Способ количественного определения водорастворимых производных целлюлозы в их растворах Советский патент 1982 года по МПК G01N33/00 G01N11/00 

(54) СПСХЮБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В ИХ РАСТВОРАХ Изобретение относится к аналитической , а именно к способам определения водорас оримь1Х производных целлюлозы Известен кoлqpимeтpичecкий способ сйпределения целлюлозы и ее производных, основанный на реакции конденсации антрона (9,10-дигидро-9-кетоантроцен) с продуктами их кислотного гидролиза 1 J. К недостаткам этого способа следует отнести высокую токсичность реагентов, нестабильность антронового реактива и 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 полимеризации уравнение Марка-Хувинка , где характеристическая вязкость; М - молекулярная масса; К и Ы. - константы; и при использовании одной и той же степени полимеризации служит сравнительной характеристикой количества производных целлюлозы. 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 охар&ктеризовать растворы относительно высоких концентраций (0,5-2,0%). Определение не избирательно. Цель изобретения - упрощение процесса, повышение чувствительности и изби- ратёйьности определения. Поставленная цель достигается тем, что в способе количественного определения водорастворимых производных целлюлозы в их растворах, включающем измерение вязкости раствора производных целлюлозы, водный раствор производного цел люпозы обрабатывают ферментом целлю 3 9799944 .

лазного действий в оптимальных условияхФерментативный гидролиз проводят в

реакции деполимеризации, измеряют вяз-условиях оптимума действия эндодеподикость полученного раствора и опредвле , меразы. Для испбльзованных ферментных

ние проводят по градуировочному графикупрепаратов Целловиридин и Целлолигза исимосГти вязкости раствора производ-j норин это рН 5,6 и 45°С. Проведение

ного аеплюлозы от концентрации этогоферментативного гидролиза при оптимальраствора. ,ных параметрах обеспечивает максимальСпособ осуществляоют следующим об-ный диапазон определяемых содержаний и

разом.минимальную погрешность определения

Готовят раствор водорастворимого про-ч( (сравнительные табл. 1 и 2). изводного целлюлозы в ацетатном буфере

при интенсивном перемешивании в тёче- 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 5 (рН 5,6); в табл. 2 - то же, при буфере.различных рН ( t 45°С).

Таблица

Таблица I

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 (45°С), в вискозиметр добавляют 2 мл О,1%-ного раствора ферментного препарата, перемешивают барботированием воздуха и одновременно фиксируют секундомером время начала реакции. Через 15 мин ферментативной реакции, в процессе которой происходит разрыв Ь 1,4 глюкозидных связей, соединяющих остатки глюкозы в макромолекуле целлюлозы, измеряют время ис течения реакционной смеси и вычисляют относительную вязкость раствора как отношение времени истечения реакционной 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 метилцеллюяозы ферментным препаратом Целловиридин (1)и Целлолигнорин (2); на фиг. . 2 - то же определение оксиэтилцеллюпозы.

Пример. Готовят раствор метилцеллкщозы растворением 0,5 г в 1ОО мл ацетатного буфера, рН 5,6 при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке в течение 30 мин. Метил целлюлозу предварительно замачивают в небольшом количестве растворителя при для равномерного смачивания частиц. Из ис ходного раствора разбавлением получают раствор метилцеллюиозы неизвестной концентрации. Раствор ферментного препарата Целловиридин готовят растворение 1 0,1 г в 100 мл ацетатного буфер,а рН 5,6 при умеренном перемешивании на магнитной мешалке. В вискозиметр Оствальда с диаметром капилляра 0,56 мм при температуре термостатирования 45°С заливают 10 мл анализируемого раствора. Через 5 мин добавляют 2 мл 0,1%-ного ферментного препарата Целловиридин, перемешивают барботированием воздуха и фиксируют время начала реакции. Через 15 мин ферментативной реакции измеряют время истечения реакционной смеси (t 89,6 с). Вычисляют относительную вязкость ( раствора как отаошение времени истечения реакционной смеси ко времени истечения чистого буферного раствора (79,6 с) - 15, И - ±L79,6 с - . oтн t По предвари тельн опострое нному либровочному г эафкку зависимости относительной вязкости от концентрации метилцеллюлозы находим, что 1,125 cil,13 соответствует содержанию метил целлюяозы 0,10%. Построение градуировочного графика заключается в приготовлении растворов метил целлюлозы различных концентраций проведении реакции ферментативного гид ролиза в условиях оптимума реакции эндодеполимеризации (рН 5,6; 45 С) и определении относительной вязкости рас вора в фиксированный момент времени, 15 мин (табл. 3, фиг. 1, линия 1). В табл. 3 приведены результаты для построения градуировочного графика определения метилцеллюлозы ферментным препаратом Целловиридин, п г 6. 97

Содержание метилОтносительная вязкость, 1 ср целлюлозы, %

1,09 1,35 2,08 2,65 3,4 48 В табл. 4 приведены результаты определения метилцеллюлозы ферментньгмпрепаратом Целловиридин (рН 5,6; i 45°С п 6; ot 0,95). Таблица 4 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 Целловиридин с пределами обнаружения (0,01-1,00%). Результаты определения метилцеллюлозы при различных Te nepaiypax термостатирования (табл. 1) демонстрируют преимущество выполнения процесса ферментативного гидролиза при , 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. 1В табл. 5 приведены результаты для построения градуйровочного графика определения метил целлюлозы фефментным препаратом Целлопигнорин (фиг. 1, линия 2), h 6. Таблица 5

997999410

В табл. 6 приведены результаты оп-Пример 4. Способ по примеру 2,

ределения метилцеллюпозы ферментным отиичакяцийся использованием в качестве

препаратом Целлопигнорин (рН 5,6; 45°С; )

Таблица 6 Пример 3. Способ по примеру 1, отличающийся использованием в качестве анализируемого вещества оксиэтилцеллюлозы. В табл. 7 приведены результаты для построения градуировочного графика определения оксиэтил целлюлозы ферментным препаратом Целловиридин (фиг. 2, линия 1), П 6 Таблица 7

В табл. 8 приведены результаты определения оксиэтилцеллкэтозы ферментным препаратом ЦеЛловиридин (рН 5,6; t 45°С; П г 6; ot О,95)

Таблица 8

;анапизируемого вещества оксиэтилцеплюпозы.

J В табп. 9 п|тведены результаты для построения гршдуировочного графика определения оксиэтилпеплюпозы ферментным препаратом Целлопнгнорин (фиг. 2, линия 2), п 6 toТа блиаа9

О,1Оо,lit 0,01019,2

О,ЗОO,29tO,O2478,5

0,50О,50± 0,04358,7

0,700,7210,0648,9 0,960 1,10 1,25 2,02

0,011 tO.OOlO

O,O52tO,OO5O

0,11 tO.OlOO

0,19t 0,0167

0,52 1 0,0442

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным имеет следующие преимущества: позволяет сократить продолжительность анализа с 2,5 ч до 0,25 ч за счет применения ферментных препаратов, а не медно-аммиачных растворов, пригч)товление которых трудоемко; обеспечивает избирательность определения целлюлозы и ее производных бларасщешхению микромолекул по 1, козидным связям под действием ферментов - целлюлаз; обесп ечивает высокую чувствительность определения (до 0,01% против 0,5%); упрощает технику анализа, так как используются нетоксичные реагенты, на которые не влияет кис лород воздуха. Формула изобретения Способ количественного определения водорастворимых производных .целлюлозы в их растворах, включающий измерение вязкости раствора производных цел- люлозы, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, повышения чувствительности и избирательное- ного целлюлозы обрабатывают 4 ерментом целлюпазного действия в оптим1альных 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.дри экспертизе :1. Коренман И. М. Фотометрический анализ Методы определения органических соединений . М., Химия, 197О, с. 170. 2. Оболенская А. В. и др. Практические работы по химии древесины и целлюлозы. Ред. В. М. Никитина, М„, Лесная промыщленность,. 1965, с. 259 (прототип).