PRIPRAVA IN ANALIZA FILMOV IZ MEŠANIC

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

Zala URISK

PRIPRAVA IN ANALIZA FILMOV IZ MEŠANIC

GLUKOMANANA IN KERATINA IZ

PIŠČANČJEGA PERJA

Magistrsko delo

študijskega programa 2. stopnje

Oblikovanje in tekstilni materiali

Maribor, september 2014

Fakulteta za strojništvo

Magistrsko delo

PRIPRAVA IN ANALIZA FILMOV IZ MEŠANIC

GLUKOMANANA IN KERATINA IZ

PIŠČANČJEGA PERJA

Študentka: Zala URISK

Študijski program

2. stopnje: Oblikovanje in tekstilni materiali

Smer: Tekstilni materiali

Mentorica: red. prof. dr. Simona STRNAD

Somentorica: red. prof. dr. Tatjana KREŽE

Maribor, september 2014

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo

II

Vložen original sklepa o potrjeni temi

magistrskega dela


III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorici, red. prof. dr. Simoni

Strnad, in somentorici, red. prof. dr. Tatjani Kreže, za

pomoč in vodenje pri opravljanju magistrskega dela.

Zahvaljujem se tudi zaposlenim v Laboratoriju za

obdelavo in preskušanje polimernih materialov

Fakultete za strojništvo, še posebej Jasni Tompa in

Tanji Kos, ki sta mi svetovali in nudili koristne napotke

pri izvedbi eksperimentalnega dela. Hvala tudi vsem

ostalim, ki so mi pri delu kakorkoli pomagali.

Najlepša hvala Petri Gašparič za moralno podporo,

spodbudne besede in vse dane nasvete.

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij in me vedno v vsem podpirali.


IV

KAZALO

1 UVOD................................................................................................................................. - 1 -

1.1 Opredelitev problema, ki je predmet dela ..................................................................... - 1 -

1.2 Namen naloge ................................................................................................................ - 1 -

1.3 Pregled stanja obravnavane problematike ..................................................................... - 2 -

2 TEORETIČNE OSNOVE ................................................................................................ - 4 -

2.1 Biopolimeri za izdelavo vlaken, filmov in folij............................................................. - 4 -

2.1.1 Perutninsko perje ................................................................................................... - 6 -

2.1.2 Glukomanan........................................................................................................... - 9 -

2.2 Teoretične osnove uporabljenih analiznih metod ........................................................ - 12 -

2.2.1 Fourier Transform infrardeča spektroskopija (FTIR) .......................................... - 12 -

2.2.2 Termična analiza polimerov ................................................................................ - 14 -

2.2.3 Določanje mehanskih lastnosti polimerov ........................................................... - 16 -

2.2.4 Površinska napetost in kontaktni kot ................................................................... - 18 -

3 EKSPERIMENTALNI DEL.......................................................................................... - 22 -

3.1 Materiali ...................................................................................................................... - 22 -

3.1.1 Piščančje perje ..................................................................................................... - 22 -

3.1.2 Konjak glukomanan ............................................................................................. - 22 -

3.1.3 Reagenti in kemikalije ......................................................................................... - 22 -

3.2 Metode ......................................................................................................................... - 24 -

3.2.1 Metode priprave vzorcev ..................................................................................... - 24 -

3.2.2 Analizne metode .................................................................................................. - 28 -

FTIR spektroskopija ............................................................................................ - 28 -

Optična mikroskopija .......................................................................................... - 28 -

Termična analiza vzorcev (TGA)........................................................................ - 29 -

Določanje mehanskih lastnosti............................................................................ - 30 -

Določanje navzemanja vlage ............................................................................... - 31 -

Določanje kontaktnih kotov z vodo .................................................................... - 32 -

4 REZULTATI IN DISKUSIJA ....................................................................................... - 33 -

4.1 Rezultati priprave filmov............................................................................................. - 33 -

4.2 Rezultati ATR-FTIR spektroskopije ........................................................................... - 35 -

4.3 Rezultati določanja nabrekanja v vodi ........................................................................ - 37 -

4.4 Rezultati termičnih analiz ............................................................................................ - 43 -

4.5 Rezultati določanja mehanskih lastnosti ..................................................................... - 44 -


V

4.6 Rezultati določanja navzemanja vlage ........................................................................ - 48 -

4.7 Rezultati določanja kontaktnih kotov z vodo .............................................................. - 49 -

5 SKLEP ............................................................................................................................. - 50 -

6 VIRI IN LITERATURA ................................................................................................ - 52 -

7 ŽIVLJENJEPIS .............................................................................................................. - 57 -


VI

PRIPRAVA IN ANALIZA FILMOV IZ MEŠANIC GLUKOMANANA IN KERATINA

IZ PIŠČANČJEGA PERJA

Ključne besede: piščančje perje, keratin, glukomanan, funkcionalni filmi, kontaktni kot, FTIR

spektroskopija, termogravimetrija

UDK: 678.567.017.86:591.478(043.2)

POVZETEK

Perutninsko perje predstavlja pomemben industrijski odpadek, ki vsakodnevno nastaja pri

proizvodnji in predelavi perutninskega mesa. Zaradi tega potekajo številne raziskave možnosti

njegove ponovne uporabe oziroma razvoja novih materialov in produktov iz perutninskega

perja. Uporaba keratina iz perja za izdelavo funkcionalnih filmov je ena od pomembnejših

smeri razvoja na tem področju, saj je zamenjava izdelkov, temelječih na petrokemičnih

polimerih, z organskimi eden od osnovnih ciljev razvoja materialov v prihodnje.

V magistrskem delu z naslovom »Priprava in analiza filmov iz mešanic glukomanana in

keratina iz piščančjega perja« je bil namen preučiti možnosti uporabe keratina, pridobljenega

iz piščančjega perja, v mešanicah z glukomananom za pripravo filmov, ki bi lahko predstavljali

nosilce za različne protimikrobne aktivne substance, antibiotike, antioksidante, ipd.

Pri pripravi filmov smo keratinu, ekstrahiranemu iz piščančjega perja, za izboljšanje

fizikalnih lastnosti dodajali drug biopolimer z visokim povprečjem molskih mas, konjak

glukomanan. S pomočjo analiznih metod, kot so optična mikroskopija, FTIR spektroskopija,

določanje mehanskih lastnosti, analiza nabrekanja filmov v vodi in navzemanje vlage,

določanje termičnih lastnosti ter določanje kontaktnega kota z vodo, smo ugotavljali, kakšne

fizikalne in kemične lastnosti imajo pripravljeni filmi in kakšne so njihove možnosti za nadaljnjo

uporabo.

Ugotovili smo, da dodatek konjak glukomanana keratinu močno vpliva na mehanske

lastnosti filmov, zaradi uvedbe velikega števila hidroksilnih skupin pa zviša adsorpcijo vlage.


VII

PREPARATION AND ANALYSIS OF GLUCOMANNAN AND FEATHER KERATIN

BLEND FILMS

Key words: chicken feathers, keratin, glucomannan, functional films, contact angle, FTIR

spectroscopy, thermogravimetry

UDK: 678.567.017.86:591.478(043.2)

ABSTRACT

Poultry feathers are an important industrial waste that is produced daily in the production and

processing of poultry meat. A big part of research is now focused on new possibilities of reusing

waste feathers or developing new materials. One of the most important ways of development in

this area is using waste poultry feathers for producing functional films, because replacing

petrochemical polymers with organic polymers is one of the main focuses in the future.

In our study entitled »Preparation and analysis of glucomannan and feather keratin

blend films« we have focused on studying the possibilities of using keratin, extracted from

chicken feathers in combination with konjac glucomannan to prepare films that would

represent a substrate for different anti-microbial active substances, antibiotics, antioxidants,

etc.

The preparation of keratin films included adding another biopolimer with high average

molecular weight to the keratin solution, konjac glucomannan. With a variety of analytical

methods like optical microscopy, FTIR spectroscopy, determination of mechanical properties,

analysis of film swelling in water and moisture content, determination of thermal properties

and determination of contact angle with water, we have determined physical and chemical

properties of the films and what are their possibilities for future use.

We have established that the introduction of konjac glucomannan in the structure of the

film has an important role in improving mechanical properties, since the high molecular weight

of glucomannan contributes to its elasticity. Adding konjac glucomannan, which has high

hydroxyl group content, to the film structure also improves its hydrophilic properties.


VIII

POGOSTO UPORABLJENE KRATICE

K - keratin

GM - glukomanan

FTIR - Fourier Transform infrardeča spektroskopija

(ang. Fourier Transform Infrared Spectroscopy)

ATR - oslabljen popolni odboj (ang. Attenuated Total Reflectance)

TGA - termogravimetrija (ang. Thermogravimetry)

SDS - natrijev dodecil sulfat (ang. sodium dodecyl sulphate)

TRIS - hidroksimetil aminometan (Tris(hydroxymethyl)aminomethane)

MWCO - izključitvena molekulska masa (ang. Molecular Weight Cut-off)

ISO - mednarodna organizacija za standardizacijo

(ang. International Organization for Standardization)

DIN - nemški inštitut za standardizacijo

(nem. Deutsches Institut für Normung)


IX

POGOSTO UPORABLJENI SIMBOLI

σ - napetost [N/m2 = Pa]

F - natezna sila [N]

A - površina prereza materiala [mm2]

w - delo [J]

E - Youngov modul [N/m2 = Pa]

ε - deformacija [%]

I - intenziteta svetlobe [cd]


- 1 -

1 UVOD

1.1 Opredelitev problema, ki je predmet dela

Na leto je proizvedenih več milijonov ton perutninskega perja, ki nastane kot stranski produkt

v perutninski industriji. Ta vrsta odpadka poleg onesnaževanja tal in voda tudi resno ogroža

zdravje ljudi. Perutninsko perje je kot stranski produkt bogat s keratinom, ki je zaradi svoje

strukture težko razgradljiv [19]. Zaradi vse višjih ekoloških zahtev in družbenih pritiskov glede

ravnanja z živalskimi odpadki, se je perutninska industrija morala osredotočiti na raziskovanje

novih možnosti recikliranja perutninskega perja.

Konvencionalni postopki ravnanja s to vrsto odpadkov so zajemali odlaganje na

odlagališčih in poljskih površinah, ter zakopavanje na za to namenjenih zemljiščih. Takšna vrsta

odstranjevanja odpadnega perja predstavlja možnost onesnaženja tal in podtalnice s patogenimi

mikroorganizmi, velik problem pa predstavlja tudi vse večji volumen odpadnega perja [31].

Odpadno perutninsko perje se poleg odlaganja predeluje tudi v hrano za male živali. Takšna

vrsta živalske hrane je nizko kvalitetna, prav tako pa mora biti pridelava le-te zelo strogo

nadzorovana. Velika količina beljakovin v perju je keratinskih, ki pa so za večino

monogastritičnih živali slabo prebavljivi. Zaradi tega se raziskujejo nove metode pretvarjanja

odpadnega perja v bolj hranljivo obliko, kot je na primer hidroliza perja [12].

Perutninsko perje je do 95 % sestavljeno iz beljakovine keratin [13]. Uporaba keratina

iz perja za izdelavo funkcionalnih filmov je ena od pomembnejših smeri razvoja na tem

področju, saj je zamenjava izdelkov, temelječih na petrokemičnih polimerih z organskimi eden

od osnovnih ciljev razvoja materialov v prihodnje. Slaba lastnost keratina iz perutninskega perja

je nizko povprečje molskih mas, kar pomeni nekoliko slabše mehanske lastnosti izdelkov iz

tega biopolimera. Zato se pospešeno raziskujejo možnosti izboljšanja le-teh z dodajanjem

drugih polimerov, tako sintetičnih, kakor tudi naravnih [41].

1.2 Namen naloge

Namen magistrske naloge z naslovom »Priprava in analiza filmov iz mešanic glukomanana in

keratina iz piščančjega perja« je preučiti možnosti uporabe keratina, pridobljenega iz

perutninskega perja, v mešanicah z glukomananom za pripravo filmov, ki bodo predstavlja li

nosilce za različne protimikrobne aktivne substance.


- 2 -

1.3 Pregled stanja obravnavane problematike

Perutninsko perje predstavlja pomemben industrijski odpadek, ki vsakodnevno nastaja pri

proizvodnji in predelavi perutninskega mesa. Zaradi tega potekajo številne raziskave možnost i

njegove ponovne uporabe oziroma razvoja novih materialov in produktov iz perutninskega

perja.

Področje ponovne uporabe odpadnega perja se je usmerilo tudi v raziskovanje izdelave

funkcionalnih keratinskih filmov. Glavni cilj teh raziskav je zamenjava izdelkov, temelječih na

petrokemičnih polimerih, z naravno obnovljivimi. Keratini imajo kot pomembni strukturni

proteini številne prednosti kot sta biorazgradljivost in obstojnost, kar je zelo pomembno pri

uporabi v farmaciji. Zaradi relativno nizkega povprečja molskih mas keratina iz piščančjega

perja imajo keratinski filmi slabše fizikalne lastnosti. Zato se trenutno iščejo rešitve v

kombinaciji keratina z drugimi biopolimeri.

Perutninsko perje je kot stranski produkt perutninske industrije bogat s keratinom, zato

je J. R. Barone s sodelavci [3] raziskoval uporabo le-tega kot vir za izdelavo polimera z dobrimi

mehanskimi lastnostmi. Odpadno perje so pretvorili v polimer brez uporabe topil, ki bi še

dodatno obremenile okolje, in sicer s pomočjo kompostiranja in nato biodegradacije toplotno

procesiranega perutninskega perja. Toplotni proces biodegradacije je enostavna metoda, ki je

trenutno v uporabi v polimerni industriji. Perutninski keratin so v mešanici z glicerolom in

natrijevim sulfitom lahko oblikovali na ekstrudorju. Izdelan polimer ima primerlj ive

karakteristike z večino sintetičnih termoplastov.

Odpadno piščančje perje kot podlago za elektronsko vezje je raziskoval R. Wool [16],

saj mora biti podlaga lahka in močna, a hkrati prepustna za zrak. Perutninskemu perju so

odstranili stržen in ga stisnili v tanko plast, ki so jo prevlekli s sojinim oljem. Ugotovili so, da

se elektroni lahko prenašajo po površini vezja dvakrat hitreje kot na klasičnem vezju, saj je

dielektrična konstanta podlage iz perja nižja. Optimizacija na tem področju še poteka.

Perje, obdelano z alkalijami, kaže povečano količino aktivnih amino skupin na njegovi

površini, tako da je bolj dovzetno za adsorpcijo kovin. Zaradi tega so S. Al-Asheh s sodelavci

[1] in S. A. Sayed s sodelavci [35] raziskovali možnost uporabe odpadnega perutninskega perja

kot substrat za odstranjevanje težkih kovin iz odpadne vode. Z dodatkom alkalij, kot sta natrijev

hidroksid in natrijev klorid, se poveča absorpcijska kapaciteta adsorbenta. S pomočjo

perutninskega perja so iz odpadne vode odstranjevali fenole ter kovine kot so kalcij, magnezij,


- 3 -

železo in mangan. Perje, obdelano z alkalijami, je izkazalo večjo sposobnost adsorpcije kovin

kot neobdelano perje.

Keratinske filme kot substrat za kontrolirano sproščanje zdravil je raziskoval X. Yin s

sodelavci [49], saj keratin predstavlja poceni sestavino za razliko od, na primer, čistega

kolagena. Zelo perspektivna je na primer tudi raziskava kombinacije keratina in hitozana za

izdelavo funkcionalnih filmov. Hitozan je polisaharid, ki ga odlikuje visoka biokompatibilnost

in različne biološke funkcije, kot sta celjenje ran in antibakterijska aktivnost. Ugotovili so, da

hitozan pomembno vpliva na trdnost in fleksibilnost pripravljenega filma, poleg tega pa je

takšen film primeren kot substrat za rast človeških celic, zaradi česar je zelo perspektiven na

medicinskem področju [41].

Konjak glukomanan je biopolimer, ki ga v največji meri uporabljajo v prehrambni

industriji, saj ima tako emulgacijske kot zgoščevalne lastnosti, vedno več raziskav pa poteka

tudi na področju izdelave novih aplikacij. Gre predvsem za uporabo konjak glukomana na v

kompozitnih filmih, saj ta biopolimer izkazuje dobre karakteristike za izdelavo hidrogelov.

Hidrogeli so visoko hidrofilni polimerni geli, ki so s pomočjo nabrekanja sposobni zadrževanja

visokih količin vode. J.W. Rhim in L. F. Wang [33] sta izdelala hidrogel s tremi komponentami

agar-karagenan-konjak glukomanan in ugotovila, da je primeren za uporabo kot embalaža za

hrano, saj je absorpcijska sposobnost filma zelo visoka. Ker so v mešanico dodali še nanoglino ,

pa se je povečala tudi protimikrobnost hidrogela. Pri izdelavi protimikrobnega

trikomponentnega filma glukomanan-hitozan-nisin je B. Li [24] s sodelavci ugotovil, da film

izkazuje želene protimikrobne karakteristike, saj so kot rezultat dobili užiten film, ki deluje

proti patogenim bakterijam, kot so E. Coli in različni streptokoki.


- 4 -

2 TEORETIČNE OSNOVE

2.1 Biopolimeri za izdelavo vlaken, filmov in folij

Biopolimeri so polimeri, ki se tvorijo v naravi med rastnim ciklom živih organizmov. Zaradi

tega so jih poimenovali naravni oziroma biološki polimeri. Nastanejo s polimerizacijo, pri kateri

je rast verige katalizirana oziroma pospešena s pomočjo encimov. Najbolj razširjena strukturna

biopolimera sta celuloza iz rastlin in hitin kot parenhim iz živali. Struktura in lastnosti

biopolimerov so odvisni od kemične in fizikalne sestave prisotnih komponent, ter v kakšni

količini so le-te zastopane v strukturi biopolimera [5].

Najpomembnejši skupini biopolimerov sta polisaharidi in proteini. Polisaharidi so v

glavnem rastlinskega izvora (celuloza, hemiceluloza, glukomanan, agar, škrob, pektin,…), v

manjši meri pa jih najdemo tudi v živalih (hitin in hitozan, ksantan guma,…). Obratno pa so

viri proteinov v glavnem živalski (keratin, kolagen, fibroin, spidroin, …), pa tudi rastlinsk i

(proteini soje, koruze, arašidov, itd.) [48].

Polisaharidi so vseprisotni biopolimeri, sestavljeni iz monosaharidov. Spadajo med

ogljikove hidrate oziroma sladkorje, 99 % vseh polisaharidov pa najdemo v rastlinah. Večina

naravnih ogljikovih hidratov so visoko molekularni polimeri. So vir oziroma rezerva energije

(škrob, glikogen), ogrodni material (celuloza, hitin) ali imajo specifične učinke (heparin, ki

preprečuje koagulacijo krvi). Polisaharidi so lahko vezani na druge vrste molekul, kot so

beljakovine (glikoproteini) ali lipidi (glikolipidi) [42].

Predstavnik polisaharidov je celuloza, ki je najbolj razširjen organski polimer na svetu,

saj računajo, da je polovico vsega ogljika na Zemlji vezanega v njej. Celulozna molekula je

dolga linearna molekula, sestavljena iz več kot 3000 D-glukozidnih enot, povezanih z 1,4-β-

vezmi (slika 2.1). Posamezne polimerne verige so asociirane z vodikovimi vezmi v trdna vlakna

[46].

Slika 2.1: Molekula celuloze [46].


- 5 -

Najbolj čista celuloza je v bombažu (98 %), les vsebuje 30-40 % celuloze, ob tem pa še 10-30

% hemiceluloze in 20-30 % lignina [46].

Poleg celuloze in škroba pa je v rastlinah prisotnih še cela vrsta hemiceluloz, kot so

ksilani, manani, glukomanani, galaktoglukomanani, itd. Manani vključujejo galaktomanane in

galaktoglukomanane in so pomembna strukturna komponenta celične stene rastlin. Imajo

podobno tridimenzionalno strukturo kot celuloza [18].

Pomembni gradniki bioloških materialov pa so poleg polisaharidov tudi proteini. Le-ti

igrajo pomembno vlogo pri večini fizioloških procesov v živih organizmih [28]. Keratin ima

kot pomemben strukturni protein številne prednosti pred konvencionalnimi biomolekulami, saj

s svojo edinstveno kemijsko strukturo, ki vsebuje velike količine žvepla, izvrstno

biokompatibilnostjo, nagnjenostjo k samozdruževanju in okoljsko stabilnostjo postaja

pomemben biomaterial in predmet nadaljnjih raziskav [34].

Lastnosti in uporaba biopolimerov

Polimeri, ki jih najdemo v naravi, imajo pomembne karakteristike, ki vplivajo na njihovo

nadaljnjo uporabo. Biopolimeri so biorazgradljivi, saj so v naravi sestavni deli živih

organizmov, zaradi česar ne vplivajo škodljivo na okolje tudi po koncu uporabe. So netoksični,

prav tako pa so tudi biokompatibilni [48].

Biopolimeri so v veliki meri uporabni v medicini, saj se zaradi edinstvenih lastnosti uporabljajo

kot sistemi za prenos zdravilnih substanc, za oskrbo in celjenje ran, ter kot kirurški implanta t i.

V uporabi pa so tudi na drugih področjih, saj imajo mnogi biopolimeri dobre sposobnosti tvorbe

filmov, zaradi česar se uporabljajo tudi za številne visoko zmogljive aplikacije. Zaradi

biorazgradljivih lastnosti so nekateri biopolimeri kot filmi uporabni za embalažo za hrano,

agrikulturne filme, vrečke za smeti, itd. Najdemo jih v kmetijstvu, kot filtre, higienske

pripomočke in zaščitna oblačila [45].


- 6 -

2.1.1 Perutninsko perje

Struktura perutninskega perja

Pero je izrastek kože ptičev, ki ga sestavljajo poroženele celice povrhnjice. Izrašča po vsem

telesu ptičev in tvori zaščitno plast, ki ji skupno pravimo perje. Perutninsko perje sestavljata

dva glavna tipa in sicer konturno perje, ki pokriva celotno telo, ter puh, ki leži pod konturnim

perjem in vzdržuje stalno telesno temperaturo organizma. Pero je sestavljeno iz hierarhične

konstrukcije, ki temelji na osrednji osi oziroma strženu in varuje celično jedro, ki je sestavljeno

iz celic v velikosti premera približno 20 nm [26]. Stržen podpira strženasta rebra, iz teh pa

izraščajo veje ter gladke in kavljičaste vejice (barbule) (slika 2.2).

Slika 2.2: Struktura ptičjega peresa [6].

Sekundarna struktura v peresu (rebro) ima primerne lastnosti, zaradi katerih ima perje

potencial za uporabo kot naravno beljakovinsko vlakno. Pero ima zelo nizko gostoto, poleg tega

pa tudi odlično stisljivost in odpornost na kemikalije. Ima tudi dobre sposobnosti dušitve zvoka

(zvočna izolacija) ter zadrževanja toplote. Zaradi vseh teh lastnosti so vlakna iz perja tako

edinstvena [16].

Perutninsko perje je sestavljeno iz približno 90 % proteinov, največji delež med proteini

pa ima keratin [12].


- 7 -

Keratin

Keratin je netopen strukturni protein, ki ga najdemo v laseh, luskah plazilcev, ptičjem perju,

krempljih in nohtih, rogovih, ter zobeh. Te naravne kopoliamidne makromolekularne spojine

nastajajo s polikondenzacijo α-aminokislin, katerih ostanki so med seboj povezani s peptidnimi

(CO-NH) vezmi (slika 2.3). Peptidna vez je kemična kovalentna vez med α-amino skupino ene

aminokisline in α-karboksilno skupino druge aminokisline [38].

Slika 2.3: Nastanek peptidne vezi [40].

Primarna struktura keratina je okarakterizirana s povezovanjem dolgih polipeptidnih

verig. Ta struktura opisuje tudi lokacije vseh kovalentnih vezi med molekulami. Te so v

glavnem disulfidne med cisteinskimi ostanki. Disulfidne vezi nastajajo z oksidacijo –SH skupin

cisteina (slika 2.4) [38].

Slika 2.4: (a.) Disulfidna vez v proteinu. (b.) Dve molekuli cisteina, povezani z disulfidno

vezjo [10].

Veliko število disulfidnih vezi v keratinu je razlog za njegovo visoko stabilnost, saj je

popolnoma netopen v vodi, poleg tega pa je dobro odporen na encime.

(a.) (b.)


- 8 -

Sekundarna struktura opisuje gubanje in zvijanje polipeptidnih verig. Poznamo dva

osnovna tipa sekundarne strukture keratina. To sta α-vijačnica (α-helix) in β-nagubana ravnina

(β-pleated sheet) [19].

α-vijačnica

V strukturi α-vijačnice so aminokisline razporejene v obliki vijačnice (slika 2.5). Kisik vsake

karbonilne skupine je preko vodikove vezi povezan z vodikom aminske skupine vsake

naslednje četrte aminokisline. Vodikove vezi tako potekajo praktično vzporedno z osjo

vijačnice. V α-vijačnici tvori zavoj 3,6 aminokislinskih ostankov, kar predstavlja razdaljo 0,54

nm. Vsak aminokislinski ostanek predstavlja v smeri vijačnice razdaljo 15 nm [38].

Slika 2.5 Model α-vijačnice [27].

Struktura α-vijačnice je bolj urejene oblike kot struktura β-nagubane ravnine, saj se lahko α-

vijačnica zaradi svoje strukture zloži bolj kompaktno in učinkovito [36].

β-nagubana ravnina

Planarnost peptidne vezi prisili polipeptidno verigo, da se naguba tako, da stranske verige

(ostanki) aminokislin štrlijo na vsako stran verige (slika 2.6). Verige so praktično popolnoma

raztegnjene, tako da je razdalja med sledečima si Cα atomoma 0,35 nm [38]. Več plasti

cikcakaste strukture omogoča keratinu visoko trdnost.

Slika 2.6: Model β-nagubane ravnine [27].


- 9 -

Keratin iz perutninskega perja

Perutninsko perje je sestavljeno iz približno 91 % keratina, 1,3 % maščob in 7,9 % vode [13].

Glavna sekundarna struktura v perju je β-nagubana ravnina. β-keratin tako vsebuje urejeno α-

vijačnico, β-nagubano ravnino in še nekatere druge neurejene strukture. Keratin v perutninskem

perju ima povprečno molekulsko maso okoli 60.500 g/mol [13], sestavljen pa je iz približno

dvajsetih vrst proteinov, ki se med seboj le malo razlikujejo.

Keratin v perju je poseben protein, saj vsebuje v svojem zaporedju aminokislin veliko

količino cisteina (7 %). Cistein vsebuje –SH skupine, ki tvorijo medmolekulske disulfidne vezi,

visoka vsebnost le-teh pa pripomore k večji stabilnosti keratina, saj ga zamreži tako, da se

polipeptidi povežejo z disulfidnimi vezmi [13].

2.1.2 Glukomanan

Glukomanan je polisaharid iz družine mananov, ki jih najdemo v naravi, predvsem v mehkem

lesu (hemiceluloze), gomoljih, koreninah in čebulicah. Sestavljen je iz β-1,4-D-manoznih in D-

glukoznih monomerov (slika 2.7) [2]. Molarno razmerje med glukozo in manozo v

glukomananu je 1:1,16, acetilne skupine pa se nahajajo na vsaki 9. – 19. glukozni enoti.

Acetilne skupine pripomorejo k topnosti glukomanana in dobrim želirnim lastnost im.

Molekulska masa glukomanana znaša med 200.000 in 2.000.000 [47] in je odvisna od vrste

glukomanana, načina pridobivanja in celo časa skladiščenja surovega materiala.

Slika 2.7: Kemijska struktura konjak glukomanana [37].

Najpogosteje uporabljen glukomanan pridobivajo iz rastline Amorphophallus konjac,

imenovane konjak glukomanan (slika 2.8). Konjak glukomanan je eden najbolj obetavnih

naravnih polisaharidov, saj ima nizko ceno, je biorazgradljiv in zaradi svojih lastnosti zelo

perspektiven v prehrambni industriji in medicini.


- 10 -

Slika 2.8: Rastlina [21] in gomolj [39] rastline Amorphophallus konjac.

Rastlino Amorphophallus konjac pridelujejo v Aziji, kjer je dobro sprejeta kot vir hrane

in kot zdravilna učinkovina. Konjak glukomanan ima zelo dobre karakteristike, saj ima močno

sposobnost zadrževanja vode ter sposobnost formuliranja filmov in hidrogelov. Zaradi teh

lastnosti uporabljajo konjak glukomanan kot dodatek k hrani, kot zgoščevalec, sredstvo za

premazovanje in kot lesni adheziv. Čistost konjak glukomanana je zelo pomembna, saj vpliva

na njegove fizikalno-kemijske lastnosti in bioaktivnost [25].

Konjak glukomanan je strukturna komponenta celičnih sten v tkivu korena rastline, zato

je tudi način pridobivanja odvisen od strukture celične stene. Klasičen postopek pridobivanja

ekstrakta zajema ekstrakcijo in prečiščevanje s pomočjo topila, ki vsebuje vodo, etanol, kislino

in svinčev acetat. Zaradi slabe topnosti konjak glukomanana so ti postopki zamudni, zato se pri

postopku ekstrakcije uvajata tudi uporaba ultrazvoka in encimov.

Lastnosti konjak glukomanana

Čeprav ima konjak glukomanan hidrofilne molekule, se lahko njegova topnost v vodi zmanjša,

saj se začnejo pri procesu čiščenja in sušenja tvoriti močne vodikove vezi. Pri tem je pomemben

parameter tudi acetilacija, saj prisotnost acetilnih skupin pripomore k tvorbi vodikovih vezi, ki

povzročijo, da je konjak glukomanan težje topen v vodi.

Če je konjak glukomanan izpostavljen alkalnemu okolju, se začne proces gelacije, pri

čemer se tvori stabilen in termoobstojen gel. Gel konjak glukomanana se tvori pri povišani

temperaturi in vrednostih pH med 11,3 in 12,6 [50]. Prav tako pa se lahko iz glukomanana tvori


- 11 -

film z dobrimi lastnostmi, in sicer s povečano kristaliničnostjo, nizko kapaciteto absorpcije

vode in dobro prepustnostjo vodne pare.

Poleg teh lastnosti pa ima konjak glukomanan tudi druge značilnosti, in sicer sposobnost

zgoščevanja, emulzifikacije, suspendiranja in stabilizacije. Zaradi vseh teh dobrih lastnosti se

lahko glukomanan uporablja za izdelavo filmov za prevleke in embalažo za hrano, v poteku pa

je tudi veliko raziskav na področju uporabe konjak glukomanana za farmacevtske aplikacije

[50].


- 12 -

2.2 Teoretične osnove uporabljenih analiznih metod

2.2.1 Fourier Transform infrardeča spektroskopija (FTIR)

Infrardeča spektroskopija je študija interakcij med elektromagnetnim valovanjem v IR področju

in kemično substanco, narava interakcij pa je odvisna od značilnosti substance. Infrardeči

spekter pokrije območje valovnih dolžin od 0,8 do 800 µm [30]. Razdelimo ga na naslednja

področja:

bližnje infrardeče območje z valovnimi dolžinami od 0,8 do 2,5 µm,

srednje infrardeče območje z valovnimi dolžinami od 2,5 do 50 µm in

daljno infrardeče območje z valovnimi dolžinami od 50 do 800 µm.

Slika 2.9: Spekter elektromagnetnega valovanja.

S prehodom elektromagnetnega valovanja skozi vzorec se nekatere frekvence sevanja

absorbirajo v molekulah vzorca, to pa povzroči molekulske vibracije.

Obstajata dva tipa molekulskih vibracij [11]:

valenčne vibracije (ang. stretching), kjer se atoma razmikata in primikata in so

označene s simbolom υ in

deformacijske vibracije (ang. bending), ki potekajo v ravnini (simbol δ) in ki ne

potekajo v ravnini (simbol γ).


- 13 -

Frekvence absorbiranega valovanja so karakteristične za vsako molekulo, s tem pa

dobimo podatke o karakteristiki vzorca. Frekvenco (υ) pogosto nadomestimo z valovno dolžino

v vakuumu, ki je uporabna enota za definiranje pasu v IR spektru [11]:

𝜆 =𝑐

𝜐

(2.1)

λ - valovna dolžina [nm],

c - hitrost svetlobe [m/s] in

υ - valovno število [cm-1].

V molekuli je ogromno število možnih nihanj atomskih skupin, to pa daje infrardeč im

spektrom veliko kompleksnost. To po eni strani otežuje razlago spektra, hkrati pa je malo

verjetno, da bosta imeli dve različni molekuli enak spekter. Spekter neznane spojine za

identifikacijo primerjamo s spektrom v podatkovni bazi in opazujemo ujemanje. Popolno

ujemanje spektrov zelo verjetno pomeni, da gre za isto spojino. Kljub kompleksnosti spektra

lahko najdemo v njem karakteristične absorpcijske vrhove, kateri izvirajo iz vibracij različnih

atomskih skupin in potrjujejo njihovo prisotnost. Infrardeči spekter je zelo pogosto

najzanesljivejši pokazatelj prisotnosti nekaterih funkcionalnih skupin v molekulah [11].

Položaj infrardeče absorpcije se meri z valovno dolžino (µm) ali valovnim številom (cm-

1). Absorpcijske trakove večine organskih in anorganskih snovi najdemo v infrardečem

območju. Katerikoli absorpcijski trak lahko okarakteriziramo z dvema parametroma: z valovno

dolžino, pri kateri se pojavi maksimalna absorpcija, in z intenziteto absorpcije pri tej valovni

dolžini (slika 2.10) [30].

Slika 2.10: Shema absorpcijskega spektra [30].


- 14 -

Infrardeča spektroskopija je analizna metoda, ki se uporablja za določanje infrardečega

spektra vzorca. Gre za obsevanje vzorca z infrardečo svetlobo, pri čemer nekaj svetlobe

absorbira vzorec, nekaj pa je preide skozi vzorec (transmisija). Spekter, ki ga dobimo kot

rezultat, predstavlja molekularno absorpcijo in transmisijo, s čimer se ustvari molekula rni

»prstni odtis« vzorca [30].

ATR-FTIR spektroskopska metoda je metoda z oslabljenim odbojem. Omogoča tesen

kontakt vzorca z ATR kristalom (diamant ali germanij), zaradi česar je mogoče snemanje

spektrov z visoko intenziteto. Pri tej metodi vodimo infrardečo svetlobo preko interferometra.

Po končanem prehodu svetlobe skozi vzorec pa dobimo merjen signal v obliki interferograma.

Če ta signal obdelamo s pomočjo Fourierjevih transformacij, dobimo spekter, ki je identičen

kot pri konvencionalnem IR spektrometru [11].

S pomočjo FTIR analize lahko:

identificiramo neznane materiale,

določimo kakovost oziroma skladnost vzorca in

določimo količino posameznih sestavin v mešanicah.

2.2.2 Termična analiza polimerov

Termična analiza je skupina analitičnih metod, pri katerih merimo fizikalne lastnosti snovi kot

funkcijo temperature ob kontrolirani temperaturi. Za določanje fizikalno-termičnih lastnosti

materialov je na razpolago več metod (slika 2.11).

Termoanalizne metode merijo fizikalne in kemijske lastnosti snovi pri kontroliranem

segrevanju, ohlajanju ali v izotermičnem okolju. Ločimo tri različne pristope [43]:

merjenje absolutne vrednosti parametra,

merjenje relativne vrednosti parametra, ter

merjenje hitrosti spremembe parametra.


- 15 -

Slika 2.11: Različne metode termičnih analiz [43].

Termogravimetrija je veja termičnih analiz, ki preučuje spremembo mase vzorca kot

funkcijo temperature ali časa. Spremembe mase ne povzročijo vsi termalni vplivi (na primer

taljenje, kristalizacija ali steklasti prehod), obstajajo pa pomembne izjeme, ki vključujejo

desorpcijo, absorpcijo, sublimacijo, izparevanje, oksidacijo, redukcijo in dekompozicijo. S

pomočjo uporabe termogravimetrije lahko okarakteriziramo dekompozicijo in termično

stabilnost materialov pod vplivom številnih pogojev in preučujemo kinetiko fizikalno -

kemijskih procesov, ki se odvijajo v vzorcu.

Sprememba mase je močno odvisna od pogojev, ki so zagotovljeni pri eksperimentu.

Faktorji, kot so masa, volumen in oblika vzorca, oblika in narava nosilca vzorca, narava in tlak

atmosfere v vzorčni komori in hitrost skeniranja imajo pomemben vpliv na karakteristike

posnete termogravimetrične krivulje (slika 2.12), ki so po navadi predstavljene kot odstotkovna

sprememba mase (Δm) na vertikalni osi in temperatura (T) oziroma čas (t) na horizontalni osi

[17].

TERMIČNA ANALIZA

masa

termogravimetrija

TGA

dimenzija

dilatometrija

entalpija

diferenčna dinamična

kalorimetrija

DSC

diferenčna

termična analiza

DTA

optične lastnosti

termično optična analiza

TOA

polarizacijska mikroskopija

dielektrične lastnosti

dielektrično termična analiza

DETA


- 16 -

Slika 2.12: Termogravimetrična krivulja različnih polimerov (poliviniliden klorid – PVDC,

polivinil klorid – PVC, polistiren – PS, polipropilen – PP in polietilen – PE) [4].

Polimeri imajo različne stopnje termične stabilnosti in zaradi tega tudi kvalitat iven

»prstni odtis«, s čimer jih razlikujemo med seboj. Analiza vzorca je izvedena pri pogojih, kjer

se temperatura linearno veča s časom [32].

S termogravimetrijo najpogosteje določamo količino anorganskih polnil, količino

hlapnih sestavin v polimerih (vlaga, mehčala, ostanki topil) in relativno oksidacijsko stabilnost

v kisikovi ali dušikovi atmosferi [43]. Znanje o termični stabilnosti materialov nam podaja

informacije o morebitnih problemih, kot so nevarnosti shranjevanja eksplozivnih sredstev, rok

trajanja zdravil in pogoji sušenja tobaka in drugih pridelkov. Z uporabo zračne ali kisikove

atmosfere pa lahko ugotovimo tudi pogoje, pri katerih pride do oksidacije kovin in pri katerih

se zgodi degradacija polimerov, ki ima lahko katastrofalne posledice [7].

2.2.3 Določanje mehanskih lastnosti polimerov

Mehanske lastnosti materialov ter njihov odziv na vpliv sil in deformacije so najpomembne jše

lastnosti, ki nam dajejo podatke o obnašanju materiala in kakšne karakteristike bo imel končni

izdelek. Obnašanje materiala je odvisno od narave in ureditve molekul, ki ga sestavljajo.


- 17 -

Pri proučevanju mehanskih lastnosti je material večinoma izpostavljen enoosni

obremenitvi. Če na material deluje sila, nastopi deformacija (slika 2.13). Deformacija je pojav

relativnih pomikov delcev v materialu in je posledica spremembe konfiguracije. Kaže se v

obliki spremembe oblike oziroma dimenzij materiala.

Slika 2.13: Diagram napetost/deformacija za bombaž, polipropilen, najlon, akril, poliester in

volno [9].

Pri enoosni obremenitvi s silo deluje na prerezu, ki je pravokoten na silo, napetost [51]:

𝜎 =𝐹

𝐴

(2.2)

σ - napetost [N/mm2 = MPa],

F - natezna sila [N] in

A - površina prereza materiala [mm2]

52

44

1

35

3

265

17

6

8

9

10 20 30 40

Raztezek [%]

Napeto

st [

mN

/tex]

Bombaž

Polipropilen

Najlon

Akril

Poliester

Volna

50


- 18 -

Ta napetost povzroči razteg L = L ‒ L0 (L0 – začetna merilna dolžina). Relativni raztezek je

definiran kot [51]:

𝛦 =𝐿

𝐿 0

(2.3)

V elastičnem področju večine snovi sta napetost in raztezek linearno sorazmerna, velja Hookov

zakon [51]:

=

𝐸

(2.4)

E - Youngov modul [MPa],

ε - deformacija (L0/L) [brez enote]

Youngov modul podaja proti deformaciji nastopajoč odpor v materialu. Čim nižja je njegova

vrednost, tem bolj je material deformabilen [51]:

𝐸 = tan 𝜎 =𝜎

𝜀

(2.5)

Po preseženi meji sorazmernosti napetost ni več proporcionalna deformaciji, zato

deformacija raste hitreje kot napetost. Deformacija v tem področju ni več popolnoma elastična,

temveč plastično elastična oziroma viskoelastična. Zveza napetost/deformacija ni več linearna,

material pa ima še vedno reverzibilne lastnosti vse do meje plastičnosti.

Meja med plastično in elastično deformacijo je meja plastičnosti. Nato postaja

deformacija vedno trajnejša, prav tako pa se tudi porabi več energije v obliki toplote. V tem

področju pride do utrditve, deformacija pa je poponoma nepovratna dokler ne nastopi pretrg

[29].

2.2.4 Površinska napetost in kontaktni kot

Površinska napetost je pomembna količina, ki nam poda težnjo vsake površine po kontrakciji

zaradi neravnovesja sil na površini tekočine (ali trdne snovi). Pri tem gre za napetost na meji


- 19 -

med dvema fazama [20]. Ker imajo težnjo po kontrakciji, so kapljice tekočine ali mehurčki

plina v tekočini okrogle oblike.

Površinska napetost je definirana kot sila na enoto površinskega roba ali pa kot delo za

izotermno povečanje površine [20]:

𝛾 =𝑑𝐹

𝑑𝑙 (2.6)

𝛾 =𝑑𝑤

𝑑𝐴 (2.7)

γ – površinska napetost [N/m ali J/m2]

F – sila [N]

l – površinski rob [m]

w – delo [J]

A – povečanje površine [m2]

Površinska napetost je posledica privlačnih medmolekulskih sil (van der Waalsove sile) in je

značilna za kapljevine. Med molekulami kapljevin so te sile dovolj močne, da se kapljevine ne

razširijo po celotnem prostoru, ki jim je na voljo, temveč se držijo skupaj in tvorijo obliko

kapljic. Za molekule je tako z vidika energije veliko bolj ugodno, da so v notranjosti kapljevine

(slika 2.14 a) kot na njeni površini (slika 2.14 b). Za to, da molekulo prenesemo iz notranjosti

na površino kapljevine, je potrebno opraviti delo proti silam, ki vlečejo molekule iz površine v

notranjost.

Slika 2.14: a.) Molekula v notranjosti kapljevine in b.) molekula na mejni površini [8].


- 20 -

Pri površinski napetosti obravnavamo ravnotežje na meji treh faz (kapljevina-trdno-plin), kar

je še posebej pomembno pri omakanju površin s tekočinami oziroma pri razširjanju tekočin po

površinah. Gre za kapljico tekočine, katera leži na trdni površini. Površinske napetosti tako

obravnavamo kot sile, ki delujejo vzdolž krivinskega roba. Slika 2.15 prikazuje komponente

medfaznih napetosti na meji treh faz: površinska napetost tekočine (γLV), površinska napetost

med trdno in plinasto fazo (γSV) ter površinska napetost med trdno in tekočo fazo (γSL) [20].

Slika 2.15: Komponente medfaznih napetosti pri kapljici tekočine, ki leži na površini trdne

snovi [22].

Ko velja termodinamično ravnotežje, je kemijski potencial vseh treh faz enak. Iz tega sledi

naslednja Youngova enačba [20]:

0 = 𝛾𝑆𝑉 − 𝛾𝑆𝐿 − 𝛾𝐿𝑉 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜃 (2.8)

γSV – medfazna energija trdno/plinasto,

γSL – medfazna energija trdno/tekoče,

γLV – medfazna energija tekoče/plinasto in

θ – kontaktni kot.

Kontaktna goniometrija je metoda, s pomočjo katere določamo omočljivost površine vzorca.

Kontaktni kot je kot, kjer se tekoče/plinska faza sreča s trdno fazo – površino vzorca, in je

merilo za tendenco omakanja površine. Kot je specifičen za posamezne sisteme in je določen z

interakcijami treh faz: trdno/tekoče, trdno/plinasto in tekoče/plinasto [15].


- 21 -

Glede na to, v kakšni obliki je kapljica tekočine na trdni podlagi (slika 2.16), lahko sklepamo

od hidrofilnosti/hidrofobnosti površine:

θ = 0° kapljica tekočine popolnoma omoči trdno površino,

0° < θ < 90° trdna površina se le delno omoči in

θ > 90° trdna površina se ne omoči.

Slika 2.16: Shema različnih stopenj omočenja površine [15].

Goniometer deluje na principu določanja kontaktnega kota (θ), ki je preko Youngove

enačbe povezan s površinskimi napetostmi mejnih faz trdno/plinasto (SV), trdno/tekoče (SL)

in tekoče/plinasto (LV) [15]:

cos 𝜃 =𝛾𝑆𝑉 − 𝛾𝑆𝐿

𝛾𝐿𝑉

(2.9)

Na količino omočenja materiala vplivata njegova molekulska struktura (kemijska

sestava, dolžina makromolekul, število končnih skupin) in nadmolekulska struktura (stopnja

kristaliničnosti, velikost kristalov, medsebojna povezava strukturnih gradnikov in njihova

orientacija, delež in gostota zloženosti amorfnih področij ter delež in oblika praznin) [15].


- 22 -

3 EKSPERIMENTALNI DEL

Z namenom, da bi preučili možnosti uporabe keratina, pridobljenega iz perutninskega perja,

smo pripravili filme v mešanicah z glukomananom, kateri bodo predstavljali nosilce za različne

protimikrobne aktivne substance. Pripravili smo filme iz čistih biopolimerov in njihovih

mešanic v različnih razmerjih. Filmom smo nato določali fizikalne in kemijske lastnosti, in sicer

z uporabo optične mikroskopije, FTIR spektroskopije, z izvedbo termične analize, z

določevanjem navzemanja vlage in nabrekanja v vodi, ter z določanjem mehanskih lastnosti.

3.1 Materiali

3.1.1 Piščančje perje

Odpadno piščančje perje kot vir keratina smo za namen raziskovalnega dela in izvedbe

magistrske naloge dobili v podjetju Perutnina Ptuj, kjer ob uvajanju okoljevarstvenih

standardov kakovosti nenehno razvijajo tudi napredne projekte varovanja okolja. Perje je bilo

oprano na temperaturi 60 °C in ob dodatku pralnega sredstva, saj je bilo ugotovljeno, da se na

ta način z odpadnega perja odstrani največ nečistoč in mikroorganizmov [44].

3.1.2 Konjak glukomanan

Biopolimer glukomanan v obliki prahu s trgovskim imenom Glucomannano WP smo dobili iz

podjetja Farmalabor – Farmacisti Associati. Povprečna molekulska masa uporabljenega konjak

glukomanana je znašala 200.000.

3.1.3 Reagenti in kemikalije

Natrijev dodecil sulfat (SDS) je organska spojina s kemijsko formulo CH3(CH2)11OSO3Na. Je

anionsko površinsko aktivno sredstvo in se večinoma uporablja pri izdelavi čistil oziroma

detergentov. Pridobivajo ga iz palmovega in kokosovega olja. Uporabili smo ga pri ekstrakciji

keratina iz odpadnega perutninskega perja za boljše raztapljanje keratina v vodi.

2-mercaptoetanol je spojina s kemijsko formulo HOCH2CH2SH. Hidroksilna skupina

povzroči topnost spojine v vodi ter znižuje nestanovitnost. Gostota 2-mercaptoetanola znaša


- 23 -

približno 1.114 g/cm3. Uvajanje 2-mercaptoetanola v tekočino, s katero smo raztapljali perje,

pripomore k reduciranju močnih disulfidnih vezi v keratinu.

Hidroksimetil aminometan (TRIS) je organska spojina z IUPAC imenom 2-amino-2-

hidroksimetil-propan-1,3-diol in kemijsko formulo (HOCH2)3CNH2. Gre za biokemijski pufer

v obliki belega kristalinega prahu z gostoto 1.328 g/cm3. Pripravljen je industrijsko iz

nitrometana v dveh korakih.

Urea je organska spojina s kemijsko formulo CO(NH2)2. Je brezbarvna in brez vonja ter močno

topna v vodi. Je trdna snov, njena gostota pa znaša 1.32 g/cm3. Ureo smo uporabili pri

ekstrakciji keratina iz odpadnega perja.

Glicerol je kemijska spojina s formulo C3H8O3. Pri sobni temperaturi je viskozna brezbarvna

tekočina. Uporabili smo ga pri pripravi keratinskih filmov, saj ima hidratanten učinek in zato

pripomore k manjši krhkosti in togosti filmov.


- 24 -

3.2 Metode

3.2.1 Metode priprave vzorcev

Ekstrakcija keratina iz piščančjega perja

a.) Priprava odpadnega piščančjega perja

Odpadno perutninsko perje je bilo spirano na rešetki v predelovalnem obratu zato, da se je

odstranila večina nečistoč. Perje smo nato oprali v vreči v pralnem stroju pri 60 °C ob dodatku

pralnega sredstva.

b.) Raztapljanje piščančjega perja

Keratin smo iz odpadnega perutninskega perja pripravili tako, da smo v čašo natehtali 17,5 g

opranega perja in ga narezali na zelo majhne koščke (dolžine približno 5 mm). Nato smo ga

kvantitativno prenesli v bučko s tremi vratovi.

Zatem smo 94,5 g sečnine raztopili v destilirani vodi. Raztapljali smo jo pri nekoliko

povišani temperaturi (približno 40 °C) med stalnim mešanjem z uporabo magnetnega mešala.

Ko se je sečnina raztopila, smo v to raztopino dodali še 15 g natrijevega dodecil sulfata (SDS)

in 4,75 g aminometana (TRIS). Ko se je vse skupaj raztopilo pa smo s pomočjo elektronske

pipete dodali še 23 mL 2-mercaptoetanola.

Dobljeno raztopino smo prelili čez pripravljeno perje v trivratno bučko. Le-to smo

postavili v kristalizirko z destilirano vodo, vse skupaj pa smo segreli in vzdrževali temperatur i

50°C. Raztopino smo s pomočjo magnetnega mešala konstantno mešali, ekstrakcija pa je bila

podprta s pomočjo hladilnika in Soxhlet ekstraktorja (slika 3.1). V bučko smo 2 uri vpihova li

dušik iz dušikove jeklenke.

Slika 3.1: Ekstraktor keratina.


- 25 -

c.) Filtracija

Perje se je med postopkom ekstrakcije skoraj popolnoma raztopilo, ostali so le večji trdi deli

peresnega stržena in manjši ostanki, zato smo raztopino prefiltrirali. Raztopino smo postopoma

vlivali v tulec, prevlečen s cedilno mrežico, ki je bil postavljen v večjo čašo. V tulec smo vstavili

bat, ki je bil pritrjen na vzmetno napravo, ter raztopino potiskali s pomočjo bata skozi mrežico.

V čaši je ostala svetlo rumena viskozna tekočina. Vse skupaj smo prefiltrirali še skozi filtr irni

papir na nuči, kot rezultat pa smo dobili dobro prefiltrirano raztopino keratina.

d.) Dializa

Dobljeno keratinsko raztopino smo morali dializirati v membrani 72 ur. Dializa je osnovana na

prehajanju snovi skozi polprepustno membrano. Raztopino keratina smo prelili v membrano

proizvajalca Carl Roth Zellutrans s poroznostjo membrane MWCO 6000 D in jo dializirali v

destilirani vodi. Vodo smo menjali vsaki 2 uri, tako da smo dobili čim bolj čist vzorec. Po

končani dializi smo raztopino prelili v stekleničke in jo tako pripravljeno na nadaljnje analize

shranili v hladilniku.

e.) Karakterizacija raztopin keratina

Določanje pH pripravljene raztopine: Dobljeni keratinski raztopini smo s pomočjo

pH metra določili pH vrednost.

Določanje koncentracije keratina v raztopini s proteinskim testom po Lowry-ju.

Za pripravo keratinskih filmov smo morali določiti tudi količino keratina v keratinski raztopini.

To smo storili s pomočjo standardiziranega proteinskega testa, ki temelji na merjenju

absorbance pripravljenega vzorca.

Najprej smo pripravili 0,85 % raztopino natrijevega klorida (NaCl) in z njo redčili 1 mL

vzorca. Nato smo odpipetirali 200 µL razredčenega vzorca in mu dodali 2,2 mL biuretskega

reagenta. Po desetih minutah smo dodali še 0,1 mL Folinskega reagenta. Po pretečenih 30

minutah smo lahko začeli z merjenjem absorbance na UV/VIS spektrofotometru. Za ozadje smo

posneli 0,85 % raztopino NaCl, nato pa še vzorec. Vzorca ni bilo potrebno redčiti, absorbanco

pa smo merili pri valovni dolžini λ = 660 nm. Iz dobljene krivulje smo lahko določili

koncentracijo keratina v pripravljeni raztopini.


- 26 -

Priprava filmov

Keratinske filme smo pripravili tako, da smo mešali različne deleže keratina in glukomanana v

raztopinah. Najprej smo pripravili osnovni raztopini polimera, nato pa smo mešali obe raztopini

v različnih deležih. Pripravili smo 1 % raztopino keratina in 1 % raztopino glukomana na, z

izjemo filma iz čistega keratina, saj smo zaradi njegove krhkosti pustili koncentracijo čiste,

neredčene raztopine; torej je 50 mL raztopine vsebovalo 2,8 % keratina.

Priprava osnovne raztopine keratina

Po določanju koncentracije keratina v raztopini smo pripravili 1 % raztopino keratina. Tej

raztopini smo dodali glicerol kot zamreževalec, in sicer 6 % glede na težo polimera.

Priprava raztopine glukomanana

Raztopino glukomanana smo pripravili tako, da smo najprej izračunali potrebno količino

glukomanana za pripravo 1 % raztopine. Nato smo določili še potrebno količino glicerola glede

na težo polimera (6 %).

Najprej smo v čaši segrevali potrebno količino mili-Q vode, kateri smo dodali glicero l.

Zatem smo dodali glukomanan v prahu in vse skupaj segrevali na 95 °C in mešali z magnetnim

mešalom, saj je bila raztopina zelo viskozna. Med mešanjem smo čašo pokrili z urnim steklom

in počakali, da raztopina ni bila več motna in je bil ves glukomanan raztopljen.

Izdelava filmov

Ko smo pripravili obe raztopini, smo začeli s pripravo filmov. Raztopini smo odmerjali z

merilnim valjem. Mešanice smo pripravljali v čašah s stalnim mešanjem, tako da sta se obe

raztopini dobro premešali. Mešali smo v razmerjih, opisanih v preglednici 3.1. Mešanice smo

prelili v plastične petrijevke s premerom 9 cm in si pri tem pomagali s stekleno palčko. Označbe

in sestava vzorcev so prikazani v preglednici 3.1.


- 27 -

Preglednica 3.1: Sestava in oznake vzorcev filmov.

Oznaka

vzorca

Volumen

raztopine keratina

[mL]

Volumen

raztopine glukomanana

[mL]

K/GM = 100/0 50 0

K/GM = 70/30 35 15

K/GM = 50/50 25 25

K/GM = 30/70 15 35

K/GM = 0/100 0 50

Sušenje

Ko smo filme prelili v petrijevke, smo jih prenesli v vakuumski sušilnik. Vzorce smo sušili pri

40 °C in v tlaku 100 mbar dva dni. Po končanem sušenju smo dobili keratinske filme, katere

smo pokrite shranili v klimatski komori pri temperaturi 20 ± 2 °C in relativni vlažnosti 65 ± 2

%.


- 28 -

3.2.2 Analizne metode

Z namenom ugotavljanja vpliva prisotnosti glukomanana v izoliranih filmih smo izved li

naslednje analize filmov:

FTIR spektroskopija,

optična mikroskopija,

določanje nabrekanja v vodi,

TGA analiza,

določanje mehanskih lastnosti (trdnost in razteznost),

določanje navzemanja vlage, ter

določanje kontaktnega kota z vodo.

FTIR spektroskopija

Aparatura in pogoji dela

Meritve smo opravili na aparatu FT-IR Perkin Elmer Spectrum GX FT-IR. Vsak dobljen spekter

je povprečje 16 spektrov, posnetih pri ločljivosti 4 cm-1 in intervalu 1 cm-1.

Izvedba metode

Vzorce pripravljenih keratinskih filmov smo vstavili v aparat in sicer v nastavek, tako da smo

pokrili območje ATR kristala, vzorec pa smo dobro stisnili. Pred začetkom merjenja smo

izmerili ozadje, vzorce pa smo snemali v območju med 4000 cm-1 in 600 cm-1.

Optična mikroskopija


Določanje nabrekanja v vodi in meritve prečnih prerezov smo opravili na mikroskopu Zeiss

Axiotech 25 HD (+ pol) z visoko resolucijsko kamero Zeiss Axiocam MRc (D).

Izvedba metode

Za določanje nabrekanja v vodi smo keratinske filme narezali na vlaknom podobne trakove.

Posamezne vzorce v premeru približno 0,7 mm in dolžini 2 cm smo dali na objektno steklo in


- 29 -

najprej zajeli mikroskopsko sliko v suhem stanju. Nato smo ob robu krovnega stekla dodali

kapljico destilirane vode ter posneli še fotografije nabrekanja v vodi v razmaku 10 sekund. Ko

se je nabrekanje končalo, smo na fotografijah s pomočjo programske opreme za analizo izmeril i

debeline vzorcev po maksimalnem nabrekanju v vodi in izračunali odstotek nabrekanja

vzorcev.

Za določanje površin prečnih prerezov smo pripravljene trakaste vzorce z lepilnim trakom

pritrdili na papirno podlago in jo upognili tako, da smo lahko na mikroskopu v odsevnem načinu

določili površino prereza. Vzorce smo opazovali na ekranu s kamero z živo sliko in s pomočjo

programske opreme zajeli sliko prečnega prereza vzorca (slika 3.2). S pomočjo programske

opreme smo nato orisali robove prečnega prereza, program pa je izračunal površino prereza

vzorca.

Slika 3.2: Mikroskopska slika prečnega prereza trakastega vzorca filma K/GM = 50/50.

Termična analiza vzorcev (TGA)


Termično analizo vzorcev so opravili v Laboratoriju za anorgansko kemijo Fakultete za kemijo

in kemijsko tehnologijo v Mariboru in sicer na aparatu Mettler Toledo TGA/SDTA 851 pri

naslednjih pogojih merjenja:

temperaturno območje od 30 do 500 °C,

korak segrevanja 10 K/min, ter

pretok dušika 200 mL/min.


- 30 -

Določanje mehanskih lastnosti


Mehanske lastnosti vlaken se določajo v skladu s standardom ISO 5079:1995 (določanje

pretržne sile in raztezka pri pretrgu posameznih vlaken). Standard predpisuje, da so vpeta

vlakna obtežena z utežjo in se raztezajo do pretrga. Računalniška oprema avtomatsko posname

pretržno silo, trdnost vlaken in raztezek do pretrga. Meritve se opravijo pri standardnih pogojih

(20 ± 2 °C, 65 ± 2 % relativna zračna vlažnost). Pred začetkom merjenja je potrebno določiti

finost vlaken po standardu ISO 1973:1995 (določanje linearne finosti – gravimetrična metoda

in vibroskopska metoda). Meritve smo opravili na aparatih Lenzing Instruments Vibroskop 400

in Vibrodyn 400 (slika 3.3).

Slika 3.3: Vibroskop in Vibrodyn [23].

Izvedba metode

Vzorce smo pripravili tako, da smo jih s pomočjo skalpela in dveh objektnih stekel narezali na

fine trakove, podobne vlaknom. Narezali smo 15 vzorcev vsakega filma, vse vzorce pa smo

nalepili na list papirja in jih primerno oštevilčili (slika 3.4).

Slika 3.4: Priprava vzorcev za preizkušanje mehanskih lastnosti.


- 31 -

Najprej smo na Vibroskopu določili titer oziroma finost posameznih vlaken. To smo

storili tako, da smo na enem koncu vlakna pripeli utež, na drugem koncu pa smo ga vpeli v

aparat. Titer vlakna avtomatsko beleži računalnik. Vlakno smo nato vpeli med prižemi na

Vibrodynu. Merili smo raztezek in trdnost, ki sta se izpisala v tabeli. Ko smo izmerili pretržne

sile vsem vlaknom je računalnik obdelal izmerjene vrednosti in izračunal, ter izrisal diagrame

napetost/deformacija.

Določanje navzemanja vlage

Vsebnost vlage smo določili v skladu s standardom DIN 53802. Vsebnost vlage (Mc) je količina

vlage v klimatiziranemu vzorcu, izračunamo pa jo po naslednji enačbi:

𝑀𝑐 =𝑔𝑘 − 𝑔𝑠

𝑔𝑘

∙ 100 [%] (3.1)

Mc – vsebnost vlage [%],

gk – masa klimatiziranega vzorca [g] in

gs – masa absolutno suhega vzorca [g].

Izvedba metode

Vzorce smo več dni klimatizirali pri standardnih klimatskih pogojih (temperatura 20 ± 2 °C,

relativna vlažnost 65 ± 2 %). Na analitski tehtnici v klimatski komori smo najprej na štiri

decimalke natančno stehtali tehtiče. Določili smo mase klimatiziranih vzorcev in sicer tako, da

smo vzorce filmov natehtali na približno 0,5 g skupaj s prej stehtanim tehtičem. Naredili smo

3 paralelke posameznih filmov.

Tehtiče z vlakni smo prenesli v sušilnik in jih pri 105 °C sušili 4 ure. Po končanem

sušenju smo filme ohladili v eksikatorju in jih ponovno stehtali na štiri decimalke natančno.

Dobili smo maso absolutno suhega vzorca. Odstotkovno vsebnost vlage v posameznih vzorcih

smo izračunali po enačbi 3.1.


- 32 -

Določanje kontaktnih kotov z vodo


Kontaktni kot smo določili s pomočjo goniometra Dataphysics (slika 3.5). Pri tem smo

spremljali obnašanje kapljice destilirane vode na površini vzorca. Na istem filmu smo določili

kote na 10 različnih mestih in izračunali povprečje.

Slika 3.5: Goniometer za določanje kontaktnega kota [14].

Izvedba metode

Majhen vzorec keratinskega filma smo odrezali in ga položili na objektno steklo na goniometru.

Ko smo določili primerno ostrino slike, smo na vzorec z iglo na goniometru spustili kapljico.

Ta se je na vzorcu ustalila, potem pa smo s pomočjo programske opreme označili obris kapljice,

ter določili oba kontaktna kota (levi in desni).


- 33 -

4 REZULTATI IN DISKUSIJA

V okviru magistrske naloge smo pripravili filme iz mešanic keratina iz perutninskega perja in

konjak glukomanana, z željo izboljšanja fizikalnih in uporabnih lastnosti filmov iz čistega

keratina. Na pripravljenih filmih smo izvedli vrsto analiznih metod, s katerimi smo želeli

potrditi našo hipotezo.

4.1 Rezultati priprave filmov

Pripravljeni filmi iz mešanic keratina iz perutninskega perja in konjak glukomanana so

prikazani na sliki 4.1.

a)

b)

c)

d)


- 34 -

e)

Slika 4.1: Keratinski filmi naslednje sestave: a) K/GM = 100/0, b) K/GM = 70/30, c) K/GM =

50/50, d) K/GM = 30/70 in e) K/GM = 0/100

Na sliki 4.1 a je čisti keratinski film (K/GM = 100/0), ki je imel togo strukturo, debelejšo

strukturo, bledo rumeno barvo in moten. Kljub temu, da je bil na otip debelejši od ostalih

filmov, je bil še vedno upogljiv. Film iz 70 % keratina in 30 % glukomanana (K/GM = 70/30)

je bil na otip tanjši od čistega keratinskega filma, bledo rumene barve, ki ni bila več popolnoma

motna, na površju pa so bile vidne gube (slika 4.1 b). Na sliki 4.1 c je film iz 50 % keratina in

50 % glukomanana (K/GM = 50/50), ki pa je bil tanjši od filma iz 70 % keratina in 30 %

glukomanana (K/GM = 70/30), bil je bolj prozoren in upogljiv. Film iz 30 % keratina in 70 %

glukomanana (K/GM = 30/70) (slika 4.1 d) je bil tanek, na površju gubast in popolnoma

transparenten. Čisti glukomananski film (K/GM = 0/100) (slika 4.1 e) je bil najtanjši, na površju

so bili vidni mehurčki, njegova struktura pa ni bila homogena. Na površju so bila gubasta mesta,

pri prepogibanju se je slišal šumeč zvok.


- 35 -

4.2 Rezultati ATR-FTIR spektroskopije

FTIR spektri posameznih vzorcev filmov so prikazani na sliki 4.2.

Slika 4.2: FTIR spektri filmov iz čistega keratina (K/GM 100/0), čistega glukomanana (K/GM

0/100) in njunih mešanic (K/GM = 70/30, K/GM = 50/50 in K/GM = 30/70).


- 36 -

FTIR spekter čistega glukomananskega filma z oznako K/GM = 0/100 kaže vse karakteristične

vrhove: vrh pri 3335 cm-1 in vrhova pri 2882 cm-1, ki označujeta valenčne vibracije –OH skupin

in metilenskih C-H skupin. Vrhova pri 874 in 808 cm-1 sta karakteristična za manopiranoze v

glukomananu.

IR spekter čistega keratina (K/GM = 100/0) kaže značilne vrhove za amine in amide in

sicer pri 3274 cm-1 za valenčne vibracije H-NH, ter pri 1630 cm-1 za vibracije C=O vezi v amidu

in 1529 cm-1 za vibracije amidov II. Vrh pri 1219 cm-1 je značilen za valenčne vibracije C-N,

prav tako pa tudi pri 1045 cm-1.

Če primerjamo s spektroma čistih substanc keratina in konjak glukomanana, potem se

pri povečevanju količine glukomanana v mešanici iz 70 % keratina in 30 % glukomanana

(K/GM = 70/30) absorpcijski spekter pri okrog 3370 cm-1 širi in premika k nižjim vrednostim,

kar kaže na nastanek vodikovih vezi med molekulami keratina in glukomanana. Valenčna

vibracija pri 1722 cm-1, ki je značilna za karbonilne skupine glukomanana, izgine.

Deformacijska vibracija medmolekulskih vodikovih vezi pri 1630 cm-1 pa se močno poveča in

je najizrazitejša pri vzorcu iz 50 % keratina in 50 % glukomanana (K/GM = 50/50).

Iz spektra je jasno razvidno, da dodatek glukomanana uvede v film –OH skupine, zaradi

česar se ozka, jasno izražena keratinska vrhova pri 3280 cm-1 in 2920 cm-1 močno razširita, vrh

pri 1020 cm-1, ki je karakterističen za C6-OH vezi, pa poveča. Istočasno se zmanjšata intenzite t i

vrhov pri 1630 cm-1 in 1530 cm-1, ki sta značilni za vibracije amidnih N-H skupin, ter intenzite ta

vrha pri 1220 cm-1, ki je značilen za valenčne vibracije C-N vezi. Vse to priča o nastanku

vodikovih vezi med keratinom in glukomananom. Ob dodatku glukomanana se pojavita tudi

vrhova, ki sta značilna za manozo, in sicer pri 874 in 808 cm-1.


- 37 -

4.3 Rezultati določanja nabrekanja v vodi

Najprej smo opazovali obnašanje filmov ob potopitvi v mili-Q vodo. Vsi vzorci so nabrekali,

pri nekaterih pa je bilo po dveh urah možno opazovati celo začetke raztapljanja. Kot rezultat

smo posneli fotografije obnašanja filmov v presežku mili-Q vode po dveh urah (slika 4.3).

a)

b)

c)


- 38 -

d)

e)

Slika 4.3: Vzorci filmov a) K/GM = 100/0, b) K/GM = 70/30, c) K/GM = 50/50, d) K/GM =

30/70 in e) K/GM = 0/100 pred (t = 0 min) in po nabrekanju v vodi (t = 2 h).

Iz rezultatov je razvidno, da se s čistim keratinskim filmom ni zgodilo nič, prišlo je le do

zvijanja filma ob dodatku mili-Q vode (slika 4.3 a), zaradi česar po dveh urah ni bilo mogoče

izmeriti spremembe dimenzij vzorca. Tudi pri vzorcu iz 70 % keratina in 30 % glukomanana

(K/GM = 70/30) na sliki 4.3 b je prišlo do zvijanja filma ob dodatku topila, vzorec pa je

spremenil barvo, saj se je spremenil iz prozornega v motno belega. Podobno se je zgodilo pri

vzorcu iz 50 % keratina in 50 % glukomanana (K/GM = 50/50), s tem da pri tem vzorcu do

zvijanja ni prišlo (slika 4.3 c). Vzorec iz 30 % keratina in 70 % glukomanana (K/GM = 30/70)

je ob dodatku vode postal motno bele barve, poleg tega pa je prišlo do gubanja vzorca (slika

4.3 d). Vzorec čistega glukomanana se je skoraj popolnoma raztopil, saj je ostal le njegov obris,

barve pa ta vzorec ni spremenil (slika 4.3 e).

Glede na dobljene rezultate lahko sklepamo, da se čisti keratinski film, verjetno zaradi

prisotnosti različnih medmolekulskih povezav poleg vodikovih mostov, ne raztopi ob dodatku

topila (mili-Q voda), pride le do zvijanja, ki je posledica dodatka vode, vzorec pa obdrži svojo

prvotno transparentnost. Zvijanje se je ob večji količini keratina še nadaljevalo (K/GM =


- 39 -

70/30), ter ustavilo, ko je bila količina glukomanana enaka kot količina keratina ali pa je

prevladovala (K/GM = 50/50, K/GM = 30/70 in K/GM = 0/100). Pri teh vzorcih smo lahko tudi

opazili raztapljanje v topilu, saj se je vzorec počasi začel gubati (K/GM = 30/70), vzorec čistega

glukomananskega filma pa se je skoraj popolnoma raztopil. Molekule konjak glukomanana so

v filmu med seboj povezane v glavnem z vodikovimi vezmi, poleg tega pa velika količina

hidroksilnih skupin verjetno pripomore k večji topnosti teh filmov.

Pri vzorcih, ki smo jim dodali glukomanan je bila vidna sprememba barve (iz prozorne

v motno belo), zato lahko sklepamo, da je pri glukomananu v mešanicah filmov prišlo do

raztapljanja.

Nabrekanje odrezkov filmov v destilirani vodi smo spremljali s pomočjo optičnega mikroskopa.

Rezultati sprememb dimenzij filmov po času so prikazani na slikah 4.4 do 4.8, v preglednic i

4.1 in na grafu na sliki 4.9.

Slika 4.4: Mikroskopska slika vzorca iz čistega keratina (K/GM = 100/0): a.) suho stanje, b.)

po končanem nabrekanju.

Slika 4.5: Mikroskopska slika vzorca iz 70 % keratina in 30 % glukomanana (K/GM = 70/30):

a.) suho stanje, b.) po končanem nabrekanju.


- 40 -





Slika 4.8: Mikroskopska slika vzorca iz čistega glukomanana (K/GM = 0/100): a.) suho

stanje, b.) po končanem nabrekanju.

Na sliki 4.4 so prikazani vzorci čistega keratinskega filma (K/GM = 100/0), kjer lahko vidimo

primerjavo med vzorcem v suhem stanju (a) in vzorcem po končanem nabrekanju (b). Opazimo

lahko, da se je nabrekanje pri tem vzorcu pojavilo, saj se dimenzije po nabrekanju od enega


- 41 -

roba do drugega roba povečajo, notranjost vzorca pa se razbarva in postane prozorna. Na sliki

4.5 vidimo primerjavo med vzorcem iz 70 % keratina in 30 % glukomanana (K/GM = 70/30) v

suhem stanju in vzorcem po končanem nabrekanju, kjer lahko vidimo, da se poleg nabrekanja

pojavi tudi gubanje vzorca. Slika 4.6 prikazuje vzorec iz 50 % keratina in 50 % glukomanana

(K/GM = 50/50), kjer lahko opazimo, da se pri vzorcu po končanem nabrekanju pojavi

potemnenje vzorca, opazimo pa lahko tudi nabrekanje vzorca in delno razbarvanje zunanjega

roba. Pri vzorcu iz 30 % keratina in 70 % glukomanana (K/GM = 30/70), ki ga prikazuje slika

4.7 lahko opazimo močno nagubanje vzorca, pojavi se nabrekanje, vzorec pa tudi potemni. Čisti

glukomananski film (K/GM = 0/100) vidimo na sliki 4.8, kjer lahko opazimo nabrekanje in

razbarvanje roba, kateri ni več oster.

Preglednica 4.1: Rezultati določanja sprememb debelin odrezkov filmov po času ob dodatku

kapljice destilirane vode.

DEBELINA

FILMA

[µm]

t

[s] K/GM = 100/0 K/GM = 70/30 K/GM = 50/50 K/GM = 30/70 K/GM = 0/100

0 380,14 528,88 326,72 669,60 661,01

10 531,79 666,22 411,66 848,72 867,59

20 549,55 734,60 455,44 919,39 927,92

30 566,06 722,68 512,19 940,56 985,45

40 578,51 744,42 525,15 953,21 1032,25

50 589,69 744,88 546,76 949,04 1125,75

Na podlagi rezultatov lahko vidimo, da so bile začetne debeline odrezkov filmov različne in

sicer med 300 in 700 µm, kar pa je posledica postopka priprave, saj enakomernejše rezanje ni

bilo mogoče. S pomočjo dobljenih rezultatov v preglednici 4.1 pa smo lahko izračunali še

indekse nabrekanja vzorcev filmov, ki so predstavljeni v grafu na sliki 4.9.


- 42 -

Slika 4.9: Sprememba debeline [µm] odrezkov filmov v vodi.

Iz preglednice na sliki 4.9 je razvidno, da čisti keratinski film navzema vodo, saj se debelina

odrezka filma iz 380,14 µm poveča na 589,69 µm in sicer za 209,5 µm. Podobno je pri vzorcu

iz 70 % keratina in 30 % glukomanana (K/GM = 70/30), saj se debelina odrezka poveča za 216

µm in pri vzorcu K/GM = 50/50 za 220,04 µm. Do večjega nabrekanja pride pri vzorcu K/GM

= 30/70, ki se mu debelina v vodi po 50 sekundah poveča za 279,4 µm. Filmu iz čistega

glukomanana (K/GM = 0/100) pa se debelina poveča celo za 464,74 µm.

Rezultati kažejo pomemben vpliv dodatka glukomanana v filmih na povečanje nabrekanja

vzorcev v vodi. Dodatek glukomanana uvede veliko količino hidroksilnih skupin v strukturo

filma. Molekule vode se vrinjajo med sosednje polimerne verige in jih počasi ločujejo. To se

dogaja zaradi podobne polarnosti molekul vode in funkcionalnih skupin polimera.

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

450,0

500,0

K/GM = 100/0 K/GM = 70/30 K/GM = 50/50 K/GM = 30/70 K/GM = 0/100

Sp

rem

em

ba ra

zdalje [µ

m]

Vzorec


- 43 -

4.4 Rezultati termičnih analiz

Pri procesu ugotavljanja termičnih lastnosti vzorca je šlo za spremljanje sprememb mase vzorca

ob poviševanju temperature v inertni atmosferi. Gre za termično dekompozicijo vzorca z

izparevanjem. Rezultati termogravimetrije (TGA) so prikazani na sliki 4.10.

Slika 4.10: Termogravimetrična krivulja.

Krivulje vseh vzorcev kažejo prve spremembe pri okrog 90 °C, ko se masa večine vzorcev zniža

za okrog 10 %. To priča o izhlapevanju slabo vezane vode, prisotne v vzorcih. Pri filmu iz

čistega keratina se naslednja sprememba prične pri okrog 210 °C, kjer se v glavnem dogajajo

spremembe v kristalinem α–keratinu. Pri okrog 240 °C pa nastopi denaturacija in taljenje le-

tega. Pri temperaturi 500 °C je ostanek mase keratina okrog 23 %. Vzorec iz čistega

glukomanana (VZ1 0-100) izkazuje najboljše termične lastnosti, saj se je glavna izguba mase

začela dogajati šele pri okoli 270 °C. Masa vzorca se znižuje vse do okrog 38 % ostanka pri

330 °C, ko se prične zadnja faza degradacije. Pri 500 °C je ostanek mase vzorca filma iz čistega

glukomanana 21 %.Termične lastnosti filmov iz mešanic keratina in glukomanana se z

višanjem količine glukomanana izboljšujejo, saj se večja sprememba mase filma iz 30 %

keratina in 70 % glukomanana (K/GM = 30/70) prične šele pri okrog 250 °C. Pri temperatur i

500 °C je ostanek mase teh vzorcev okrog 30 %. Na osnovi teh sprememb bi lahko sklepali na

povečanje količine medmolekulskih povezav v vzorcih s povečevanjem količine prisotnega

glukomanana.


- 44 -

4.5 Rezultati določanja mehanskih lastnosti

Diagrami napetost/raztezek so predstavljeni na sliki 4.11. Povprečne pretržne trdnosti in

raztezki so predstavljeni v grafih na slikah 4.12 in 4.13, modul elastičnosti pa v grafu na sliki

4.14.

a)

b)

c)

d)


- 45 -

e)

Slika 4.11: Diagrami napetost/raztezek izdelanih filmov a) K/GM = 100/0, b) K/GM = 70/30,

c) K/GM = 50/50, d) K/GM = 30/70 in e) K/GM = 0/100.

Na sliki 4.11 a vidimo graf napetost/raztezek vzorca čistega keratina (K/GM = 100/0), kjer

lahko opazimo, da je pri merjenju mehanskih lastnosti prihajalo do problemov, saj lahko na

podlagi dobljenih krivulj vidimo, da je preizkušanec drsel iz prižem aparata. Film iz čistega

keratina ima gladko in togo strukturo, zaradi česar se je drsenje tudi pojavilo. Največ težav pri

delu se je pojavilo pri vzorcu iz 70 % keratina in 30 % glukomanana (K/GM = 70/30), saj sta

togost in krhkost filma predstavljali oviro pri pripravi vzorca za preizkušanje, prav tako pa se

je večina vzorcev ob namestitvi uteži pretrgala. To je dobro razvidno iz grafa na sliki 4.11 b,

saj je bilo uspešno izmerjenih le sedem vzorcev. Vse to močno vpliva na končne rezultate, saj

tako ne moremo več govoriti o reprezentativnem vzorcu. Na sliki 4.11 c je graf

napetost/raztezek za vzorec iz 50 % keratina in 50 % glukomanana (K/GM = 50/50), kjer lahko

opazimo dobro ponovljivost rezultatov, prišlo pa je do raztezka vzorca (približno 4 %). Vzorec

iz 30 % keratina in 70 % glukomanana (K/GM = 30/70) je predstavljen na sliki 4.11 d, opaziti

pa je raztezke vzorcev okoli 8 %. Pri čistem glukomananskem filmu (K/GM = 0/100) lahko

opazimo, da je prišlo do največjih raztezkov in sicer približno 12 % (slika 4.11 e).


- 46 -

Slika 4.12: Pretržna trdnost odrezkov filmov, podana v MPa.

Slika 4.13: Raztezek odrezkov filmov, podan v %.

Na podlagi rezultatov iz grafov na slikah 4.12 in 4.13 lahko ponovno vidimo, da so se pri čistem

keratinskem vzorcu (K/GM = 100/0) pojavljale težave pri merjenju mehanskih lastnosti, saj je

prihajalo do drsenja vzorca iz prižem in zato rezultatov ne moremo smatrati kot

reprezentativnih. Pri vzorcu iz 70 % keratina in 30 % glukomanana (K/GM = 70/30) je

povprečna pretržna trdnost znašala 27,3 MPa, raztezek pa 3,2 %. Vzorec iz 50 % keratina in 50

% glukomanana (K/GM = 50/50) je izkazal nekoliko višje pretržne trdnosti in sicer 33,6 MPa

in 5,1 % raztezek, medtem ko je imel vzorec iz 30 % keratina in 70 % glukomanana (K/GM =

30/70) povprečno pretržno trdnost 60,1 MPa in raztezek 6 %. Pri čistem glukomananskem filmu

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

K/GM 100/0 K/GM 70/30 K/GM 50/50 K/GM 30/70 K/GM 0/100

Pre

tržn

a t

rdn

ost [M

Pa]

Vzorec

Pretržna trdnost [MPa]

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0


Razt

eze

k [%

]

Vzorec

Raztezek [%]


- 47 -

(K/GM = 0/100) je povprečna pretržna trdnost znašala 66,8 MPa, raztezek pa 8,3 %. Na podlagi

rezultatov lahko smatramo, da se pretržna trdnost in raztezek z dodatkom glukomanana

povečata in izboljšajo se mehanske lastnosti filma.

Slika 4.14: Modul elastičnosti odrezkov filmov, podan v MPa.

Rezultati kažejo, da modul elastičnosti keratinskih filmov z dodatkom glukomanana narašča.

Modul elastičnosti čistega keratinskega filma znaša 212 MPa. Ko smo dodali glukomanan se

le-ta poveča na 845 MPa (vzorec K/GM = 70/30). Pri vzorcu iz 50 % keratina in 50 %

glukomanana (K/GM = 50/50) modul elastičnosti znaša 705 MPa, vzorec iz 30 % keratina in

70 % glukomanana (K/GM = 30/70) pa že ima znatno višji elastični modul in sicer 1020 MPa.

Pri filmu, kjer nismo dodali keratina (K/GM = 0/100) modul elastičnosti znaša 857 MPa.

Filmi iz čistega keratina imajo relativno nizko povprečje molekulskih mas, zato imajo

nizke trdnosti in elastičnosti. Ker ima glukomanan visoko povprečje molekulskih mas, lahko

na podlagi rezultatov sklepamo, da dodatek glukomanana keratinskim filmom izboljša

mehanske lastnosti, ter tako pripomore k manjši togosti oz. večji fleksibilnosti filmov.

212,1

845,0

705,5

1020,8

856,7

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

1600,0


Youngov m

odul

[MP

a]

Vzorec


- 48 -

4.6 Rezultati določanja navzemanja vlage

Analizirali smo tudi navzemanje vlage vzorca, rezultati so zbrani v preglednici 4.2.

Preglednica 4.2: Rezultati določanja navzemanja vlage v keratinskih filmih.

VZOREC POVPREČJE VSEBNOSTI VLAGE

Mc [%]

K/GM = 100/0 7,8 ± 0,2

K/GM = 70/30 9,2 ± 0,5

K/GM = 50/50 10,1 ± 0,2

K/GM = 30/70 11,2 ± 0,9

K/GM = 0/100 14,4 ± 0,2

Pri navzemanju vlage vzorcev filmov lahko opazimo povečevanje deležev navzemanja vlage s

povečanjem vsebnosti glukomanana v filmu. Na podlagi rezultatov lahko vidimo, da čisti

keratinski film navzema najmanj vlage in sicer le 7,8 %. Pri vzorcu iz 70 % keratina in 30 %

glukomanana (K/GM = 70/30) se navzemanje vlage glede na vzorec čistega keratina (K/GM =

100/0) poviša, in sicer za 18 % na 9,2 %. Povečevanje navzemanja vlage pa se povečuje z

dodatkom glukomanana, saj se pri vzorcu iz 50 % keratina in 50 % glukomanana (K/GM =

50/50) glede na vzorec iz 70 % keratina in 30 % glukomanana poveča za 10 % na 10,1 %, pri

vzorcu iz 30 % keratina in 70 % glukomanana (K/GM = 30/70) za 11 % na 11,2 % in pri čistem

glukomananskem vzorcu (K/GM = 0/100) za 29 %, in sicer na 14,4 %. Čisti glukomanansk i

film (K/GM = 0/100) tako navzema kar 84 % več vlage kot čisti keratinski film (K/GM =

100/0). Pri vzorcu iz 30 % keratina in 70 % glukomanana so bili rezultati najmanj ponovlj ivi,

zato je bilo odstopanje največje (standardna deviacija znaša 0,9).

Kot so pokazale že FTIR analize vzorcev, je glukomanan uvedel precejšnje število hidroksilnih

skupin v strukturo filmov, na te pa se lahko preko vodikovih vezi vežejo molekule adsorbirane

vodne pare. Poleg navedenega pa na adsorpcijo vodne pare vpliva tudi nadmolekulska struktura

filmov, ki pa se ob dodatku glukomanana keratinu zagotovo spremeni.


- 49 -

4.7 Rezultati določanja kontaktnih kotov z vodo

Površinske hidrofilno/hidrofobne karakteristike smo ugotavljali z merjenjem kontaktnih kotov

z vodo. Rezultati so zbrani v preglednici 4.3.

Preglednica 4.3: Rezultati določanja kontaktnih kotov z vodo.

VZOREC KONTAKTNI KOT

[°]

K/GM = 100/0 28,0 ± 2,5

K/GM = 70/30 44,4 ± 2,9

K/GM = 50/50 55,0 ± 4,9

K/GM = 30/70 60,9 ± 2,3

K/GM = 0/100 85,2 ± 4,3

Na podlagi rezultatov lahko vidimo, da je kontaktni kot pri čistem keratinskem filmu (K/GM =

100/0) znašal 28 °, pri filmu iz 70 % keratina in 30 % glukomanana (K/GM = 70/30) pa se je

povečal, in sicer na 44,4 °. Kontaktni kot pri filmu iz 50 % keratina in 50 % glukomanana

(K/GM = 50/50) je znašal 55 °, pri filmu iz 30 % keratina in 70 % glukomanana (K/GM =

30/70) pa se je še povečal, saj je znašal 60,9 °. Kontaktni kot pri čistem glukomananu (K/GM

= 0/100) je bil najvišji, in sicer 85,2 °. Pri vzorcu iz 50 % keratina in 50 % glukomanana je bil

raztros rezultatov največji, standardna deviacija znaša 4,9.

Rezultati določanja kontaktnih kotov kažejo, da se kontaktni koti povečujejo s količino

glukomanana v filmu. To je obraten pojav kot pri rezultatih določanja nabrekanja v vodi in

navzemanja vlage, kar je presenetljivo. Na površinsko hidrofilnost polimerov vplivajo

predvsem prisotne funkcionalne skupine (karboksilne, hidroksilne, aminske, fosfatne) in/ali

dvojne vezi na površini, poleg tega pa tudi sama površinska morfologija. Sklepamo lahko, da

pri tvorjenju filmov ob prisotnosti glukomanana nastaja takšna površinska morfologija, ki je

bolj hidrofobna od površine filma čistega keratina.

Meritve kontaktnih kotov na goniometru potekajo relativno hitro in omogočajo

določanje površinskih lastnosti materialov ob stiku z različnimi topili, ne da bi pri tem prihajalo

do prodiranja topil v notranjost strukture ali nabrekanja.


- 50 -

5 SKLEP

Z namenom preučitve možnosti uporabe keratina, pridobljenega iz perutninskega perja

(Perutnina Ptuj d.d.), smo keratin ekstrahirali iz vzorcev odpadnega perja in ga uporabili za

pripravo filmov. Za izboljšanje uporabnih lastnosti filmov smo keratinu v različnih razme rjih

dodali konjak glukomanan. Lastnosti tako pripravljenih filmov smo določali z ustreznimi

analiznimi metodami (FTIR spektroskopija, termična analiza TGA, določili smo mehanske

lastnosti filmov, ter naredili analizo navzemanja vlage in nabrekanja filmov v vodi ter izmeril i

kontaktne kote z vodo).

Na osnovi rezultatov analiznih metod lahko zaključimo naslednje:

Na podlagi FTIR analiz smo potrdili povečanje količine –OH skupin v strukturah filmov

z dodanim glukomananom. Prav tako pa so analize potrdile nastanek vodikovih vezi

med keratinom in glukomananom.

Dodatek glukomanana keratinu povzroči večje nabrekanje filmov v vodi. Debelina

vzorca filma iz čistega keratina se je v vodi po 50 s povečala za 209,5 m, medtem ko

se je debelina vzorca filma iz čistega glukomanana povečala kar za 464,7 m. s

povečevanjem količine glukomanana v mešanicah s keratinom se nabrekanje v vodi

povečuje. Zamreženje filmov v mešanicah je težko kontrolirati, saj je tvorba

medmolekulskih vezi med keratinom in glukomananom naključna.

Tudi termične analize so potrdile povečanje medmolekulskih povezav med keratinom

in glukomananom.

V skladu z delovno hipotezo, so se, z vključitvijo molekul konjak glukomanana (z

visokim povprečjem molekulskih mas) v strukturo filmov, izboljšale njihove mehanske

lastnosti. Že dodatek majhne količine glukomanana (30 %) je vplival, na zvišanje

pretržne trdnosti filmov za 237% in modula elastičnosti za 298 % v primerjavi s filmom

iz čistega keratina.

Prav tako pa tudi večja količina –OH skupin v strukturi pripomore k večjemu

navzemanju vlage. Navzemanje vlage pri čistem keratinskem filmu je znašalo 7,8 %,

pri čistem glukomananskem filmu pa 14,4 %. S povečanjem deleža glukomanana v

keratinskih filmih, se navzemanje vlage povečuje skoraj linearno od 9,2 % pri vzorcu iz

70 % keratina in 30 % glukomanana do 11,2 % pri vzorcu iz 30 % keratina in 70 %

glukomanana.


- 51 -

Presenetljivo pa dodatek glukomanana keratinu povzroči nastanek površine filma, ki je

manj hidrofilna od čistega keratina. Filmi iz čistega glukomanana so izkazova li

relativno visoke stične kote z vodo, in sicer 85 °, medtem ko so znašali stični koti filmov

iz čistega keratina in vode 28 °. Pri filmih iz mešanic pa se stični koti zvišujejo skoraj

linearno z naraščanjem deleža glukomanana. Sklepamo, da dodatek glukomanana. Pri

strjevanju filma med sušenjem makromolekule glukomanana orientirajo tako, da tvorijo

manj hidrofilno površino, kot čisti keratin.

Na osnovi rezultatov lahko potrdimo delovno hipotezo magistrskega dela, da dodatek

glukomanana keratinu iz piščančjega perja izboljša pretržne trdnosti izdelanih filmov, zviša

navzemanje vlage in nabrekanje v vodi. Presenetljivo pa dodatek glukomanana vpliva na

zvišanje stičnega kota z vodo, torej na zmanjšanje površinske hidrofilnosti izdelanih filmov.

Zaključimo lahko, da so filmi iz mešanic keratina in glukomanana primerni potencialni

nosilci za različne aplikacije. V prihodnje bi bilo potrebno izvesti optimizacijo postopka

ekstrakcije keratina, saj je postopek zamuden in obremenjujoč za okolje. Prav tako pa so

potrebne še nadaljnje raziskave in optimizacija sestave in pogojev izdelave filmov za specifične

aplikacije.


- 52 -

6 VIRI IN LITERATURA

[1] Al-Asheh Sameer, Banat Fawzi, Al-Rousan Deaya. Beneficial reuse of chicken feathers

in removal of heavy metals from wastewater. Journal of Cleaner Production Volume

11 (2003), str. 321-326.

[2] Alonso-Sande Maria, Teijeiro-Osorio Desiree. Glucomannan, a promising

polysaccharide for biopharmaceutical purposes. European Journal of Pharmaceutics

and Biopharmaceutics Volume 72 (2009), str. 453-462.

[3] Barone Justin, Arikan Osman. Composting and biodegradation of thermally processed

feather keratin polymer. Polymer Degradation and Stability Volume 92 (2007), str. 859-

867.

[4] Bhaskar Thallada, Negoro Rie, Muto Akinori, Sakata Yusaku. Prevention of

Chlorinated hydrocarbons Formation during Pyrolysis of PVC or PVDC Mixed Plastics.

Green Chemistry Volume 8 (2006). [5] Bhat Sujata. Biomaterials : druga izdaja. Department of Chemistry, Indian Institute of

Technology Bombay, Mumbai, India, 2002.

[6] Birds of Seabrook Island : Feather Structure [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.birdsofseabrookisland.org/topics/feather_structure.html [08.09.2014].

[7] Brown Michael. Introduction To Thermal Analysis Techniques And Applications :

druga izdaja. Springer Science & Business Media, 2001.

[8] Cutnell John, Johnson Kenneth. Essentials of Physics. Wiley, 2006.

[9] Diagram napetost/deformacija. Textile World : Engineered Performance [svetovni

splet]. Dostopno na WWW:

http://www.textileworld.com/Issues/2003/February/Fiber_World/Engineered_Perform

ance [09.08.2014].

[10] Disulfidna vez. Wikipedia : The Free Encyclopedia [svetovni splet]. Dostopno na

WWW: http://en.wikipedia.org/wiki/Disulfide_bond [09.08.2014].

[11] Dolenc Darko. Vaje iz spektroskopije : tabele in spektroskopski problemi : gradivo za

vaje iz organske analize. Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Ljubljana (2010).

[12] El Boushy Adel. Handbook of Poultry feed from waste : Poultry by-products. Springer

Netherlands, 2000.

[13] Fan Xiuling. Value-added Products from Chicken Feather Fibers and Protein.

Doktorska disertacija, Alabama, 2008.


- 53 -

[14] First Ten Ångstroms [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.firsttenangstroms.com/ [09.08.2014].

[15] Förch Renate, Schönherr Holger, Jenkins Tobias. Contact Angle Goniometry. Surface

Design. Applications in Bioscience and Nanotechnology, 2009.

[16] Frazer Lance. Chicken Electronics: A Technology Plucked from Waste. Environ Health

Perspect. Volume 112 (2004), str. 564-567.

[17] Hatakeyama Tomoyuki, Quinn F.X. Thermal Analysis Fundamentals and Applications

to Polymer Science : druga izdaja. Wiley, 1994.

[18] Hosmer Caffall Kerry, Mohnen Debra. The structure, function, and biosynthesis of plant

cell wall pectic polysaccharides. Carbohydrate Research Volume 344 (2009), str. 1879-

1900.

[19] Jain Richa, Nagal Swetlana, Jain P.C. Poultry waste management using

microorganisms. Microorganisms in Environmental Management : Microbes and

Environment, India, 2012.

[20] Kogej Ksenija. Površinska in koloidna kemija. Ljubljana : Fakulteta za kemijo in

kemijsko tehnologijo, 2010.

[21] Konjak glukomanan. Wikipedia : The Free Encyclopedia [svetovni splet]. Dostopno na

WWW:

http://en.wikipedia.org/wiki/Konjac#mediaviewer/File:Amorphophallus_konjac_CBM

.png [09.08.2014].

[22] Kyowa : Interface Science [svetovni splet]. Dostopno na WWW: http://www.face-

kyowa.co.jp/english/en_science/en_theory/en_what_contact_angle/ [09.08.2014].

[23] Lenzing Instruments [svetovni splet]. Dostopno na WWW: http://www.lenzing-

instruments.com/products/vibrodyn-400 [09.08.2014].

[24] Li B., Kennedy J.F., Peng J.L., Yie X., Xie B.J. Preparation and performance evaluat ion

of glucomannan–chitosan–nisin ternary antimicrobial blend film. Carbohydrate

Polymers Volume 65 (2006), str. 488-494.

[25] Li Yao-ling, Deng Rong-hua, Chen Ni, Pan Juan, Pang Jie. Review of Konjac

Glucomannan: Isolation, Structure, Chain Conformation and Bioactivities. Journal of

Single Molecule Research (2013), str. 7-14.

[26] McKittrick Joanna, Chen P. Y., Bodde S. G., Yang J., Novitskaya E. E., Meyers M. A.

The Structure, Functions, and Mechanical Properties of Keratin. JOM Volume 64

(2012), str. 449-468.


- 54 -

[27] Memorial University of Newfoundland : Biology [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.mun.ca/biology/scarr/MGA2_03-18b.html [09.08.2014].

[28] Meyers Marc Andre, Chen Po-Yu, Yu-Min Lin Albert, Seki Yasuaki. Biologica l

materials : Structure and mechanical properties. Progress in Materials Science Volume

53 (2008).

[29] Morton William Ernest, Hearle J.W.S. Physical properties of textile fibres. The textile

institute Butterworths, Manchester & London, 1962.

[30] Phan Hue. Fundamental Infrared Spectroscopy. Dostopno na WWW:

https://www.guibord.com/english/online_articles/electronics/fundamental_infrared_sp

ectroscopy_by_hue_phan.pdf [09.08.2014]

[31] Polin Donald. Feathers, feather meal and other poultry by-products. Advances in Meat

Research (1992), Volume 8 (1992), str. 177-198.

[32] Price Duncan, Hourston Douglas, Dumont Fabrice. Encyclopedia of Analytical

Chemistry: Thermogravimetry of Polymers. John Wiley & Sons, 2006.

[33] Rhim Jong-Whan, Wang Long Feng. Mechanical and water barrier properties of

agar/carrageenan/konjac glucomannan ternary blend biohydrogel films. Carbohydrate

Polymers Volume 96 (2013), str. 71-81.

[34] Rouse Jillian, Van Dyke Mark. A Review of Keratin-based Biomaterials for Biomedica l

Applications. Materials Volume 3 (2010), str. 999-1014.

[35] Sayed S.A., Saleh S.M., Hasan E.E. Removal of some polluting metals from industr ia l

water using chicken feathers. Desalination Volume 181 (2005), str. 243-255.

[36] Schmidt Walter, Jayasundera Shalini. Microcrystalline avian keratin protein fibers.

Natural Fibers, Plastics and Composites (2004). Springer US, str. 51-66.

[37] Scientific Psyhic [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.scientificpsychic.com/fitness/carbohydrates2.html [09.08.2014].

[38] Sfiligoj Smole Majda, Strnad Simona, Kreže Tatjana. Tekstilne surovine : univerzitetni

učbenik. Maribor : Fakulteta za strojništvo, 2008.

[39] Sidley Chemical : Visit Chem [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://www.visitchem.com/amorphophallus-konjac/ [09.08.2014].

[40] Stanford University : Biochemistry [svetovni splet]. Dostopno na WWW:

http://cmgm.stanford.edu/biochem201/Slides/Protein%20Structure/Forming%20Peptid

e%20Bond.JPG [09.08.2014].


- 55 -

[41] Tanabe Toshizumi, Okitsu Naoya, Tachibana Akira, Yamauchi Kiyoshi. Preparation

and characterization of keratin–chitosan composite film. Biomaterials Volume 23

(2002), str. 817-825.

[42] Tišler Miha. Organska kemija : učbenik . Ljubljana : Državna založba Slovenije, 1991.

[43] Turi Edith. Thermal Characterization of Polymeric Materials. Volume I and II, 2nd

Edition. Academic Press, 1997.

[44] Urisk Zala. Študij postopkov čiščenja odpadnega perutninskega perja za nadaljnjo

uporabo. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2011.

[45] Van de Velde Kaat, Kiekens Paul. Biopolymers : Overview of several properties and

consequences on their applications. Polymer Testing Volume 21 (2002), str. 433-442.

[46] Van der Maarel Johan. Introduction to Biopolymer Physics. World Scientific, 2008.

[47] Vipul Dave, McCarthy Stephen. Review of Konjac Glucomannan. Journal of

Environmental Polymer Degradation Volume 11 (1997), str. 237-241.

[48] Vishakha Kulkarni, Kishor Butte, Sudha Rathod. Natural Polymers – A Comprehens ive

Review. International Journal of Research in Pharmaceutical and Biomedical Sciences,

India, 2012.

[49] Yin Xiao-Chun, Li Fang-Ying, He Yu-Feng, Wang Yan, Wang Rong-Min. Study on

effective extraction of chicken feather keratin and their films for controlling drug

release. Journal of Controlled Release Volume 152, 2011, str. 92.

[50] Zhang Cui, Chen Ji-da, Yang Feng-qing. Konjac glucomannan, a promising

polysaccharide for OCDDS. Carbohydrate Polymers Volume 104 (2014), str. 175-181.

[51] Zupanič Franc, Anžel Ivan. Gradiva : učbenik. Fakulteta za strojništvo, Maribor, 2007.


- 56 -

Priloga:

Preglednice s podatki o mehanskih lastnostih filmov

in

grafi napetost/raztezek


- 57 -

7 ŽIVLJENJEPIS

Ime in priimek Zala Urisk

Datum rojstva 04.10.1989

Kraj rojstva Slovenj Gradec

ŠOLANJE

1996 do 2004 Osnovna šola Radlje ob Dravi

2004 do 2008 Gimnazija Ravne na Koroškem

2008 do 2011 dodiplomski študijski program 1. stopnje Oblikovanje in tekstilni

materiali, Fakulteta za strojništvo Univerze v Mariboru

2011 do 2013 podiplomski študijski program 2. stopnje Oblikovanje in tekstilni

materiali, Fakulteta za strojništvo Univerze v Mariboru

PRISPEVKI NA KONFERENCI

Petra Gašparič, Zala Urisk, Andreja Križanec, Marko Munda, Majda Sfiligoj-Smole.

Sustainable textile fibres. V: Matjaž Valant, Sandra Gardonio, Elsa Fabbretti, Urša

Pirnat (ur.). Book of abstracts [elektronski vir]; Proceedings book/Slovenian-Ita lian

Conference on Materials and Technologies for Sustainable Growth., Ajdovščina,

Slovenia, 04. 05.-06. 05. 2011; organized by University of Nova Gorica and Cobik –

Centre for Excellence for Biosensors, Instrumentation and Process Control. Nova

Gorica: University, 2011 [COBISS.SI-ID 255772416].

ČLANEK

Petra Gašparič, Zala Urisk, Andreja Križanec, Marko Munda, Silvo Hribernik, Manja

Kurečič, Tatjana Kreže, Majda Sfiligoj Smole. Naravno obnovljiva rastlinska tekstilna

vlakna. Tekstilec (2012), letnik 55, št. 4, str. 302‒313 [COBISS.SI-ID 16561942].


- 58 -

DIPLOMSKO DELO

Zala Urisk. Študij postopkov čiščenja odpadnega perutninskega perja za nadaljnjo

uporabo. Maribor : Fakulteta za strojništvo, 2011 [COBISS.SI-ID 16006678].


- 59 -

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO

IZJAVA MAGISTRSKEGA KANDIDATA

Podpisana Zala URISK, vpisna številka S2001014

izjavljam,

da je magistrsko delo z naslovom: Priprava in analiza filmov iz mešanic glukomanana in

keratina iz piščančjega perja

rezultat lastnega raziskovalnega dela,

da predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli

izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

da so rezultati korektno navedeni in

da nisem kršil-a avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih.

Maribor, _____________________ Podpis: ___________________________

Documents

PRIPRAVA IN ANALIZA FILMOV IZ MEŠANIC