Апр 18, 2024 | 11:00 / Интересная информация
Ученые выяснили, что из травянистого растения мискантуса гигантского можно получить сразу два типа полимеров — нитраты целлюлозы и бактериальную целлюлозу. В первом случае выделенную из растительного сырья клетчатку нужно обработать смесью серной и азотной кислот, а во втором — расщепить до глюкозы и добавить к ней микроорганизмы. Работа ученых поможет совместить в одном производстве выработку соответствующих полимеров, которые используются в аналитической медицине, производстве упаковочных и перевязочных материалов, а также при изготовлении загустителей. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Polymers.
Ученые из Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН (Бийск) доказали, что одновременно производить нитраты целлюлозы и бактериальную целлюлозу можно из дешевого легкодоступного сырья — травянистого растения мискантуса гигантского (Miscanthus giganteus). Это искусственно выведенный гибрид мискантуса Miscanthus sinensis, родина которого — Восточная Азия. В России есть собственные сорта мискантуса, которые выращивают специально в качестве целлюлозосодержащего сырья. Растение отличается устойчивостью к болезням, долголетием и высоким содержанием целлюлозы (44-50%).
Эксперименты показали, что увеличение времени обработки целлюлозы ферментами с двух до 24 часов приводит к повышению количества синтезированных нитратов целлюлозы с 116% до 132% по отношению к изначально взятому количеству обычной растительной целлюлозы. Кроме того, чем дольше длилась обработка ферментами, тем эффективнее шло нитрование. Авторы проанализировали структуру полученного таким образом продукта под микроскопом и обнаружили, что нитраты целлюлозы сохранили форму волокон, характерную для исходного сырья.
Растительное сырье мискантуса оказалось качественной питательной средой, поскольку микроорганизмы произвели из него относительно большое количество биосинтетического продукта. Выход целлюлозы составил 11,1% и 9,6% за восемь и 24 часа соответственно, что соответствует мировому опыту получения этого продукта на синтетической среде. Важно отметить, что образцы бактериальной целлюлозы, полученной на питательной среде из мискантуса, имеют волокна наноразмерной толщины и высокую степень полимеризации, что подтверждает высокое качество.
Авторы также отмечают, что производство нитратов целлюлозы и бактериальной целлюлозы из одного мискантуса представляет собой новую технологию переработки быстровозобновляемого растительного сырья в химический продукт и продукт биосинтеза.