CC BY
111
633.15
ОСОБЕННОСТИ АНАТОМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТЕРЖНЕЙ КУКУРУЗНЫХ ПОЧАТКОВ
А.А. ОВЧИННИКОВА, A.B. АЛЕКСАНДРОВА, В.Г. ЛОБАНОВ, В.Н. АЛЕШИН
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; тел./факс: (861) 274-01-38, электронная почта: [email protected],
Исследованы анатомические особенности и химический состав различных частей стержней кукурузных початков современных сортов и гибридов. Установлена возможность получения из стержней кукурузных початков адсорбентов. Ключевые слова: стержень кукурузного початка, целлюлоза, лигнин, гемицеллюлоза, пористость.
При переработке кукурузы образуются отходы: стебель с листьями, стержни и обертки кукурузных початков, которые в настоящее время не находят полезного использования.
Для повышения эффективности возделывания и переработки кукурузы представляется актуальным расширение научно-технической базы в области применения отходов - частей растения, остающихся на поле после уборки, а также образующихся при дальнейшей переработке культуры.
В современной отечественной научно-технической литературе недостаточно сведений о химическом составе, морфологических особенностях кукурузы современных сортов и гибридов, в частности стержней кукурузных початков.
Цель настоящей работы - повышение эффективности переработки кукурузы за счет вовлечения в хозяйственный оборот образующихся отходов. В связи с этим изучали химический состав и морфологические особенности различных частей стержня кукурузного початка современных сортов и гибридов, возделываемых на территории Краснодарского края.
Лабораторные исследования проводили на производственной смеси стержней кукурузных початков, а также для сорта Пионер и гибридов Анютка, Краснодарский 298 урожая 2008-2009 и 2009-2010 гг.
Отбор проб образцов и подготовку их для анализа проводили в соответствии с ГОСТ 13586.3-83 и ГОСТ 13496.0-80. Зерна кукурузы обрушивали вручную. Массовые доли влаги семян, общей золы, целлюлозы, а также лигнина и золы, нерастворимой в соляной кислоте, определяли согласно ГОСТ 10856-96,
Грубая внешш часть
Древесное
кольцо
ГОСТ 10847-74, ГОСТ Р 52839-2007 и ГОСТ 26177-84 соответственно. Массовые доли гемицеллюлозы определяли по Бертрану, экстрактивных веществ - как разность суммы массовых долей вышеуказанных показателей и 100%. Результаты анализов обрабатывали в программе 81а11вИеа 6.0.
Микроскопические исследования проводили методом электронной растровой микроскопии при детектировании вторичных электронов с использованием растрового электронного микроскопа 18М-7500Б 1ео1 (Япония). Исследуемые образцы фиксировали на держателе токопроводящей пастой. Фотосъемку проводили при увеличении (1 : 200)-(1 : 5000).
Поперечный срез стержня кукурузного початка представлен на рис. 1. В структуре початка можно выделить мягкую и грубую внешние части, древесное кольцо и сердцевину.
Исследования анатомических особенностей структуры древесного кольца стержня кукурузного початка (рис. 2) выявили наличие развитой системы равномерно распределенных полых осевых каналов (капилляров) с диаметром 11,00-64,28 мкм, значительно превышающем толщину стенки с размерами 1,5-4,5 мкм. Капилляры имеют округлую форму и характеризуются выраженной спиральной или кольцевой структурой стенок.
Сердцевина
Рис. 1
Рис. 2
Структура сердцевины кукурузного початка (рис. 3) существенно отличается от древесного кольца. Поры сердцевины имеют неопределенную форму с плавными волнообразными выступами и тонкими непрочными стенками, равномерно распределены и не имеют осевой направленности. Примерный диаметр таких пор составляет 43 мкм, толщина стенок не превышает 1 мкм.
Для мягкой и грубой внешней части стержня кукурузного початка не характерна пористая структура.
Полученные данные свидетельствуют о возможности эффективного массопереноса в структурах древесного кольца и сердцевины по механизму капиллярного течения, что указывает на перспективность получения на основе стержней кукурузных початков адсорбентов.
При исследовании химического состава стержней кукурузных початков были выделены три части: древесное кольцо (СКП 1), мягкая и грубая составляющие внешней части початка (СКП 2), сердцевина (СКП 3).
Образцы измельчали до однородной массы, проходящей через сито с диаметром отверстий 620 мкм.
Средние значения результатов анализа химического состава стержней кукурузных початков на примере производственной смеси представлены в таблице.
Таблица
Компоненты состава Содержание, % на а. с. в. в образце
СКП 1 СКП 2 СКП 3
Общая зола 1,68 2,12 1,56
Нерастворимая зола 0,39 1,58 0,16
Целлюлоза 34,35 36,05 43,27
Гемицеллюлоза 39,41 34,18 39,22
Лигнин 16,73 16,25 14,69
Экстрактивные вещества (по разности) 7,83 11,40 1,26
Анализ химического состава показывает, что содержание лигнина снижается в последовательности СКП 1 > СКП 2 > СКП 3, содержание целлюлозы — в последовательности СКП 3 > СКП 2 > СКП 1, а гемицеллюлозы - СКП 1 > СКП 3 > СКП 2.
Высокое содержание целлюлозы в структуре стержней кукурузного початка позволяет считать, что свойства продуктов на его основе будут определяться в основном пространственной структурой и свойствами целлюлозы. Перспективной представляется направленная физико-химическая и химическая модификация лигно-целлюлозного комплекса стержня кукурузного початка для получения на его основе адсорбентов с заданными свойствами для широкого спектра производственных задач.
Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
Поступила 01.07.11 г.
FEATURES OF ANATOMIC STRUCTURE AND CHEMICAL COMPOUND
OF CORNCOBS CORES
A.A. OVCHINNIKOVA, A.V. ALEKSANDROVA, V.G. LOBANOV, V.N. ALYOSHIN
Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; ph./fax: (861) 274-01-38, e-mail: [email protected], [email protected]
Anatomic features and chemical compound of various parts of corncobs cores of modem grades and hybrids are investigated. Possibility of reception from corncobs cores of adsorbents is established.
Key words: corncob core, cellulose, lignin, hemicellulose, porosity.
