হাইড্রোক্সপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের গাঁজনে রাসায়নিক বিক্রিয়া

হাইড্রোক্সপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজ (এইচপিএমসি)একটি জল দ্রবণীয় পলিমার যৌগ যা সাধারণত শিল্প ও চিকিত্সা ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয় এবং এতে ড্রাগ নিয়ন্ত্রিত রিলিজ, খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ এবং বিল্ডিং উপকরণগুলির মতো অ্যাপ্লিকেশন মানগুলির বিস্তৃত পরিসীমা রয়েছে। এর গাঁজন প্রক্রিয়াতে রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি মূলত সেলুলোজের অবক্ষয় এবং পরিবর্তন এবং অণুজীবের বিপাকীয় ক্রিয়াকলাপের সাথে সম্পর্কিত। গাঁজন প্রক্রিয়াতে এইচপিএমসির রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি আরও ভালভাবে বোঝার জন্য, আমাদের প্রথমে এর প্রাথমিক কাঠামো এবং সেলুলোজের অবক্ষয় প্রক্রিয়াটি বুঝতে হবে।

1। হাইড্রোক্সপ্রোপাইল মিথাইলসেলুলোজের প্রাথমিক কাঠামো এবং বৈশিষ্ট্য

এইচপিএমসি হ'ল প্রাকৃতিক সেলুলোজ (সেলুলোজ) এর রাসায়নিক পরিবর্তন দ্বারা প্রাপ্ত একটি ডেরাইভেটিভ। এর আণবিক চেইনের মেরুদণ্ডটি গ্লুকোজ অণু (সি 6 এইচ 12 ও 6) β-1,4 গ্লাইকোসিডিক বন্ড দ্বারা সংযুক্ত। সেলুলোজ নিজেই পানিতে দ্রবীভূত করা কঠিন, তবে মিথাইল (-অ্যাক 3) এবং হাইড্রোক্সাইপ্রোপাইল (-সি 3 এইচ 7 ওএইচ) গ্রুপগুলি প্রবর্তন করে এর জলের দ্রবণীয়তা একটি দ্রবণীয় পলিমার গঠনের জন্য ব্যাপকভাবে উন্নত করা যেতে পারে। এইচপিএমসির পরিবর্তন প্রক্রিয়াটিতে সাধারণত অ্যালকালাইন অবস্থার অধীনে মিথাইল ক্লোরাইড (সিএইচ 3 সিএল) এবং প্রোপিলিন অ্যালকোহল (সি 3 এইচ 6 ও) এর সাথে সেলুলোজের প্রতিক্রিয়া অন্তর্ভুক্ত থাকে এবং ফলস্বরূপ পণ্যটিতে শক্তিশালী হাইড্রোফিলিটি এবং দ্রবণীয়তা থাকে।

2। গাঁজনের সময় রাসায়নিক বিক্রিয়া

এইচপিএমসির গাঁজন প্রক্রিয়া সাধারণত অণুজীবের ক্রিয়াকলাপের উপর নির্ভর করে, যা এইচপিএমসিকে কার্বন উত্স এবং পুষ্টির উত্স হিসাবে ব্যবহার করে। এইচপিএমসির গাঁজন প্রক্রিয়াতে নিম্নলিখিত প্রধান পর্যায়ে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:

2.1। এইচপিএমসির অবক্ষয়

সেলুলোজ নিজেই সংযুক্ত গ্লুকোজ ইউনিটগুলির সমন্বয়ে গঠিত, এবং এইচপিএমসি গাঁজন প্রক্রিয়া চলাকালীন অণুজীব দ্বারা অবনমিত হবে, প্রথমে ছোট ব্যবহারযোগ্য শর্করা (যেমন গ্লুকোজ, জাইলোজ ইত্যাদি) মধ্যে পচে যায়। এই প্রক্রিয়াটিতে সাধারণত একাধিক সেলুলোজ অবনমিত এনজাইমগুলির ক্রিয়া জড়িত। প্রধান অবক্ষয়ের প্রতিক্রিয়াগুলির মধ্যে রয়েছে:

সেলুলোজ হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়া: সেলুলোজ অণুতে β-1,4 গ্লাইকোসিডিক বন্ডগুলি সেলুলোজ হাইড্রোলেসগুলি (যেমন সেলুলাস, এন্ডোসেলুলাস) দ্বারা ভাঙা হবে, সংক্ষিপ্ত চিনির চেইন (যেমন অলিগোস্যাকারাইডস, ডিস্যাকচারাইডস ইত্যাদি) উত্পাদন করে। এই সুগারগুলি আরও বিপাকীয় এবং অণুজীব দ্বারা ব্যবহার করা হবে।

এইচপিএমসির হাইড্রোলাইসিস এবং অবক্ষয়: এইচপিএমসি অণুতে মিথাইল এবং হাইড্রোক্সপ্রোপাইল বিকল্পগুলি হাইড্রোলাইসিস দ্বারা আংশিকভাবে সরানো হবে। হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়ার নির্দিষ্ট প্রক্রিয়াটি এখনও পুরোপুরি বোঝা যায় নি, তবে এটি অনুমান করা যায় যে একটি গাঁজন পরিবেশে, হাইড্রোলাইসিস প্রতিক্রিয়াটি অণুজীব দ্বারা লুকানো এনজাইমগুলি দ্বারা অনুঘটকিত হয় (যেমন হাইড্রোক্সিল এস্টেরেস)। এই প্রক্রিয়াটি এইচপিএমসি আণবিক চেইনগুলি ভেঙে এবং কার্যকরী গোষ্ঠীগুলি অপসারণের দিকে পরিচালিত করে, শেষ পর্যন্ত ছোট চিনির অণু গঠন করে।

2.2। মাইক্রোবিয়াল বিপাকীয় প্রতিক্রিয়া

একবার এইচপিএমসি ছোট চিনির অণুতে অবনমিত হয়ে গেলে, অণুজীবগুলি এনজাইমেটিক প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে এই শর্করাগুলিকে শক্তিতে রূপান্তর করতে সক্ষম হয়। বিশেষত, অণুজীবগুলি গ্লুকোজকে ইথানল, ল্যাকটিক অ্যাসিড বা অন্যান্য বিপাকগুলিতে গাঁজন পথের মাধ্যমে পচে যায়। বিভিন্ন অণুজীবগুলি বিভিন্ন পথের মাধ্যমে এইচপিএমসি অবক্ষয় পণ্য বিপাক করতে পারে। সাধারণ বিপাকীয় পথগুলির মধ্যে রয়েছে:

গ্লাইকোলাইসিস পাথওয়ে: গ্লুকোজ এনজাইম দ্বারা পাইরুভেটে পচে যায় এবং আরও শক্তি (এটিপি) এবং বিপাকগুলিতে রূপান্তরিত হয় (যেমন ল্যাকটিক অ্যাসিড, ইথানল ইত্যাদি)।

গাঁজন পণ্য উত্পাদন: অ্যানেরোবিক বা হাইপোক্সিক অবস্থার অধীনে, অণুজীবগুলি গ্লুকোজ বা এর অবক্ষয় পণ্যগুলিকে জৈব অ্যাসিডে যেমন ইথানল, ল্যাকটিক অ্যাসিড, এসিটিক অ্যাসিড ইত্যাদির মধ্যে রূপান্তরিত করে, যা বিভিন্ন শিল্প প্রক্রিয়াগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

2.3। রেডক্স প্রতিক্রিয়া

এইচপিএমসির গাঁজন প্রক্রিয়া চলাকালীন, কিছু অণুজীবগুলি রেডক্স প্রতিক্রিয়াগুলির মাধ্যমে মধ্যবর্তী পণ্যগুলিকে আরও রূপান্তর করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, ইথানলের উত্পাদন প্রক্রিয়াটি রেডক্স প্রতিক্রিয়াগুলির সাথে থাকে, গ্লুকোজ পাইরুভেট উত্পাদন করতে জারণ করা হয় এবং তারপরে পাইরুভেট হ্রাস প্রতিক্রিয়াগুলির মাধ্যমে ইথানলে রূপান্তরিত হয়। কোষগুলির বিপাকীয় ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য এই প্রতিক্রিয়াগুলি প্রয়োজনীয়।

3। গাঁজন প্রক্রিয়াতে নিয়ন্ত্রণ উপাদানগুলি

এইচপিএমসির গাঁজন প্রক্রিয়া চলাকালীন, পরিবেশগত কারণগুলির রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, পিএইচ, তাপমাত্রা, দ্রবীভূত অক্সিজেন সামগ্রী, পুষ্টির উত্স ঘনত্ব ইত্যাদি অণুজীবের বিপাকীয় হার এবং পণ্যের ধরণকে প্রভাবিত করবে। বিশেষত তাপমাত্রা এবং পিএইচ, মাইক্রোবায়াল এনজাইমগুলির ক্রিয়াকলাপ বিভিন্ন তাপমাত্রা এবং পিএইচ অবস্থার অধীনে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হতে পারে, সুতরাং এইচপিএমসির অবক্ষয় এবং অণুজীবের বিপাকীয় প্রক্রিয়াটির মসৃণ অগ্রগতি নিশ্চিত করার জন্য গাঁজন শর্তগুলি সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন।

এর গাঁজন প্রক্রিয়াএইচপিএমসিসেলুলোজের হাইড্রোলাইসিস, এইচপিএমসির অবক্ষয়, সুগারগুলির বিপাক এবং গাঁজন পণ্য প্রজন্ম সহ জটিল রাসায়নিক বিক্রিয়া জড়িত। এই প্রতিক্রিয়াগুলি বোঝা কেবল এইচপিএমসির গাঁজন প্রক্রিয়াটি অনুকূল করতে সহায়তা করে না, তবে সম্পর্কিত শিল্প উত্পাদনের জন্য তাত্ত্বিক সহায়তাও সরবরাহ করে। গবেষণার আরও গভীরতার সাথে, ভবিষ্যতে এইচপিএমসির অবক্ষয় দক্ষতা এবং পণ্যগুলির ফলন উন্নত করতে এবং বায়োট্রান্সফর্মেশন, পরিবেশগত সুরক্ষা এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে এইচপিএমসির প্রয়োগকে প্রচার করার জন্য ভবিষ্যতে আরও দক্ষ এবং অর্থনৈতিক গাঁজন পদ্ধতিগুলি বিকাশ করা যেতে পারে।