Введение 4
Перечень условных обозначений и сокращений 9
1 Обзор литературы. Характеристика пектинов 10
1.1 Номенклатура и химическая структура пектиновых веществ 10
1.2 Нахождение пектиновых веществ 11
1.3 Свойства пектина 13
1.4 Получение пектиновых веществ 14
1.5 Методы определения пектиновых веществ 17
1.6 Значение и применение пектиновых веществ 27
1.7 Микроэлементозы 33
2 Экспериментальная часть 36
2.1 Объекты исследования 36
2.2 Общие аналитические методы исследования 37
2.3 Планирование экспериментов 42
2.4 Результаты обработки экспериментальных данных 47
3 Результаты исследования и их обсуждение 53
3.1 Получение пектина из свекловичного жома 53
3.2 Получение пектинового металлокомплекса с ионами железа 59
3.3 Исследование полученных продуктов методом ИК спектроскопии 61
3.4 Физико-химические свойства и состав полученных продуктов 69
4 Метрологическая проработка 78
4.1 Оценка результатов и погрешности измерений 78
4.2 Статистическая обработка результатов измерений 79
4.3 Определение погрешности измерения вязкости 83
4.4 Определения погрешности измерения pH растворов 85
5 Безопасность и экологичность работы 91
5.1 Характеристика объекта и веществ 91
5.2 Категорирование помещения по взрывопожароопасности 94
5.3 Перечень опасных и вредных факторов, присущих объекту 94
5.4 Разработка защитных мероприятий 96
5.5 Расчёт освещения объекта 100
5.6 Экологичность объекта 102
6 Технико-экономические расчёты 103
6.1 Сумма затрат на основные и вспомогательные материалы 103
6.2 Затраты на электроэнергию и воду 104
6.3 Стоимость оборудования 105
6.4 Затраты на прямые прочие расходы 107
6.5 Фонд заработной платы 107
6.6 Затраты на проведение научно-исследовательской работы 109
6.7 Контроль за выполнением научно-исследовательской работы 109
Заключение 113
Выводы 114
Список использованных источников
В настоящее время исследование свойств пектинов занимает особое место. Они представляют собой полисахариды, состоящие из а-1,4-связанных остатков D-галактуроновой кислоты и а-1,2-рамнозных звеньев, а также большого количества нейтральных сахаров, включая арабинозу, галактозу и меньшее количество других сахаров [1]. Пектиновые биополимеры обладают уникальными биологическими и функциональными характеристиками, которые обуславливают значимость пектинов для окружающей среды, а также находят большое применение в современном мире: в пищевой, медицинской, косметологической отраслях, что подчеркивает актуальность данной темы.
Преимущество отдаётся сырью, которое подходило бы для промышленного производства с точки зрения экономической целесообразности. Коммерческий пектин получают из яблочных и цитрусовых выжимок. В Российской Федерации имеется богатая сырьевая база для производства пектинов, но, несмотря на это, их производство на сегодняшний день практически отсутствует в промышленных масштабах. Тем самым это вызывает острую зависимость пищевой промышленности от зарубежных поставщиков продукции.
Химическая модификация пектиновых полисахаридов позволяет получать соединения с новыми физико-химическими и физиологическими свойствами. Пектиновые полисахариды могут быть использованы в качестве органической матрицы для введения в организм необходимых микро- и макроэлементов при различных формах микроэлементозов. В ИОФХ им. А.Е. Арбузова комплексообразованием полигалактуроната натрия с ионами никеля получены металлокомплексы, проявляющие антимикробную активность, с ионами железа, меди и кобальта, проявляющие противоанемическую активность. Противоанемическая активность проявляется как у полиметаллокомплексов на основе полигалактуронатов натрия, одновременно содержащих три микроэлемента, участвующие в процессе кроветворения, - железо, медь, кобальт, так и у металлокомплексов, в состав которых входит только d-металл железо [2].
Целью дипломной работы является разработка способа получения пектиновых веществ из свекловичного жома, изучение физико-химических свойств и структурных характеристик выделенного пектина. Получение металлокомплексов цитрусового пектина с ионами железа.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Проведение обзора литературы по теме «Номенклатура и химическая структура пектиновых веществ, способы получения и модификации, свойства и применение»;
2. Изучение процесса гидролиза-экстракции пектина из свекловичного жома с использованием 0,75%-ого раствора щавелевой кислоты. Проведение аналитических расчётов по определению выхода свекловичного пектина на воздушно-сухую массу сырья.
3. Получение пектата натрия и металлокомплекса цитрусового пектина с ионами железа (степень замещения ионов натрия на ионы железа 20%).
4. Идентификация свекловичного и цитрусового пектинов, пектата натрия и металлокомплексов пектина с ионами железа методом ИК спектроскопии;
5. Исследование физико-химических свойств свекловичного пектина, пектата натрия и металлокомплексов пектина с ионами железа.
В ходе выполнения дипломной работы согласно поставленной цели, получены следующие результаты:
1. Проанализирована литература по теме «Номенклатура и химическая структура пектиновых веществ, способы получения и модификации, свойства и применение».
2. Экспериментально исследован процесс гидролиз-экстракции пектина
из свекловичного жома обработкой при следующих условиях: 0,75%-ный раствор щавелевой кислоты, температура 75 °C, гидромодуль 1:5, продолжительность 7 ч. Проведён аналитический расчёт по определению выхода свекловичного пектина на воздушно-сухую массу сырья, он составил 12,30%.
3. Исследованы закономерности комплексообразования цитрусового пектина с ионами железа и получен пектиновый металлокомплекс с ионами железа - натрий-, железо-полигалактуронат (HINaFe) с содержанием железа 2,63%.
4. Методом ИК спектроскопии идентифицированы свекловичный пектин, пектат натрия и пектиновый металлокомплекс с ионами железа (ПГЫаБе), а также цитрусовый пектин.
5. Исследованы физико-химические свойства полученного свекловичного пектина в соответствии с ГОСТ 29186-91: СЭ = 51,32%, М.М. = 19,72 кДа.
