Ученые Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики Уральского отделения РАН, комбинируя химические и физические методы воздействия, разработали новые подходы в комплексной переработке возобновляемого растительного сырья. С их помощью можно извлекать биологически активные вещества для фармакологии и парфюмерной отрасли.

В новых подходах задействованы процессы, которые проводятся в сверхкритических (сверхкритические флюидные технологии) и субкритических (взрывной автогидролиз) условиях. Сверхкритические технологии удовлетворяют основным принципам «зеленой химии». Они позволяют проводить модификацию древесной матрицы – многофазной самоорганизующейся системы биополимеров – через изменения капиллярно-пористой структуры растительного сырья. 

Для исследования влияния суб- и сверхкритического воздействия на древесину можжевельника обыкновенного (Juniperus Communis L), химики ФИЦКИА УрО РАН применили «последовательную разборку» древесной матрицы. Ступенчатая обработка – направленное изменение структуры и свойств древесной матрицы с помощью термохимической активации, когда объект помещается в замкнутую систему (автоклав) в условиях высокой температуры и давления в присутствии химических реагентов. «Если сверхкритическая экстракция древесной зелени можжевельника проводится давно, то древесина можжевельника такими способами ещё не обрабатывалась», – рассказывает научный сотрудник лаборатории химии растительных биополимеров Института экологических проблем Севера ФИЦКИА РАН Анна Красикова. 

Сверхкритическая экстракция позволила выделить компоненты, которые не удается извлечь из древесины можжевельника с помощью традиционных технологий. Например, тритерпеновый спирт β-ситостерол (0,8 %) – вещество, которое представляет интерес для фармакологии, поскольку обладает регенерирующим и антиоксидантным действием. После двухступенчатой обработки в экстрактах преобладал сквален — углеводород тритерпенового ряда природного происхождения, принадлежащий к группе каротиноидов. Сквален используется для повышения иммунитета, снижения холестерина, а также в диагностике и лечении онкологических и вирусных заболеваний. Суровые климатические условия произрастания можжевельника способствуют повышению содержания соединений для защиты древесины. 

Любопытными оказались и результаты проведённых морфологических исследований клеточных стенок. Известно, что в древесине можжевельника обыкновенного отсутствуют смоляные ходы. В ходе эксперимента ученые выявили наличие в полостях клеток шарообразных смолоподобных образований, которые являются местами скопления экстрактивных веществ. «До применения сверхкритических технологий мы не знали, где именно в древесине можжевельника содержится смола. С помощью сканирующего электронного микроскопа были сделаны микроснимки до и после обработки древесины, которые показали, что в необработанной древесине имеются участки клеточных стенок, покрытые каплями или плотным слоем смолы», – отмечает Анна Красикова. 

Древесина можжевельника имеет высокую плотность. Растение широко распространено в России (можжевельник обыкновенный растет в лесной и лесостепной зонах европейской части РФ, Западной и частично Восточной Сибири), что делает его перспективным с точки зрения глубокой переработки и получения ценных продуктов. 

Полученные результаты были опубликованы в международных научных журналах (Planta, Phytochemical analysis) и получили положительную оценку зарубежных специалистов.

Дата публикации: 04.09.2020 16:39
Дата последнего изменения: 04.09.2020 16:39