INVESTIGATION OF THE PROCESS OF ELECTROCATALYTIC STARCH OXIDATION IN AN ACIDIC ENVIRONMENT WITH OXIDANT REGENERATION IN SITU

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The electrocatalytic oxidation of potato starch with potassium and sodium iodate in a two-chamber electrolytic cell with in situ oxidant regeneration on electrodes made of lead dioxide and glassy carbon in an acidic medium has been studied, depending on current density, substrate concentration, oxidant, and reaction temperature. The conditions for the production of oxidized starch, its dialdehyde (DAC), were determined: the electrolysis time was 120 min, the ultrasonic treatment time was 30 min, the substrate concentration was 13.3 g/l, the KIO3 oxidizer was 0.93 g/l, the current density was 25 mA/cm2, the carbonyl group content for PbO2 was 48% and for glassy carbon 56%. The products were identified by IR and NMR spectroscopy and X-ray diffractometry. It has been established that the temperature regime and ultrasound treatment of the initial starch have a significant effect on the periodate oxidation process. Analysis of the IR spectra shows that after electrochemical oxidation of starch, a new absorption band appears in the spectrum of the oxidized sample at 1730 cm–1, related to valence vibrations of the C=O bond of aldehydes. The kinetics of accumulation of starch oxidation products has been investigated. X-ray diffraction has shown a change in the ratio between the crystalline component amylose and starch amylopectin during periodate oxidation.

Авторлар туралы

S. Kapaeva

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FITC KNC SB RAS

Email: kornienko@icct.ru
Krasnoyarsk, Russia

G. Kornienko

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FITC KNC SB RAS

Email: kornienko@icct.ru
Krasnoyarsk, Russia

V. Kornienko

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FITC KNC SB RAS

Email: kornienko@icct.ru
Krasnoyarsk, Russia

S. Novikova

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FITC KNC SB RAS

Email: kornienko@icct.ru
Krasnoyarsk, Russia

S. Kirika

Siberian Federal University

Email: kornienko@icct.ru
Krasnoyarsk, Russia

T. Ivanenko

Institute of Chemistry and Chemical Technology SB RAS, FITC KNC SB RAS

Email: kornienko@icct.ru
Krasnoyarsk, Russia

O. Taran

Siberian Federal University

Email: kornienko@icct.ru
Krasnoyarsk, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Кряжев, В.Н., Романов, В.В., Широков, В.А. Последние достижения химии и технологии производных крахмала. Химия растительного сырья. 2010. № 1. C. 5. [Kryazhev, V.N., Romanov, V.V., and Shirokov, V.A., Recent achievements in chemistry and technology of starch derivatives, Chemistry of plant raw materials (in Russian), 2010, no. 1, p. 5.]
  2. Li, H., Wu, B., Mu, C., and Lin, W., Concomitant degradation in periodate oxidation of carboxymethyl cellulose, Carbohydrate Polymers, 2011, vol. 84, no 3, p. 881.
  3. Kamoun, E.A., N-succinyl chitosan–dialdehyde starch hybrid hydrogels for biomedical applications, J. Adv. Res., 2016, vol. 7, no. 1, p. 69.
  4. Song, L., Cruz, C., Farrah, S.R., and Baney, R.H., Novel antiviral activity of dialdehyde starch, Electronic J. Biotechnol., 2009, vol. 12, no. 2, p. 13.
  5. Song, L., Farrah, S.R., and Baney, R.H., Bacterial inactivation kinetics of dialdehyde starch aqueous suspension, Polymers, 2011, vol. 3, no. 4, p. 1902.
  6. Ding, W., Zhao, P., and Li, R., Removal of Zn (II) ions by dialdehyde 8-aminoquinoline starch from aqueous solution, Carbohydrate Polymers, 2011, vol. 83, no. 2, p. 802.
  7. Фиошин, М.Я. Электрохимическая регенерация окислителей и восстановителей из отходов производства. Хим. промышленность.1971. № 4. C. 250. [Fioshin, M. Ya., Electrochemical regeneration of oxidants and reducing agents from industrial waste, Chem. industry(in Russian), 1971, no. 4, p. 250.]
  8. Корниенко, Г.В., Капаева, С.Н., Маляр, Ю.Н., Корниенко, В.Л., Таран, О.П. Электрокаталитическое окисление крахмала в двухкамерной ячейке с регенерацией окислителя in situ на электродах из Pb/PbO2 и графита. Химия растительного сырья. 2021. № 4. C. 119. [Kornienko, G.V., Kapaeva, S.N., Malyar, Yu.N., Kornienko, V.L., and Taran, O.P., Electrocatalytic oxidation of starch in a two-chamber cell with in situ oxidant regeneration on Pb/PbO2 and graphite electrodes, Chemistry of plant raw materials (in Russian), 2021, no. 4, p. 119.]
  9. Корниенко, Г.В., Капаева, С.Н., Корниенко, В.Л., Скрипников, А.М., Таран, О.П. Непрямое электрокаталитическое окисление крахмала активными формами кислорода, in situ генерированными на аноде Pb/PbO2 и допированном бором алмазном электроде в водных электролитах. Химия растительного сырья. 2022. № 4. C. 77. [Kornienko, G.V., Kapaeva, S.N., Kornienko, V.L., Skripnikov, A.M., and Taran, O.P., Indirect electrocatalytic oxidation of starch by reactive oxygen species generated in situ on a Pb/PbO2 anode and boron-doped diamond electrode in aqueous electrolytes, Chemistry of plant raw materials (in Russian), 2022, no. 4, p. 77.]
  10. Капаева, С.Н., Корниенко, Г.В., Корниенко, В.Л., Новикова, С.А., Таран, О.П. Непрямое окисление крахмала периодатом с регенерацией in situ окислителя на оксиднорутениево–титановом и платиновом анодах в водных средах. Химия растительного сырья. 2024. № 4. C. 100. [Kapaeva, S.N., Kornienko, G.V., Kornienko, V L., Novikova, S.A., and Taran, O.P., Indirect oxidation of starch by periodate with in situ regeneration of an oxidant on ruthenium–titanium oxide and platinum anodes in aqueous media, Chemistry of plant raw materials (in Russian), 2024, no. 4, p. 100.]
  11. Потороко, И.Ю., Малинин, А.В., Цатуров, А.В., Руськина, А.А., Шабана, Ш. Разработка технологии модификации крахмала. Часть 1: Ультразвуковое воздействие в охлаждающей системе. Вестн. Южно-Урал. гос. ун-та. Сер. Пищевые и биотехнологии. 2018. T. 6. № 4. C. 83. [Potoroko, I. Yu., Malinin, A.V., Tsaturov, A.V., Ruskina, A.A., and Shabana, Sh., Development of starch modification technology. Part 1: Ultrasonic effect in the cooling system, Bulletin of the South Ural State University. Series: Food and biotechnology (in Russian), 2018, vol. 6, no. 4, p. 83.]
  12. Kuakpetoon, D. and Wang, Y.-J., Structural characteristics and physicochemical properties of oxidized corn starches varying in amylose content, Carbohydrate Res., 2006, vol. 341, no. 11, p. 1896.
  13. Авруцкая, И., Фиошин, М. Исследование процесса электрохимического окисления глюкозы. Журн. прикл. химии. 1969. T. 42. C. 2291. [Avrutskaya, I. and Fioshin, M., Investigation of the electrochemical oxidation of glucose, J. Appl. Chem. (in Russian), 1969, no. 42, p. 2291.]
  14. Смайли, Ф., Бенчеттара, А. Электрокаталитическая эффективность PbO2 в водоочистке. Электрохимия. 2019. T. 55. C. 1155. [Smiley, F. and Benchettara, A., Electrocatalytic efficiency of PbO2 in water treatment, Russ. J. Electrochem., 2019, vol. 55, p. 1155.]
  15. Фиошин, М.Я., Смирнова, М.Г. Электрохимические системы в синтезе химических продуктов, М.: Химия, 1985. 256 с. [Fioshin, M.Ya. and Smirnova, M.G., Electrochemical systems in the synthesis of chemical products(in Russian), Moscow: Khimiya, 1985. 256 p.]
  16. Ponedel’kina, I.Y., Araslanova, D.I., Tyumkina, T.V., Lukina, E.S., and Odinokov, V.N., Partially oxidized potato starches from bromide-free TEMPO-mediated reaction: characterization of monosaccharide composition, Starch-Stärke, 2014, vol. 66, no. 5–6, p. 444.
  17. Hao, J., Lu, J., Xu, N., Linhardt, R. J., and Zhang, Z., Specific oxidation pattern of soluble starch with TEMPO-NaBr-NaClO system, Carbohydrate Polymers, 2016, vol. 146, p. 238.
  18. Guo, T., Xie, F., and Chen, L., Oxidation-induced starch molecular degradation: A comprehensive kinetic investigation using NaClO/NaBr/TEMPO system, International J. Biological Macromolecules, 2024, vol. 277, p. 134283.
  19. Serrero, A., Trombotto, S., Cassagnau, P., Bayon, Y., Gravagna, P., Montanari, S., and David, L., Polysaccharide gels based on chitosan and modified starch: Structural characterization and linear viscoelastic behavior, Biomacromolecules, 2010, vol. 11, no. 6, p. 1534.
  20. Boccia, A.C., Scavia, G., Schizzi, I., and Conzatti, L., Biobased cryogels from enzymatically oxidized starch: functionalized materials as carriers of active molecules, Molecules, 2020, vol. 25, no. 11, p. 2557.
  21. Letoffe, A., Hosseinpourpia, R., Silveira, V., and Adamopoulos, S., Effect of Fenton reaction parameters on the structure and properties of oxidized wheat starch, Carbohydrate Res., 2024, vol. 542, p. 109190.
  22. Уистлер, Р., Пашаль, Э. Химия и технология крахмала, М.: Пищевая промышленность, 1975, 360 с. [Whistler, R. and Pashal, E., Starch Chemistry and Technology (in Russian), Moscow: Food Industry, 1975. 360 p.]
  23. Литвяк, В.В., Ловкис, З.В., Ребенок, Е., Купчик, М. Модификация картофельного крахмала электрохимическим способом и изучение его физико-химических свойств. Известия национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наук. 2007. № 4. C. 109. [Litvyak, V.V., Lovkis, Z.V., Child, E., and Kupchik, M., Modification of potato starch by electrochemical method and study of its physico-chemical properties, Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Series of agricultural sciences (in Russian), 2007, no. 4, p. 109.]

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».