Ученые ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН вместе с коллегами из Сибирского федерального университета и Института исследований катализа и окружающей среды Лиона (Франция) научились извлекать из опилок биологически активные вещества дигидрокверцетин и арабиногалактан.
Эти соединения используются в медицине, фармацевтической и пищевой промышленности. Например, один из продуктов комплексной переработки – сульфатированный арабиногалактан, улучшает свертываемость крови и препятствует развитию тромбозов. Результаты исследования опубликованы в журнале Wood Science and Technology.
Ежегодный прирост биомассы растений значительно превышает потребности человечества в топливе и химической продукции. Из переработанной биомассы можно получить большой ассортимент продуктов нефтехимического синтеза, а также уникальные природные соединения, в частности, биологические активные вещества. Для ускорения переработки биомассы в качестве традиционных катализаторов используют кислоты. Их применение несет в себе экологические риски, связанные с трудностью разделения целевых продуктов и катализатора из реакционной среды.
Красноярские ученые разработали новый способ многоступенчатой переработки древесины лиственницы, позволяющий выделить широкий спектр полезных продуктов – от лигнина и целлюлозы до биологически активных веществ. На первом этапе из древесных опилок экстрагируются растительный полимер дигидрокверцетин и полисахарид арабиногалактан. Эти вещества используются в медицине для производства лекарственных средств и в пищевой отрасли для продления срока годности продуктов.
Далее, из остатков древесины ученые выделили микрокристаллическую целлюлозу и лигнин. В этой реакции химики заменили опасный катализатор, серную кислоту, на нетоксичный оксид титана. На последнем этапе, из микрокристаллической целлюлозы и арабиногалактана, при участии сульфаминовой кислоты получается сульфатированный арабиногалактан. Таким образом, из первоначальной смеси сухих опилок лиственницы с помощью катализатора и нетоксичных реагентов в ходе последовательных циклов нагревания, испарения и фильтрации выделяются биологически активные вещества и их производные.
«Продукты из опилок лиственницы имеют широкие перспективы для практического применения. Полученные вещества используются как в медицине, так и в качестве пищевых добавок. Водорастворимые полимеры на основе сульфатированного арабиногалактана могут использоваться в качестве антикоагулянтов – разжижать кровь и препятствовать развитию тромбозов, а также играть роль носителя для целенаправленной доставки лекарств», — рассказал доктор химических наук, главный научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН Владимир Левданский.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда «Разработка новых методов получения ценных химических продуктов путем каталитической деполимеризации органосольвентных древесных лигнинов». Сейчас ученые разрабатывают новые способы переработки древесной биомассы, обеспечивающие ее комплексное использование.
Исходное сырье, опилки лиственницы (слева) и один из продуктов переработки, биологически активное вещество арабиногалактан (справа).