Архангельские химики извлекли из древесины можжевельника перспективные для фармакологии компоненты

Продолжаем рубрику «у нас». Ученые Федерального исследовательского центра комплексного изучения Арктики Уральского отделения РАН (Архангельск) разрабатывают новые подходы в комплексной переработке возобновляемого растительного сырья, комбинируя химические и физические методы воздействия. По оценкам сотрудников лаборатории химии растительных биополимеров, наиболее перспективным является внедрение процессов, проводимых в сверхкритических (сверхкритические флюидные технологии) и субкритических (взрывной автогидролиз) условиях – отмечает пресс-служба ФИЦКИА РАНРАН.

Сверхкритические технологии удовлетворяют основным принципам «зеленой химии» и позволяют проводить модификацию древесной матрицы, направленно изменяя капиллярно-пористую структуру растительного сырья.

Исследуя влияние суб- и сверхкритического воздействия на древесину можжевельника обыкновенного (Juniperus Communis L), химики ФИЦКИА УрО РАН применили «последовательную разборку» древесной матрицы.

– Если сверхкритическая экстракция древесной зелени можжевельника проводится давно, что позволяет извлекать биологически активные вещества для фармакологии и парфюмерной отрасли, то древесина можжевельника такими способами ещё не обрабатывалась, – поясняет научный сотрудник лаборатории химии растительных биополимеров Института экологических проблем Севера ФИЦКИА РАН Анна Красикова.

На первом этапе из измельченной древесины удалялись экстрактивные вещества (смола). Полученный лигноуглеводный комплекс затем был подвергнут термохимической активации в более жестких условиях (температура 120 градусов Цельсия, давление 25 МПа) в присутствии бинарного растворителя (сверхкритический углекислый газ и сорастворитель). Термохимическая активация позволила трансформировать структуру исходной древесной матрицы за счет изменения плотности образующих ее сеток полимеров ввиду их частичного разрушения.

Анализ извлеченных веществ методом газовой хроматографии—масс-спектрометрии показал любопытный результат: проведение СК-экстракции позволило увеличить количество извлекаемых компонентов. Если в спиртовом экстракте, полученном традиционным методом, было обнаружено 36 компонентов, то в СК-экстракте древесины можжевельника содержалось 47 компонентов. На первом этапе «разборки» древесной матрицы со степенью достоверности выше 80 % было идентифицировано 23 соединения, на втором – 33.

Сверхкритическая экстракция позволила выделить компоненты, которые не удается извлечь из древесины можжевельника с помощью традиционных технологий. Это, например, сескви- и дитерпены кадален (1,3 %) и цембрен (0,4 %), сесквитерпеновые спирты ?-муролол (6,9 %) и спатчуленол (1,5 %). Также был выделен тритерпеновый спирт ?-ситостерол (0,8 %). Эти вещества представляет интерес для фармакологии, поскольку обладают регенерирующим и антиоксидантным действием. После двухступенчатой обработки в экстрактах преобладал сквален, который используется для повышения иммунитета, снижения холестерина, в диагностике и лечении онкологических и вирусных заболеваний.

По оценкам ученых, полученные древесные компоненты перспективны для создания противовоспалительных и противоопухолевых средств. Они также могут использоваться для создания ароматизаторов и отдушек.

Любопытными оказались и результаты проведённых морфологических исследований клеточных стенок. Известно, что в древесине можжевельника обыкновенного отсутствуют смоляные ходы. В ходе эксперимента было выявлено 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.

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

Напомним, что 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.