконверсии энергии, поскольку гидролитическая стадия играет важную роль в получении газообразного топлива (биогаза) из растительной биомассы. В данной работе рассмотрены теоретические аспекты ферментативной деструкции природных полисахаридов - компонентов растительного сырья Интерес к исследованию этой проблемы обусловлен необходимостью разработки научных основ тех направлений физико-химической энзимологии и ферментативной кинетики, которые связаны с функционированием полиферментных систем, особенно с ферментативными реакциями со сложной стехиометрией (когда субстрат является полимером, а промежуточные и конечные продукты - олиго-или мономерами)Абсолютно сухая древесина в среднем содержит 49% углерода, 44% кислорода, 6% водорода, 0,1-0,3% азота. В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний и другие элементы. Перечисленные химические элементы образуют основные органические вещества: целлюлозу, лигнин и гемицеллюлозы. Пучки макромолекул целлюлозы - тончайшие волоконца называются микрофибриллами. Лигнин - полимер ароматической природы (полифенол) сложного строения; содержит больше углерода и меньше кислорода, чем целлюлоза.Целлюлоза содержится в древесине, однолетних растениях, травах, льне, конопле, хлопке, в оболочках семян плодов, в морских и пресноводных водорослях. По молекулярному строению целлюлоза представляет собой линейный полимер, ангидроглюкозные звенья которого связаны ? - 1,4 - D - глюкозидными связями. Степень полимеризации (СП) нативной целлюлозы может составлять более 10 тыс., а молекулярная масса - более 1,5 млн. Длина одного ангидроглюкозного звена равна 5,15, следовательно, длина молекулы целлюлозы будет около 5 мкм. Целлюлоза в нативном состоянии представляет собой полимолекулярное соединение, в состав которого входят молекулы, идентичные по своему строению, но отличающиеся по длине. Метод основан на определении вязкости целлюлозы в таких растворителях, как медно-аммиачный комплекс, комплекс металлов (Си, Ni) со щелочью и биуретом, комплекс железо-тартрат натрия (железовиннокислый комплекс), комплексы этилендиамина с металлами Со, Си, Zn, Ni, Cd (кооксен, куэн, цинкоксен, ниоксен, кадоксен, соответственно).Содержание лигнина или отвечающая ему степень провара целлюлозы - один из основных показателей, определяющих пригодность небеленой целлюлозы для производства тех или иных видов бумаги. Если целлюлоза предназначена для химической переработки, то присутствие в ней лигнина во многих случаях не допустимо. Если целлюлоза предназначена для бумажного производства, то присутствиев ней пентозанов в целом благоприятно,т.к. способствует повышению механической прочности, улучшает проклейку и увеличивает набухаемость и способность полуфабриката к размолу. Особенно высокую зольность (3-4%) имеет соломенная целлюлоза вследствие большого содержания золы в исходном сырье, тогда как в древесных целлюлозах содержание золы обычно составляет 0,3-0,5%.Зольность не имеет особого значения для целлюлозы, предназначенной для бумажного производства, за исключением случаев изготовления некоторых специальных видов бумаги (фильтровальных, фотографических, электроизоляционных и т.д.), но она является одним из важных показателей целлюлоз для химической переработки. В целлюлозах, предназначенных для химической переработки, содержание альфа - целлюлозы является одним из основных показателей.Применяемые в промышленности и исследованные в лабораторных и полузаводских условиях методы получения целлюлозы из древесины и однолетних растений довольно многочисленны и число их продолжает расти. Все способы получения целлюлозы основаны на том, что лигнин поддается разрушительному действию многих химических реагентов гораздо легче, чем целлюлоза.

Содержание

Введение

1. Структура и физико-химические свойства древесного сырья

1.1 Состав древесины

1.2 Целлюлоза

1.2.1 Свойства технической целлюлозы и показатели ее качества

1.2.2 Способы получения целлюлозы

1.3 Лигнин, строение, химический состав и свойства связи

1.4 Гемицеллюлоза

1.5 Химический состав древесины

2. Ферментативный гидролиз

2.1 Механизм ферментативного гидролиза

2.2 Целлюлолитические ферменты

3.Микробиологический синтез

3.1 Целлюлолитические микроорганизмы и ферменты

3.2 Биоконверсия трудноразлагаемых веществ

4. Методическая часть

4.1 Определение холоцеллюлозы надуксусной кислотой

4.2 Определение массовой доли РВ в гидролизатах эбулиостатическим методом

4.3 Определение пентозанов фотоколориметрическим методом с орсиновым реагентом

4.4 Определение лигнина с 72%-ной серной кислотой в модификации Комарова

5. Результаты по проделанной работе

6. Список литературы