Почему крахмал относят к биополимерам и какое свойство
Голосование за лучший ответ
Павел Кругленко
Искусственный Интеллект
(210460)
8 лет назад
Самым дешевым источником сырья для выпуска биополимеров является крахмал, который в промышленных масштабах можно получать из картофеля, пшеницы, кукурузы, риса, маиса и других растений.
Еще одним видом сырья для производства биополимеров являются масленичные культуры – подсолнечник, соя, рапс.
Сельскохозяйственные культуры выгодны тем, что это периодически восполняемое сырье, так называемый возобновляемый растительный ресурс. Посадил, вырастил и снова есть в наличии сырье для биополимеров.
1.ПОЛИЛАКТИД (ПЛА) – биополимер, который можно получить как синтетическим способом, так и путем брожения сусла кукурузы, картофеля, зерновых культур, сахарного тростника и другого сырья природного происхождения.
Изделия из ПЛА характеризуются высокой жесткостью, прозрачностью и блеском, а также лучшей способностью сохранять форму после сжатия или кручения по сравнению с полипропиленом. Из ПЛА изготавливают пленку, в т. ч. ориентированную и усадочную, бутылки для розлива жидкостей, контейнеры под пищевые продукты, одноразовую посуду.
Вместе с тем ПЛА уступает обычным полимерам по теплостойкости, поэтому упаковку из него нельзя заполнять содержимым с температурой выше 50 °С — она начнет плавиться. Кроме того, барьерные характеристики ПЛА по
отношению к кислороду хуже, чем у традиционных полимеров. Как следствие, тара из ПЛА чаще всего используется для упаковки сухих и замороженных продуктов, а также жидкостей с небольшим сроком хранения. Высокий коэффициент диффузии углекислоты не позволяет применять бутылки из ПЛА для розлива газированных напитков, ограничивая области их использования розливом молока, фруктовых соков, воды, растительного масла. Выпуском полилактида и изделий из него занимаются во многих странах.
Японская фирма Dai Nuppon изготавливает на основе полилактида разные виды упаковочных пленок. Жесткая пленка сравнима по свойствам с полистиролом, а эластичная — с полиэтиленом.
Британская компания Amcor PET Packaging, крупнейший европейский производитель полиэтилентерефталата, намерена начать выпуск пластиковых бутылок на основе ПЛА. При их производстве будет использоваться такое же оборудование, что и для обычной полимерной тары.
2.ECO-PLA – биополимер, созданный в США компанией Cargill Dow, на основе сельскохозяйственных культур, содержащих натуральный сахар. Его ударопрочность не уступает полистиролу и он способен подвергаться сварке. При температуре выше 60оС он полностью разлагается в течение 45 суток.
3.Novon – биополимер, созданный в США компанией Metabolix, также на основе процессов ферментации сахаров, но с применением технологии генной инженерии.
4. Solanyl – этот биополимер на основе крахмала из отходов кукурузы и картофеля производит голландская компания Rodenburg Polymers. Похож по своим физико-механическм свойствам на полипропилен и полистирол. Разлагается в компосте менее чем за 12 недель.
5. Plantic – биопластик на основе кукурузного крахмала производит австралийская компания Plantic Technologies. Применяет для упаковки бисквитов и шоколадных конфет.
6. Съедобные пленки, получаемые экструдированием смеси кукурузного крахмала, микрокристаллической целлюлозы и метилцеллюлозы с добавками пластификаторов. Такие пленки способны замедлить испарение влаги из пищевого продукта и защитить его от преждевременного высыхания. Пленки обладают определенными барьерными свойствами, например, регулируют проникновение извне кислорода или других веществ, что способствует продлению срока хранения пищевого продукта. Способность пленки удерживать различные соединения позволяет обогащать продукты питания витаминами, минеральными добавками, которые в дальнейшем попадают в человеческий организм, адсорбируя и выводя из него радионуклиды, ионы металла, другие вредные соединения.
7.Полигидроксиалканоаты (ПГА) – биополимеры на основе полиэфирных соединений, производимых особыми «пластиковыми» бактериями. Подходящим сырьем для получения ПГА являются масленичные культуры – подсолнечник, соя, рапс.
Источник
13
1 ответ:
0
0
Еще он называется полисахарид. Ну насчет биополимеров могу предположить,
по той причине, что молекула крахмала – это множество соединенных
молекул сахаров. При обработке крахмала растворами кислот или щелочей
полимерная структура разрушается – крахмал распадается на осколки-сахара
и называется декстрином и растворим в воде
Читайте также
К двулетним относятся морковь и свекла.
а капуста к однолетним.
По правилу Чаркаффа А=Т, Г=Ц
ААУ – ТТА
С)
Рішення:1. По таблиці знаходимо триплети, які кодують кожну з наведених амінокислот. Код для амінокислот: Валін-ГУУ, Аланін-ГЦУ, Глутамінова кислота-ГАА, Тирозин-УАУ, Серин-УЦУ. Глутамін-ЦАА. Виписуємо кодони всіх амінокислот у необхідній послідовності. Одержаний ланцюг відображає будову молекули і-РНК: ГУУ-ГЦУ-ГАА-УАУ-УЦУ-ЦАА2. Визначаємо будову ланцюгу ДНК, яка кодувала будову і-РНК:ЦАА-ЦГА-ЦТТ-АТА-АГА-ГТТ.
1)Биология-система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой.
2)Ботаника-наука о растениях, раздел биологии.
3)Лупа-увеличительное стекло
4)Микроскоп-Оптический прибор с сильно увеличивающими стёклами для рассматривания предметов, неразличимых простым глазом.
5)Клетка-наименьшая частица жизни
6)бактерии- домен прокариотных микроорганизмов, чаще всего одноклеточных
7)водоросли- гетерогенная экологическая группа преимущественно фотоавтотрофных одноклеточных
8)симбиоз-Сожительство двух организмов разных видов, приносящее им взаимную пользу.
9)лишайники- живой организм, образованный симбиозом гриба и водоросли
10)хлоропласты-зелёные пластиды, которые встречаются в клетках фотосинтезирующих эукариот.
11)хромосомы-Постоянная составная часть клеток животных и растений, носители наследственной генетической информации.
12)ткань-система клеток и межклеточного вещества, объединённых общим происхождением, строением и выполняемыми функциями
13)грибы- царство живой природы, объединяющее эукариотические организмы, сочетающие в себе некоторые признаки как растений, так и животных
14)мох-Стелющееся или прямо стоящее споровое растение без корней и цветков
15)хвощ-Споровое растение с мелкими чешуйчатыми листьями, сросшимися между собой в трубку.
16)папоротник-Споровое растение с крупными, сильно рассечёнными листьями.
17)-
18)-
19)семя-Орган размножения у растений, зерно.
20)корень-Подземная часть растения, служащая для укрепления его в почве и всасывания из неё воды и питательных веществ.
21)-
22)почка-Не развившийся ещё побег растения, зачаток цветка, листка или стебля с листьями.
23)лист-Орган воздушного питания и газообмена растений в виде тонкой, обычно зелёной пластинки.
24)стебель-Основная часть травянистого растения от корня до вершины, обычно цилиндрической формы, имеющая ответвления, несущая листья.
25)цветок-орган размножения у растения
26)соцветие- Верхняя часть стебля с более или менее сближенными цветками.
27)плод-Часть растения, развивающаяся из завязи цветка и содержащая семена
28)почва-верхний слой земной коры
29)фотосинтез-Образование в клетках зелёных растений и водорослей углеводов из углекислоты и воды под воздействием света, поглощаемого хлорофиллом растений.
30)дыхание-Втягивание и выпускание воздуха лёгкими (или, у нек-рых животных, иными соответствующими органами) как процесс поглощения кислорода и выделения углекислоты живыми организмами.
31)испарение-испаряющееся вещество
32)размножение-воспроизведение себе подобных
33)вид-основная структурная единица биологических свойств
34)сорт-группа культурных растений
35)экологический фактор-это определенные условия и элементы среды, которые оказывают специфическое воздействие на живой организм
36)растительное сообщество-группа взаимосвязанных между собой растений разных видов, продолжительное время произрастающих на участке местности с однородными условиями существования
37)палеонтология-Наука об окаменелых ископаемых животных и растений.
38)семейство-классификация ниже рода и выше группы
39 оплодотворение- процесс слияния мужской и женской половых клеток, в результате которого образуется одна клетка, являющаяся началом нового организма
фух, держи, дружок 🙂
Насколько я знаю Испания
Источник
Актуальность
С развитием науки и ростом численности населения увеличивается количество используемых пластмасс как в производстве, так и в повседневной жизни. Вопрос о переработке полимерных материалов стал одним из самых актуальных в настоящее время для всего человечества. Причинами, породившими эту проблему, являются неспособность самоутилизироваться в естественной среде и долгий срок разложения пластика в природе, что приводит к образованию мусорных полигонов, плавучих мусорных островов. Изобретение разлагаемого биопластика может предотвратить эту проблему, поскольку полученный материал, вероятно, будет разлагаться с меньшим вредом для окружающей среды.
Цель
Получить биополимер на основе крахмала.
Задачи
1. Изучить методики получения биополимера из крахмала.
2. Получить несколько образцов биополимера.
3. Измерить прочность разных образцов биополимера.
4. Проверить разлагаемость биополимера в условиях, максимально приближенных к естественным природным условиям.
5. Выбрать наиболее оптимальную методику получения биополимера.
Оснащение и оборудование, использованное в работе
• Химические реактивы
• Лабораторная посуда
• Индикаторная бумага
• Чашки Петри
• Водяная баня
• Весы
• Динамометр
• Крахмал
Описание
В ходе работы были получены образцы биополимеров из картофельного и кукурузного крахмалов на основе уксусной или соляной кислот.
Для получения образцов биополимеров на основе соляной кислоты в стакан ёмкостью 200 мл добавляли 13 мл дистиллированной воды и 1,25 г крахмала. Затем в данный раствор добавляли 0,5 мл глицерина и 2 мл 0,1 М раствора соляной кислоты. Полученную смесь нагревали 5–10 минут на водяной бане до образования вязкой массы, в которую добавляли 2 мл 0,1 М раствора гидроксида калия.
Для получения образцов биополимеров на основе уксусной кислоты в стакан ёмкостью 200 мл добавляли 60 мл дистиллированной воды и 6 г крахмала. Затем в данный раствор добавляли 5 мл глицерина и 5 мл концентрированной уксусной кислоты (70 %). Полученную смесь нагревали 5–10 минут на водяной бане до образования вязкой массы. В вязкую массу добавляли 5 мл 0,1 М раствора гидроксида калия. Полученные образцы выливали в чашки Петри и оставляли на 3 дня до полного высыхания. Таким образом получили 4 образца: картофельный биополимер на уксусной и соляной кислотах, кукурузный на уксусной и соляной кислотах.
Нагревание биополимеров на водяной бане
Для проверки разлагаемости полученных биополимеров был посажен газон в горшках, в которые предварительно поместили образцы биополимеров. В качестве земли использовали почву с пришкольной территории, а полив обеспечивали дождевой и талой водой. Через три недели проверили результат.
Горшочки с закопанными образцами биополимеров
Для проверки образцов на прочность плёнку биополимера из картофельного крахмала на основе соляной кислоты и плёнку биополимера из кукурузного крахмала на основе уксусной кислоты отделяли от чашки Петри. Образцы других биополимеров оказались очень хрупкими и потрескались. Из плёнок вырезали прямоугольные шаблоны, которые впоследствии закрепили на штативе. Затем к нижней части прикрепили крюк динамометра и тянули до полного разрыва.
Результаты
1. В ходе работы получено четыре вида биополимеров. Биополимеры на основе уксусной кислоты застывают дольше и практически не образуют тонкие плёнки по сравнению с образцами на основе соляной кислоты, поскольку образованная после их нагрева на водяной бане масса более вязкая и плотная.
2. Измерения показали, что биополимер из картофельного крахмала на основе соляной кислоты выдерживает действие силы в 7,1 Н, а биополимер из кукурузного крахмала на основе уксусной кислоты – в 5,5 Н.
3. Полученные биополимеры хорошо разлагаются в окружающей среде. Спустя три недели все они разложились в почве.
Выводы
1. Большое преимущество биополимеров из крахмала – доступность компонентов, требуемых для их производства.
2. Полученные биополимеры дешёвые в производстве и не наносят вред окружающей среде, что позволяет защитить планету от новых загрязнений.
3. Наиболее перспективным является образец биополимера из картофельного крахмала на основе соляной кислоты, поскольку данный образец получился эластичным, твёрдым, цельным, а его тонкая плёнка наиболее прочная.
Перспективы использования результатов работы
Полученный биополимер можно использовать для производства биопластиков или в качестве примеси к синтетическим полимерам.
Мнение автора
«Спасибо организаторам конференции «Старт в медицину» за возможность поднять острую, общеизвестную, но от этого не менее важную проблему, с которой столкнулось человечество, и предложить способы её решения».
Источник
Что это такое, спросите вы…
Это такие вещества, которые состоят из крахмала, целлюлозы, хитина, хитозана и нескольких других полисахаридов и белков. Эти полимеры встречаются в природе и обладают широким спектром свойств и областей применения.
Крахмал – натуральный полимер. Это продукт фотосинтеза, полученный из диоксида углерода и воды. Крахмал недорогой и возобновляемый. Поэтому он является хорошим кандидатом на разработку экологически чистых материалов. Он полностью поддается биологическому разложению. В связи с этим с 1970-х годов крахмалу стало уделяться все больше внимания. Значительные усилия прилагаются для разработки полимеров на основе крахмала с целью экономии нефтехимических ресурсов и снижения вредного воздействия на окружающую среду. Крахмал подходит для промышленности. Он встречается в природе в виде дискретных гранул и состоит из элементов углерода, водорода и кислорода. Растения синтезируют и накапливают большое количество энергетических резервов: крахмал найден в листьях, стеблях, побегах и хранилищах органогенных сухастуберов (т.е. крахмал можно получить из нескольких источников, таких как пшеница, кукуруза, картофель, рис, ячмень и сорго). Кукурузный крахмал в больших количествах производится из картофеля, пшеницы и риса в Соединенных Штатах, Европе и Азии.
Молекула крахмала. Автор: NEUROtiker – собственная работа, Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3962569
В высших растениях крахмал является основным углеводородным продуктом, обладающим широким спектром структур и свойств. Крахмал содержит линейную полисахаридную амилозу и, как правило, 20%-30% амилопектин, который является высокоразветвленным полисахаридом. Амилоза имеет небольшое количество боковых ветвей (9-20 на макромолекулу), содержащих до 6000 остатков глюкозы, соединенных а-1,4-гликозидными связями. Молекулярная масса амилозы находится в диапазоне от 105 до 106. Амилопектины представляют собой очень крупные разветвленные полимеры глюкозы, содержащие от одного до двух миллионов остатков.
Они состоят из нескольких амилоподобных цепей до 30 глюкозных единиц, соединенных альфа-связью (1-4), соединенных друг с другом точкой разветвления альфа-кислот (1-6). Амилопектин имеет молекулярную массу примерно в 1000 раз большую, от 105 до 106, и сильно разветвленную основную цепь. Боковые ветви изготавливаются с помощью альфа1,6-гликозидной тяги. Расстояние между соседними ветвями обычно равно 20-25 единицам альфа-D-глюкозы. Микроскопические исследования и рентгеновская кристаллография показали, что каркас амилопектина в гранулах крахмала кристалличен и организован в отдельные концентрические кольца, что можно увидеть в разрезах.
Амилоза более устойчива к перевариванию по сравнению с другими молекулами крахмала благодаря плотно упакованной спиральной структуре. Поэтому она является важной формой стойкого крахмала. Процентное соотношение амилозы к амилопектину и точкам разветвления альфа-(1/6) зависит от источника крахмала (кукуруза, пшеница, рис, картофель и т.д.). Например, амиломатизаторы содержат более 50% амилозы, в то время как кукуруза содержит очень мало.
Соотношение амилозы и амилопектина придает крахмалу разные свойства. Высокое содержание амилопектина приводит к повышению растворимости крахмала за счет высокоразветвленного полимера, тогда как амилоза нерастворима и гидролизуется очень медленно. Амилоза действует как гидроколлоид. Его длительная конформация приводит к высокой вязкости водорастворимого крахмала и изменяется относительно незначительно по сравнению с температурой, в результате чего расширяется свободно циркулирующая гидрофобная поверхность, которая не очень хорошо держит воду, и чем больше гидрофобных молекул может легко заменить ее.
Амилоза способна обрабатывать полезные гели и пленки. При охлаждении и хранении крахмал ретроградируется, что снижает стабильность его хранения, что приводит к сжатию и высвобождению воды. Увеличение концентрации амилозы снижает липкость, но повышает теплотворную способность гелей.
На ретроградацию влияют следующие факторы:
– Отношение амилозы к амилопектину
– Длина цепочки амилозы и амилопектина
– содержание твердых веществ и липидов
Амилопектин препятствует взаимодействию между цепочками амилозы (и ретроградации) и его раствор может привести к начальной потере вязкости и последующей слизистости. Амилопектины также частично кристаллизуются и образуют гели через двойные спиральные структуры с внешними цепями смежных молекул. Как внешние, так и внутренние цепи образуют комплексы винтового включения, которые оказывают влияние на функциональные свойства крахмала, с видимыми небольшими различиями в длине сегментов, оказывающих значительное влияние на застывание.
Крахмал из различных источников может быть физически отделен под микроскопом, каждый вид имеет свои собственные характеристики при вставке и отливке в качестве оптики. Крахмал обычно осаждается в виде мелких гранул или клеток различной формы и размера, имеющих различные физико-химические и функциональные характеристики. Диаметр мелких крахмальных гранул составляет от 1 до 100 мм.
Крахмальные гранулы – это естественный способ хранения энергии в зеленых растениях в течение длительного времени. Эти гранулы нерастворимы в воде и компактно упакованы, но все еще доступны для метаболической системы растений. Таким образом, эти гранулы хорошо подходят для этой роли. Крахмальные гранулы могут быть легко выделены из различных источников влажным способом измельчения.
Источник изображения: https://www.alibaba.com/product-detail/100-Biodegradable-plastic-raw-material-for_522080036.html
Термопластичный крахмал становится все более популярным в промышленности. Эти полимеры накапливают нерастворимые в воде гранулы, содержащие два полимера, которые содержатся в растениях. Методы селекции растений используются для получения новых штаммов с различным количеством содержания амилозы и амилопектина.
Свойства крахмала варьируются в широких пределах и зависят от количества пластификатора. Модуль упругости аналогичен полиолефинам, а температура стеклования (Tg) варьируется в диапазоне от 50 C до 110 C.
Производство крахмальных пластмасс сопряжено со многими трудностями. Структура крахмала частично нелинейная и сложная, что приводит к проблемам с пластичностью, к повышению хрупкости крахмала и увеличению его кристалличности со временем. Существует требование идентифицировать пластификаторы для разработки крахмальных пластмасс, свойства которых сопоставимы со свойствами упаковки, получаемой из полиолефинов.
Смеси пластифицированного крахмала и композитов и/или химические модификации могут решить эти проблемы. Они способны производить биоразлагаемые полимеры, обладающие достаточной гибкостью, прочностью и барьерными свойствами для коммерческих упаковочных и потребительских продуктов. Материалы на основе крахмала являются экономичными биоматериалами и наиболее широко используются. Крахмал смешивается с несколькими продуктами из-за его низкой стоимости и доступности. Около 60% крахмала используется в пищевой, а остальные 40% – в других видах промышленности.
Крахмал существует либо как “натуральный крахмал“, либо как “модифицированный крахмал“. Натуральный крахмал извлекается из растения. Модифицированный крахмал получается при выполнении химических модификаций на природном крахмале.
Но большинство крахмалов в родном виде имеют определенные ограничения. В связи с этим, большая часть современного крахмала, используемого в различных областях применения – гранулированный.
Модификация крахмала (химическая и/или физическая) производится для:
– Улучшить положительные характеристики
– Снизить их нежелательные характеристики, такие как высокая вязкость, склонность к ретроградности и отсутствие технологической устойчивости
– Включить новые свойства, такие как образование, удержание, усваиваемость, растворимость и т.д.
Существуют также некоторые недостатки при использовании крахмала. К ним относятся гидрофильные свойства (плохой барьер влажности) и плохие механические свойства по сравнению с обычными небиодеградируемыми полимерными пленками, используемыми в упаковке пищевых продуктов. Морфология и свойства полимеров на основе крахмала могут быть изменены путем смешивания с синтетическими полимерами.
Бумажная промышленность является крупнейшим сектором, использующим непродовольственный крахмал. Крахмал применяется в процессе изготовления бумаги во влажной среде, а также в расчете размеров поверхности и нанесении покрытий. Для нанесения покрытий используются как модифицированные, так и немодифицированные крахмалы. Крахмал используется в бумаге в качестве оптической добавки, так как он повышает ее прочность, гладкость и плотность.
Источник