АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ ҚАЛДЫҚТАН МИКРОКРИСТАЛДЫ ЦЕЛЛЮЛОЗА АЛУ ЖӘНЕ ОНЫҢ НЕГІЗІНДЕ ГЕЛЬ-ПЛЕНКАЛАР ДАЙЫНДАУ

Бұл жұмыста биомассадан лигнинді жою арқылы микрокристалды целлюлозаны алу процесі және оның қасиеттері зерттеледі. Биомасса ретінде ауылшаруашылық қалдық болып табылатын күріш қауызы қолданылыды. Микрокристалды целлюлоза (МКЦ) шығымына биомасса мен пероксисірке қышқылының қатынастарының әсері анықталды. Күріш қауызынан алынған микрокристалды целлюлоза шығымы 1/14 қатынаста 70% құрады. Сонымен қатар, натрий альгинатымен бірге күріш МКЦ негізінде гель-пленкалар дайындалып, олардың гидролитикалық ыдырау қасиеттері зерттелді. Гель-пленканың қышқыл ортада (pH 4,08) 7 күн ішінде 66% дейін масса жоғалтуы тіркеліп, бұл олардың pH-сезімталдығын және биологиялық ыдырағыштығын дәлелдеді. Үлгілердің бетінің морфологиясы, орташа бөлшек өлшемі және құрылымы зерттелді. Үлгілер бетінің морфологиясы сканерлеуші электронды микроскоп көмегімен зерттеліп, бөлшектердің орташа өлшемі 7–10 мкм екендігі анықталды. РФА материалдың аморфты-кристалдық құрылымға ие екенін көрсетті. ИҚ спектроскопиясы гидроксил, карбонил және эфирлік топтардың бар екенін растады. ТГА термоанализ нәтижелері гель-пленканың термиялық тұрақтылығын көрсетті.

Биомассадан микрокристалдық целлюлозаны алу үшін ұсынылған әдіс дәстүрлі әдістермен салыстырғанда көп сатылы өңдеуді қажет етпейді және қоршаған ортаға қауіпсіз. Күкірт пен хлорды, жоғары қысымды және көп суды қажет ететін реагенттерді қолданбай, бір сатыда сапалы микрокристалдық целлюлозаны алуға болатыны көрсетілді.

Микрокристалды целлюлозаға деген қызығушылық оның бірегей қасиеттеріне байланысты, яғни жеңілдігіне, уыттылығы жоқтығына, биоүйлесімділігіне және биологиялық ыдырауына байланысты қәзіргі таңда аэрогель, гель, биокомпозиттер, биологиялық ыдырайтын материалдар, пленкалар өндірісінде үлкен сұранысқа ие.

1. Li S., Chen G. Agricultural waste-derived superabsorbent hydrogels: Preparation, performance, and socioeconomic impacts // Journal of Cleaner Production. – 2020. – Vol. 251. – Article 119669. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119669

2. Cao G., Zhang X., Wang Y., et al. Estimation of emissions from field burning of crop straw in China // Chinese Science Bulletin. – 2008. – Vol. 53. – P. 784–790. https://doi.org/10.1007/s11434-008-0145-4

3. Peck M.D. Epidemiology of burns throughout the world. Part I: Distribution and risk factors // Burns. – 2011. – Vol. 37, No. 7. – P. 1087–1100. https://doi.org/10.1016/j.burns.2011.06.005

4. Lin N., Dufresne A. Nanocellulose in biomedicine: Current status and future prospect // European Polymer Journal. – 2014. – Vol. 59. – P. 302–325. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.07.025

5. Jorfi M., Foster E.J. Recent advances in nanocellulose for biomedical applications // Journal of Applied Polymer Science. – 2014. – Vol. 132. – Article 41719. – https://doi.org/10.1002/app.41719

6. Wang B., Sain M. Isolation of nanofibers from soybean source and their reinforcing capability on synthetic polymers // Composites Science and Technology. – 2007. – Vol. 67, Issues 11–12. – P. 2521–2527. – https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2006.12.015.

7. Morán J.I., Alvarez V.A., Cyras V.P., et al. Extraction of cellulose and preparation of nanocellulose from sisal fibers // Cellulose. – 2008. – Vol. 15. – P. 149–159. https://doi.org/10.1007/s10570-007-9145-9

8. Fan G., Wang M., Liao C., et al. Isolation of cellulose from rice straw and its conversion into cellulose acetate catalyzed by phosphotungstic acid // Carbohydrate Polymers. – 2013. – Vol. 94, No. 1. – P. 71–76. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.01.073

9. Antony C.F.L., Sivakumar V., Gupta S. Innovative strategy for rice straw valorization into nanocellulose and nanohemicellulose and its application // Industrial Crops and Products. – 2022. – Vol. 179. – Article 114695. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.114695

10. Chen Y., Wu Q., Huang B., et al. Isolation and characteristics of cellulose and nanocellulose from lotus leaf stalk agro-wastes // BioResources. – 2015. – Vol. 10, № 1. – P. 684–696.

11. Andresen M., Stenstad P., Møretrø T., et al. Nonleaching antimicrobial films prepared from surface-modified microfibrillated cellulose // Biomacromolecules. – 2007. – Vol. 8, No. 7. – P. 2149–2155. https://doi.org/10.1021/bm070304e

12. Barbash V., Poyda V., Deykun I. Peracetic acid pulp from annual plants // Cellulose Chemistry and Technology. – 2011. – Vol. 45, No. 9–10. – P. 613–618.

13. Минакова А.Р. Получение целлюлозы оксилительно-органосольвентным способом при переработке недревесного растительного сырья: дис. ... канд. техн. наук. – Архангельск, 2008. – 151 с.

14. Akatan K., Kabdrakhmanova S., Kuanyshbekov T., et al. Highly-efficient isolation of microcrystalline cellulose and nanocellulose from sunflower seed waste via environmentally benign method // Cellulose. – 2022. – Vol. 29. – P. 6503–6521. https://doi.org/10.1007/s10570-022-04527-4

15. Дрикер Б.Н., Вураско А.В., Галимова А.Р. Получение и свойства окислительно-органосольвентной целлюлозы из недревесного растительного сырья // Лесной вестник. – 2008. – № 3. – С. 153–156.

16. Gounden V., Singh M. Hydrogels and wound healing: current and future prospects // Gels. – 2024. – Vol. 10. – Article 43. https://doi.org/10.3390/gels10010043

17. Chen C., Xi Y., Weng Y. Recent advances in cellulose-based hydrogels for tissue engineering applications // Polymers. – 2022. – Vol. 14. – Article 3335. https://doi.org/10.3390/polym14163335

18. Deng Y., Yang N., Okoro O.V., et al. Alginate-based composite and its biomedical applications // Properties and Applications of Alginates // ed. by Rehm B.H.A. – IntechOpen, 2021. https://doi.org/10.5772/intechopen.99494

19. Klemm D., Kramer F., Moritz S., Lindström T., Ankerfors M., Gray D., Dorris A. Nanocelluloses: A new family of nature-based materials // Angewandte Chemie International Edition. – 2011. – Vol. 50. – P. 5438–5466. https://doi.org/10.1002/anie.201001273

20. French A.D. Idealized powder diffraction patterns for cellulose polymorphs // Cellulose. – 2014. – Vol. 21. – P. 885–896. https://doi.org/10.1007/s10570-013-0030-4