Методы исследования

2.2. Методы исследования

Определение молекулярной массы хитозана

Молекулярную массу хитозана определяли вискозиметрически по стандартной методике. Растворы концентрации 0,05 и 0,5 г/дл готовили растворением навески порошка полимера в ацетатном буфере (0,33 М СН₃СООН + 0,2 М СН₃СOONa) в течение одних суток. Использовали ледяную уксусную кислоту и уксуснокислый натрий квалификации ХЧ. Измерения проводили при 25⁰С в капиллярном вискозиметре Уббелоде, диаметр которого равен 0,54 мм. Расчёт ММ проводили по уравнению Марка-Куна-Хаувинка с константами К и α из работы ([h]=К ∙ М^α):

,

где [h]-характеристическая вязкость раствора, дл/г,

М – молекулярная масса.

Потенциометрическое титрование и расчёт степени деацетилирования.

Потенциометрическое титрование выполняли на универсальном ионометре ЭВ-74 с использованием стеклянного электрода. Точность измерения pH ±0,1. Перед работой прибор настраивали по стандартным буферным растворам. Навеску хитозана 0,2 г растворяют при перемешивании в 20 мл 0,1н растворе соляной кислоты при перемешивании на магнитной мешалке в течение 1ч. Полученный раствор титруют потенциометрически 0,03н раствором едкого натра до рН около 11. Первый перегиб кривой титрования соответствует избыточному количеству соляной кислоты, а второй – концентрации аминогрупп в навеске хитозана.

Степень деацетилирования определяют по формуле:

 ,

где: G – навеска хитозана в г;

m – количество молей аминосодержащих звеньев в навеске хитозана;

m = V∙T;

V – объем раствора NaOH в мл, соответствующий нейтрализации кватернизированной формы аминогрупп хитозана, определяемый разностью объемов второго и первого перегибов на кривой потенциометрического титрования;

Т – титр раствора NaOH в моль/мл, определяемый в холостом титровании 0,1н раствора HCl.

Точность и воспроизводимость определений может быть обусловлена степенью дисперсности и их влажностью.

Вывод формул:

G = m∙161 + X∙203;

161 – молекулярный вес элементарного звена хитозана;

203 - молекулярный вес ацетилированного звена хитозана;

X – количество молей ацетилированных звеньев в навеске.

;

После преобразований получаем формулу для определения СД.

Метод спектра мутности

Для определения параметров надмолекулярных образований в растворах хитозана (С = 0,5 г/дл), таких как средний размер частиц (), числовая () и весовая () концентрации использовали метод спектра мутности.

Под МСМ обычно понимают ряд построений, использующих данные по зависимости мутности системы от длины волны падающего света, которые позволяют получить информацию о рассеивающих частицах. В МСМ структурно-сложный раствор полимера моделируется коллоидной системой, в которой за дисперсную фазу принимаются агрегаты макромолекул (надмолекулярные частицы), а за дисперсионную среду - истинный раствор макромолекул. Такая модель оправдана в тем большей степени, чем больше световой энергии рассеивается на надмолекулярные частицы, по сравнению с рассеянием на флуктуациях концентрации единичных макромолекул в растворе.

Экспериментальным критерием преобладающей роли рассеяния от надмолекулярных частиц может служить визуально наблюдаемая опалесценция раствора или сама возможность измерения оптической плотности полимерных растворов на спектрофотометрах или колориметрах. Измерения оптической плотности проводили на фотоколориметре КФК - 2 в диапазоне длин волн l = 400-590 нм при t=20°С. Для характеристики мутности () исследуемых систем использовали ее значение при длине волны λ = 490 нм.

Таблица 3. Мутность и параметры надмолекулярных частиц растворов ХТЗ в ацетатном буфере в зависимости от времени хранения

Образец	, см-1			, нм			×10-10, см-3			×105, г×см-3
	Время хранения, сут
	0	14	21	0	14	21	0	14	21	0	14	21
ХТЗ	0,21	0,21	0,19	150	150	135	8,42	9,12	15,4	4,2	4,1	4,3
ВХТЗ	0,04	0,04	0,04	30	25	15	0,12	0,14	0,11	1,2	1,2	1,1

В таблице 4 приведены свойства высокоочищенного хитозана, исходя из которых следует, что полученный полимер характеризуется высокой степенью чистоты.

Таблица 4. Физико-химические свойства хитозана

Наименование показателя	Ед. изм.	Норма по ТУ	Хитозан 1 (первичный)	Хитозан 2 (высоко-очищенный)
Молекулярная масса	кДа	-	120	120
Степень деацетилирования	%	-	87	88
Массовая доля влаги	%	Не более 10,0	9,4	9,6
Массовая доля минеральных веществ	%	Не более0,7	0,33	0,03
рН 1% раствора хитозана в  2% уксусной кислоте	Ед. рН	Не более 7,5	7	7
Массовая доля нерастворимых веществ в 3% р-ре уксусной кислоты	%	Не более 0,2	0,18	0,005
Токсичные элементы
Ртуть	мг/кг	Не более 0,03	0,005	0,001
Мышьяк	мг/кг	Не более 0,2	0,007	0,001
Свинец	мг/кг	Не более 1,0	0,31	0,04
Кадмий	мг/кг	Не более 0,1	0,012	0,002

2.3. Выводы

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что высокоочищеннный хитозан существенно превосходит по своим свойствам первичный хитозан. Высокоочищенный хитозана характеризуется значительно более низким содержанием таких токсичных элементов как ртуть, мышьяк, свинец, кадмий, также уменьшилась массовая доля нерастворимых веществ. Уровень мутности растворов высокоочищенного хитозана меньше мутности первичного хитозана. Эти факты свидетельствует об эффективности предложенного метода очистки хитозана.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что разработанная технология обеспечивает получение высокоочищенного хитозана высокого качества и из доступного сырья, который способен конкурировать на современном рынке, а также удовлетворять потребности потребителей.

Список используемой литературы

1.  Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение / под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. – М.: Наука, 2002. – 368 с. – ISBN 5-02-006435-1.

2.  Гальбрайх Л.С. Хитин и хитозан: строение, свойства, применение / Л.С. Гальбрайх // Соровский образовательный журнал. – 2001. – Т. 7, № 1. С. 51–56.

3.  Быкова В.М. Сырьевые источники и способы получения хитина и хитозана: Хитин, его строение и свойства / В.М. Быкова, С.В. Немцев // Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. – М.: Наука, 2002. – C. 7-23.

4.  Маслова Г.В. Влияние вида хитинсодержащего сырья на физико-химические свойства хитиновых биополимеров, полученных с помощью электрохимически активированных / Г.В. Маслова и [др] // Материалы Шестой Междунар. Конф «Новые достижения в исследовании хитина и хитозана», Москва – Щелково, 22-24 октября 2001 г. – М.: ВНИРО, 2001. – С. 35-38.

5.  Куприна Е.Э. опытно-промышленная установка для получения хитин-минерального комплекса «Хизитэл» электрохимическим способом / Е.Э. Куприна и [др] // Материалы Восьмой Междунар. конф. «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана», Казань 12-15 июня 2006 г. – М.: ВНИРО, 2006. – С. 34-37.

6.  Общая химическая технология / под ред. И.П. Мухленова. - М.: Высшая школа, том 1, 1984. – 255 с.

7.  Гамзазаде А.И. Некоторые особенности получения хитозана / А.И. Гамзазаде, А.И. Скляр, С.В. Рогожин // Высокомолекулярные соединения. – 1985. – Т. 27А, №6. – С. 1179-1184.

8.  Пат. 2087483 РФ, МПК 6 С 08 В37/08. Способ получения хитозана / В.В. Сова, Д.Б. Фрайманд, В.В. Банников, Ф.И. Львович. №93055356/25; Заявлено 21.12.93; Опубл. 20.08.97 // Изобретения. - 1997.-№23. - с. 92.

9.  Пат. 2116314 РФ, МПК 6 С08 В37/08. Способ получения хитозана / Г.И. Касьянов, О.И. Квасенков, А.И. Николаев, Е.Е. Касьянова. -№97104789/04; Заявлено 26.03.97. Опубл. 27.07.98.//Изобретения. - 1998.-№ 21. - с.220.