НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ПРЕВРАЩЕНИЯМ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И КОМПЛЕКСОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СИСТЕМ (промежуточный, этап 2)

Исследованы растительные полисахариды, лигнин и лигноуглеводные комплексы. Цель исследования - разработка новых подходов к получению, химическим и структурным превращениям биомакромолекул в микро- и наночастицы, биологически активные соединения; изучение структуры, топологии и физико-химических свойств макромолекул полисахаридов, лигнинов; разработка рациональных технологий комплексной переработки лигноцеллюлозы для получения линейки целевых биопродуктов. Разработан и запатентован новый метод деструкции целлюлозы с использованием каталитической системы на основе иона Сu и Н₂О₂ в среде уксусной кислоты для получения нанокристаллов целлюлозы. Предложена и экспериментально подтверждена методология формирования сферических наночастиц лигнинов хвойного и лиственного происхождения электрохимическим способом. Изучены морфология, структура, химический состав и коллоидно-химические свойства наночастиц биополимеров и их дисперсий. Получена линейка нанокристаллов целлюлозы с модифицированной функциональными (тозильными, тиольными, тиоурониевыми и азидными) группами поверхностью. Проведено тестирование использования нанокристаллов целлюлозы в качестве стабилизатора водно-нефтяных эмульсий. Выполнен сравнительный структурный анализ лигнинов двух лиственных пород, на его основе установлены элементы их химической структуры, определяющих топологию макромолекул. Получены новые сведения о гидродинамических, скейлинговых и конформационных свойствах разбавленных растворов лигнина серпухи венценосной, и установлена топологическая структура его макромолекул. Определены структурные элементы пектина древесной зелени ели, экстрагируемого водным раствором оксалата аммония, а именно: линейной и разветвленной областей главной углеводной цепи макромолекулы, боковых углеводных цепей. Выявлены изменения в функциональном составе, макро- и надмолекулярной структуре, физико-химических свойствах лигноцеллюлозных материалов, происходящие в результате воздействия электронно-пучковой плазмы. Изучены кинетические закономерности реакции остаточного лигнина сульфатной целлюлозы с гипохлоритом натрия методом потенциометрии в интервале значений рН 10,8 - 6,9. Расcчитаны редокс-потенциалы для различных значений рН, по ним оценена cкорость расходования активного хлора в системе. Рассмотрен термомеханохимический способ извлечения из кремнийсодержащей растительной матрицы полезных продуктов, а именно: биогенного кремнезема, технической целлюлозы и/или лигнополисахаридного комплекса. Предложены способы обескремнивания растительных экстрактов и щелоков для получения ценных кремнийсодержащих продуктов. Синтезированы катионные производные гидроксиэтилкрахмала, содержащие аминобутильные и аминодибутильные фрагменты, изучена их биологическая активность, а именно: ферментативная устойчивости и совместимость с элементами крови. Полученные в результате выполнения этапа НИР знания по химическому составу, молекулярному и надмолекулярному строению природных и модифицированных макромолекул, химическим, физико-химическим свойствам, их биологической активности, закономерностям их химических превращений, а также эффективные способы извлечения и применения продуктов на основе биополимеров, вносят вклад в разработку научных основ технологий рационального использования растительного сырья. По результатам исследований опубликовано 10 научных работ, из них 6 статей, цитируемых системами WoS и Scopus, в том числе 4 статьи с Q1/Q2; 6 патентов, 2 «ноу-хау», 13 тезисов докладов.