СОПОСТАВЛЕНИЕ СТРОЕНИЯ ЛИГНИНА В ЛУБЯНОЙ И ДРЕВЕСНОЙ ЧАСТЯХ ЛЬНЯНОГО СТЕБЛЯ И ЕГО ПРЕВРАЩЕНИЙ В ПРИСУТСТВИИ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ
Аннотация
Лигнин является вторым по распространенности возобновляемым биополимером, валоризация которого представляет собой актуальную задачу совершенствования технологий глубокой переработки биоресурсов. Повышенный интерес исследователей уделяется поиску перспективных источников лигнина, изучению его структурной организации и тонкой настройке свойств материалов с учетом конкретных областей применения. Цель работы состоит в формировании подходов к количественной оценке химического строения лигнина и его трансформаций в процессе модификации растительного сырья с применением ИК-Фурье спектроскопии и приемов декомпозиции сложных полос. Исследования проведены с использованием льняной костры и пакли, которые являются крупнотоннажным побочным продуктом переработки льна и характеризуются высоким содержанием лигнина. Препараты лигнина выделяли методом последовательной экстракции полисахаридных компонентов из исходных льняных материалов и после проведения трех вариантов модифицирующей щелочной обработки: без добавок, с добавкой бисульфита или гидроксиметилсульфината натрия. Различия в строении препаратов нативного лигнина идентифицированы по интенсивности 25 индивидуальных полос поглощения. Характеристика препаратов модифицированного лигнина проведена по результатам оценки 29 полос для основных видов межатомных связей в полимере. Сопоставлена кинетика структурных превращений в модифицированных образцах и дифференцировано последовательно-параллельное протекание реакций. При бисульфитной обработке реакции гидролиза и сульфирования идут параллельно. Под действием гидроксиметилсульфината натрия протекание гидролитической деструкции, восстановления и сульфирования осуществляется с получасовой задержкой каждой последующей стадии, обеспечивая 4-кратное повышение содержания звеньев в свободной фенольной форме и 5-кратный при-рост количества сульфогрупп в сравнении с щелочно-бисульфитной варкой.
Для цитирования:
Кокшаров С.А., Алеева С.В., Калинин Е.Н. Сопоставление строения лигнина в лубяной и древесной частях льняного стебля и его превращений в присутствии серосодержащих восстановителей. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. Вып. 9. С. 90-102. DOI: 10.6060/ivkkt.20246709.7037.
Литература
Shen X., Wen J.L., Huang C., Ragauskas A.J. // Front. Energy Res. 2022. V. 10. 981134. DOI: 10.3389/fenrg.2022. 981134.
Arzumanova N.B., Kakhramanov N.T. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 4. P. 4–14. DOI: 10.6060/ivkkt.20216404.6293.
Chetvertneva I.A., Karimov O.Kh., Teptereva G.A. Babaev E.R., Tivas N.S., Movsumzade E.M. // Chem-ChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 3. P. 107–115 (in Russian). DOI: 106060/ivkkt.20216403.6363.
Argyropoulos S.D., Crestini C., Dahlstrand C., Furusjö E., Gioia C., Jedvert K., Henriksson G., Hulteberg C., Lawoko M., Pierrou C., Samec J.S.M., Subbotina E., Wallmo H., Wimby M. // ChemSusChem. 2023. e202300492. DOI: 10.1002/cssc.202300492.
Teptereva G.A., Pakhomov S.I., Chertvertneva I.A., Karimov E.H., Egorov M.P., Movsumzade E.M., Evstigneev E.I., Vasiliev A.V., Sevastyanova M.V., Vo-loshin A.I., Nifantiev N.E., Nosov V.V., Dokichev V.A., Babaev E.R., Rogovina S.Z., Berlin A.A., Fakhreeva A.V., Baulin O.A., Kolchina G.Yu., Voronov M.S., Staroverov D.V., Kozlovsky R.A., Tarasova N.P., Zanin A.A., Krivoborodov E.G., Karimov O.H., Flid V.R., Loginova M.E., Kozlovsky I.A. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 9. P. 5–122 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216409.6465.
Evstigneyev E.I. // Khim. Rastit. Syr’ja. 2022. N 1. P. 11–33 (in Russian). DOI: 10.14258/jcprm.2022019211.
Larrañeta E., Imízcoz M., Toh J.X., Irwin N.J., Ripolin A., Perminova A., Domínguez-Robles J., Rodríguez A., Donnelly R.F. // ACS Sust. Chem. Eng. 2018. V. 6. P. 9037–9046. DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b01371.
Szalaty T.J., Klapiszewsk Łi., Jesionowski T. // J. Mol. Liq. 2020. V. 301. 112417. DOI: 10.1016/j.molliq.2019. 112417.
Grossman A., Vermerris W. // Curr. Opin. Biotechnol. 2019. V. 56. P. 112–120. DOI: 10.1016/j.copbio.2018. 10.009.
Parit M., Jiang Z. // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 165. P. 3180–3197. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.09.173.
Aleeva S.V., Lepilova O.V., Koksharov S.A. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2022. V. 58. N 1. Р. 13–21. DOI: 10.1134/ S2070205122010026.
Koksharov S.A., Lepilova O.V., Aleeva S.V. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2023. V. 59. N 3. P. 337–348. DOI: 10.1134/S2070205123700387
Loginova V.A., Cheshkova A.V., Frolova T.S. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 2. P. 64–70 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206302.5970.
Lazić B.D., Pejić B,M., Kramar A.D., Vukčević M.M., Mihajlovski K.R., Rusmirović J.D., Kostić M.M. // Cel-lulose. 2018. V 25. P. 697–709. DOI: 10.1007/s10570-017-1575-4.
Camano S., Behary N., Vroman P., Campagne C. // J. Eng. Fibers Fabr. 2014. V. 9. N 4. P. 56–68. DOI: 10.1177/155892501400900407.
Marcuello C., Chabbert B., Berzin F., Bercu B., Molinari M., Aguié-Béghin V. // Materials. 2023. V. 16. N 6. 2440. DOI: 10.3390/ma16062440.
Zhao Y., Yue J., Tao L., Liu Y., Shi S.Q., Cai L., Xiao S. // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 158. P. 1135–1140. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.04.060.
Koksharov S.A. Aleeva S.V., Lepilova O.V., Kalinin E.N., Kornilova N.L. // Ind. Crops Prod. 2023. V. 192. 116088 DOI: 10.1016/j.indcrop.2022.116088.
Koksharov S., Aleeva S., Lepilova O. // Autex Res. J. 2015. V. 15. N 3. P. 215–225. DOI: 10.1515/aut-2015-0003.
Blervacq A.-S., Moreau M., Duputié A., Hawkins S. // Biomolecules. 2023. V. 13. N 3. 435. DOI: 10.3390/biom 13030435.
Cao S., Deyholos M.K., Elbaum R., Blervacq A.-S., Moreau M., Duputié A., De Waele I., Duponchel L., Hawkins S. // Front. Plant Sci. 2022. V. 13. 976351. DOI: 10.3389/ fpls.2022.976351.
Faleva A.V., Pikovskoi I., Pokryshkin S., Chukhchin D.G., Kosyakov D.S. // Polymers. 2022. V. 14. 964. DOI: 10.3390/polym14050964.
Duy N.V., Tsygankov P.Yu., Menshutina N.V. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 4. P. 75–83 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236604.6767.
Sizikov V.S., Lavrov A.V. // Nauchno-Tekh. Vest. In-form. Tekhnol. Mekhan. Optiki. 2018. V. 18. N 6. P. 911–931 (in Russian). DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-911-931.
Platov Yu.Т., Platova P.A., Molodkina P.G. // J. Appl. Spectrosc. 2020. V. 87. N 6. P. 1029–1036. DOI: 10.1007/s10812-021-01105-7.
Aleeva S.V., Lepilova O.V., Koksharov S.A. // J. Appl. Spectr. 2020. V. 87. N 5. Р. 779–783. DOI: 10.1007/s10812-020-01069-0.
Aleeva S.V., Lepilova O.V., Koksharov S.A. // J. Appl. Spectr. 2021. V. 88. N 4. P. 781–788. DOI: 10.1007/s10812-021-01240-1.
Chertvertneva I.A., Karimov O.Kh., Teptereva G.A., Movsumzade E.M. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 10. P. 53–58 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206310.6240.
Karpunin I.I., Golub. I.A., Kazakevich P.P. Chemistry of flax and advanced technologies for its in-depth pro-cessing. Minsk.: Belarusskaya navuka. 2013. 96 p. (in Russian).
Pretsch E., Buhlmann Ph., Badertscher M. IR Spectroscopy. In: Structure determination of organic compounds. Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2009. 67 p. DOI: 10.1007/978-3-540-93810-1_7.
Derkacheva O.Yu., Tsypkin D.O. // J. Appl. Spectr. 2018. V. 84. N 3. P. 1066–1071. DOI: 10.1007/s10812-018-0588-6.
Afanas'ev N.I., Prokshin G.F., Lichutina T.F., Gusakova M.A., Vishnyakova A.P., Sukhov D.A., Derkacheva O.Yu. // Russ. J. Appl. Chem. 2007. V. 80. N 10. P. 1724–1727. DOI: 10.1134/S1070427207100254.
Day A., Ruel K., Neutelings G., Crônier D., David H., Hawkins S., Chabbert B. // Planta. 2005. V. 222. N 2. P. 234–245. DOI: 10.1007/s00425-005-1537-1.
Lepilova О., Spigno G., Aleeva S., Koksharov S. // Eur-as. Chem.-Technol. J. 2017. V. 19. N 1. P. 31–40. DOI: 10.18321/ectj500.
Chang X.F., Sun J.S., Xu Z., Zhang F., Wang J., Lv K., Dai Z. // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2019. V. 583. 123979. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2019.123979.
Polenov Yu.V., Sliznev V.V., Lapshina S.B., Nikolaev A.V., Egorova E.V., Koksharov S.A. // Russ. J. Gen. Chem. 2006. V. 76. N 7. P. 1090-1094. DOI: 10.1134/S1070363206070141.
