Ключевые слова
Medusomyces gisevii
нитрирование
серно-азотная смесь
нитраты бактериальной наноцеллюлозы
Как цитировать
Аннотация
Целью проведенного исследования являлось изучение химической функционализации бактериальной наноцеллюлозы с получением нитратов бактериальной наноцеллюлозы. Два образца бактериальной наноцеллюлозы БНЦ-1 и БНЦ-2 со степенью полимеризации 3950 и 5750 соответственно были получены с использованием в качестве продуцента симбиотической культуры Medusomyces gisevii Sa-12 на синтетической глюкозной среде. Нитрование проводилось промышленной серно-азотной кислотной смесью с последующей стабилизацией синтезированных нитратов целлюлозы. Полученные нитраты бактериальной наноцеллюлозы НБНЦ-1 и НБНЦ-2 характеризовались массовой долей азота 10,84 и 11,56 %, вязкостью ацетонового раствора 255 и 744 мПа*с, растворимостью в спиртоэфирной смеси 16,5 и 62,2 %, соответственно. Установлена зависимость показателей нитратов бактериальной наноцеллюлозы от степени полимеризации целлюлозы: чем выше степень полимеризации бактериальной наноцеллюлозы, тем ниже массовая доля азота и выше вязкость полученных нитратов бактериальной наноцеллюлозы. В ИК-спектрах нитратов бактериальной наноцеллюлозы зарегистрированы основные функциональные группы, подтверждающие, что синтезированные продукты являются низкозамещенными азотнокислыми эфирами целлюлозы: 1637 и 1657 см-1, 1274 и 1281 см-1, 825 и 836 см-1, 747 и 749 см-1, 681 и 691 см-1. Методом РЭМ установлено, что сетчатая структура бактериальной наноцеллюлозы сохраняется и в ее нитратах. Установлено, что синтезированные нитраты бактериальной наноцеллюлозы являются наноструктурированными и высоковязкими нитратами целлюлозы, что объясняется свойствами исходной бактериальной наноцеллюлозы и является отличительными свойствами от нитратов целлюлозы растительного происхождения.
Литература
2. Stumpf T.R., Yang X., Zhang J., et al. In situ and ex situ modifications of bacterial cellulose for applications in tissue engineering. Materials Science and Engineering: C. 2018. Vol. 82. P. 372-383.
3. Skiba E. A., Gladysheva E.K., Budaeva V.V., et al. Yield and quality of bacterial cellulose from agricultural waste. Cellulose. 2022. Vol. 29. № 3. P. 1543-1555.
4. Skiba E.A., Baibakova O.V., Gladysheva E.K., et al. Study of the influence of Medusomyces gisevii Sa-12 inoculum dosage on bacterial cellulose yield and degree of polymerization. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2019. Vol. 9. № 3 (30). P. 420-429.
5. Jamal S.H., Roslan N.J., Shah N.A.A, et al. Conversion of bacterial cellulose to cellulose nitrate with high nitrogen content as propellant ingredient. Solid State Phenomena. 2021. Vol. 317. P. 305-311.
6. Roslan N.J., Jamal S.H., Ong K.K., et al. Preliminary study on the effect of sulphuric acid to nitric acid mixture composition, temperature and time on nitrocellulose synthesis based Nata de Coco. Solid State Phenomena. 2021. Vol. 317. P. 312-319.
7. Huang J. Zhao M., Hao Y., et al. Recent Advances in Functional Bacterial Cellulose for Wearable Physical Sensing Applications. Advanced Materials Technologies. 2021. Vol. 7. P. 1-14.
8. Wang Y., Jiang L., Dong J., et al. Three-dimensional network structure nitramine gun propellant with nitrated bacterial cellulose. Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9. № 6. P. 15094-15101.
9. Chen J.L., Njoku D.I., Tang C., et al. Advances in Microfluidic Paper Based Analytical Devices (µPADs): Design, Fabrication, and Applications. Small Methods. 2024. P. 2400155.
10. Горбатова П.А., Корчагина А.А., Гисматулина Ю.А. и др. Свойства нитратов целлюлозы, полученных нитрованием бактериальной целлюлозы с использованием смеси азотной и серной кислот. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024. Т. 14. № 2. С. 236–244.
11. Shavyrkina N.A., Skiba E.A., Kazantseva A.E., et al. Static culture combined with aeration in biosynthesis of bacterial cellulose. Polymers. 2021. Vol. 13. № 23. P. 4241.
12. Корчагина А.А. Синтез нитратов целлюлозы из целлюлозы мискантуса гигантского сорта Камис, полученной в условиях опытно-промышленного производства. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2023. Т. 13. № 3 (46). С. 392-401.
13. Budaeva V.V., Gismatulina Y.A., Mironova G.F., et al. Bacterial nanocellulose nitrates. Nanomaterials. 2019. Vol. 9. № 12. P. 1694.
14. Корчагина А. А., Горбатова П. А., Будаева В. В., Золотухин В. Н. Нитрование целлюлозы с высокой степенью полимеризации из мискантуса сорта Сорановский. Журн. Сиб. федер. ун-та. Химия, 2024, 17(2). С. 268–278.
15. Liu J. Nitrate esters chemistry and technology. Singapore: Springer, 2019. 684 p.
16. Mattar H., Baz Z., Saleh A., et al. Nitrocellulose: Structure, synthesis, characterization, and applications. Water Energy Food Environ. 2020. Vol. 3. P. 1-15.
17. Skiba, E.A., Shavyrkina, N.A., Skiba, M.A, et al. Biosynthesis of Bacterial Nanocellulose from Low-Cost Cellulosic Feedstocks: Effect of Microbial Producer. International Journal of Molecular Sciences. 2023. Vol. 24. № 18. P. 14401.
18. Kashcheyeva E.I., Korchagina A.A., Gismatulina Y.A., et al. Simultaneous Production of Cellulose Nitrates and Bacterial Cellulose from Lignocellulose of Energy Crop. Polymers. 2024. Vol. 16. P. 42.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.