авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Влияние биоповреждений на структуру и свойства природноокрашенного волокна новых селекционных линий хлопчатника

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ИЛЛАРИОНОВА КСЕНИЯ ВИКТОРОВНА

ВЛИЯНИЕ БИОПОВРЕЖДЕНИЙ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПРИРОДНООКРАШЕННОГО ВОЛОКНА НОВЫХ СЕЛЕКЦИОННЫХ ЛИНИЙ ХЛОПЧАТНИКА

Специальность 05.19.01 – "Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2007

Диссертация выполнена на кафедре "Экспертизы потребительских товаров"

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский торгово-экономический институт"

(ГОУ ВПО СПбТЭИ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Ермилова Инна Александровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Койтова Жанна Юрьевна

кандидат технических наук, доцент

Калина Лариса Александровна

Ведущее предприятие – ОАО "Прядильно-ниточный комбинат им.С.М.Кирова"

Защита состоится 26 июня 2007 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.236.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский университет технологии и дизайна" (ГОУ ВПО СПбУТД), ауд. 241.

Адрес: 191186, г. Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, д. 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО СПбУТД.

Автореферат разослан 24 мая 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного cовета,

доктор технических наук, профессор А.Е. Рудин

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Хлопок широко используется во всем мире во многих отраслях промышленности. Ввозимое в Россию хлопковое волокно (ХВ) составляет 40% потребляемого современной отечественной легкой промышленностью текстильного сырья, а выпуск хлопчатобумажных (ХБ) тканей достигает 85% ассортимента. Увеличение спроса на волокно хлопка обусловлено комплексом уникальных свойств ХБ продукции.

Одним из наукоемких направлений работы селекционеров и генетиков с культурой во всем мире является селекция линий с природноокрашенным (ПО) ХВ. В этом направлении достигнуты определенные результаты и учеными ГНУ ГНЦ ВИР (ВНИИР им. Н.И. Вавилова), которые имеют важное значение для текстильной промышленности России. Созданы линии, имеющие естественноокрашенное (ЕО) ХВ с приемлемыми для условий юга России показателями скороспелости и урожайности хлопка-сырца.

Основные современные исследования ПО хлопка направлены на улучшение физико-механических свойств волокна. Однако исследований, касающихся воздействия биоповреждений на ЕОХВ, изменения свойств и структуры волокон под действием микроорганизмов в литературе не обнаружено.

В настоящее время уделяется огромное внимание требованиям экологичности потребляемых человеком продуктов и повседневной одежды. За прошедшее десятилетие в мире развернулось направление "organic agriculture" – производство экологически чистой, "биосертифицированной" продукции для человека. Актуальность проблемы выпуска безопасной и экологически безупречной продукции подчеркивается в федеральном законе РФ "О техническом регулировании". Важность исследований в данной области, недостаточное количество экспериментальных данных, отсутствие общепринятых методов оценки безопасности отмечается рядом авторов.

Окрашенность волокна, как показывает практика, тесно связана с высокими эстетическими, гигиеническими и экологическими свойствами текстильной продукции. В этой связи исследование изменения структуры и свойств ПОХВ под воздействием микроорганизмов и выявление микроорганизмов-деструкторов, являющихся первопричиной биоповреждений ХВ приобретает особую актуальность, имеет теоретическое и практическое значение.

Диссертационная работа выполнялась по плану Всероссийской программы РАН фундаментальных исследований "Проблемы общей биологии и экологии; рациональное использование биологических ресурсов (2005 - 2010 гг.). Направление 12 "Экологические проблемы биоповреждений", связано с основным научным направлением кафедры экспертизы потребительских товаров ГОУ ВПО СПбТЭИ.

Цель и задачи исследования. Целью диссертации явилось изучение структуры и свойств ПОХВ и их изменений при воздействии микроорганизмов. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1. Изучить состав микрофлоры ПОХВ, оценить действие на волокно микроорганизмов разных групп и определить характер воздействия ПОХВ на микроорганизмы.

2. Исследовать характер и степень повреждения ПОХВ микроорганизмами.

3. Оценить влияние биоповреждений на структуру и свойства ПОХВ.

4. Установить степень устойчивости окраски ПОХВ в результате воздействия микробиологической деструкции и инсоляции.

5. Определить взаимосвязь между исходной поврежденностью, зрелостью, районами и условиями выращивания, естественным цветом ХВ и степенью его биостойкости.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые проведено комплексное исследование изменений свойств ПОХВ под воздействием микроорганизмов; устойчивости ПОХВ разных цветовых гамм (ЦГ) и мест произрастания к действию микроорганизмов; выявлены и оценены зависимостии между свойствами ПОХВ и показателями их биодеструкции; установлено влияние биоповреждений на структуру ПОХВ; разработана методика определения действия текстильных волокон на патогенные микроорганизмы и усовершенствованна методика оценки грибостойкости ПОХВ.

Практическая значимость работы. Результаты комплексного анализа микробиологических, колориметрических и физико-механических свойств могут быть использованы в текстильной промышленности – при производстве нетканых материалов, меланжевых тканей, составлении смесей, рабочих сортировок и формировании ассортимента тканей, а также в изучении генетических ресурсов хлопчатника, селекции новых сортов с ПОХВ для улучшения потребительских свойств ХБ продукции.

Результаты исследований биостойкости, технологических и физико-механических свойств волокна линии Kr10 с ЖО волокном, были использованы при создании в ГНУ ГНЦ ВИР сорта хлопчатника Марон, который в 2006 году был рекомендован Астраханским филиалом Госкомиссии по испытанию и охране селекционных достижений для включения сорта в Государственный реестр сортов РФ, допущенных к использованию в России.

Созданные методики оценки антимикробного действия текстильных волокон и грибостойкости ПОХВ рекомендуется применять с целью оптимизации выбора волокнистого состава сырья для придания гигиенических и свойств безопасности камуфляжным тканям для обмундирования военнослужащих, преобретающих особенно важное значение при использовании в экстремальных условиях и повышения биостойкости текстильной материалов при выпуске экологически чистого текстиля.

Сведения о влиянии биоповреждений на изменение структуры и свойств ПОХВ могут использоваться как справочные данные при прогнозировании поведения ЕОХВ в процессе эксплуатации и хранения текстиля в условиях повышенной влажности и температуры воздуха.

Результаты исследований используются в учебном процессе и при проведении научно-исследовательских работ в ГОУ ВПО СПбТЭИ и ГНУ ГНЦ ВИР, а также в производстве текстильных изделий, о чем свидетельствуют соответствующие акты внедрения.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на Международной студенческой конференции, посвященной 300-летию Санкт-Петербурга. – СПб.: ТЭИ, 2003; заседаниях комиссии по биоповреждениям Русского ботанического общества РАН в декабре 2003 и июне 2005 г.; семинаре в отделе качества ОАО «Прядильно-ниточного комбината им. С.М. Кирова» в 2005 г.; заседании специалистов отдела генетических ресурсов масличных и прядильных культур ГНУ ГНЦ ВИР.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и рекомендаций, выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 203 страницах печатного текста, содержит 49 рисунков, 52 таблицы. Список литературы включает 173 источника в том числе 27 иностранных.

2 СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования.

В обзоре литературы рассмотрены разновидности хлопчатника с окрашенным волокном, особенности химического состава, строения и свойств ПОХВ, влияющие на качество текстильной ХБ продукции. Изучены виды классификаций по качеству ХВ. Проанализированы повреждения волокна микроорганизмами и их влияние на структуру и свойства хлопка.

Во второй главе дана характеристика образцов и методов исследования. Объектами послужили ПОХВ желто-зеленой (ЖЗ) и желто-оранжевой (ЖО) ЦГ новых селекционных линий средневолокнистого хлопчатника Gosypium L., созданные специалистами ГНУ ГНЦ ВИР, выращенные в 1998-2004 г. на территории России в Ставропольском, Краснодарском краях и Астраханской области и на юге Италии. Характеристика типа, промышленного сорта, основных структурных, технологических и физико-механических показателей образцов представлена в увязке с описанием климатических особенностей регионов выращивания.

Влияние микробиологических воздействий на свойства хлопковых волокон определяли путем сравнения показателей исходных, контрольных образцов и образцов волокон, поврежденных: спонтанной микрофлорой, развивающейся на ПОХВ в условиях повышенной влажности и температуры; набором микроскопических грибов по ГОСТу 9.802-84 и наборами грибов I и II, выделенными с исследуемых волокон и сформированными по их физиологическим особенностям; а также бактериями Вacillus subtilis и Еrwinia herbicola, выделенными с исследуемых образцов и В. subtilis из коллекции института.

Бактерицидные свойства ПОХВ определяли на микробиоте кожи человека путем учета выросших колоний различных микроорга­низмов на поверхности дифференциально-диагностических питательных сред (ДДПС), снятых с исследуемого участка кожи способом отпечатков.

Количественная оценка поврежденности ПОХВ микроорганизмами определялась по методу профессора И.А. Ермиловой. Сущность метода состоит в изучении макроструктуры волокон с помощью оптической микроскопии и количественном учете всех видов повреждений волокна, вызываемых микроорганизмами с вычислением показателя биодеструкции.

Изменения структуры ПОХВ определяли с помощью световой оптической микроскопии, дифференциально-термического анализа (ДТА) и метода вискозиметрии.

Исследование свойств ПОХВ производилось по специально разработанным и стандартным методикам. Длину ХВ определяли арбитражным методом. Зрелость ХВ определяли по широким участкам его длины по самой интерференционной окраске. Разрывную нагрузку хлопкового волокна определяли арбитражным методом разрывом штапелька на динамометре типа ДШ-3. Цветовые характеристики ПОХВ рассчитывались по стандартным методикам на основании кривых спектрального отражения в видимой области спектра, снятых на колориметре "Спектротон".

Достоверность результатов обеспечивалась достаточной повторностью проведения эксперимента и оценивалась с помощью методов математической статистики с привлечением программных средств. Обработка результатов испытаний, расчеты, построение графиков осуществлялись с использованием персонального компьютера и пакетов прикладных программ Microsoft EXEL 2000, Statgraphics v. 3.0, 1990 и Statistica v. 6.5, 2001 с применением методов математической статистики и корреляционного анализа.

В третьей главе определяли видовой состав собственной микрофлоры ПО хлопка, являющийся первопричиной биоповреждения волокна.

Исследуемые образцы ПОХВ были собраны вручную и отделены от семян, имели относительно короткие сроки и оптимальные условия хранения перед экспозицией хлопка в условиях, благоприятных для развития микроорганизмов в течение 8 месяцев (температура 30±2°С и относительной влажности воздуха 90 - 100 %). Поэтому эксперимент можно считать практически чистым, а выделенную с хлопкового волокна бактериальную и грибную микрофлору - собственной микрофлорой хлопкового волокна.

Состав микроскопических грибов, выделенных с ЕОХВ ЖЗ И ЖО ЦГ отличается количеством видов и их составом. В обоих случаях обнаружены и идентифицированы следующие микромицеты: Aspergillus ustus (Bainier) Thom et Church, Aspergillus fumigatus Fresen., Aspergillus niger v. Tiegh., Aspergillus flavus Link, Penicillium aurantiogriseum Dierckx, Penicillium notatum Westling, Rhizopus nigricans Ehrenb, Alternaria alternata (Fuier) Keissler. С ЖО волокон также изолированы: Aspergillus terreus Thom, Chaetomium globosum Kunze:Fr., а с ЖЗ - Scopulariopsis brevicaulis (sacc.) Bainier.

Анализ микофлоры ПОХ позволил установить, что волокна ЖО ЦГ и волокна, выращенные в России, характеризуются большим разнообразием и многочисленностью состава микромицетов. Однако степень деструкции и изменения свойств ХВ под действием микромицетов зависят не от количества выделенных с него видов, а от целлюлазной активности отдельных видов. Состав

микромицетов не может служить определяющим фактором в изменении структуры и свойств волокна. Часть видов грибов является сопутствующей микрофлорой, другая – не обладает набором ферментов, вызывающих деструкцию целлюлозы и ее спутников.

Исследование морфологических, физиологических и культуральных свойств, выделенных бактерий позволило отнести их к аэробным: грамоотрицательным (Еrwinia herbicola, Pseudomonas fluorescens), и грамоположительным (Вacillus subtilis, Вacillus mycoides) видам. Присутствие бактерии Е. herbicola и В. subtilis на подавляющем количестве исследуемых образцов ХВ свидетельствует о потенциальной возможности деструкции волокон, так как Е. herbicola разрушает пектиновые вещества, а В. subtilis - пектиновые вещества и целлюлозу.

Сравнительный анализ состава микроорганизмов с волокон ПО хлопка обеих ЦГ показал стабильный довольно однородный состав микрофлоры, который насчитывает 5-6 видов микромицетов и 1 вид бактерии (В. subtilis).

Видовой состав бактерий, выделенных с исследуемых волокон ЖЗ и ЖО ЦГ представлен эпифитными видами, характерными для хлопка и являющимися первопричиной его повреждения. При этом, можно предположить, что степень деструкции цветного ХВ под действием спонтанной микрофлоры связана не с разнообразием выделенных с него видов микроорганизмов, а с их деструктирующей активностью.

В четвертой главе исследовали влияние биоповреждений на структуру, микробиологические и физико-механические свойства ПОХВ.

Проведена оценка биостойкости ЕОХВ при воздействии микроорганизмов разных групп: комплекса микроорганизмов, развивающихся в условиях повышенной температуры и относительной влажности воздуха, стандартного набора микромицетов, наборов грибов I и II, выделенных с исследуемых волокон и сформированными по их физиологическим особенностям, а также бактерий В. subtilis и Е. herbicola, выделенных с исследуемых образцов и В. subtilis из коллекции института.

Исследование структуры исходных ХВ микроскопическим методом (таблица 1, 2) свидетельствует о преобладании на всех образцах незначительного обрастания микроорганизмами, продуктами их обмена и слабой испещренности класса А, которые не влияют на деструкцию надмолекулярной и молекулярной структур, а соответственно и свойства волокна и о наличии повреждений класса В в виде более значительной местной испещренности (рисунок 1). С увеличением продолжительности воздействия микроорганизмов на ХВ наблюдается нарастание деструкции, о чем свидетельствует преобладание повреждений классов В и С. Зафиксированы глубокая испещренность, просветление, обрастание микроорганизмами, вздутия и глубокие местные повреждения стенки (рисунок 2). Обнаружен специфический вид биоповреждения ПОХВ, напоминающий по внешнему виду глубокое местное повреждение стенки в виде язвы, со временем приводящее к разрыву стенки волокна.

На основании микроскопического исследования ХВ рассчитан показатель деструкции по методу проф. И.А. Ермиловой, который у исходных ЖЗ волокон находится в пределах от 0,004 до 0,112, у ЖО волокон - от 0,024 до 0,276, а у белых

– от 0,028 до 0,358 (таблица 1). Данные исследования свидетельствует, в первом случае лишь о присутствии микроорганизмов и их метаболитов (К0), а во втором случае - начальным изменениям поверхности волокна, не затрагивающим его внутренней структуры (0<К<0,3).

Исследование ХВ методом микроскопии, подвергнутых воздействию микроорганизмов в течение 8 месяцев, установило изменение показателя биодеструкции в интервале 0,3<К(х1,х2,х3)<3,55, что подтверждает повреждение не только поверхности, но и внут­ренних участков волокна, сопровождающегося начальными изме­нениями его структуры (таблица 1).

.

а б

Рисунок 3 – Зависимость показателя деструкции волокна, подвергнутого воздействию спонтанной микрофлор от: а) цветовой гаммы, б) района произрастания

Показана зависимость степени деструкции ПОХВ от ЦГ волокна и районов его произрастания (рисунок 3). По степени биостойкости образцы ПО и белых волокон хлопка можно расположить в следующий нисходящий ряд (рисунок 3а):

ЖО (0,730<К<1,382) > ЖЗ (1,011<К<2,272) > белые(1,338<К<2,238).

Волокна ЖО ЦГ в своем составе содержат диффузно распределенные танниды и дубильные вещества, продукты окисления которых образуют флобафены, придающие коричневую, желто-бурую и черноватую окраску, и играют роль антисептика. Волокна ЖЗ гаммы содержат повышенное количество жировосковых веществ (8-17%), которые повышают противогнилостную устойчи­вость и асептические свойства волокна. Вероятно, более высокие антисептические свойства ЖО волокна, подавляющие активность микроорганизмов и асептические особенности ЖЗ хлопка, не способствующие развитию микрофлоры, обуславливают меньшую степень деструкции волокон ЖО ЦГ по сравнению с ЖЗ И ЖЗ-с белыми.

Биологические особенности селекционных линий, почвенно-климатические условия места возделывания волокна, которые отразились на его биохимическом составе и заселенности эпифитной микрофлорой, возможно объясняют меньшую степень деструкции ХВ, выращенного на юге Италии по сравнению с волокном, выращенным на юге России (рисунок 3б).



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.