Ученые оптимизировали процесс получения полисахарида ксилана из древесины.
Это позволило извлечь больше ксилана и разделить его на фракции для
дальнейшего использования, например, получения биополимеров. Результаты
исследования опубликованы в журнале Industrial Crops and Products.
Ксилан — это полисахарид, который содержится в клеточных стенках растений.
Он обеспечивает прочность и эластичность растительных тканей, а также играет
важную роль в процессах роста и развития растений. Ксилан используется в
пищевой промышленности, а также в производстве бумаги и текстиля. Недавно
красноярские ученые вместе с коллегами научились делать упаковочные пленки
из ксилана. Однако ксилан не так просто выделить из древесины в достаточных
количествах. Самый удобный метод получения чистого нативного ксилана —
извлечение при помощи растворителя диметилсульфоксида — дает очень
маленький выход продукта – от 5 до 30%.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» вместе с коллегами из
Китая подобрали наилучшие условия для подготовки древесного сырья и
извлечения из него максимального количества ксилана за счет экстракции
диметилсульфоксидом. Полученный ксилан в таком процессе возможно
разделить на фракции, что открывает перспективы для его модификации с целью
получения востребованных продуктов.
Химики определили условия, которые существенно влияют на чистоту,
химическую структуру и выход получаемого ксилана. Специалисты предложили
несколько изменений в классической методике выделения ксилана из древесины
березы. Большая их часть касается предподготовки древесного сырья.
В начале древесное сырье измельчается на шаровой мельнице. Это увеличивает
площадь поверхности материала, на которой происходят химические реакции.
Затем для выделения лигнина и экстрактивных веществ из древесины
исследователи использовали хлорит натрия. После проводили дополнительную
обработку сырья органическими растворителями, в ходе которой удалялись
остатки лигнина и других растворимых веществ, что позволило получить
холоцеллюлозу – продукт, содержащий целлюлозу и ксилан.
Измельчение холоцеллюлозы позволило добиться увеличения выхода ксилана
при экстракции с помощью диметилсульфоксида.
Финальный штрих, который предложили ученые — градиентное осаждение
ксилана этанолом, что позволило выделить до 95% ксилана и фракционировать
его по молекулярной массе и другим структурным особенностям. Такой подход
позволяет получать ксиланы с определенной молекулярной массой и
модифицировать их, открывая новые возможности применения.
«Эффективная экстракция и разделение природных ксиланов является ключом
к изучению их структуры и свойств. Полученные данные способствуют
промышленному применению ксиланов. Модифицировав метод подготовки
сырья и извлечения из него ксилана, мы получили на выходе до 70 % продукта.
Важным шагом была возможность распределения ксиланов на фракции по
молекулярной массе. Такие ксиланы можно модифицировать для различных
применений, например, для получения биополимеров», — рассказал Юрий
Маляр, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и
химической технологии СО РАН.
Фото: ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН»
Нет комментариев