Способ количественного определения водорастворимых производных целлюлозы в их растворах
Иллюстрации
Показать всеРеферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских Соцналнстнческнх
Республик
«», 979994 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.81 (2 t ) 3304427/23-05 с присоедннениен заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 07.12.82. Бюллетень № 45
Дата опубликования описания07.12.82 (51)M. Кл.
G 01 N 33/00
G 01.Й 11/00
В ЮФстз@ ш"
CCCP
А0 явкам взабретвнкй и впрытий (53) УДК 543.8 (088.8) А. А. Туманов и Е, А. Коростылева (22) Авторы изобретения
Научно-исследовательский институт химии при Горьковском ордена Трудового Красного
Знамени государственном университете им. Н.И. Лобачевского (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПРОИЗВОДНЫХ
БЕЛЛЮЛОЗЫ В ИХ РАСТВОРАХ
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения водорас творимых производных целлюлозы.
Известен копориметрический способ определения целлюлозы и ее производных, основанный на реакции конденсации антро-5 на (9,10-дигидро-9-кетоантроцен) с продуктами их кислотного гидролиэа (1 1.
К недостаткам этого способа следует . отнести высокую токсичность реагентов, нестабильность антронового реактива и
1О низкую избирательность реакции.
Известен способ определения водорастворимых производных целлюлозы в растворах путем измерения их вязкости(2), Измерение вязкости дает представление о молекулярной массе полимера и средней степени попимеризации уравнение Марка-Ху вин ка f ) = К N, где Г ) = характеристическая вязкость; М - молекулярная масса; К и о — константы; и при использовании одной и той же степени полимеризации служит сравнитель2 ной характеристикой количества производных целлк>позы.
Однако в известном способе вязкость определяют в медно-аммиачных растворах, приготовление которых трудоемко, так как медно-аммиачные растворы необходимо предохранять от окисления кислородом воздуха, для чего создаются специальные установки. Кроме того, эти растворы токсичны. Измерением вязкости по известному способу можно охарактеризовать растворы относительно высоких концентраций (0,5-2,0%). Определение не избирательно.
Бель изобретения - у прошение процесса, повышение чувствительности и избирательности определения.
Поставленная цель достигается тем, что в способе количественного определения водорастворимых производных целлюлозы в их растворах, включаюшем измерение вязкости раствора производных целлюлозы, водный раствор производного целлюлозы обрабатывают ферментом целлюТаблица 1
О, 1 5-0,40
0,20-0,40
_#_e тилцеллкяоза
4,8
5,0
0,20-0,50
О, 1 5-0,50
30 .
5,2
7,2
6,8
7,1
О, 10-0,80
0,0 1-0,90
0,10-1,00
0,0 1-1,00
7,0
6,9
0,05-0,60 0,05-0,80
7,2
7,0
О, 10-0,80
0,10-0,70
7,4
7,5
Оксиэтилцеллюлоза
0,20-0,40
0,10-0,50
0,20-0,50
0,15-0,60
8,7 5,5
8,8 6,3
0,05-0,65 0,05-0,50
0,01-0,50 0,01-0,70
9,0
8,1 7,3
0,10-0,70
0,1 0-0,70
9,2
S,3
0,20-0,80 0,15-0,50
8,5 100
3 97 9994 4 лазного действия в оптимальных условиях Ферментативный гидролиз проводят в реакции деполимериэации, измеряют вяз» условиях оптимума действия эндодеполикость полученного раствора и определе-, меразы.,Пля использованных ферментных ние проводят по градуировочному графику препаратов "Белловиридин" и Беллолигзаэисимости вязкости раствора производ» порик" это рН 5,6 и 45 С. Проведение
-Ф ного целлюлозы от концентрации этого ферментативного гидролиза при оптимальраствора. ных параметрах обеспечивает максимальСпособ осуществляют следующим об- ный диапазон определяемых содержаний и разом. минимальную погрешность определения
Готовят раствор водорастворимого про (сравнительные табл. 1 и 2 ). иэводного целлюлозы в ацетатном буфере при интенсивном перемешивании в тече- В табл. 1 приведены результаты опрение 30-60 мин на магнитной мешалке. деления производных целлюлозы ферментРаствор ферментного препарата гото- ным способом при различных температувят растворением навески в ацетатном д рах (рН 5,6); в табл. 2 — то же, при буфере. различных рН (4 = 45 C).
979994
Табли ца
0,20-0,70 О, 1 5-0,55
О, 15-0,70 О, 1 5-0,60
5,7 8,6
5,9 8,7
Ме тилцеллюпоэа
3,6
4,0
0,10-0,75 0,15-0,70
8,6
7,1
0,10-0,80 0,10-0,70
7,7 8,4
7,2 8,9
7,00 6,3
4,8.
0,10-1,00
0,05-1,00
0,15-1,00
0,10-1,00
5,2
0,0 1-1,00
5,6
7,0
О, 1 5-0,80
6,0
9,3
Оксиэтилцеллюлоза
0,10-0,50 0,10-0,50
0,05-0,50 0,10-0,50
0,05-0,3 О О, 10-0,70 9,03
9,6
3,6
8,6
9,0
4,0
9,0
9,2
4>4
4,8 0,05-0,50 О, 10-0,70
5,2 0,01-0,50 0,05-1,00
8,7
8,8
7,5
9,8
5 6 0,01-0,50 0,01-0,70
8,1
7,3
0,05-0,50 0,10-1,00
9,8
6,0
8,6
Измерение вязкости выполняют в термостатированном вискозиметре Оствальда, куда заливают 10 мл анализируемого раствора в ацетатном буфере (рН 5,6).
Через 5 мин, когда раствор принимает требуемую температуру (45оC), в вискозиметр добавляют 2 мл 0,1%-ного раствора ферментного препарата, перемешивают барботированием воздуха и одновременно фиксируют секундомером время начала реакции. Через 15 мин ферментативной реакции, в процессе которой npoucho ходит разрыв ъ = 1,4 глюкоэидных связей, соединяюших остатки гпюкоэы в макромолекуле целлюлозы, измеряют время истечения реакционной смеси и вычисляют относительную вязкость раствора как от» ношение времени истечения реакционной
$5 смеси ко времени истечения чистого буферного раствора, Строят график зависимости относительной вязкости в фиксированный момент ферментативной реакции (15 мин) от концентрации анализируемого вещества.
На фиг. 1 представлен градуированный график определения метилцеллюпозы ферментным препаратом "Целловиридин (1 ) и
Целлолигнорин" (2); на фиг..2 - то же, определение оксиэтилцеллкщозы.
Пример 1. Готовят раствор метилцеллкдозы растворением 0,5 г в 100 мп ацетатного буфера, рН 5,6 при интенсивном перемешивании на магнитной мешапке в течение 30 мин. Метипцеллюлозу предварительно эамачивают в небольшом копичестве растворителя при 80 С для равномерного смачивания частиц. Из исходного раствора раэбавпением попучают раствор метипцеллюпозы неизвестной концентрации. Раствор ферментного препарата "Целловиридин готовят растворением
0,1 г в 100 мл ацетатного буфера рН
0,01 0,0012
0,05+ 0,0049
0,20+ 0,0228
0,511 0,0158
0,01
12,0
0,05
0,20
0,50
11,0
3,1
0,70
1,00
1,02+ 0,061
6,0
0,01
0,90
7 97 99
5,6 при умеренном перемешивании иа магнитной мешалке.
В вискоэиметр Оствальда с диаметром капилляра 0,56 мм при температуре термостатирования 45 С заливают о
10 мл анализируемого раствора. Через
5 мии добавляют 2 мл 0,1%-ного ферментиого препарата "Целловиридин", перемешивают барботированием воздуха и фиксируют время начала реакции.
t0
Через 15 мин ферментативной реакции измеряют время истечения реакционной смеси (Ф. = 89,6 с). Вычисляют относительную вязкость (от„) раствора как отношение времени истечения реакционной смеси ко времени истечения чистого буферного раствора (4 к= 79,6 с) 0 99,6 С тй 19 6 е ф о го
УПо предварительно построенному ка.- либровочному графику зависимости относительной вязкости от концентрации метилцеллюлоэы находим, что Q,.;-1,125 и
1,13 соответствует содержаййю метилцеллюлозы 0,10%.
Построение градуировочного графика заключается в приготовлении растворов метилцеллюлозы различных концентраций, проведении реакции ферментативного гидролиэа в условиях оптимума реакции ендодеполимеризации (рН 5,6; 45 С) и определении относительной вязкости раствора в фиксированный момент времени, 35
15 мин (табл. 3, фиг. 1, линия 1).
В табл. 3 приведены результаты для построения градуировочного графика on1 ределения метилцеллюлозы ферментным препаратом "Целловиридин", n = 6.
Т аблица 3
94 8
В табл. 4 приведены результаты опре деления метилцеллюлозы ферментным пре« паратом "Целловиридин (рН 5,6;
45оС rr = 6; с(, = 0,95).
Табл ица 4
0,71+ 0,0135 1,9
При сравнении данных, приведенных в табл. 2 и 4, видно, что использование ацетатных буферных растворов с рН, отличным от 5,6, не дает возможности определять метилцеллюлозу ферментным препаратом "Белловиридин" с пределами обнаружения (О 0 1-1,00%).
Результаты определения метилцеплюлозы при различных температурах термостатирования (табл. 1) демонстрируют преимущество выполнения процесса ферментативного гидролиэа при 45 С, что можно объяснить низкой скоростью гидролиза при пониженных температурах и депатурацией фермента при повышенных температурах..
Пример 2. Способ по примеру 1, отличающийся использованиемоферментного препарата "Целлолигнорин".
В табл. 5 приведены результаты для построения градуировочного графика определения метилцеллюлозы ферментным препаратом Беллолигнорин" (фиг. 1, линия 2), п=6.
Таблица 5
0,05
1,07
1,13
0,05
1,09
1,45
0,2
1,35
2,25
0,50
0,5
2,08
0,70
0,7
2,65
1,00
1,0
3,4
0,10
0,20
2,90
3,80! льная вяз»
Ч, ð
9 97 9994 10
В табл. 6 приведены результаты оп- Пример 4. Способ по примеру 2, ределения метилцеллюлоэы ферментным ожичающийся использованием в качестве препаратом Целлапигнорин" (pH 5,6; анализируемого вещества оксиэтнлцелt = 48 C; п =6; с =95) люпозы, Т а б л и ц а 6 5 .В табл. 9 приведены результаты для построения градуировочного графика опВведено, Найдено, Погрешределения оксиэтилцеллюлозы ферментным препаратом Беллолигнорин (фиг. 2, линия 2), n=6
0,056+ 0,0055
9,8
0,05
Таблица 9
4,6
0,20
4,4
0,50
4,1 15
0,70
0,960
0,01
8,5
1,00
1,10
0,05
Пример 3. Способ по примеру 1, отличающийся использованием в качестве анализируемого вещества оксиэтилцеллюлозы.
В табл. 7 приведены результаты для построения градуировочного графика определения оксиэтилцеллюпоэы ферментным препаратом "Целловиридин" (фиг. 2, линия 1),n=6
1,25
0,10
0,35
0,50
2,02
2,48
3,05
0,70
Таблица 7
В табл. 10 приведены результаты определения оксиэтилцеллюлозы ферментным препаратом Беллолигнорин . (рН 5,6; = 45ОС; n= 6; oL= 0,95)
Таблица 10
1,00
0,01
0,05
1,21
0,10
0,30
0,50.
1,81
0,009+ 0,0009 10,0
0,01
Ое51+. Ое0049 9ю7
2,81
0,05
В табл. 8 приведены результаты определения оксиэтилцеллюлоэы ферментным препаратом "Целловиридин" (рН 5,6;
= 45 С; n = 6; ot. =0,95)
Таблица 8
0,ll+ 0,0101 9,2
0,28+ 0,0247 8,5
0,50+ 0,0435 8,7
0,10
0i30
0,50
0,70
8,9
0,72k 0,064
0,01 0,011 1 0,0010 9,5
0,052+ 0,0050 9,6
0,11 10,0100 Р,1
0,05
0,10
0,20 0,19+ 0,0167 8,8
0,52+ 0,0442 8,5
0,50
0,18 - 0,0083
0,53+ 0,023
0,71+ 0,029
1,05+ 0,090
Таким образом, предлагаемый способ
50 по сравнению с известным имеет следуюшие преимущества: позволяет сократить продолжительность анализа с 2,5 ч до
0,25 ч за счет применения ферментных препаратов, а не медно-аммиачных раст воров, приготовление которых трудоемко, обеспечивает избирательность определения целлюлозы и ее производных блаФО 30 ф
У,д
5адернакио нетилцвиюаЯЫ, Ae.t
11 9799 годаря специфическому гидролитическому расщеплению микромолекул по 1,4- /3-глю-, коэидным связям под действием ферментов — целлюлаэ; обеспечивает висоФ кую чувствительность определения (aî
0 01%
1% против 0,5%); упрощает технику о 5 анализа, так как используются нетоксиче реагенты, на которые не влияет кислород воздуха.
Ф ормула изобретения
Способ количественного определения водорастворимых производных целлюло- i S эы s иHх р а сcт воoрpа х, включающий измерение вязкости раствора производных цел- люлоэы, о т л и ч а ю ш и и с я тем
Э что, с целью упрощения процесса, повышения чувствительности и избирательнос- щ
94 12 ти определения, водный раствор производного целлюлозы обрабатывают ферментом целлюлаэного действия в оптимальных условиях реакции деполимеризации, измеряют вязкость полученного раствора и определение проводят по градуировочному графику зависимости вязкости раствора производного целлюлозы от концентрации этого раствора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
;1 ° оренман И. М. Фотометрический анализ "Методы определения органических соединений". М., "Химия", 1970, с. 170, 2. Оболенская А. В. и др. Практические работы по химки древесины и целлюлозы. Ред. В. Я. Никитина, М„, Лесная промышленность",. 1965, с. 259 (прототип).
97 9994
Р/ Р2 Юд 04 ДХ Ф
003ф жйнид ОйсиВщилцРллюлОрбl %
Фиг. 2
Составитель Т. Мартинская
Редактор В. Лазаренко Техред С. Мигунова Корректор М. Ием ик
Заказ 9350/34 Тираж 887 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., p. 4/5
Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4