Действие окислителей на красящие вещества свеклосахарного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Действие окислителей на красящие вещества свеклосахарного производства

В.Н. Руденко

В работе изучено действие окислителей KMnO4 (2% раствор), HBrO (3% раствор брома), хлорной извести СaOCl2 (0,02% к массе мелассы) и смеси (СaOCl2 + воздух) на красящие вещества мелассы. Спектроскопическими методами оценено действие окислителей на отдельные группы красящих веществ мелассы на основе гель-хроматографического разделения красящих веществ мелассы. Результаты исследования доказывают, что окислители способны расщеплять двойные связи сформировавшихся хромофоров красящих веществ, что приводит к уменьшению цветности. К тому же сильный обесцвечивающий эффект показывает окислительная смесь хлорной извести с воздухом.

Известно [1], что действие окислителей вызывает разрыв двойных связей структурных фрагментов промежуточных соединений и приводит к уменьшению цветности конечных полимерных продуктов. Тогда вполне возможно, что окислитель способен взаимодействовать с двойными связями уже сформировавшихся хромофоров красящих веществ. Для подтверждения такого предположения исследовалось действие различных окислителей на красящие вещества мелассы.

Раствор мелассы после фильтрования (СВ 8,0%) делили на шесть проб. Первые три пробы выдерживали 0,5 час. при комнатной температуре: одну (1) оставляли как фон для сравнения, ко второй (2) прибавляли KMnO4 (2% раствор), к третьей (3) - 3% раствор брома (HBrO). Остальные пробы нагревали (1 час) на кипящей водяной бане: четвертую (4) оставляли без изменений, как контрольную; во время нагревания к пятой (5) прибавляли хлорную известь СaOCl2 (0,02% к массе мелассы) и к последней (6) - смесь (СaOCl2 + воздух). Действие окислителей сравнивали по поглощению в видимой области при 460 нм (табл.1).

Таблица 1

Влияние окислителей на поглощение в видимой области растворов мелассы

Экспериментальные данные дают следующую информацию:

поскольку во время нагревания раствора мелассы, необработанного окислителями, его цветность увеличивается, значит, в мелассе сохраняется потенциальная возможность последующих превращений как промежуточных соединений, так и, возможно, красящих веществ;

окислители действительно взаимодействуют с красящими веществами мелассы, о чем свидетельствует снижение интенсивности поглощения в видимой области в растворах, обработанных окислителями.

Вероятнее всего, это взаимодействие может реализоваться в реакциях расщепления двойных связей хромофоров, что приводит к укорочению цепочек конъюгированных систем и снижению цветности.

Для того, чтобы оценить влияние окислителей на отдельные составляющие мелассы, необработанный раствор мелассы (проба 4) и обработанный смесью СaOCl2 с воздухом (проба 6) были посажены на колонку (2 см55 см),, заполненную Sephadex G-50 и затем элюированы 0,5% раствором NaCl (скорость пропускания 1мл/мин.). Выход каждой фракции (5 мл) контролировался поглощением в УФ- ( 260 нм) и видимой области ( 460 нм). меласса окислитель красящий хроматографический

На хроматограмме (рис.1) четко прослеживается снижение интенсивностей поглощения в УФ- и видимой областях всех трех выделенных фракций красящих веществ мелассы, обработанной смесью СaOCl2 с воздухом. Это означает, что промежуточные низкомолекулярные соединения также претерпевают превращения под влиянием окислителя.

Рис.1 Хроматографическое разделение на Sephadex G-50 красящих веществ, выделенных из: необработанной мелассы: 460 нм ,

260 нм ------- ; обработанной смесью (CaOCl2 + воздух)

460 нм , 260 нм ----о---- .

Сравнительный анализ КР-спектров высокомолекулярных фракций необработанной мелассы (фракция 1) и обработанной смесью СaOCl2 с воздухом (фракция І') дает дополнительную информацию о влияние окислителя на структурные фрагменты высокомолекулярных компонентов мелассы (рис.2).

Рис. 2 КР-Спектры фракции І (а) красящих веществ необработанной мелассы и фракции 1' (б) красящих веществ мелассы, обработанной смесью (CaOCl2 + воздух).

В КР-спектре мелассы (рис.2-а) наблюдаются две слабые карбонильные полосы 1718 і 1700 см1, обусловленные, вероятно, наличием карбоксильных групп, соседних с двойной связью. Интенсивное поглощение в области 1680 см1 может быть подтверждением присутствия этиленовых связей, а полосы 1650 і 1600 см1 связаны с валентными колебаниями С=С связей диеновых структур.

После обработки мелассы окислительной смесью в значительной мере уменьшилась интенсивность полосы поглощения в области этиленовых связей (рис.2-б). Полоса карбонильного поглощения (1718 см1) сместилась в сторону больших частот (1726 см1) и ее интенсивность чуть уменьшилась, хотя поглощение около 1700 см1 осталось без изменений.

Такие изменения характеристического поглощения раствора мелассы, обработанной окислителями, допускают возможность взаимодействия окислителя, в первую очередь, со структурными фрагментами, содержащими двойные связи С=С. В результате действия окислителя происходит, вероятно, разрушение полимерных цепей и образуются продукты с меньшим количеством изолированных и конъюгированных двойных связей, что приводит к уменьшению цветности.

Чтобы сравнить влияние различных окислителей и исключить их действие на большое количество промежуточных соединений, содержащихся в мелассе, исследовалось действие окислителей на красящие вещества, выделенные из мелассы.

Раствор красящих веществ, выделенных из мелассы по классической методике [2], делили на 5 проб и выдерживали при комнатной температуре. В таких условиях первую (1) оставляли как контрольную, ко второй (2) добавляли 2% раствор KMnO4, к третьей (3) - 3% раствор Br2 в воде (HBrO), к четвертой (4) - 0,02% раствор CaOCl2 и к последней - 0,02% раствор CaOCl2 и продували воздух. Изменения в системах фиксировали по поглощению в УФ- и видимой области ( 460 нм) через 0,5 час. и 24 час. (табл.2).

Таблица 2

Влияние окислителей на поглощение в видимой области красящих веществ, выделенных из мелассы

Как свидетельствуют экспериментальные данные, окислители взаимодействуют со сформировавшимися красящими веществами мелассы и самый сильный обесцвечивающий эффект среди исследуемых окислителей дает смесь хлорной извести с воздухом.

В УФ-спектрах растворов красящих веществ мелассы с окислителями наблюдается уменьшение интенсивности карбонильного поглощения и в большей мере в растворах, обработанных смесью CaOCl2 с воздухом (рис.3) вероятно, в результате возможного окисления карбонильных групп.

Рис. 3 УФ-Спектры поглощения красящих веществ, выделенных из мелассы ----о---- и обработанных окислителями: 2% KMnO4 ;

0,02% CaOCl2 ------ ; (CaOCl2 + воздух) о ;

бромной водой HBrО .

Итак, результаты исследования доказывают, что окислители способны расщеплять двойные связи сформировавшихся хромофоров красящих веществ, что приводит к уменьшению цветности. К тому же сильный обесцвечивающий эффект показывает окислительная смесь хлорной извести с воздухом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Руденко В.М. Дія кисню повітря як окисника в модельній системі D-глюкоза/гліцин. - Наукові праці УДУХТ. Київ, УДУХТ, 1999, № 5. с.81-83.

2. Cапронов А.Р., Колчева Р.А. Красящие вещества и их влияние на качество сахара. -М.: Пищевая промышленность, 1975. -347 c.

Размещено на Allbest.ru