| Аннотация | Ферментативным методом определено количество крахмала в различных
образцах гофрокартона: в образце, произведенном из первичных полуфабрикатов, и в
гофрокартоне из 100 %-й макулатуры. При ферментативной деструкции крахмала необходимо извлечение его из структуры картона, а процессы сжатия и ороговения целлюлозных волокон уменьшают доступность крахмала для экстракции. Ферментативная обработка требует применения комплексного амилолитического препарата с целью
полного гидролиза крахмала до глюкозы. Механическими методами, такими как разволокнение в воде и деструкция в среде жидкого азота, удалось определить соответственно 70 и 84 % крахмала, добавленного на стадии производства гофрокартона, полученного из первичных полуфабрикатов. Для более полного извлечения крахмала необходима
экстракция щелочными реагентами. Выполнен анализ влияния щелочной обработки на
характеристики волокон макулатурных фракций, полученных на Сухонском целлюлоз-
но-бумажном комбинате. Происходит набухание волокон в щелочи, что приводит к
увеличению ширины волокна и его укорочению, а также снижение кристалличности –
положительная предпосылка для более полного извлечения крахмала. Данные процессы
проходят интенсивнее у коротковолокнистой фракции по сравнению с длинноволокнистой. По стандартной методике SСAN-Р 91:09 SСAN-W 13:09 не удалось определить весь
крахмал, добавленный на стадии производства гофрокартона из первичных полуфабрикатов. Также обработка по данной методике ведет к деструкции частично гидролизованного крахмала. Наиболее полного извлечения крахмала из гофрокартона удалось достичь
в результате проведения двух этапов щелочной экстракции при следующих условиях:
5 %-й раствор NaOH, температура – 20 оС, продолжительность каждой экстракции – 2 ч.
В гофрокартоне, произведенном из первичных полуфабрикатов с известным расходом
крахмала, при данных условиях обработки удалось определить весь крахмал (22,8 кг/т),
в гофрокартоне, сделанном из 100 %-й макулатуры, содержание крахмала составило
48,2 кг/т.
Для цитирования: Хадыко И.А., Новожилов Е.В., Чухчин Д.Г. Влияние предварительной подготовки картона на определение крахмала ферментативным методом // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 5. С. 150–162. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-5-150-162. Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-04-00457 «Поры в анатомических элементах ксилемы высших растений: формирование, морфология и функции».
Благодарность: Работы с применением электронной микроскопии и рентгенострук-
турного анализа осуществлены с использованием оборудования ЦКП НО «Арктика»
(САФУ), с применением анализатора L&W Fiber Tester – оборудования ИТЦ «Современные технологии переработки биоресурсов Севера» (САФУ).
We determined the amount of starch by the enzymatic method in different samples
of corrugated cardboard, including the sample produced of primary semi-finished products
and corrugated cardboard made of 100 % waste paper. For starch enzymatic degradation, it is
necessary to extract it from the corrugated board structure, since the processes of compression
and keratinization of pulp fibers reduce the availability of starch for extraction. Enzymatic
treatment requires the use of a complex amylolytic preparation for complete hydrolysis of
starch to glucose. We were able to determine, respectively, 70 and 84 % of starch obtained
from primary semi-finished products by mechanical methods, such as defibrillation in water
and degradation in a liquid nitrogen medium, and added at the production stage of corrugated
cardboard. It was shown that extraction with alkaline agents was necessary for more complete
extraction of starch from corrugated cardboard. The influence of alkaline treatment on the
characteristics of fibers of waste paper fractions obtained at the Sukhonsky Cardboard and
Paper Mill has been analyzed. The fibers swell in alkali, resulting in an increase in fiber width
and its shortening, as well as a decrease in crystallinity, which can be a positive opportunity
for more complete starch extraction. Fiber swelling and crystallinity reduction are more
intensive for the short fiber fraction compared to the long fiber fraction. When determining
starch in corrugated cardboard using the standard method SCAN-P 91:09 SСAN-W 13:09 it
was not possible to detect all the starch added at the production stage of corrugated cardboard
from primary semi-finished products. Also the processing conditions of this methodology lead
to degradation of the partially hydrolyzed starch. The most complete extraction of starch from
corrugated cardboard was achieved by two stages of alkaline extraction under the following
conditions: 5 % NaOH, temperature of 20 °C, the duration of each extraction – 2 h. Under these
processing conditions it was possible to determine all the starch (22.8 kg/t) in the corrugated
cardboard produced of primary semi-finished products with known consumption of starch;
the starch content in the corrugated cardboard produced of 100 % waste paper was 48.2 kg/t. For citation: Khadyko I.A., Novozhilov E.V., Chukhchin D.G. Influence of Cardboard
Pretreatment on the Determination of Starch Content by the Enzymatic Method. Lesnoy
Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 5, pp. 150–162. DOI: 10.37482/0536-1036-
2021-5-150-162
Funding: The reported study was funded by the Russian Foundation for Basic Research within
the framework of the research project No. 20-04-00457 “Pits in the Anatomical Elements of
the Xylem of Higher Plants: Formation, Morphology and Functions”.
Acknowledgements: The studies with the use of electron microscopy and X-ray structure
analysis were carried out using the equipment of the Core Facility Center “Arktika”, NArFU.
The studies with the use of L&W Fiber Tester were carried out using the equipment of the
Innovative facilities Engineering and Innovation Center “Advanced Northern Bioresources
Processing Technologies”, NArFU. |