Ученые создали новый метод получения востребованного продукта из древесины

Изображение: Андрей Алексеев © ИА Красная Весна
Березы
Березы
Березы

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».