Amylolytic Degradation of N-vinylformamide and Acrylamide/Acrylic Acid Grafted Starch Copolymers

• Autorzy: Krzysztof Ulfig , Agata Markowska-Szczupak , Beata Schmidt , Tadeusz Spychaj

Warianty tytułu

Aktywność amylolityczna kopolimerów skrobiowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present study aimed at determining the amylolytic degradation of N-vinylformamide, acrylamide, acrylamide/acrylic acid grafted potato starch copolymers (NVF-g-S, AAm-g-S and AAm/AA-g-S). These copolymers were manufactured by reactive extrusion. The a-amylase and P-amylase mixture was used in the experiment. The reducing sugars were measured with DNS method. The starch grafting with NVF increased the amylolytic activity compared to the soluble starch. The highest amylolytic activity was observed on the NVF-g-S copolymer synthesized with AIBN (2,2'-azobis(isobutyronitrile) initiator at screw speed 100 rpm. The amylolytic activity on AAm-g-S and AAm/AA-g-S copolymers was found to be from 1.3 to 3.1-times higher than that on soluble starch. The highest amylolytic activity was obtained for AAm/AA-g-S copolymer with AAm:AA weight ratio 1:2, synthesized with AAPH initiator at 90 rpm and with 25% AA neutralization with NaOH. At 90 rpm, the AAm- g-S copolymer synthesized with AAPH initiator had the amylolytic activity 2.7-times higher than that of the copolymer synthesized with Fenton reagent initiator. The increase of AA neutralization with NaOH from 25% to 75% decreased the amylolytic activity. The activity decreased with increasing reaction time. (original abstract)

Celem niniejszej pracy było określenie aktywności amylolitycznej kopolimerów (NVF- g-S, AAm-g-S and AAm/AA-g-S) otrzymanych przy użyciu skrobi ziemniaczanej, w reakcji reaktywnego wytłaczania. W badaniach zastosowano mieszaninę dwóch enzymów: a-amylazy i P-amylazy. Zawartość cukrów redukujących w mieszaninie poreakcyjnej oznaczono za pomocą metody DNS. Zdolność do biodegradacji kopolimerów szczepionych N-winyloformamidem (NVF) porównano ze zdolnościami czystej skrobi ziemniaczanej. Naj-wyższa aktywność amylolityczna była obserwowana dla polimerów typu NVF-g-S, syntety-zowanego z udziałem 2'-azobis (izobutyronitrylu, AIBN) jako incjatora reakcji, przy prędkości mieszania 100 rpm. Amylolityczna aktywność polimerów serii AAm-g-S i AAm/AA-g-S była od 1,3 do 3,1 razy wyższa od aktywności czystej skrobi. Najwyższą aktywność amylolityczną, dla wymienionego typu polimerów, uzyskano dla polimeru oznaczonego jako AAm : AA. Stosunek wagowy poszczególnych składników w tym polimerze wynosił jak 1 do 2, a uzyskano go przy użyciu 2,2'-azo-bis (2-amidynopropanu, AAPH) jako inicjatora reakcji, przy prędkości mieszania 90 rpm i neutralizacji kwasu akrylowego (AA) przy użyciu 25% NaOH. Przy prędkości mieszania 90 rpm kopolimery serii AAm-g-S, syntetyzowane z AAPH jako inicjatorem reakcji posiadały aktywność amylolityczną około 2,7 razy wyższą niż te uzyskane w wyniku reakcji syntezy z odczynnikiem Fentona jako inicjatorem. Stopień neutralizacji prowadzonej z użyciem NaOH, zmieniał aktywność amylolityczną polimerów serii AAm : AA. Na zmianę aktywność amylolitycznej wpływ miał również czas reakcji enzymatycznej. (abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Industrial commodities; Commodity research; Polymers

PL

Towaroznawstwo przemysłowe; Badania towaroznawcze; Polimery

• Czasopismo: Towaroznawcze Problemy Jakości
• Rocznik: 2013
• Numer: nr 3
• Strony: 153--159

Twórcy

autor

Krzysztof Ulfig

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Agata Markowska-Szczupak

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Beata Schmidt

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Tadeusz Spychaj

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• [1] Saroja N.R., Tharanathan R.N. (2000) In vitro amylolytic degradation of natural and graft copolymerized cassava and potato starches. Eur. Food Res. Technol., 211, 411-414.
• [2] Lanthong P., Nuisin R., Kiatkamjornwong S. (2006) Graft copolymerization, characterization, and degradation of cassava starch-g-acrylamide/itaconic acid superabsorbents. Carboh. Polym., 66, 229-245.
• [3] Alias J., Goni I., Gurruchaga M. (2007) Enzymatic and anaerobic degradation of amylose based acrylic copolymers, for use as matrices for drug release. Polym. Degrad. Stability, 92, 658-666.
• [4] Yeon-Hum Y., Young-Jung W., Hun-Soo ?., Soon-Do Y. (2008) Biodegradability of chemically modified starch (RS4)/PVA blend films: Part 2. J. Polym. Environm., 16, 12-18.
• [5] Alias J., Silva I.. Goni I., Gurruchaga M. (2008) Hydrophilic amylose-based graft copolymers for controlled protein release. Carbohyd. Polym., 74, 31-40.
• [6] Konieczna-Molenda A., Kochanowski A., Walaszek A., Bortel E., Tomasik P. (2009) Immobilization of a-amylase on poly(vinylamine) and poly(vinylformamide) supports and its performance. Chem. Eng. J., 146, 515-519.
• [7] Lu D.R.. Xiao C.M., Xu S.J. (2009) Starch-based completely biodegradable polymer materials. EXPRESS Polym. Lett., 3, 366-375.
• [8] Nakason C., Wohmang T., Kaesaman A.. Kiatkamjornwong S. (2010) Preparation of cassava starch-graft-polyacrylamide superabsorbents and associated composites by reactive blending. Carbohydr. Polym., 81, 348-357.
• [9] Pandey A., Nigam P., Soccol C.R., Soccol V.T., Singh D., Mohan R. (2000) Review. Advances in microbial amylases. Biotechnol. Appl. Biochem., 31, 135-152.
• [10] Gupta R., Gigra S. P., Mohapatra H., Goswami V.K., Chauhan B. (2003) Microbial a-amylases: a biotechnological perspective. Proc. Biochem., 38, 1599-1616.
• [11] Zdanowicz M., Schmidt ?., Spychaj T. (2010) Starch graft copolymers as superabsorbents obtained via reactive extrusion processing. Polish J. Chem.Techn., 12, 14-17.
• [12] Spychaj T., Schmidt ?., Ulfig ?., Markowska-Szczupak ?. (2012) Starch-grafted-N- vinylformamide copolymers manufactured by reactive extrusion: synthesis and characterization. Polim., 57, 11-16.
• [13] Abe J., Bergman F.W., Obata K., Hikuri S. (1988) Production of raw starch digesting amylase by Aspergillus K-27. Appl. Microb. Biotechn., 27,447-450.
• [14] Ekunsaumi T. (2009) Laboratory production and assay of amylase by fungi and bacteria. UW-Washington County (http://www.bio-link.org/sharing_day/ fungalamylase. pdf).
• [15] Canché-Escamilla G., Canché-Canché M., Duarte-Aranda S., Cáceres-Farfán M., Borges-Argáez R. (2011) Mechanical properties and biodegradation of thermoplastic starches obtained from grafted starches with acrylics. Carboh. Polym., 86, 1501-1508.
• [16] Reye J.T., Maxwell K., Rao S., Lu J., Banerjee S. (2009) Cationic Polyacrylamides enhance rates of starch and cellulose saccharification. Biotechnol. Lett., 31, 1613-1616.