ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОКАТАЛИТИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ КРАХМАЛА В КИСЛОЙ СРЕДЕ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ОКИСЛИТЕЛЯ IN SITU

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано электрокаталитическое окисление картофельного крахмала иодатом калия и натрия в двухкамерной электролитической ячейке с регенерацией окислителя in situ на электродах из диоксида свинца и стеклоуглерода в кислой среде в зависимости от плотности тока, концентрации субстрата, окислителя и температуры реакции. Определены условия получения окисленного крахмала – его диальдегида (ДАК): время электролиза – 120 мин, ультразвуковой обработки – 30 мин, концентрация субстрата – 13.3 г/л, окислителя KIO3 – 0.93 г/л, плотность тока – 25 мА/см2, содержание карбонильных групп для PbO2 48% и для стеклоуглерода 56%. Продукты идентифицированы методами ИК- и ЯМР- спектроскопии и рентгеновской дифрактометрии. Установлено, что существенное влияние на процесс периодатного окисления оказывают температурный режим и обработка исходного крахмала ультразвуком. Анализ ИК-спектров показывает, что после электрохимического окисления крахмала в спектре окисленного образца появляется новая полоса поглощения при 1730 см–1, относящаяся к валентным колебаниям связи C=O альдегидов. Исследована кинетика накопления продуктов окисления крахмала. Методом рентгеновской дифракции показано изменение соотношения между кристаллической компонентой амилозой и амилопектином крахмала в процессе периодатного окисления.

Об авторах

С. Н. Капаева

Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: kornienko@icct.ru
Красноярск, Россия

Г. В. Корниенко

Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: kornienko@icct.ru
Красноярск, Россия

В. Л. Корниенко

Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: kornienko@icct.ru
Красноярск, Россия

С. А. Новикова

Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: kornienko@icct.ru
Красноярск, Россия

С. Д. Кирик

Сибирский федеральный университет

Email: kornienko@icct.ru
Красноярск, Россия

Т. Ю. Иваненко

Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: kornienko@icct.ru
Красноярск, Россия

О. П. Таран

Сибирский федеральный университет

Email: kornienko@icct.ru
Красноярск, Россия

Список литературы

  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.]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 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».