CC BY
57
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _____________________________________2007, том 50, №1_________________________________
ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
УДК 541.127:661.183.123.2
Ф.Н.Джураева, З.К.Мухиддинов, академик АН Республики Таджикистан Д.Х.Халиков ИОНИЗАЦИОННОЕ РАВНОВЕСИЕ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Пектиновые вещества (ПВ) являются природным полимером и благодаря наличию остатков галактуроновой кислоты (ГК) в основной цепи проявляют свойства полиэлектролитов [1,2]. В зависимости от вида источников растительного сырья изменяется как моносахарид-ный состав основной цепи пектиновых макромолекул, так и количество карбоксильных групп на единицу массы ПВ, причем часть из них, находясь в этерифицированном состоянии, может ослабевать интенсивности внутри макромолекулярных взаимодействий однородно заряженных групп. В связи с этим можно полагать, что полиэлектролитический эффект для пектинов, полученых из различных источников сырья, проявляется в различной степени.
Целью настоящей работы является сравнительное изучение ионизационного равновесия в растворах пектиновых веществ, полученных из различных источников растительного сырья.
Очищенные и измельченные растительные материалы в виде выжимок апельсина, яблок и корзинок подсолнечника подвергали гидролизу с помощью соляной кислоты при исходном значении рН=1.2 и при объемном соотношении сырья: гидролизат 1:20 в течение 11.5 час. Растворы гидролизата отделяли от остатков клетчатки, супернатант освобождали от микрогеля и осаждали трёхкратным количеством этанола и после центрифугирования высушивали при температуре 40-50оС. Потенциометрическое титрование проводили с помощью рН-метра (WTW GmbH Laboratory рН meter inoLab ph Level 1), а измерение электропроводности с помощью кондуктометра (WTW GmbH Laboratory conductivity meter inoLab cond Level 1).
На рис. 1 приводится зависимость рН раствора пектинов, полученных из различных источников растительного сырья, от объема добавленного NaOH. Как видно на рис. 1, для всех исследованных объектов в точке перехода потенциометрического титрования происходит излом кривой зависимости рН от величины объема добавленной щелочи, причем в ряде пектинов апельсина, яблок и корзинок подсолнечника величина последней увеличивается. Используя область перехода потенциометрического титрования, было рассчитано значение статистической обменной емкости (Е) по уравнению pH=pK+lg(a/(1-a)), соответствующие величины рК (табл. 1). График зависимости рН от lg(a/(1-a)) представлен на рис.2. Видно,
что для всех пектинов отмеченная зависимость достаточно хорошо укладываются в прямую линию. Соответствующие кривые титрования в координате рН от ^(а/(1-а)) для различных пектинов, наряду с величинами достоверности аппроксимации, представлены в табл. 2. Из табл. 1 видно, что для всех трех типов пектинов величины рК достаточно близки и в пределах погрешности опытов они имеют практически одинаковые значения.
Таблица 1
Условия титрования и физико-химические параметры пектинов, полученных из различных
источников растительного сырья
Пектины Масса* пектина, г. Количество 0,00975н NaOH для нейтрализации раствора пектина, мл Статистическая обменная емкость (СОЕ), Е, Мэкв/г рК
Апельсина 0.0148 1.37 0.9025 4.06
Яблок 0.0146 2.20 1.4692 4.03
Корзинок подсолнечника 0.0148 2.50 1.6470 4.01
*Объем исходного раствора пектина - 5 мл.
Рис. 1. Кривые потенциометрических титрований для пектинов, полученных из выжимок апельсина (1), яблок (2) и корзинок подсолнечника (3), C(NaOH)=0.00975 ^
Таблица 2
Уравнение и величины достоверности аппроксимации при расчете рК пектинов различного
происхождения
Пектины Уравнение Достоверность аппроксимации, R2
Апельсина рН = -1.2259Lg(a/(1-a)) + 4.0604 0.9434
Яблок рН = -0.9581 Lg(a/(1-a)) + 4.0272 0.9828
Корзинок подсолнечника рН = -1.1176 Lg(a/(1-a)) + 4.0129 0.9504
Lg(a/(1-a)
Рис. 2. Функции рН-Lg(a/(1-a)) для пектинов апельсина (1), яблок (2) и корзинок подсолнечника (3).
а
Рис. 3. Объединенная зависимость рК от а для пектинов апельсина, яблок и корзинок подсолнечника.
Известно [3], что для полимерного электролита после ионизации первой функциональной группы последующая ионизация требует совершения дополнительной работы против сил электростатического поля, создаваемого уже заряженными группами. Отмеченная работа увеличивается с ростом степени ионизации макромолекул. Поэтому эффективная константа диссоциации полиэлектролита в отличие от таковой для низкомолекулярного электролита также зависит от степени его ионизации. Действительно как видно из рис. 3, зависимость рК от степени ионизации для исследованных пектинов увеличивается с ростом величины а, причем для всех пектинов соответствующие точки лежат на одной и той же кривой. Полученные результаты прежде всего свидетельствуют о том, что все исследованные пектины проявляют типичные свойства полиэлектролитов. В то же время практическое отсутствие влияния источников растительного сырья на ионизацию макромолекул, скорее всего, является следствием отсутствия ближнего взаимодействия однородных заряженных групп, а поли-электролитическое набухание пектиновой цепи макромолекул проявляется в результате отдаленного взаимодействия как следствие гибкости цепи.
Таким образом, из представленных данных потенциометрического титрования следует, что ионизация полимерной цепи макромолекул пектиновых веществ, независимо от природы источников растительного сырья, происходит достаточно независимо друг от друга, в то же время не исключается дальнейшее взаимодействие однородных заряженных групп, что проявляется в зависимости величины рК от степени диссоциации.
Acknowledgment: Investigation was done under the USDA ISTC Grant Project T-1419.
Институт химии им В.И. Никитина Поступило 10.01.2007 г.
АН Республики Таджикистан
ЛИТЕРАТУРА
1. Халиков Б.Д., Джураева Ф.Н., Хакимходжаев С.Н. - ДАН РТ, 2006, т.49, №5, с.449.
2. Кабанов В.А. - Успехи химии, 2005, т. 74, № 1, с. 5-23.
3. Моравец Г. - Макромолекулы в растворе. Пер. с англ. М.: Мир, 1967, 398 с.
Ф.Н.Ч,ураева, З.К.Мухиддинов, Ч,.Х.Холи^ов МУВОЗИНАТИ ИОНЙ ДАР МА^ЛУЛИ ОБИИ МОДДА^ОИ ПЕКТИНИИ АЗ АШЁ^ОИ РАСТАНИИ ГИРИФТАШУДА
Дар мак;ола натичаи чен кардани вобастагии рН дар махлули обии пектинхои аз апелсин, себ ва сабатаи офтобпараст гирифташуда аз хачми ишк;ори натрий ба система дохилкардашуда оварда шудааст. Дар асоси ин тачриба гунчоиши чойивазкунии
статистикй (Е), рК ва вобастагии он аз дарачаи диссосиасия (а) хисоб карда шудааст. Нишон дода шудааст, ки графики вобастагии рК аз а шакли баландравй дорад ва барои пектинхои хархела дар як хат чойгир шудаанд, ки он сабаби набудани таъсири байнихамдигарии наздикй мебошанд. Аз тарафи дигар пектинхои номбаркардашуда хосияти полиэлектролитй доранд, ки он сабаби зиёд шудани кдммати рК аз а мебошад.
F.N.Juraeva, Z.K.Muchiddinov, D.Kh.Khalikov IONIZATION EQUILIBRIUM IN WATER SOLUTION OF THE PECTINACEOUS SUBSTANCES RECEIVED FROM VARIOUS SOURCES OF VEGETATIVE MATERIALS
On the basis of the potentiometric titration an orange, apples and sunflower head residues pectin’s, it was calculated the exchange capacity E, рК value and their dependence on degree of dissociations. It has been shown, that irrespective of pectin sources, the рК value remains constants and their dependence on a degree of dissociations has the same forms.
