Способ количественного определения водорастворимых производных целлюлозы в их растворах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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