Микроорганизмы, разрушающие клетчатку

МИКРООРГАНИЗМЫ, РАЗРУШАЮЩИЕ КЛЕТЧАТКУ

 

Выполнил:

студент группы БТБ-12-02

_______________/И.З. Магафурова/

подпись

 

«____» ___________2014 г.

Проверил:

Руководитель работы

_______________/Л.Я. Василова/

подпись

 

«____» ___________2014 г.

 

 

Уфа 2014

Содержание стр.

Введение………………………………………………………………………...…3

1. Устойчивость текстиля……………………………………………………..…5

2. Микроорганизмы, вызывающие порчу текстиля………………………..…..8

3. Фунгициды для борьбы с микроорганизмами……………………...…..…..11

3.1. Органические соединения меди…………………………….…………..….11

3.2. Нафтенат меди…………………………………………………………..…..11

3.3. 8-Оксихинолинат меди……………………………………………..…..…..13

3.4. З-Фенилсалицилат меди………………………………………………..…..14

3.5. Олеат меди………………………………………………………………..…15

3.6. Пентахлорфенолят………………………………………………….........….15

3.7. Оксинафтенат меди…………………………………………………..……..15

3.8. Растворимое комплексное соединение меди……………………………..15

3.9. Металлорганические соединения (кроме соединений меди)………..….16

3.10. Ацетат фенилртути……………………………………………...………..16

3.11. Олеат фенилртути……………………………………..………………….16

3.12. Нафтенат цинка …………………………….………………..……17

3.13. Диметилдитиокарбамат цинка………………………………………..…17

3.14. Замещеные фенолы………………………………………………………18

3.15. Пентахлорфенол………………………………………………….………18

3.16. Салициланилид………………………………………………..………….19

3.17. Четвертичные аммониевые соли……………………………………..…..20

4. Химические изменения целлюлозы………………………………..……….21

5. Устойчивость бумаги к микроорганизмам……………………....…………25

6. Способы применения фунгицидных соединении…………………….……26

6.1. Применение путем непосредственной загрузки в ролл………………….26

6.2. Нанесение препарата намазкой или смачиванием………………...……..26

Заключение……………………………………………………………….………27

Список используемой литературы………………………….…………………..28

Введение

Человечество уже давно занимается изучением проблемы защиты изделий от действия микроорганизмов. Исследования в этой области относятся к защите текстильных изделий, металлов, древесины и т.д.

Вопросом изучения защиты материалов от микробиологической порчи наиболее широко занялись после Второй мировой войны, когда посланные в тропические страны снаряжение и вооружение в результате морских перевозок и хранения на складах оказались большей частью испорченными микробиологической коррозией. Это привело к систематическим исследованиям в области защиты промышленных материалов и изделий от плесневения. Одновременно возникла новая наука – микробиологическая коррозия, которая уже не ограничивается изучением причин и форм порчи материалов, но включает и всю область вопросов защиты, что придает ей важное экономическое значение.

В настоящее время имеются данные, которые убедительно доказывают не только участие, но и первостепенную роль микроорганизмов в коррозионном процессе.

Микробиологическая коррозия может идти различными путями:

• непосредственным воздействием продуктов метаболизма микроорганизмов на исследуемый объект;

• образованием органических продуктов, которые могут действовать как деполяризаторы или катализаторы коррозионных реакций;

• коррозионные реакции становятся отдельной частью метаболического цикла бактерий.

В коррозионных процессах могут участвовать микроорганизмы, относящиеся к широкому кругу родов и видов. Это могут быть бактерии, а также грибы и водоросли. В большинстве случаев они способствуют созданию агрессивных сред, в которых ускоряются коррозионные процессы.

Для начала, прежде чем рассматривать тему, разберемся в том, что же это такое клетчатка. Клетчатка — целлюлоза, полисахарид, дающий при полном гидролизе глюкозу; входит в состав большинства растительных организмов, являясь основой клеточных стенок.

Целлюлоза является одним из основных компонентов клеточных стенок растений, хотя содержание данного полимера в различных клетках растений или даже частях стенки одной клетки сильно варьирует. Так например, клеточные стенки клеток эндосперма злаков содержат всего около 2% целлюлозы, в то же время хлопковые волокна, окружающие семена хлопчатника, состоят из целлюлозы более чем на 90%. Клеточные стенки в области кончика удлиненных клеток, характеризующихся полярным ростом (пыльцевая трубка, корневой волосок), практически не содержат целлюлозы и состоят в основном из пектинов, в то время как базальные части этих клеток содержат значительные количества целлюлозы. Кроме того содержание целлюлозы в клеточной стенке изменяется в ходе онтогенеза, обычно вторичные клеточные стенки содержат больше целлюлозы, чем первичные.

 

Устойчивость текстиля

Материалы на базе целлюлозы подвержены в большей или в меньшей мере биологическому распаду. Флеминг и Тэйсен, Тэйсен и Бункер собрали материалы по действию микроорганизмов на текстильные волокна. Они особо отметили, что хлопок разного происхождения имеет различную устойчивость к микроорганизмам. Абрамc обобщил выводы Тэйсена. Он считает, что влажные целлюлозные материалы, не содержащие лигнина, могут служить питанием для микроорганизмов. При наличии в материале 10% влаги из спор развивается мицелий. Волокна плесневых грибов растут как на поверхности, так и внутри текстильного волокна. Колонии некоторых микроорганизмов могут даже пронизывать все волокно. Это вызывает в волокне химические, физические или морфологические изменения. В результате волокно снижает свою прочность и обесцвечивается. Проникновению некоторых микробов в волокно способствует ферменты, превращающие целлюлозу в глюкозу. Микроорганизмы используют глюкозу в качестве источника энергии. Первая фаза – гидратация целлюлозы. Волокна гидратированной целлюлозы можно отличить от негидратированной по более интенсивному окрашиванию. Степень распада волокон можно установить также, применяя равные объемы сероуглерода и 9%-ного раствора едкого натра. Под действием такого раствора поврежденные волокна набухают, что обнаруживается уже в самом начале действия микроорганизмов на волокно.

Устойчивость ацетилированной целлюлозы по отношению к бактериологическому воздействию и о большей прочности отбеленного хлопка по сравнению с неотбеленным, а также согласуется с тем фактом, что некоторые виды хлопка более устойчивы к микробиологическому разрушению, чем другие. Самый прочный хлопок – американский, наименее прочный – индийский. Тэйсен с сотрудниками установили, что на микробиологический активных почвах ацетилцеллюлозные волокна полностью устойчивы, тогда как целлюлоза, шерсть и шелк разрушаются.

Хлопчатобумажные и шерстяные ткани, выдержанные в тени в условиях очень влажного тропического климата, разрушаются значительно медленнее, чем при испытании путем закапывания в почву, хотя поверхность у них сильно обрастает. Одногодичное пребывание в тени в субтропическом и умеренном климате с водяными осадками около 75 см в год не оказывает заметного влияния на прочность волокна на разрыв. Ткани, выставленные на солнечный свет, биологически меньше повреждаются, чем те, которые оставались в тени, хотя при этом обнаруживают большую потерю прочности в результате химического распада целлюлозы. Фаргер отмечает, что сырой хлопок содержит главные минеральные вещества (К, Na, Ca, Mg), значительно способствующие росту плесневых грибов. В нем имеются также главные микроэлементы (Fe, Cu, Zn), стимулирующие рост определенных микроорганизмов. Большинство металлов находится в форме солей органических кислот; соли растворимы в воде и потому быстро поглощаются микроорганизмами. Кроме того, имеются в наличии сульфаты, фосфор, глюкоза, глициды и азотистые вещества. Все они стимулируют рост грибов. Различия в их концентрации – причина разной степени агрессивности микроорганизмов в отношении волокна в условиях повышенной влажности. Вещества, применяемые для отделки волокна, служат для микроорганизмов также источниками азота и углерода. Удаление из волокна водорастворимых веществ, стимулирующих рост микроорганизмов, повышает устойчивость тканей к микробиологической агрессии. Так, обезжиренный или отбеленный хлопок, как и двукратно прокипяченная или прокипяченная и отбеленная пряжа, менее подвержен плесневению, чем небеленый хлопок. Бергхурн занимался широкими испытаниями на открытом воздухе в зоне Панамского канала, во Флориде и в Новой Гвинее. Хлопчатобумажное волокно на Панамском канале потеряло около 70 % прочности на разрыв после одногодичного выдерживания в тени. При закапывании в почву полная потеря прочности происходила в течение 6–7 недель. Во Флориде после 42-недельного выдерживания хлопчатобумажное волокно теряло приблизительно 40% начальной прочности на разрыв при экспозиции в тени и 70% – на солнце. Басу пришел к заключению, что наибольшей устойчивостью обладает джут, затем хлопок и наименьшей – фильтровальная бумага. Предполагается, что джут содержит как антибиотики, так и стимуляторы (вещества, подобные витаминам). Экстракты джутовых волокон повышают устойчивость по отношению к плесневым грибам. Басу и Гоз показали, что лигнин, содержащийся в джуте, оказывает сильное защитное действие на остальные соединения в джутовом волокне, а джут без лигнина значительно менее устойчив, чем хлопок. Эта малая устойчивость обусловлена наличием гемицеллюлозы.

 

 

Заключение

В данной работе была охарактеризована микробиологическая коррозия целлюлозы (текстиля и бумаги). В зависимости от своих составляющих текстиль и бумага, а также сырье с помощью которого они производятся, например щепа для получения целлюлозы и хлопок для изготовления бумажной массы в различной степени подвержены микробиологической коррозии. Наиболее распространенные деструкторы – грибы родов Penicillium и Aspergillus, а также актиномицеты и некоторые виды бактерий. В работе приводится характер роста данных микроорганизмов. Для борьбы с микробиологической коррозией, наносящей ущерб текстильной, хлопчато-бумажной промышленности, продукции данных производств, зданиям, сооружениям, трубопроводам, тепловым сетям, используются химические вещества – фунгициды. Фунгициды могут иметь различное происхождение, как органическое, так и неорганическое. В данной работе рассмотрены самые эффективные фунгициды для обработки текстиля и бумаги с целью повышения их устойчивости. Также рассмотрен вопрос того, что наряду с обработкой фунгицидными химическими соединениями, устойчивость текстиля к плесневению может быть достигнута путем химического изменения состава волокна и прямым вмешательством в строение молекулы целлюлозы.

МИКРООРГАНИЗМЫ, РАЗРУШАЮЩИЕ КЛЕТЧАТКУ

 

Выполнил:

студент группы БТБ-12-02

_______________/И.З. Магафурова/

подпись

 

«____» ___________2014 г.

Проверил:

Руководитель работы

_______________/Л.Я. Василова/

подпись

 

«____» ___________2014 г.

 

 

Уфа 2014

Содержание стр.

Введение………………………………………………………………………...…3

1. Устойчивость текстиля……………………………………………………..…5

2. Микроорганизмы, вызывающие порчу текстиля………………………..…..8

3. Фунгициды для борьбы с микроорганизмами……………………...…..…..11

3.1. Органические соединения меди…………………………….…………..….11

3.2. Нафтенат меди…………………………………………………………..…..11

3.3. 8-Оксихинолинат меди……………………………………………..…..…..13

3.4. З-Фенилсалицилат меди………………………………………………..…..14

3.5. Олеат меди………………………………………………………………..…15

3.6. Пентахлорфенолят………………………………………………….........….15

3.7. Оксинафтенат меди…………………………………………………..……..15

3.8. Растворимое комплексное соединение меди……………………………..15

3.9. Металлорганические соединения (кроме соединений меди)………..….16

3.10. Ацетат фенилртути……………………………………………...………..16

3.11. Олеат фенилртути……………………………………..………………….16

3.12. Нафтенат цинка …………………………….………………..……17

3.13. Диметилдитиокарбамат цинка………………………………………..…17

3.14. Замещеные фенолы………………………………………………………18

3.15. Пентахлорфенол………………………………………………….………18

3.16. Салициланилид………………………………………………..………….19

3.17. Четвертичные аммониевые соли……………………………………..…..20

4. Химические изменения целлюлозы………………………………..……….21

5. Устойчивость бумаги к микроорганизмам……………………....…………25

6. Способы применения фунгицидных соединении…………………….……26

6.1. Применение путем непосредственной загрузки в ролл………………….26

6.2. Нанесение препарата намазкой или смачиванием………………...……..26

Заключение……………………………………………………………….………27

Список используемой литературы………………………….…………………..28

Введение

Человечество уже давно занимается изучением проблемы защиты изделий от действия микроорганизмов. Исследования в этой области относятся к защите текстильных изделий, металлов, древесины и т.д.

Вопросом изучения защиты материалов от микробиологической порчи наиболее широко занялись после Второй мировой войны, когда посланные в тропические страны снаряжение и вооружение в результате морских перевозок и хранения на складах оказались большей частью испорченными микробиологической коррозией. Это привело к систематическим исследованиям в области защиты промышленных материалов и изделий от плесневения. Одновременно возникла новая наука – микробиологическая коррозия, которая уже не ограничивается изучением причин и форм порчи материалов, но включает и всю область вопросов защиты, что придает ей важное экономическое значение.

В настоящее время имеются данные, которые убедительно доказывают не только участие, но и первостепенную роль микроорганизмов в коррозионном процессе.

Микробиологическая коррозия может идти различными путями:

• непосредственным воздействием продуктов метаболизма микроорганизмов на исследуемый объект;

• образованием органических продуктов, которые могут действовать как деполяризаторы или катализаторы коррозионных реакций;

• коррозионные реакции становятся отдельной частью метаболического цикла бактерий.

В коррозионных процессах могут участвовать микроорганизмы, относящиеся к широкому кругу родов и видов. Это могут быть бактерии, а также грибы и водоросли. В большинстве случаев они способствуют созданию агрессивных сред, в которых ускоряются коррозионные процессы.

Для начала, прежде чем рассматривать тему, разберемся в том, что же это такое клетчатка. Клетчатка — целлюлоза, полисахарид, дающий при полном гидролизе глюкозу; входит в состав большинства растительных организмов, являясь основой клеточных стенок.

Целлюлоза является одним из основных компонентов клеточных стенок растений, хотя содержание данного полимера в различных клетках растений или даже частях стенки одной клетки сильно варьирует. Так например, клеточные стенки клеток эндосперма злаков содержат всего около 2% целлюлозы, в то же время хлопковые волокна, окружающие семена хлопчатника, состоят из целлюлозы более чем на 90%. Клеточные стенки в области кончика удлиненных клеток, характеризующихся полярным ростом (пыльцевая трубка, корневой волосок), практически не содержат целлюлозы и состоят в основном из пектинов, в то время как базальные части этих клеток содержат значительные количества целлюлозы. Кроме того содержание целлюлозы в клеточной стенке изменяется в ходе онтогенеза, обычно вторичные клеточные стенки содержат больше целлюлозы, чем первичные.

 

Устойчивость текстиля

Материалы на базе целлюлозы подвержены в большей или в меньшей мере биологическому распаду. Флеминг и Тэйсен, Тэйсен и Бункер собрали материалы по действию микроорганизмов на текстильные волокна. Они особо отметили, что хлопок разного происхождения имеет различную устойчивость к микроорганизмам. Абрамc обобщил выводы Тэйсена. Он считает, что влажные целлюлозные материалы, не содержащие лигнина, могут служить питанием для микроорганизмов. При наличии в материале 10% влаги из спор развивается мицелий. Волокна плесневых грибов растут как на поверхности, так и внутри текстильного волокна. Колонии некоторых микроорганизмов могут даже пронизывать все волокно. Это вызывает в волокне химические, физические или морфологические изменения. В результате волокно снижает свою прочность и обесцвечивается. Проникновению некоторых микробов в волокно способствует ферменты, превращающие целлюлозу в глюкозу. Микроорганизмы используют глюкозу в качестве источника энергии. Первая фаза – гидратация целлюлозы. Волокна гидратированной целлюлозы можно отличить от негидратированной по более интенсивному окрашиванию. Степень распада волокон можно установить также, применяя равные объемы сероуглерода и 9%-ного раствора едкого натра. Под действием такого раствора поврежденные волокна набухают, что обнаруживается уже в самом начале действия микроорганизмов на волокно.

Устойчивость ацетилированной целлюлозы по отношению к бактериологическому воздействию и о большей прочности отбеленного хлопка по сравнению с неотбеленным, а также согласуется с тем фактом, что некоторые виды хлопка более устойчивы к микробиологическому разрушению, чем другие. Самый прочный хлопок – американский, наименее прочный – индийский. Тэйсен с сотрудниками установили, что на микробиологический активных почвах ацетилцеллюлозные волокна полностью устойчивы, тогда как целлюлоза, шерсть и шелк разрушаются.

Хлопчатобумажные и шерстяные ткани, выдержанные в тени в условиях очень влажного тропического климата, разрушаются значительно медленнее, чем при испытании путем закапывания в почву, хотя поверхность у них сильно обрастает. Одногодичное пребывание в тени в субтропическом и умеренном климате с водяными осадками около 75 см в год не оказывает заметного влияния на прочность волокна на разрыв. Ткани, выставленные на солнечный свет, биологически меньше повреждаются, чем те, которые оставались в тени, хотя при этом обнаруживают большую потерю прочности в результате химического распада целлюлозы. Фаргер отмечает, что сырой хлопок содержит главные минеральные вещества (К, Na, Ca, Mg), значительно способствующие росту плесневых грибов. В нем имеются также главные микроэлементы (Fe, Cu, Zn), стимулирующие рост определенных микроорганизмов. Большинство металлов находится в форме солей органических кислот; соли растворимы в воде и потому быстро поглощаются микроорганизмами. Кроме того, имеются в наличии сульфаты, фосфор, глюкоза, глициды и азотистые вещества. Все они стимулируют рост грибов. Различия в их концентрации – причина разной степени агрессивности микроорганизмов в отношении волокна в условиях повышенной влажности. Вещества, применяемые для отделки волокна, служат для микроорганизмов также источниками азота и углерода. Удаление из волокна водорастворимых веществ, стимулирующих рост микроорганизмов, повышает устойчивость тканей к микробиологической агрессии. Так, обезжиренный или отбеленный хлопок, как и двукратно прокипяченная или прокипяченная и отбеленная пряжа, менее подвержен плесневению, чем небеленый хлопок. Бергхурн занимался широкими испытаниями на открытом воздухе в зоне Панамского канала, во Флориде и в Новой Гвинее. Хлопчатобумажное волокно на Панамском канале потеряло около 70 % прочности на разрыв после одногодичного выдерживания в тени. При закапывании в почву полная потеря прочности происходила в течение 6–7 недель. Во Флориде после 42-недельного выдерживания хлопчатобумажное волокно теряло приблизительно 40% начальной прочности на разрыв при экспозиции в тени и 70% – на солнце. Басу пришел к заключению, что наибольшей устойчивостью обладает джут, затем хлопок и наименьшей – фильтровальная бумага. Предполагается, что джут содержит как антибиотики, так и стимуляторы (вещества, подобные витаминам). Экстракты джутовых волокон повышают устойчивость по отношению к плесневым грибам. Басу и Гоз показали, что лигнин, содержащийся в джуте, оказывает сильное защитное действие на остальные соединения в джутовом волокне, а джут без лигнина значительно менее устойчив, чем хлопок. Эта малая устойчивость обусловлена наличием гемицеллюлозы.