Hidroxipropiletako metilcellulosa (HPMC)Eremu industrialetan eta medikoetan erabiltzen den ur-polimeroaren konposatu disolbagarria da eta aplikazio balio ugari ditu, hala nola, droga kontrolatutako askapenean, elikagaien prozesamenduan eta eraikuntzako materialetan. Hartzidura prozesuan erreakzio kimikoak zelulosa eta mikroorganismoen jarduera metabolikoen degradazioarekin eta aldaketarekin lotuta daude batez ere. Hartzidura prozesuan HPMC-ren erreakzio kimikoak hobeto ulertzeko, lehenik eta behin ulertu behar dugu bere oinarrizko egitura eta zelulosaren degradazio prozesua.
1.. Hidroxiproproklulosa hidroxipropropiloaren oinarrizko egitura eta propietateak
HPMC zelulosa naturalaren (zelulosa) aldatze kimikoen arabera lortutako deribatua da. Bere kate molekularraren bizkarrezurra glukosa molekulak (C6H12O6) β-1,4 glukosidiko lotura bidez konektatuta daude. Zelulosa bera zaila da uretan disolbatzeko, baina metiloa (-och3) eta hidroxipropil (-C3H7OH) taldeak sartuz, bere uraren disolbagarritasuna asko hobetu daiteke polimero disolbagarria osatzeko. HPMC-ren aldaketaren prozesuak, oro har, zelulosaren erreakzioa biltzen du kloruro metilikoarekin (CH3CL) eta Propileno Alkohola (C3H6O) baldintza alkalinoetan, eta ondorioz sortutako produktuak hidrofilikotasun eta disolbagarritasun sendoa du.
2. Erreakzio kimikoak hartzidura garaian
HPMC-ren hartzidura prozesua normalean mikroorganismoen ekintzaren araberakoa da, HPMC karbono iturri gisa eta mantenugai iturri gisa erabiltzen dutenak. HPMC-ren hartzidura prozesuak honako fase nagusiak ditu:
2.1 HPMCren degradazioa
Zelulosa bera loturiko glukosatuek osatzen dute eta HPMC-k mikroorganismoek degradatuko dute hartzidura prozesuan zehar, lehenik azukre erabilgarri txikiagoetan deskonposatu (hala nola glukosa, xilosoa, etab.). Prozesu honek zelulosaren degradatzaile anitzek entzima anitzen ekintza dakar. Degradazio erreakzio nagusiak hauek dira:
Zelulosiaren hidrolisi erreakzioa: zelulosako molekuletan β-1,4 glukosidiko bonuak zelulosa hidrolak (adibidez, zeluleta, endokelulasea) hautsiz hautsiko dira, azukre kate laburragoak ekoizten (adibidez, oligosakaridoak, misckonaridoak, etab.). Azukre hauek mikroorganismoek metabolizatu eta erabiliko dituzte.
HPMCren hidrolisia eta degradazioa: HPMC molekulan metil eta hidroxipropil ordezkatzaileak hidrolisiaren bidez partzialki kenduko dira. Hidrolisi erreakzioaren mekanismo espezifikoa ez da oraindik guztiz ulertzen, baina hartzidura ingurunean, hidrolisi erreakzioa mikroorganismoek jarritako entzimek katalizatzen dutela (hidroxil esterismoak). Prozesu honek HPMC kate molekularrak eta talde funtzionalak kentzea dakar, azken finean azukre molekula txikiagoak osatzea.
2.2. Mikrobioen erreakzio metabolikoak
HPMC azukre molekula txikiagoetan degradatu ondoren, mikroorganismoak azukre horiek energia bihurtzeko gai dira erreakzio entzimatikoen bidez. Zehazki, mikroorganismoak glukosa etanola, azido laktikoa edo beste metabolito batzuk deskonposatzen ditu hartzidura bideen bidez. Mikroorganismo ezberdinek HPMC degradazio produktuak metabolizatu ditzakete bide desberdinetan zehar. Bide metaboliko arruntak hauek dira:
Glukolisi bidea: Glukosa entzimeen pirovapean deskonposatzen da eta energia (ATP) eta metabolitoak (adibidez, azido laktikoa, etanola eta abar) bihurtu dira.
Baldintza garestiak: baldintza anaerobikoen edo hipoxikoen arabera, mikroorganismoak glukosa edo degradazio produktuak azido organiko bihurtzen dira, esaterako, etanola, azido laktikoa, azido azetikoa, eta abar, hartzidura bideen bidez.
2.3. Redox erreakzioa
HPMC hartzidura prozesuan, mikroorganismo batzuek bitarteko produktuak eraldatu ditzakete Redox erreakzioen bidez. Adibidez, etanolaren ekoizpen prozesua Redox erreakzioekin batera doa, glukosa oxidatzen da piruvatoa ekoizteko, eta ondoren Piruvatoa etanola bihurtzen da erreakzio erreakzioen bidez. Erreakzio horiek funtsezkoak dira zelulen oreka metabolikoa mantentzeko.
3. Kontrol faktoreak hartzidura prozesuan
HPMC hartzidura prozesuan, ingurumen-faktoreek eragin garrantzitsua dute erreakzio kimikoetan. Adibidez, pH, tenperatura, disolbatutako oxigeno edukia, elikagai-iturriaren kontzentrazioa eta abar mikroorganismoen metabolikoen eta produktu motaren eragina izango dute. Batez ere tenperatura eta pHa, entzimaren mikrobioen jarduera nabarmen alda daiteke tenperatura eta ph-ko baldintza desberdinetan, beraz, hartzidura baldintzak zehaztasunez kontrolatzea beharrezkoa da HPMC degradazioa eta mikroorganismoen metaboliko prozesuaren aurrerapen leuna ziurtatzeko.
Hartzidura prozesuaHpmcErreakzio kimiko konplexuak dakartza, zelulosaren hidrolisia, HPMCren degradazioa, azukrearen metabolismoa eta hartzidura produktuak sortzea. Erreakzio horiek ulertzeak HPMC hartzidura prozesua optimizatzen laguntzen du, baizik eta laguntza teorikoa eskaintzen du erlazionatutako industria ekoizpenerako. Ikerketaren sakonduarekin, hartzidura metodo eraginkorragoak eta ekonomikoagoak garatu ahal izango dira etorkizunean HPMC-ren degradazioaren eraginkortasuna hobetzeko eta produktuen errendimendua hobetzeko eta HPMC aplikazioa sustatzea biotransformazioan, ingurumen-babesan eta beste arloetan.
Posta: 2012ko otsailak 17-25