Ученые создали новый метод получения востребованного продукта из древесины
Оптимизацию процесса получения востребованного во многих отраслях промышленности полисахарида ксилана из древесины провела команда специалистов ФИЦ Красноярский научный центр (КНЦ) СО РАН и их коллег из Китая, 5 декабря сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири» со ссылкой на пресс-службу КНЦ СО РАН.
Новый метод обеспечивает извлечение значительно большего количество ксилана и позволяет разделять его на фракции, что дает возможность его дальнейшего использования, в том числе для производства биополимеров.
Полисахарид ксилан, содержащийся в клеточных стенках растений, обеспечивает им прочность и эластичность, играя также важную роль в процессах их роста и развития.
Это вещество, которое обычно добывают из древесины, используется в пищевой промышленности, производстве бумаги и текстиля. А команда красноярских и китайских ученых летом этого года сообщила, что они получили из ксилана устойчивые к разрыву упаковочные пленки.
Однако существующие технологии получения чистого природного ксилана, которые используют растворитель диметилсульфоксид, обеспечивают очень низкий выход продукта — от 5 до 30%.
Чтобы добиться лучших результатов, специалисты КНЦ СО РАН установили оптимальные условия подготовки древесного сырья и извлечения из него за счет экстракции диметилсульфоксидом максимального количества ксилана.
Условия, оказывающие существенное влияние на чистоту, химическую структуру и выход ксилана, которые выявили исследователи, в большей мере относятся к предподготовке исходного древесного сырья.
Новый метод предполагает предварительное измельчение древесины на шаровой мельнице, что увеличивает площадь поверхности материала для прохождения химических реакций. Затем из нее с помощью хлорита натрия (NaClO₂) выделяют лигнин и экстрактивные вещества.
Остатки лигнина и других растворимых веществ далее удаляют с помощью органических растворителей, получая продукт, содержащий целлюлозу и ксилан. Перед экстракцией ксилана с помощью диметилсульфоксида холоцеллюлозу измельчают, а затем производят градиентное осаждение ксилана этанолом.
Такая технология позволяет выделять из сырья до 95% ксилана и разделять его по молекулярной массе и другим структурным особенностям. Этот подход, позволяя получать ксиланы с определенной молекулярной массой, дает возможность, модифицируя их, находить новые варианты применения.
Результаты исследования предложенной технологии ученые представили в статье «Влияние обработки холоцеллюлозы на выход и структуру экстрагированных диметилсульфоксидом ксиланов березы», опубликованной в журнале Industrial Crops and Products.
Старший научный сотрудник Института химии и химической технологии КНЦ СО РАН кандидат химических наук Юрий Маляр подчеркнул значение проведенных ими исследований:
«Эффективная экстракция и разделение природных ксиланов является ключом к изучению их структуры и свойств. Полученные данные способствуют промышленному применению этих веществ».
