Специалисты оптимизировали процесс получения полисахарида ксилана из древесины. Это позволило извлечь больше нужного вещества 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. Вещество используется в пищевой промышленности, а также в производстве бумаги и текстиля. Недавно красноярские ученые вместе с коллегами научились делать упаковочные пленки из ксилана. Однако его не так просто выделить из древесины в достаточных количествах. Самый удобный метод получения чистого нативного ксилана —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.
Ученые определили условия, которые существенно влияют на чистоту, химическую структуру и выход получаемого ксилана. Специалисты предложили несколько изменений в классической методике выделения этого вещества из древесины березы. Большая их часть касается предподготовки древесного сырья.
В начале оно 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 чего удалялись остатки лигнина и других растворимых веществ, что позволило получить холоцеллюлозу — продукт, содержащий целлюлозу и ксилан. Измельчение холоцеллюлозы дало возможность увеличения выхода ксилана при экстракции с помощью диметилсульфоксида.
Финальный штрих, который предложили ученые — градиентное осаждение ксилана этанолом, это позволило выделить до 95 % ксилана и фракционировать его по молекулярной массе и другим структурным особенностям. С помощью такого подхода получаются ксиланы с определенной молекулярной массой и возможностью модифицировать их, открывая новые варианты применения.
«Эффективная экстракция и разделение природных ксиланов является ключом к изучению их структуры и свойств. Полученные данные способствуют промышленному применению этих веществ», — отметил старший научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат химических наук Юрий Николаевич Маляр.
Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН