Изучение кинетики сорбции антиоксидантов на на крахмале

В чисто прикладном плане изучение кинетики сорбции дает возможность судить о времени, при котором практически все сорбируемое вещество будет поглощено сорбентом.

Порядок выполнения работы.

Изучение скорости сорбции антиоксидантов проводили при трех температурах. В колбу емкостью 1000 см³ вносили 500 см³ вытяжки хрена и 20 г крахмала. Одновременно включали секундомер, содержимое колбы интенсивно перемешивали, отбирая по 10 см³ осветленной верхней части раствора в конические колбы емк.250 см³.

Пробы отбирали тотчас (до внесения энтеросорбента) и через 10, 20, 30, 60, 120, 240, 360 с. Определяли содержание ферментов-антиоксидантов по методике, описанной в предыдущих опытах.

Результаты опытов приведены на рис. 3.

Рис. 3. Кинетика сорбции ферментов-антиоксидантов на крахмале из водной вытяжки хрена. 1 — 278 К, 2- 288 K, 3 — 298 К

Процесс сорбции представляет собой бимолекулярную реакцию, которую, в связи с избытком одного из компонентов — сорбента, можно представить как односторонний процесс, подчиняющийся кинетическому уравнению первого порядка.

Константы скоростей сорбции рассчитывали по уравнению:

_i =.

где V₀ — объем титранта до начала сорбции (ф = 0); V_i — объем титранта, затраченного по истечении времени ф _i.

По данным кинетики сорбции были рассчитаны средние константы скоростей сорбции К₂₇₈, К₂₈₈ и К₂₉₈.

Используя уравнение Аррениуса в линейной форме.

ln К = lnPZ₀ ;

и рассчитанные значения констант скоростей сорбции, был построен графики в координатах «ln К — 1/Т ^»

Рис. 4. Зависимость ln К сорбции вытяжки хрена на крахмале от обратной величины температуры

Прямая (рис. 4.) отсекает от вертикальной оси отрезок, численно равный логарифму предэкспоненциального фактора (lnPZ₀) в уравнении Аррениуса:

Тангенс угла наклона этой прямой:

tg =, отсюда.

С использованием уравнения Эйринга были рассчитаны изменения энтропии активации формирования активированного комплекса S^# [3]:

lnPZ₀ = 10,36 + lnТ +.

Результаты расчетов приведены в табл.2.

Таблица 2.

Основные характеристики кинетики сорбции ферментов — антиоксидантов на крахмале.

Как видно из рис. 3., для сорбционных процессов при различных температурах характерен достаточно крутой начальный участок изотермы кинетики сорбции, уже в течение первых 5−30 минут контакта сорбируется подавляющее количество ферментов-антиоксидантов.

Изменение энтропии активации формирования активированного адсорбционного комплекса меньше чем изменение энтропии сорбции для случая наступления равновесия. Это означает, что механизм сорбции включает в себя две стадии. Первая стадия — это стадия закрепления антиоксиданта на сорбенте, согласно данным работы. Так как изменение энтропии для двух процессов отличается на небольшую величину, то возможным вариантом более устойчивого соединения является присоединение других групп к такому же кластеру.

С практической точки зрения важнейшим результатом является то, что ферменты-антиоксиданты с сорбента не вымываются водой. Это, в свою очередь, обеспечивает длительное функционирование антиоксиданта, так как он прочно закреплен на достаточно крупных частицах сорбента. Это позволяет использовать комплекс сорбент — антиоксидант как энтеросорбент.

Энтеросорбент на крахмале в воде и биологических жидкостях не растворяется, это твёрдый компонент, вероятно, его использование может ограничиваться защитой желудочно-кишечного тракта человека и животных от самых разнообразных пероксидов и окислителей.