Synthesis and study of composite materials based on pumpkin pectin and copper cations

Abstract

В работе представлены результаты синтеза металлокомпозитных материалов на основе тыквенного пектина и катионов двухвалентного металла – Cu2+; определения свободных карбоксильных групп и степени этерификации исходного пектина методом кислотно-основного титрования; изучения физико-химических свойств (кинематической вязкости и молекулярной массы) нативного и модифицированного пектина вискозиметрией; определения степени включения указанного катиона в полисахаридную макромолекулу методом ИК-спектроскопии; а также оценке фунгицидной активности исходного пектина и медных комплексов в отношении Penicillum sp. Методом солевой экстракции выделен кислый полисахарид – пектин из тыквы сорта «Мичуринская», выход составил 29%. Методами кислотно-основного титрования установлено суммарное содержание ОMе- и ОАс-групп (36,3%), а также свободных карбоксильных групп (6,48%). По данным ИК-спектроскопии произведен расчет степени замещения катионов натрия на катионы меди, которая составила 78 %. С помощью метода вискозиметрии установлена кинематическая вязкость (1,43 мм2/с) и молекулярная масса (2,5 кДа) исходного пектина и медного комплекса (кинематическая вязкость 4,23 мм2/с, молекулярная масса 11,9 кДа). Показано, что исходный тыквенный пектин обладает незначительной фунгицидной активностью, в то время как медный комплекс на его основе способен активнее подавлять рост культуры при действии 10 мкл вещества, а при увеличении объема до 50 мкл проявляется еще более выраженная фунгицидная активность медного комплекса. The paper presents the results of the synthesis of metal composite materials based on pumpkin pectin and divalent metal cations – Cu2+; determination of free carboxyl groups and the degree of esterification of the native pectin by acid-base titration; study of physico-chemical properties (kinematic viscosity and molecular weight) native and modified pectin by viscometry; determination of the degree of inclusion of the specified cation in the polysaccharide macromolecule by IR spectroscopy; as well as the assessment of the fungicidal activity of the native pectin and copper complexes in relation to Penicillum sp. Acidic polysaccharide pectin was isolated from the pumpkin variety "Michurinskaya" by salt extraction, the yield was 29%. Acid-base titration methods established the total content of OMe- and OAc-groups (36.3%), as well as free carboxyl groups (6.48%). According to IR spectroscopy data, the degree of substitution of sodium cations for copper cations was calculated, which amounted to 78%. The kinematic viscosity (1.43 mm2/s) and molecular weight (2.5 kDa) of the native pectin and copper complex (kinematic viscosity 4.23 mm2/s, molecular weight 11.9 kDa) were determined using the viscometry method. It has been shown that the native pumpkin pectin has insignificant fungicidal activity, while the copper complex based on it is able to more actively suppress crop growth when exposed to 10 μl of the substance, and when the volume increases to 50 μl, an even more pronounced fungicidal activity of the copper complex appears.