RU2436798C1 - Способ определения степени дезацетилирования хитозана - Google Patents
Способ определения степени дезацетилирования хитозана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436798C1 RU2436798C1 RU2010126881/13A RU2010126881A RU2436798C1 RU 2436798 C1 RU2436798 C1 RU 2436798C1 RU 2010126881/13 A RU2010126881/13 A RU 2010126881/13A RU 2010126881 A RU2010126881 A RU 2010126881A RU 2436798 C1 RU2436798 C1 RU 2436798C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chitosan
- deacetylation
- chromate
- degree
- weight
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к методам анализа биополимеров. Способ предусматривает взятие определенной навески предварительно очищенного от посторонних примесей и доведенного до постоянного веса хромата хитозания. Навеску количественно переводят в устойчивую весовую форму термообработкой на воздухе при температуре 800-900°С с образованием оксида хрома Cr2O3. Затем определяют массу образовавшегося оксида хрома. По массе оксида хрома рассчитывают содержание хромовой кислоты в исходной навеске хромата хитозания. Степень дезацетилирования хитозана рассчитывают по определенным формулам. Изобретение позволяет повысить точность определения степени дезацетилирования хитозана.
Description
Изобретение относится к методам анализа биополимеров, конкретно, к способу определения степени дезацетилирования хитозана химическим (весовым) методом, предусматривающим использование в качестве весовой формы малорастворимого соединения хитозана.
Степень дезацетилирования (СДА) является одним из наиболее важных химических параметров, характеризующих хитозан, полученный в результате процесса дезацетилирования и характеризующий состав макромолекулярной цепи биополимеров - хитозана. Значения СДА влияют на такие свойства хитозана, как растворимость в водно-кислых средах, набухание в воде, способность к биодеградации, и определяют характер биологической активности хитозана. Перечисленные свойства хитозана обуславливают потенциальную возможность его применения в различных сферах человеческой деятельности (Рашидова С.Ш., Милушева Р.Ю., Воропаева Н.Л., Рубан И.Н. Хитозан различной степени дезацетилирования. Всероссийская конференция «Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья». Материалы II Всероссийской конференции. 21-22 апреля 2005 г. / Под ред. Н.Г.Базарновой, В.И.Маркина. Барнаул: Изд-во Алт. Ун-та, 2005. Книга I. - 372).
Известно, что хитозан C6O4H9NH2 как основание, за счет наличия в его составе аминогруппы, способен протонироваться при взаимодействии с кислотами с образованием однозарядного катиона хитозания C6O4H9NH3 +, образующего растворимые и нерастворимые в воде соли (Хитин и хитозан: получение, свойства и применение. / Под ред. К.Г.Скрябина, Г.А.Вихоревой, В.П.Варламова. - М.: Наука, 2002. 366 С.).
Растворимые соли хитозана получают взаимодействием хитозана с соответствующими кислотами, взятыми в стехиометрическом соотношении согласно следующему уравнению реакции:
где А - СН3СОО-, Cl-, NO3 - и другие.
Образовавшийся в результате взаимодействия исходных веществ раствор выпаривают досуха и получают в твердом остатке соль хитозана.
Нерастворимые соли, например сульфат хитозана, получают взаимодействием раствора, содержащего растворимую соль хитозана, с раствором, содержащим сульфат-анион, взятыми в стехиометрическом соотношении согласно следующему уравнению реакции:
где А - анион.
Выпавший осадок сульфата хитозана отфильтровывают, промывают водой и сушат.
Известные соли хитозана малопригодны для химического (весового) метода определения степени дезацетилирования хитозана, т.к. в определенной мере они все-таки водорастворимы. При отмывке их водой от избытка осадителя и побочных продуктов обменной реакции (2) имеет место частичное растворение с вымыванием солей хитозана и, соответственно, искажение результатов определения степени дезацетилирования (СДА) хитозана. Это вызывает необходимость разработки весового метода определения СДА хитозана, основанного на использовании малорастворимой соли хитозана, переведенной в устойчивую весовую форму.
Определение степени дезацетилирования хитозана может быть осуществлено различными методами.
Так, известны способы определения степени дезацетилирования хитозана, в которых рассчитывают соотношение амино- и ацето-групп хитозана по ИК-спектру твердого образца хитозана (Горяйнов А.Г., Горяйнов Г.И. К вопросу об использовании в качестве экспресс-метода при определении СД хитина инфракрасной Фурье-спектроскопии. // Тез. докл. девятой международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». Ставрополь 2008. М.: ВНИРО. 2008. С.121-122).
Недостатком способа является невысокая точность определения (ошибка порядка 25-30%).
Описано использование методов кондуктометрического и потенциометрического титрования в процессах дезацетилирования хитина (пат. №2043995, опубл. 20.09.1995).
Известно также использование для определения степени дезацетилирования хитозана температурно-программированной десорбционной масс-спектрометрии (Бородавка Т.В., Кулик Т.В., Паляница Б.Б. Применение температурно-программированной десорбционной масс-спектрометрии для определения степени дезацетилирования хитозана. Ж-л Масс-спектрометрия. 2009 г. Т.6. №3, с.233-237).
Преимущества инструментальных методов анализа заключаются в быстроте и достаточно высокой точности определения СДА хитозана.
К недостаткам этих методов можно отнести необходимость использования приборной базы, не всегда доступной для малых и средних научно-производственных предприятий.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является химический (весовой) способ определения степени дезацетилирования хитозана с использованием в качестве весовой формы сульфата хитозания (Хитин и хитозан: получение, свойства и применение. / Под ред. К.Г.Скрябина, Г.А.Вихоревой, В.П.Варламова. - М.: Наука, 2002. 366 С.).
Способ осуществляют следующим образом. Точную навеску хитозана растворяют в кислоте (уксусная, соляная, азотная), в которой он образует хорошо растворимые соли. К полученному раствору хитозановой соли, содержащему хитозан с определяемой степенью дезацетилирования, прибавляют раствор, содержащий избыток сульфат-аниона по отношению к катиону хитозания по сравнению со стехиометрией реакции (2). Образовавшийся осадок сульфата хитозания отфильтровывают на предварительно взвешенном стеклянном пористом фильтре, промывают и сушат до постоянного веса. По привесу рассчитывают приведенную молекулярную массу мономерного звена хитозана, а из нее - степень дезацетилирования по формулам:
где
А - масса исходной навески хитозана,
В - масса осадка сульфата хитозания,
M.м. (H2SO4)- молекулярная масса серной кислоты,
ПМ.м. - приведенная молекулярная масса мономерного звена хитозана, степень дезацетилирования которого определяется,
XT - хитин,
ХЗ - хитозан.
Недостатком данного способа является сложность достижения точности определения степени дезацетилирования хитозана, обусловленная следующим.
При осуществлении способа определения СДА хитозана с использованием в качестве весовой формы сульфата хитозания требуется очень тщательная отмывка осадка малорастворимой соли хитозана от избытка осадителя (сульфат-анионов) и образовавшихся побочных продуктов обменной реакции. При недостаточной отмывке имеет место завышение молекулярной массы мономера хитозана и, соответственно, занижение степени его дезацетилирования. При использовании неограниченно большого объема промывной воды, из-за остаточной растворимости сульфата хитозания часть осадка теряется. Это приводит к занижению молекулярной массы мономера хитозана и к завышению степени дезацетилирования. Особенно этот недостаток присущ хитозану с невысокой степенью полимеризации, т.к. повышается растворимость сульфата хитозана.
Задачей изобретения является разработка способа определения степени дезацетилирования хитозана, устраняющего указанные недостатки наиболее близкого аналога, за счет использования в качестве весовой формы малорастворимой соли хитозана - хромата хитозания состава (C6O4H9NH3)2CrO4.
Данное соединение, его свойства и возможность использования в способе определения степени дезацетилирования хитозана в доступных заявителю источниках информации ранее описаны не были.
Хромат хитозания получают взаимодействием растворимых солей хитозания с хроматами металлов, взятыми в отношении 2 моля катиона хитозания на 1 моль хромат-аниона или с бихроматами металлов в отношении 4 моля катиона хитозания на 1 моль бихромат-аниона, с последующими отделением образовавшегося целевого продукта фильтрованием или центрифугированием в твердом виде, отмывкой от избытка исходных реагентов и побочных продуктов реакции и сушкой при температуре не выше 150°С.
В результате проведенных исследований взаимодействия хитозана с анионами CrO4 2- и Cr2O7 2- установлено, что в обоих случаях с высоким выходом идет образование нерастворимого в воде хромата хитозания согласно следующим уравнениям реакций:
Свойство хромата хитозания при сгорании давать в твердом остатке оксид хрома, а также подтвержденный атомно-абсорбционным методом анализа раствора Cr2O3 в серной кислоте (на спектрофотометре АА-780) факт количественного перехода хромат-анионов в оксид хрома, позволяют использовать хромат хитозания в способе определения степени дезацетилирования хитозана химическим (весовым) методом.
Заявляемый способ определения степени дезацетилирования хитозана осуществляют следующим образом. В качестве весовой формы малорастворимого соединения хитозана используют хромат хитозания, при этом берут определенную навеску предварительно очищенного от посторонних примесей и доведенного до постоянного веса хромата хитозания, которую далее количественно переводят в устойчивую весовую форму термообработкой на воздухе при температуре 800-900°С с образованием оксида хрома Cr2O3, затем определяют массу образовавшегося оксида хрома, по значению которой рассчитывают содержание хромовой кислоты в исходной навеске хромата хитозания, а степень дезацетилирования хитозана рассчитывают по следующим формулам:
где
А - масса исходной навески сжигаемого хромата хитозания,
В - масса образовавшегося оксида хрома,
С - содержание хромовой кислоты в исходной навеске хромата хитозания,
D - содержание хитозана в навеске хромата хитозания,
М.м. - молекулярная масса соответствующего соединения (указано в скобках),
ПМ.м. - приведенная молекулярная масса мономерного звена хитозана, степень дезацетилирования которого определяется,
XT - хитин,
ХЗ - хитозан.
Предлагаемый способ определения степени дезацетилирования хитозана с использованием в качестве весовой формы нового химического соединения - хромата хитозания, обеспечивает повышение точности определения СДА и одновременно расширяет круг химических методов указанного назначения, что и является техническим результатом заявляемого изобретения.
Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими примерами.
Пример 1. В качестве исходного хитозана используют продукт производства ООО «Биополимеры» (г.Партизанок Приморского края) по ТУ 9283-174-200472012-03 со степенью дезацетилирования 75,0%, имеющий следующий элементный состав, масс. %: С - 45,5; Н - 6,8; N - 8,1; О - 39,6. Это соответствует брутто-формуле C6,5O4,25H9,5NH2 и приведенной молекулярной массе мономерного звена хитозана 171,71 у.а.е.
0,15365 г (0,89 мг-моль) хитозана растворяют в 100 мл 0,2%-ного раствора уксусной кислоты, содержащего 0,2 г (3,33 мг-моль) СН3СООН, что соответствует заметному избытку кислоты, в результате чего получают 0,20625 г (0,89 мг-моль) ацетата хитозания С6,5O4,25Н9,5NH3CH3COO. Раствор ацетата хитозания фильтруют от механических примесей и добавляют к нему при перемешивании 50 мл раствора хромата натрия, содержащего 0,08505 г (0,52 мг-моль) Na2CrO4, что соответствует небольшому избытку хромата по сравнению со стехиометрией реакции (3). Образовавшийся осадок хромата хитозания (С6,5O4,25Н9,5NH3)2CrO4 выделяют из раствора фильтрованием, промывают водой до исчезновения в промывных водах ионов Na+ и сушат при температуре 105°С до постоянного веса. Часть подготовленного таким образом (С6,5O4,25Н9,5NH3)2CrO4 в количестве 0,24600 г сжигают в предварительно взвешенном фарфоровом тигле на воздухе при температуре 800°С. Получают 0,04055 г оксида хрома Cr2O3. Степень дезацетилирования, рассчитанная по уравнениям 7-10, составляет 75,5%. Абсолютная погрешность определения составляет 0,5%, относительная - 0,7%, что находится в пределах точности методов весового анализа.
Пример 2. 0,16535 г (0,96 мг-моль) хитозана растворят в 100 мл 0,2%-ного раствора уксусной кислоты и получают 0,22250 г (0,96 мг-моль) С6,5O4,25Н9,5NH3CH3COO, как подробно описано в примере 1. К полученному раствору добавляют 50 мл раствора бихромата калия, содержащего 0,08875 г (0,30 мг-моль) K2Cr2O7, что соответствует его небольшому избытку по сравнению со стехиометрией реакции (4) и проводят выделение образовавшегося (С6,5O4,25Н9,5NH3)2CrO4, как описано в примере 1. Часть подготовленного таким образом (С6,5O4,25Н9,5NH3)2CrO4 в количестве 0,28115 г сжигают в предварительно взвешенном фарфоровом тигле на воздухе при температуре 900°С. Получают 0,04625 г оксида хрома Cr2O3. Степень дезацетилирования, рассчитанная по уравнениям 7-10, составляет 74,3%. Абсолютная погрешность определения составляет 0,7%, относительная - 0,9%, что находится в пределах точности методов весового анализа.
Claims (1)
- Способ определения степени дезацетилирования хитозана с использованием в качестве весовой формы малорастворимого соединения хитозана, отличающийся тем, что в качестве малорастворимого соединения хитозана используют хромат хитозания, при этом берут определенную навеску предварительно очищенного от посторонних примесей и доведенного до постоянного веса хромата хитозания, которую количественно переводят в устойчивую весовую форму термообработкой на воздухе при температуре 800-900°С с образованием оксида хрома Cr2O3, затем определяют массу образовавшегося оксида хрома, по значению которой рассчитывают содержание хромовой кислоты в исходной навеске хромата хитозания, а степень дезацетилирования хитозана рассчитывают по следующим формулам:
C=B·M.м.(H2CrO4):[0,5·M.м.(Cr2O3)]=B·118,02:[0,5·152,00]=1,55·B;
D=A-С=A-1,55·B;
ПМ.м.=[М.М(Н2CrO4)·D]:[2·C];
СДА=100·[М.м(ХТ)-ПМ.м]:[М.м.(ХТ)-М.м.(ХЗ)]=100·[203,22-(ПМ.м.)]:(203,22-161,18)=[203,22-(ПМ.м.)]:0,4204,
где А - масса исходной навески сжигаемого хромата хитозания,
В - масса образовавшегося оксида хрома,
С - содержание хромовой кислоты в исходной навеске хромата хитозания,
D - содержание хитозана в навеске хромата хитозания,
М.м. - молекулярная масса соответствующего соединения (указано в скобках),
ПМ.м. - приведенная молекулярная масса мономерного звена хитозана, степень дезацетилирования которого определяется,
XT - хитин,
ХЗ - хитозан.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010126881/13A RU2436798C1 (ru) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Способ определения степени дезацетилирования хитозана |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010126881/13A RU2436798C1 (ru) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Способ определения степени дезацетилирования хитозана |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2436798C1 true RU2436798C1 (ru) | 2011-12-20 |
Family
ID=45404330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010126881/13A RU2436798C1 (ru) | 2010-06-30 | 2010-06-30 | Способ определения степени дезацетилирования хитозана |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2436798C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019051754A1 (zh) * | 2017-09-14 | 2019-03-21 | 南通优元美术图案设计有限公司 | 一种新能源材料铬酸壳聚糖的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4125708A (en) * | 1977-02-15 | 1978-11-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Chitosan modified with anionic agent and glutaraldehyde |
| RU2315774C1 (ru) * | 2006-08-08 | 2008-01-27 | Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) | Перхлорат хитозания, способ его получения и энергоемкий состав, его содержащий |
-
2010
- 2010-06-30 RU RU2010126881/13A patent/RU2436798C1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4125708A (en) * | 1977-02-15 | 1978-11-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Chitosan modified with anionic agent and glutaraldehyde |
| RU2315774C1 (ru) * | 2006-08-08 | 2008-01-27 | Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) | Перхлорат хитозания, способ его получения и энергоемкий состав, его содержащий |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Хитин и хитозан: получение, свойства и применение / Под ред. СКРЯБИНА К.Г., ВИХОРЕВОЙ Г.А., ВАРЛАМОВА В.П. - М.: Наука, 2002, с.366, с.262, 263. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019051754A1 (zh) * | 2017-09-14 | 2019-03-21 | 南通优元美术图案设计有限公司 | 一种新能源材料铬酸壳聚糖的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Friedman et al. | A kinetic study of the ninhydrin reaction | |
| CN111117608B (zh) | 基于碳量子点荧光猝灭或增强法定量检测酸性或碱性氨基酸的荧光探针及其制备方法 | |
| CN108169189B (zh) | 一种响应二氧化硫/亚硫酸（氢）盐的比率荧光探针 | |
| CN103018237B (zh) | 快速高选择性硫化氢比色探针的应用 | |
| CN106967053B (zh) | 二价铜离子荧光探针及其制备方法和用途 | |
| RU2436798C1 (ru) | Способ определения степени дезацетилирования хитозана | |
| CN112794857A (zh) | 一种可用于亚铁离子高选择性检测的新型荧光探针制备和应用 | |
| CN114486835A (zh) | 胆甾类手性分子钳用于食品中色氨酸的快速检测方法 | |
| CN107589099B (zh) | 基于金纳米团簇的6-巯基嘌呤检测方法及其试剂盒 | |
| CN107629042B (zh) | 一种快速分析铜离子的比色荧光探针、制备方法及应用 | |
| CN106916174B (zh) | 一种手性氨基酸衍生物配合物、制备方法及其应用 | |
| CN108358843A (zh) | 一种用于检测水环境中稀土离子含量的有机化合物及应用 | |
| CN113754555A (zh) | 一种酰胺基芘衍生物荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN110894193B (zh) | 一种新型荧光探针的合成及在检测半胱氨酸中的应用 | |
| CN108918495B (zh) | 基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法 | |
| CN113307763B (zh) | 一种氨基酸衍生物及其制备方法和作为酸碱指示剂、荧光探针的应用 | |
| CN112794819A (zh) | 一种基于分子异构化机理的可用于铁离子特异性检测的新型荧光探针的制备方法及应用 | |
| CN113980037B (zh) | 一种检测高半胱氨酸的比率型荧光探针的制备方法及其在细胞成像与生物传感中的应用 | |
| CN104449678A (zh) | 一种具有硫离子、铜离子和pH值多重检测功能的荧光传感器制备方法及应用 | |
| CN107840833A (zh) | 一种可视化检测锌离子的呋喃类荧光增强型探针及其制备方法和用途 | |
| CN109929106B (zh) | 一种检测硫氰酸根的荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN117551084A (zh) | 一种具有线粒体靶向和大斯托克斯位移的检测生物硫醇的近红外荧光探针及其制备和应用 | |
| CN114031532A (zh) | 一种硫脲基修饰的芘衍生物荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN109293620B (zh) | 一种检测硫化氢的高膜透过性荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN107915705B (zh) | 一种二硫苏糖醇荧光探针 |