Анализ закономерностей проявления восстановительных свойств моносахаридов и продуктов деструкции полисахаридных примесей льняного волокна. Выявление механизмов протекания редокс-превращений лигнина под действием восстанавливающих органических соединений.
Аннотация к работе
В процессах облагораживания льняных материалов традиционно используются химические методы расщепления примесей под действием растворов кислот, щелочей и окислителей, в том числе хлорсодержащих соединений, применение которых ограничивается международными экологическими стандартами. С учетом возросших экологических требований к производственным процессам и качеству выпускаемой продукции весьма актуально создание альтернативных методов переработки и облагораживания льняных текстильных материалов. Эффективным решением данной проблемы является использование при подготовке льняных волокнистых материалов ферментных препаратов, высокоселективное действие которых может быть направлено на деструкцию массивных образований клеящих веществ в структуре комплексного волокна без повреждения тонких срединных пластинок между элементарными волокнами, а также волокнообразующего полимера. Наиболее сложной в плане практической реализации задачей является осуществление биокатализируемого расщепления лигнина, значительное содержание которого в отечественном льняном сырье затрудняет дробление льняных комплексов, обусловливает жесткость и низкие деформационные свойства текстильных полуфабрикатов. Настоящая работа направлена на формирование нового подхода к использованию ферментативного катализа для интенсификации процессов делигнификации льняных материалов за счет целенаправленного расщепления полисахаридных спутников целлюлозы и генерации эффективно действующих редуцирующих агентов, обеспечивающих протекание редокс-превращений в макромолекулах лигнина, частичную его деполимеризацию и ускорение окислительной деструкции при последующей пероксидной обработке.Проведен сравнительный анализ редуцирующей способности восстанавливающих моносахаридов, образующихся в результате биодеструкции полиуглеводных примесей льняного волокна, при варьировании их концентрации в растворе, температуры и РН среды. Установлено влияние химического и стереоизомерного строения моносахаридов на проявление редуцирующей способности их растворов. Показано, что наиболее высокими восстановительными свойствами обладают альдопентозы, входящие в состав гемицеллюлозных соединений и боковые ответвления полиуронидов льняного волокна, деметоксилированные продукты деструкции пектина, а также продукты ферментативного гидролиза крахмала, инвертируемые в ?-конформацию. Результаты анализа подтверждают способность моносахаридов проявлять свои редуцирующие свойства в окислительно-восстановительных взаимодействиях с модельными реагентами, сопоставимую при 80ОС с действием ронгалита, что явилось предпосылкой для оценки возможности их использования с целью инициирования процессов восстановительной деструкции лигниновых примесей льняного волокна. Воздействие растворов моносахаридов при 95ОС изменяет значение показателя ?LK следующим образом (%): b-глюкоза - 18; манноза - 22; метилгалактуронат-31,5; галактоза-35,7; галактуроновая кислота-37; ксилоза - 40. моносахарид льняной волокно лигнинПо данным потенциометрических исследований установлено влияние химического и стереоизомерного строения моносахаридов на проявляемую их растворами редуцирующую способность, обусловленную при низких температурах равновесным содержанием свободной альдегидной формы молекул и протеканием при нагревании термоинициируемых превращений с образованием продуктов, обладающих более высоким уровнем восстановительной способности. Для каждого сорта получены зависимости количества удаляемого пектина от уровня активности ферментов пектинэстеразы (ПЭ), эндополигалактуроназы (ЭНДОПГ) и экзогенных полигалактуроназ (ЭКЗОПГ), а также обобщающее уравнение, учитывающее изменения степени метоксилирования (СМ) разрушаемого субстрата и позволяющее оптимизировать состав биопрепарата: Показана возможность применения для подготовки отечественных сортов льняного волокна промышленно выпускаемых препаратов на основе пектин-лиазы. Обоснованы пути создания полиферментных композиций на основе пектиндеструктирующих ферментов, протеаз и экзогенных гемицеллюлаз и условия их применения для эффективного расщепления углеводно-белкового комплекса связующих веществ технического волокна, генерации моносахаридов и активации их редуцирующей способности для частичной деполимеризации лигнина, позволяющей снизить долевое содержание кислотонерастворимой его формы на 37-45 %. Результаты исследований реализованы при разработке двух модификаций полиферментных препаратов мацерационно-делигнифицирующего действия Полифан МЛГ и Полифан МДЛ на пектиназной и пектинлиазной основах и при усовершенствовании режима ферментативно-пероксидной обработки ровницы с введением стадии термоактивации редуцирующих свойств продуктов деструкции полисахаридных примесей волокна. По сравнению с результатами ходовой технологии биохимический способ подготовки волокна обеспечивает комплексное улучшение геометрических, прочностных и деформационных свойств формируемой пряжи, что выражается, в частности, в снижении ее толщины, коэффициента вариации по диаметру пряжи в 1,4-1,5 раза, ко