Определение оптимальной концентрации перекиси водорода
74
Таблица 9
Характеристика ХМК и ХзМК в зависимости от концентрации
перекиси водорода
Сна, % |
Выход ХМК, % |
Выход ХзМК, % |
сд, % |
[Л], лл/г |
Мп, кДа |
0,5 |
70 |
49 |
83 |
6,4 |
678 |
2 |
64 |
52 |
87 |
5,5 |
552 |
4 |
61 |
54 |
89 |
4,2 |
428 |
6 |
58 |
57 |
89 |
3,7 |
354 |
8 |
56 |
56 |
91 |
4,8 |
470 |
10 |
55 |
58 |
92 |
- |
- |
При проведении процесса обесцвечивания под действием перекиси водорода с увеличением концентрации от 0,5 до 10% выход обесцвеченного ХМК незначительно понижался на 10-18%. При этом цвет ХМК изменялся от темно-коричневого (0,5% Н2О2) до светло-бежевого (10% Н202) при визуальной оценке.
Это косвенно свидетельствовало о том, что под действием окислителя происходило не разрушение меланина с последующим его высвобождением из комплекса ХМК, а разрушение хромофорных групп пигмента, не приводящее к деструкции самого полимера. Выход ХзМК варьировал от 49 до 58%о (табл.9), что обусловлено механическими потерями при выделении и, возможно, его частичной деструкцией в условиях деацетилирования. Что касается СД, то незначительное её повышение при увеличении концентрации Н202 в 5-10 раз говорит о практическом отсутствии побочного процесса деацетилирования при обесцвечивании ХМК. Однако интенсивно проходил процесс деструкции полимера. Известно, что в настоящее время широко используется химический метод гидролиза высокомолекулярного хитозана под действием перекиси водорода. При использовании небольших концентраций Н202 (0,2-1%) удавалось снизить молекулярную массу хитозана с 400 до 20 кДа и ниже75
[218]. В наших исследованиях увеличение концентрации Н202 в 12 раз позволяло снизить молекулярную массу ХзМК только в 2 раза (с 678 до 354 кДа). Скорее всего, на данной стадии доминирующей реакцией является обесцвечивание меланина, а деструкция хитина - параллельным побочным процессом. Необходимо отметить, что при повышении концентрации Н2О2 (более 6%) происходило увеличение вязкости ХзМК (с 3,7 до 4,8 дл/г). Для ХзМК, полученного при обесцвечивании 10%-ным раствором Н202, при растворении в Na-ацетатном буфере для измерения вязкости (рН 3,8) наблюдалось образование прозрачного устойчивого геля, что затрудняло определение вязкости образца и молекулярной массы. Опираясь на литературные данные, полученные результаты, скорее всего, можно объяснить явлением синерезиса, протекающим при низких значениях рН (2-4). Хитозан, как целлюлоза и альгинат, обладает свойством гелеобразования, которое обусловлено его вторичной структурой и балансом гидроксильных и гидрофобных взаимодействий в молекулах. Интенсивное набухание хитозана происходит при СД ниже 12%, а СД 8% является пограничной областью гелеобразования, выше которой большую роль играют гидрофильные взаимодействия, а ниже - гидрофобные [219].
Учитывая вышеизложенное, с целью наиболее полного обесцвечивания ХМК и сохранения его физико-химических свойств, целесообразно использовать концентрацию Н202 2-4%. Использование перекиси водорода в концентрации ниже 2% приводит лишь к частичному удалению окраски ХМК, что в дальнейшем приводит к ухудшению физико-химических свойств хитозана. При концентрации Н202 выше 8% имеет место лишь видимое осветление продукта, кроме того, происходит увеличение Мп и образование гелевых структур, что ограничивает дальнейшее использование образцов.