Получение микрогеля пектина и оценка его сорбционной емкости ионами меди(II)

В. А. Фомичев; А. В. Лобанов

doi:10.25514/CHS.2023.2.25005

В. А. Фомичев Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский педагогический государственный университет», Москва, Россия https://orcid.org/0000-0001-8331-0255
А. В. Лобанов Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский педагогический государственный университет», Москва, Россия; https://orcid.org/0000-0003-4205-7630

DOI: https://doi.org/10.25514/CHS.2023.2.25005

Ключевые слова: пектин, пектиновые полисахариды, микрогель пектина, сорбция ионов меди(II)

Аннотация

Разработана технология получения пектина, включающая стадии экстрагирования пектинсодержащего (яблочного) сырья смесью кислот, фильтрации и выделения пектина из водно-изопропиловой смеси. Установлено, что высушенный пектин имеет массовую долю влаги 4,7 %. С помощью метода ИК-спектроскопии подтверждено наличие метоксилированных карбоксильных групп. Показано, что водный раствор пектина в смеси с сахарозой и лимонной кислотой образует устойчивую гелеобразную систему, а также установлена степень этерификации – 71%, соответствующая высокоэтерифицированному пектину. Раствор микрогеля (6%-ый) эффективно сорбирует ионы Cu²⁺ в первые секунды после смешения, через 40 мин концентрация Cu²⁺ в растворе уменьшается в ~3,3 раза. Анализ размеров частиц микрогеля показал образование частиц со средним диаметром около 70 нм, в то время как после сорбции Cu²⁺ эта величина возросла до 3350 нм. Величина ζ-потенциала изменялась с -20 до +1,56 мВ после сорбции Cu²⁺.

Литература

Filiptsova, G.G., & Smolich, I.I. (2004). Fundamentals of plant biochemistry. Minsk: BSU.

Shcherbakov, V.G., Lobanov, V.G., & Prudnikova, T.N. (1999). Biochemistry of plant raw materials. M.: Kolos.

Pelton, R., & Hoare, T. (2011). Microgels and Their Synthesis: An Introduction, in Microgel Suspensions. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. https://doi.org/10.1002/9783527632992.ch1.

Nayak, S., & Lyon, L.A. (2005) Soft Nanotechnology with Soft Nanoparticles. Angewandte Chemie International Edition, 44, 7686–7708. https://doi.org/10.1002/anie.200501321.

Pooresmaeil, M., & Namazi, H. (2020). Application of polysaccharide-based hydrogels for water treatments. Hydrogels based on natural polymers, 411–455. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816421-1.00014-8.

Nasrollahzadeh, M., Sajjadi, M., Iravani, S., & Varma, R.S. (2021). Starch, cellulose, pectin, gum, alginate, chitin and chitosan derived (nano)materials for sustainable water treatment: A review. Carbohydrate polymers, 251, 1–31. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116986.

Kumar, R., Sharma, R.K., & Singh, A.P. (2017). Cellulose based grafted biosorbents - Journey from lignocellulose biomass to toxic metal ions sorption applications - A review. Journal of Molecular Liquids, 232, 62–93. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.02.050.

Yu, Y.H., An, L., Bae, J.H., Heo, J.W., Chen, J., Jeong, H., & Kim, Y.S. A (2021). Novel Biosorbent From Hardwood Cellulose Nanofibrils Grafted With Poly(m-Aminobenzene Sulfonate) for Adsorption of Cr(VI). Frontiers in bioengineering and biotechnology. 9. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.682070.

Shelukhina, N.P. (1988). Scientific basis of pectin technology. Frunze: Ilim.

Pilnik, W., & Rombouts, F.M. (1985). Polysaccharides and food processing. Carbohydrate research, 142(1), 93–105. https://doi.org/10.1016/S0008-6215(00)90736-5

Shelukhina, N.P. Ashubaeva, Z.D., & Aimukhamedova, G.B. (1970). Pectin substances, some of their properties and derivatives. Frunze: Ilim.

Khatko, Z.N. Titov, S.A., Ashinova, A.A. & Kolodina, E.M. (2019). The effect of combining pectin substances on the viscosity of their aqueous solutions. VSUIT Bulletin. 81(2). 133–138.

Pavel, A.R. Pectin substances in apple fruits (2020). Bulletin of the Kursk State Agricultural Academy, 7, 59–65.

White, R.J., Budarin, V.L., & Clark, J.H. (2010). Pectin-derived porous materials. Chemistry, 16(4), 1326–1335. https://doi.org/10.1002/chem.200901879

Malikova, M.Kh.. Rakhimov, YES, & Kristallovich, E.A. (1993). Study of wild apple pectins. Chemistry of natural compounds, 4, 355–357.

Fidalgo, A. Ciriminna, R., Carnaroglio, D., Tamburino, A, Cravotto, G., Grillo, G., Ilharco, L.M., & Pagliaro, M. (2016). Eco-Friendly Extraction of Pectin and Essential Oils from Orange and Lemon Peels. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 4(4), 2243–2251 https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b01716.