Polisaharidi. Polimeri monosaharida. Razlikuju se u: Amorfne supstance, teško rastvorljive u vodi

Transcript

1 Polisaharidi

2 Polimeri monosaharida Polisaharidi Razlikuju se u: Sastavu monomera Tipu glikozidne veze kojom su povezane monosaharidne jedinice Dužini lanca i stepenu grananja Biološkoj ulozi Amorfne supstance, teško rastvorljive u vodi

3 Podela polisaharida Homopolisaharidi Heteropolisaharidi Razgranati Nerazgranati Jonski Nejonski

4 Homopolisaharidi Sadrže samo jedan tip monosaharida Mogu biti nerazgranati i razgranati Skrob, celuloza, glikogen Heteropolisaharidi Sadrže više vrsta monosaharida Mogu biti nerazgranati i razgranati Pektini Hemiceluloza

5 Polisaharidi

6 Polisaharidi Celuloza Skrob Alginat Pektin Želatin Hitozan Hijaluronska kiselina Ksantan Pululan Dekstran Gelan

7 Celuloza: (C 6 H 10 O 5 ) n Sadrži samo molekule glukoze Jedinice glukoze su povezane β (1 4) glikozidnom vezom

8 Celuloza Molska masa zavisi od porekla i zrelosti prirodnog materijala g/mol Celuloza Molska masa Lan Pamuk 1, Smrča Bor Regenerisana celuloza β-celuloza Nerastvorna: voda, razblažene kiseline i baze (na sobnoj t) Rastvorna: neorganske kiseline

9

10 Celuloza Dejstvo alkalija na celulozu (18% NaOH) α-celuloza β-celuloza γ-celuloza β+γ celuloza= hemiceluloza

11 Celuloza Ima 3 slobodne OH grupe Modifikacija celuloze Esterifikacija Eterifikacija Reakcije kalemljenja

12 Esterifikacija celuloze Neorganske i organske kiseline 1. Cel-OH + HNO 3 H 2 SO 4 Cel-O-NO 2 + H 2 O nitrat celuloze 2. Cel-OH + (CH 3 CO) 2 O O H 2 SO 4 Cel-O-C-CH 3 + CH 3 COOH acetat celuloze

13 Estri celuloze Nitrati celuloze Trinitrat celuloze- puščani pamuk Različita primena (zavisi od stepena supstitucije) Proizvodnja baruta Dobijanje vlakana Termoplastični polimer (celuloid bio prvi) Acetat celuloze Proizvodnja vlakana (acetatna svila) i folija Filteri na cigaretama Četkice za zube Ramovi za naočare, skijaške naočare Igračke

14 Mercerizovanje celuloze U prisustvu 20% NaOH celuloza bubri Bubrenje u zategnutom stanju vlakna dobijaju svilenkast sjaj i lakše se boje Engleski hemičar Mercer prvi izložio celulozu bubrenju u NaOH Mnogo se koristi pri obradi pamučnog prediva i tkanina

15 Ksantogenat celuloze Cel-OH + NaOH Cel-O - Na + + H 2 O alkaliceluloza Cel-O - Na + + CS 2 Cel-O-C-S - Na + S ksantogenat celuloze S Cel-O-C-S - Na + + H 2 SO 4 Cel-OH + CS 2 +Na 2 SO 4 regenerisana celuloza (viskoza)

16 Dobijanje viskoze (regenerisana celuloza) Sirovina (tehnička celuloza) se potapa u NaOH Nastajanje ksantogenata (25-30 ºC) Ksantogenat se rastvara u NaOH Predenje viskoze-rastvor se potiskuje kroz fine otvore u rastvor za koagulisanje (očvršćavanje) Dobija se regenerisana celuloza Vlakna se peru, izbeljuju, upredaju i istežu Film-celofan

17 Eterifikacija celuloze Metilceluloza Hidroksietilceluloza Karboksimetilceluloza R-ja u dva stupnja Celuloza se aktivira NaOH ili KOH (alkaliceluloza) Dodaje se željeni reaktant (metilhlorid, etilenoksid, hlorsirćetna kiselina)

18 Eterifikacija celuloze Cel-O - Na + + CH 3 Cl NaOH Cel-O-CH 3 + NaCl metilceluloza Cel-O - Na + + CH 2 -CH 2 O NaOH Cel-O-CH 2 CH 2 -OH hidroksietilceluloza Cel-O - Na + + ClCH 2 -COOH NaOH Cel-O-CH 2 COO - Na + + NaCl karboksimetilceluloza

19 Reakcije kalemljenja U celulozu se uvode supstituenti u vidu dugih bočnih lanaca Kalemljeni monomer Akrilna i metakrilna kiselina Metilvinilpiridin Akrilonitril Svojstva i primena nastalog kopolimera Katjonski jonoizmenjivači Anjonski jonoizmenjivači Materijal otporan na dejstvo svetlosti; poboljšava svojstva sintetskih vlakana

20 Hidroliza celuloze Potpunom hidrolizom nastaje glukoza Izvodi se na više načina: Koncentrovanim kiselinama (HCl, H 2 SO 4, HF) Razblaženim kiselinama Pod dejstvom enzima Hemiceluloza potpunom hidrolizom daje različite šećere Celuloza daje samo glukozu

21 Celuloza Mikrobna celuloza (Bacterial cellulose) Mikrokristalna celuloza visok stepen kristaliničnosti jake mineralne kiseline (HCl) Liocelna vlakna tretman organskim rastvaračima

22 Skrob Rezervna hrana Seme, plod, krtola, stabljike, lišće Bela zrnca, µm Kukuruz Pšenica Pirinač Krompir

23 Kukuruz (Bar: 10 µm) Krompir (Bar: 50 µm) Pirinač (Bar: 2 µm) Pšenica (Bar: 20 µm)

24 Struktura skrobne granule Sadrži naizmenično postavljene amorfne i kristalinične prstenove

25 Hemijski sastav skroba Opšta formula: (C 6 H 10 O 5 ) n Osnovna jedinica: D-glukoza Dva različita polimera: amiloza i amilopektin Amiloza D-glukoza veza: α(1 4) piranozni oblik Amilopektin D-glukoza veza: α(1 4) grananje -veza α(1 6)

26 Amiloza i amilopektin α(1 6) α(1 4)

27 Sadržaj amiloze u skrobu Poreklo skroba Amiloza (%) Amilopektin (%) Interval želiranja ( C) Sposobnost bubrenja Krompir > 1000 Pšenica Kukuruz Pirinač Grašak glatki Grašak smežurani 66 34

28 Svojstvo Amiloza Amilopektin Razlaganje sa β- amilazom Stepen polimerizacije Reakcija sa jodom Kompleks sa n- butanolom Adsorpcija na celulozi Odnos neredukujućih i redukujućih krajnjih grupa 100% 50% Preko Tamno plavo obojenje Gradi Dobra Crveno obojenje Ne gradi Slaba 1:1 100 n:1

29 Amiloza i amilopektin Amiloza slabo rastvorna u vodi suspenzija heliks

30 Reakcija sa jodom AMILOZA Intenzivno plavo obojenje AMILOPEKTIN Crveno (ljubičasto) obojenje Jodni afinitet-max količina vezanog joda (18-22 mg J na 100 g amiloze) U industriji se koristi za određivanje dostignutog stepena razgradnje skroba

31 Kompleks sa n-butanolom. Adsorpcija na celulozi n-butanol i pentazol (smeša n-butanola i n- pentanola) Amiloza gradi komplekse Kompleksi slabo rastvorni u vodi Tehnički iskorišćeno za izdvajanje amiloze iz skroba Adsorpcija na celulozi dobra.

32 Retrogradacija skroba Dejstvo tople vode na zrnca skroba Bubrenje i postepen prelaz u koloidni rastvor Opalescentan rastvor Stajanje i snižavanje t-pojačava se opalescencija Izdvaja se talog, nerastvoran u hladnoj vodi Izdvaja se amiloza

33 Retrogradacija skroba

34 Amilopektin Nepravilna struktura u poređenju sa amilozom Razgranat polimer Razlaganje β-amilazom do 50% (granični dekstrin) Tri tipa sekvenci (A, B, C) A-nerazgranata sekvenca (granični dekstrin) B-razgranati unutrašnji delovi niza C-od poslednjeg mesta grananja do redukujućeg kraja (masa najmanja)

35 A A B C

36 Amilopektin Sadrži estarski vezanu fosfornu kiselinu Rastvori su viskozni Adsorpcija na celulozi je slaba.

37 Skrob u vodi (suspenzija) Ne rastvara se u hladnoj vodi Bubri na povišenoj temperaturi Rastvaranje u vodi se odvija u više faza Želiranje skroba

38 Modifikacija skroba Reakcije modifikacije celuloze mogu se koristiti i za skrob i druge polisaharide Katjonski i anjonski skrobovi uvođenje COOH grupa ili kvaternernog amonijaka Delimično umreženi karboksimetilskrob Prvi biodegradabilni superapsorber Delimična razgradnja u kiseloj sredini-dekstrini Potpuna razgradnja-glukoza Termoplastični skrob neotporan na vodu, meša se sa drugim polimerima (npr. PVA)

39 Hidroliza skroba SKROB DEKSTRINI MALTOZA GLUKOZA

40 Proizvodi u industriji skroba Prirodni (nativni) skrob Modifikati skroba Hidrolizati skroba Zaslađivači na bazi skroba

41 Proizvodi u industriji skroba Prirodni skrob Ekstrakcija skroba iz sirovine (biljka) U velikoj meri zadržao svojstva skrobnih granula polazne sirovine Kukuruzni skrob, krompirov skrob, pšenični skrob itd. Modifikati skroba Originalni molekul pretrpeo određene promene Dekstrini (sredstva za ugušćivanje, lepljenje-tekstil, papir) Fosfati i acetati skroba Umreženi skrob, želatinizirani skrob

42 Proizvodi u industriji skroba Hidrolizati skroba-nastaju hidrolizom skroba Skrobni sirupi keks, bombone, sladoled, marmelada Skrobni šećeri Glukoza Zaslađivači na bazi skroba Šećerni alkoholi Visokofruktozni sirupi