Лигнин что это такое

         Лит.: Кретович В. Л., Основы биохимии растений, 5 изд., М., 1971; Фрей-Висслинг А., Мюлеталер К., Ультраструктура растительной клетки, пер. с англ., М., 1968; Биохимия фенольных соединений, под ред. Дж. Харборна, пер. с англ., М., 1968.

         Н. Д. Габриэлян.

         Лит.: Никитин Н. И., Химия древесины и целлюлозы, М. — Л., 1962; Браунс Ф.-Э., Браунс Д.-А., Химия лигнина, пер. с англ., М., 1964; Химия древесины, под ред. Б. Л. Браунинга, пер. с англ., М., 1967.

         Л. Н. Кислицын.

         В медицине Л., или древесной ватой, называют применяемые для перевязок тончайшие гофрированные листы, которые получают из древесины хвойных деревьев путём механической и химической обработки.

Что такое лигнин в древесине

Лигнинами называют группу сложных ароматических полимерных соединений. Лигнин – вещество натурального происхождения. Встречается во всех растениях, имеющих твёрдую структуру. Именно это вещество отвечает за одеревенение клеточных структур, растительных волокон, и в конечном итоге растений. Больше всего лигнина в деревьях (на латыни «lignum» означает «дерево»). Меньше – в кустарниках (джут) и травянистых растениях (лён) – соответственно. В грибах, мхах и водорослях лигнинов нет вообще.

В естественном состоянии в растениях лигнин связан с целлюлозой и образует с ней структуру подобную по физико-механическим свойствам железобетону (в первую очередь – прочностью).

В контексте строительства срубов о лигнине вспоминают, поскольку он содержится в пеньке, льне и джуте, в пакле и полотне из этих растений, то есть в материалах, которые используют при конопачении межвенцевых щелей.

В джутовой пакле лигнина в разы больше, чем в льняной. Порой, эту особенность джута выставляют как преимущество: мол, благодаря высокому содержанию лигнина джут со временем одеревенеет в щелях и образует однородную массу, которая плотно «срастётся» с древесиной бревен. Однако это не так.

Во-первых, ни в джутовой, ни в другой пакле со временем лигнина больше не станет, для его образования нужно, чтобы растение было живым.

Во-вторых, естественный лигнин, содержащийся в джутовой и т.п. пакле в однородную массу не склеится, он работает только на клеточном уровне, и «работа» его уже завершена, поскольку эти самые клетки уже мертвы и никаких биохимических процессов в них не протекает.

Лигнин, тем не менее, отвечает за твёрдость и ломкость материала. Плотно законопаченная джутовая пакля образует более твёрдый и прочный слой. Однако ломкость материала может проявиться недостатком, поскольку сруб понемногу «ведёт» в течение всего срока эксплуатации, и незаметные сдвиги будут постепенно разрушать малопластичный слой джутовой пакли.

Стопроцентное джутовое полотно (войлок) вообще не производят, поскольку ломкость джута из-за высокого содержания лигнина не позволяет этого сделать технологически. Проблему решают, добавляя лён, в котором лигнина меньше. Большинство войлочных уплотнителей содержат лён и джут 50/50%.

Бактерицидные, биозащитные свойства натурального лигнина не выражены, то есть говорить о них особо и как-то подчёркивать нет смысла. Однако лигнин обладает гидрофобными свойствами, и в этом смысле джутовая пакля, пожалуй, имеет преимущество перед льняной или пеньковой.

Лигнин — Википедия

Лигнин (от лат. lignum — дерево, древесина) — вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток. Сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений и некоторых водорослях^[3].

Одеревеневшие клеточные оболочки обладают ультраструктурой, которую можно сравнить со структурой железобетона: микрофибриллы целлюлозы по своим свойствам соответствуют арматуре, а лигнин, обладающий высокой прочностью на сжатие, — бетону^[4].

В анализе древесины лигнин рассматривают как её негидролизуемую часть. Древесина лиственных пород содержит 18—24 % лигнина, хвойных — 23—50 %, солома злаков — 12-20 %.^[5]

Химический состав

Лигнин не является самостоятельным веществом, а представляет собой смесь ароматических полимеров родственного строения. Именно поэтому невозможно написать его структурную формулу. В то же время известно, из каких структурных единиц он состоит и какими типами связей эти единицы объединены в макромолекулу. Мономерные звенья макромолекулы лигнина называют фенилпропановыми единицами (ФПЕ), поскольку эти структурные единицы являются производными фенилпропана. Хвойный лигнин состоит практически целиком из гваяцилпропановых структурных единиц. В состав лиственного лигнина кроме гваяцилпропановых единиц входят в большом количестве сирингилпропановые единицы. В состав некоторых лигнинов, главным образом травянистых растений, входят единицы, не содержащие метоксильных групп — гидроксифенилпропановые единицы.

Лигнин — ценное химическое сырьё, используемое во многих производствах и в медицине^[6].

Лигнин — один из основных компонентов, отвечающих за ванильный аромат старых книг. Лигнин, как и древесная целлюлоза, разлагается со временем в процессе окисления и придаёт старым книгам приятный запах^[7].

Применение

Сульфатный лигнин ограниченно применяется в производстве полимерных материалов, фенолформальдегидных смол, и как компонент клеящих композиций в производстве ДСП, картона, фанеры и др. Гидролизный лигнин служит котельным топливом в лесохимических производствах, а также сырьём для получения гранулированного активированного угля, пористого кирпича, удобрений, уксусной и щавелевой кислот, наполнителей^[8].

Сравнительно недавно лигнин был успешно использован в производстве полиуретановой пены^[9].

В 1998 году в Германии фирмой «Текнаро»^[10] был разработан процесс получения Арбоформа — материала, названного «жидкой древесиной». В 2000 г. под Карлсруэ был открыт завод по производству биопластика, сырьём для которого служит лигнин, волокна льна или конопли и некоторые добавки, также растительного происхождения. По своей внешней форме арбоформ в застывшем состоянии похож на пластик, но имеет свойства полированной древесины. Достоинством «жидкой древесины» является возможность её многократной переработки путём переплавки. Результаты анализа арбоформа после десяти циклов показали, что его параметры и свойства остались прежними^[11][12].

Активированный путём щелочной обработки с последующей отмывкой и нейтрализацией лигнин используется для сбора разливов нефти и нефтепродуктов с водных и твёрдых поверхностей.

В медицине «гидролизный лигнин» зарегистрирован как международное непатентованное название (Ligninum hydrolisatum, Lignin hydrolised) и используется в качестве энтеросорбента^[6]. Он также используется для тех же целей в ветеринарии.

Энтеросорбенты на основе лигнина связывают различные микроорганизмы, продукты их жизнедеятельности, токсины экзогенной и эндогенной природы, аллергены, ксенобиотики, тяжёлые металлы, радиоактивные изотопы, аммиак, двухвалентные катионы и выводятся через кишечник в неизменённом виде. Они компенсируют недостаток естественных пищевых волокон, положительно влияют на микрофлору толстого кишечника и на неспецифический иммунитет^[6].

Пожароопасные свойства

Горючий порошок. Температура самовоспламенения: аэрогеля — 300 °C, аэровзвеси — 450 °C; нижний концентрационный предел распространения пламени — 40 г/м³; максимальное давление взрыва — 710 кПа; максимальная скорость нарастания давления — 35 МПа/с; минимальная энергия зажигания — 20 мДж; минимальное взрывоопасное содержание кислорода — 17 % об.

Средства тушения: распылённая вода, воздушно-механическая пена^[13].

Предпринимались попытки тушения горящего лигнина на полигоне закачиванием глинистого раствора в пробуренные скважины^[14].

Лимнологическим институтом СО РАН разработана технология тушения горящего лигнина с использованием золошлаковых отходов ОАО «Иркутскэнерго», которая использовалась для тушения горящего лигнина на лигнинохранилище Зиминского гидролизного завода, начиная с 2005 года. Для тушения опытного участка было использовано 10 000 тонн золошлаков из золоотвала Зиминского участка Н-ЗТЭЦ, всего на золоотвале складировано порядка 262 000 тонн^[15].

Для тушения лигнина шламы (отходы ТЭЦ) распыляются на полигоне с помощью гидропульпы и проникают в поверхностный слой лигнина на глубину до 30 см. Благодаря минеральной составляющей они препятствуют возникновению возгораний^[16].

Примечания

ПРИМЕНЕНИЕ ЛИГНИНОВ В КАЧЕСТВЕ ЭНТЕРОСОРБЕНТОВ В МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ

ПРИМЕНЕНИЕ ЛИГНИНОВ В КАЧЕСТВЕ ЭНТЕРОСОРБЕНТОВ В МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ

1

1

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

 ВВЕДЕНИЕ

В современном мире энтеросорбция стала одной из самых актуальных проблем в медицине. Если не так давно самым часто встречающимся и использующимся в медицинской практике энтеросорбентом был активированный уголь, то сейчас наука, используя новые открытия, смогла создать большой круг препаратов для выведения из организма токсинов и вредных веществ.

Энтеросорбенты — широко используемый в России класс препаратов с сорбционно-детоксикационными свойствами. Натуральный состав, широкий ассортимент наименований, представленных на фармацевтическом рынке страны, невысокие цены, сделали их популярными как среди врачей разных специальностей, так и среди пациентов [1-30].

Термин «энтеросорбент» произошел от слова «sorbens» (поглощающий). Энтеросорбенты способны связывать в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) экзогенные и эндогенные соединения, а также надмолекулярные структуры и клетки [23]. История применения энтеросорбентов началась в глубокой древности: врачеватели Древнего Египта, Индии, Греции использовали древесный уголь, глину для лечения отравлений, дизентерии, желтухи и других заболеваний. Целительные свойства энтеральных адсорбентов отмечали Гиппократ и Авиценна [24].

В период Второй мировой войны адсорбенты на основе лигнина широко применяли для лечения диареи у германских военнослужащих. С открытием антибиотиков интерес к сорбентам существенно снизился. Однако, появление препаратов с высокой сорбционной емкостью, способствующих удалению из организма метаболитов и токсинов, а также успешный опыт использования подобных лекарственных средств для выведения радионуклидов у участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, стали причиной новой волны интереса к энтеросорбции [14-16].

Лечебное действие энтеросорбентов рассматривается с позиции прямого и опосредованного эффектов. Прямое действие — способность связывать яды и ксенобиотики непосредственно из просвета органов пищеварения. Процесс начинается в желудке и продолжается в тонкой кишке, где сорбируются элементы пищи, компоненты секрета слизистой оболочки, пищеварительные ферменты, регуляторные пептиды, микробные клетки и токсины. Опосредованное действие - подавление или ослабление токсико-аллергических реакций, воспалительных процессов, уменьшение нагрузки на органы детоксикации и экскреции, устранение метеоризма и улучшение трофики стенки кишечника [28-30].

Во многих литературных источниках сформулированы современные требования к энтеросорбентам, которые необходимо учитывать врачу при назначении препарата [12-23]:

• отсутствие токсических свойств;

• безопасность (нетравматичность) для слизистых оболочек;

• хорошая эвакуация из кишечника;

• хорошие функциональные (сорбционные) свойства;

• поддержание кишечной микрофлоры;

• доступная лекарственная форма.

Наблюдается тенденция использования в качестве энтеросорбентов гетерогенных по составу биополимеров [3-5]. Наличие гидроксильных, фенольных и карбоксильных групп в биополимерах обусловливает межмолекулярное взаимодействие за счёт водородных связей с функциональными группами различных по природе токсинов [6]. Для биополимеров характерны высокая водоудерживающая способность, ионообменные и другие специфические свойства. Биополимеры способны взаимодействовать с белками, ферментами, гормонами, продуктами распада углеводов, пептидами и аминокислотами, жирными и другими кислотами при биотрансформации компонентов пищи и кормов в желудочно-кишечном тракте человека и животного. Характер этих взаимодействий зависит от состава биополимеров, надмолекулярной структуры и кристалличности [1]. В этой связи представляется весьма перспективным в качестве энтеросорбента для микотоксинов применение целлюлозы и лигнина.

Лигнин (от лат. «lignum» – дерево, древесина) – сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений. Относится к инкрустирующим веществам оболочки растительной клетки. Лигнин – аморфное вещество жёлто-коричневого цвета; нерастворим в воде и органических растворителях; окрашивается основными красителями и даёт цветные реакции, характерные для фенолов. Биосинтез лигнина полностью не исследован. Его предшественником, как и ряда других ароматических соединений в растениях, является шикимовая кислота. Образование лигнина осуществляется через следующие основные стадии: шикимовая кислота - фенилаланин - коричная кислота - феруловая кислота - конифериловый спирт - лигнин.

Среди выделенных лигнинов различают препараты нерастворимых и растворимых лигнинов. Нерастворимые лигнины сохраняют сетчатую структуру. Растворимые лигнины, представляющие собой фрагменты сетки, имеют разветвленную структуру с высокой степенью разветвленности и неоднородных по молекулярной массе.

Лигнин – это органический гетероцепной кислородосодержащий полимер, но в отличие от полисахаридов, относящихся к полиацеталям, у лигнина отсутствует единый тип связи между мономерными звеньями. В структурных единицах лигнина содержаться различные полярные группы и в том числе способные к ионизации фенольные гидроксилы и в небольшом числе карбоксильные группы, вследствие чего лигнин является полярным полимером, проявляющим свойства полиэлектролита [14].

Лигнин – аморфный полимер, как природный, так и выделенный. Из-за высокой степени разветвленности макромолекулы выделенных растворимых лигнинов имеют глобулярную форму, и такие препараты представляют собой порошки. В лигнине, благодаря наличию большого числа гидроксильных и других полярных групп, значительно развиты водородные связи (внутри- и межмолекулярные) [15].

Лигнин в промышленности получают как отход при производстве целлюлозы (сульфатный лигнин, лигносульфоновые кислоты) и гидролизе растительных материалов (гидролизный лигнин) [16-18]. Одно из направлений применения гидролизного лигнина – это сорбенты медицинско-го назначения. В 1923 году в Германии впервые были разработаны сорбенты на основе лигнина. В нашей стране аналогичная разработка появилась в 70-х годах. Препараты на основе лигнина успешно использовались в зоне чернобыльской аварии.

Цель работы: исследовать сорбционные свойства лигнинов и возможность их применения в качестве энтеросорбентов для профилактики заболеваний органов пищеварения и предотвращения метаболических расстройств.

Задачи исследования:

1) исследовать перспективы применения энтеросорбционных материалов на основе лигнинов для медицины;

2) проанализировать строение лигнинов и их структуру;

3) изучить энтеросорбционные свойства лигнинов;

4) проанализировать адсорбционные характеристики лигнинов и их изучение физическими и физико-химическими методами.

I. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1. Лигнины как перспективные материалы для медицины

Основные области применения лигнинов в медицине: выведение аллергенов, токсинов, патогенных микроорганизмов (вирусов, бактерий, грибков), восстановления нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта; при аллергодерматозах, дисбактериозе кишечника, возникающего в результате применения антибактериальных препаратов, воспалительных изменениях, возникающих в стенке кишечника в случае наличия кишечной инфекции различной этиологии, а также при заболеваниях желудочно-кишечного тракта [2-6].

Одним из направлений использования гидролизного лигнина является получение на его основе медицинских энтеросорбентов. Современная промышленность производит медицинские лигнины под названием полифепаны и полифаны, способные адсорбировать в желудочно-кишечном тракте бактерии, бактериальные токсины, яды, аллергены, соли тяжёлых металлов и др. [7-9].

Как известно, применение энтеросорбентов является одним из способов регулирования уровня половых стероидных гормонов в организме человека, что позволяет уменьшить риск развития онкологических заболеваний.

Состав гидролизного лигнина в общем случае малопредсказуем и может меняться в зависимости от состава исходного растительного сырья. Кроме негидролизируемого остатка – собственно лигнина, гидролизный лигнин содержит органические кислоты, олигосахара, легко- и трудногидролизи-руемые полисахариды, смолы, жиры, фенольные соединения, а также остаточную серную кислоту.

Медицинские энтеросорбенты по химическому составу, безусловно, более чистые, чем исходные гидролизные лигнины – в них отсутствует остаточная кислота, существенно меньше зольных и смолистых веществ, хотя количество основных компонентов предопределяется исходным сырьём [2-6].

Повышение содержания лигнина в медицинских препаратах положительно влияет на их сорбционную способность и, соответственно, качество препаратов.

Препараты на основе неорганических соединений («Смекта», «Полисорб»), а также активированный уголь не пригодны для длительного применения, поскольку относятся к лекарственным средствам, которые рекомендуются применять только при острых отравлениях.

Высокая химическая чистота МКЦ, отсутствие побочного действия на организм людей и животных в сочетании с другими ценными качествами (нерастворимость в воде, органических растворителях, способность диспер-гироваться в воде и масле, отсутствие запаха и вкуса, химическая стойкость, неволокнистая структура и т.п.) позволяют использовать ее для таблетиро-вания в смеси со многими фармацевтическими препаратами [14-17]. Особо ценным является свойство МКЦ быть связующим в сухом состоянии, что позволяет получать таблетки прямым прессованием (наиболее экономичным способом). Кроме таблеток, МКЦ может быть использована для производст-ва капсул, гранул, порошков, микрогранул и других лекарственных форм, например, аспирина, аскорбиновой кислоты, анальгетиков, поливитаминов, аминокислот, хинина, стероидов и др.

Наличие в массе МКЦ длинных частиц обеспечивает сохранение индивидуальности всех ингредиентов таблеточного порошка, и в то же время мелкие частицы обеспечивают хорошую его текучесть, достаточную даже для заполнения капсул [5-9]. Невысокая по сравнению с другими добавками способность МКЦ поглощать влагу из атмосферы позволяет таблетировать ее в смеси с гидролитически малоустойчивыми лекарственными веществами. Обычно используют 10-20 %-ные добавки МКЦ. Такой таблеточный порошок хорошо смешивается, и после прямого прессования образуются таблетки, которые по всем критериям – внешнему виду, повышенной твердости, малому времени распада – отвечают самым высоким фармакологическим требованиям [5]. Во всех случаях МКЦ уменьшает вес таблетки. Диспергированная в воде МКЦ служит суспензионным средством или стабилизатором тяжелых фармацевтических суспензий [7-10]. Ее целесообразно использовать при приготовлении коллоидной серы, антацида, трисульфата и неоминсульфата каолина с пектином. Коллоидная МКЦ по сравнению с другими коллоидными формами дешевле, имеет чисто белый цвет, является съедобной и, кроме того, обладает лучшим вкусом. Она представляет собой МКЦ, одну треть массы, которой составляют частицы с размером < 1 мкм. Получают ее путем механического измельчения влажной МКЦ, при этом при концентрации менее 1-го % коллоид имеет форму золя, а при более высокой – образуется высокотиксотропный гель, характеризую-щийся наименьшей границей текучести [6-9].

С целью улучшения текучести, уплотняемости и сжимаемости порошков при производстве твердых лекарственных форм предложено использовать следующие фармацевтические композиции: в качестве активного ингредиента 50-70 вес. % (S)-2-(4-изобутилфенил)-пропионовой кислоты, в качестве эксципиентов 30-50 вес. % микрокристаллической целлюлозы и < 0,3 вес. % коллоидной двуокиси кремния, дополнительно менее 0,3 вес. % смазывающего вещества, возможно добавочное введение смачивающего вещества, так, чтобы суммарное количество компонентов составляло 100 %, при условии, что композиция не содержит полиэтиленгликоля в качестве водорастворимого связующего вещества [12-16].

МКЦ со степенью полимеризации (СП) 15-375 используется в медицинской практике для получения рентгеноконтрастных сред в виде 3-35 %-ной суспензии МКЦ, сернокислого бария, хлорированного или йодированного арахисового масла и других соединений в воде или пищевых маслах [19].

Целлюлоза в форме порошка рекомендуется для использования в зубоврачебной практике. Так, МКЦ вводят в композиции адгезивных материалов на основе обычно применяемых растительных камедей или синтетических продуктов, обеспечивающих плотное прилегание протеза к слизистой оболочке неба и десен. МКЦ рекомендована также как компонент, не содержащих абразивных веществ зубных паст, при этом усиливается гигиеническое, профилактическое действие, отмечается хорошая пенно-образующая способность.

Получены хорошие результаты при использовании модифицированной МКЦ в санитарно-гигиенических целях – для получения поглощающих и перевязочных материалов с хорошими адсорбционными свойствами. Предложен композиционный материал, в состав которого входит порошковая целлюлоза в количестве 25-65 %, используемой для формования одноразовых жестких изделий санитарного назначения – подкладных суден, приемников мокроты, мочи и т.п. Также в композицию входят стекло-порошок, стекловата или стекловолокно, эфиры целлюлозы в качестве водорастворимого связующего, сушитель, наполнитель. Использованные изделия легко утилизировать с помощью машины для переработки отходов (под действием воды и механического размола) [19].

Следует отметить также кардиологический аспект использования МКЦ. Как известно, порошок МКЦ обладает хорошими адсорбционными свойствами, что позволяет выводить из организма избыток холестерина, а, по некоторым данным, и липопротеиды высокой плотности, которые являются «стройматериалами» склеротических изменений сосудов, в том числе и сосудов сердца. Использование МКЦ как энтеросорбента в профилактических целях позволяет замедлить неизбежные системные и локальные атеросклеротические изменения. Полагаем, что препараты МКЦ могут быть показаны и в реабилитационный период после перенесенных сосудистых катастроф, к которым относятся инфаркты и инсульты [12-19].

Традиционным сырьевым ресурсом МКЦ служат хлопковая и технические древесные целлюлозы. Нами разработаны способы получения МКЦ из соломы злаковых культур (СП~100-250). К достоинствам разработки относятся проведение процесса без предварительного разделения исходного сырья на составляющие его высокомолекулярные компоненты и высокая экологическая чистота конечного продукта. МКЦ из однолетних злаков рекомендуется для использования в пищевой, фармацевтической и косметической отраслях промышленности [15].

Все известные аптечные лигнинные препараты разработаны на основе гидролизных лигнинов, относящихся к техническим сильноизмененным лигнинам, по химической структуре и свойствам, сильно отличающимся от природного лигнина [14]. Широкое распространение имеет лечебный медицинский лигнин (препарат «Полифепан») – неспецифический энтеросорбент [16], который применяется при острых и хронических заболеваниях желудочно-кишечного тракта, экзогенных отравлениях, печеночной и почечной недостаточности, пищевой и лекарственной аллергии. Лигнинные энтеросорбенты используют для восстановления нормального баланса веществ в организме, при лечении дерматозов и хронической пневмонии [18].

Продукт, в котором сочетаются полезные качества облагороженного гидролизного лигнина и микрокристаллической целлюлозы, лиферанпоказан при инфекционных, токсикологических, гастроэнтерологических, нефрологических, травматических заболеваниях, аллергических реакциях, в диетологии и в предоперационный период при хирургическом вмешательстве [22]. Препарат характеризуется разнообразием функциональных групп – метоксильных, карбоксильных, карбонильных, гидроксильных различной природы, что придает лиферану свойства эффективного сорбента. Как показывают испытания, препарат лиферан по сорбционной способности в отношении E. сoli в 5-10 раз превосходит гранулированные угли, показывает высокие результаты при сорбции низко- и среднемолекулярных веществ, отличается высокой эффективностью при различных видах интоксикаций. Свойство лигнина гидрофобность, неблагоприятное для людей со сниженной моторикой, компенсируется введением ~ 7-ми % гидрофильной микрокристаллической целлюлозы. Такая добавка активизирует секреторную функцию и перистальтику кишечника [15].

Лигнинный препарат Олипифат оказывает противоожоговое, ранозаживляющее, противоаллергенное, противоопухолевое, антиметастати-ческое действие, воздействует на инфекцию, вызванную вирусами гепатита С и иммунодефицита человека [14]. Как известно, полифенолы, к которым относится лигнин, эффективно используются в медицинской практике как антиоксиданты, действие которых позволяет тормозить неферментативное свободнорадикальное окисление органических соединений [17]. Наибольшее распространение получили синтетические полифенольные соединения митофен, убихинон, олифен [23].

Результаты исследования энтеросорбционных и антиоксидантных свойств малоизмененных лигнинов из различных растений свидетельствуют о возможности и перспективности создания новых медицинских профилактических препаратов онко- и гетеротекторного действия [23].

1.2. Строение лигнинов и физические и физико-химические методы для определения их структур.

Лигнины, образовавшись в растительной ткани, выполняют разнообразные функции. В зависимости от роли растительной ткани, типа растения, его филогенетического происхождения, эти вещества могут различаться по химическому составу и структуре, но неизменно одно – все они построены из фенилпропановых структурных звеньев, соединенных простыми эфирными и углерод-углеродными связями [2].

Несмотря на многолетние исследования и достаточно большой объем экспериментальных данных о гидродинамических свойствах лигнинов различного происхождения, проблема топологической структуры макромолекул природных лигнинов не может считаться окончательно решенной [3]. Существующие проблемы связаны с особенностями лигнинов как природного химического соединения: в первую очередь, со сложностью, изменчивостью и непредсказуемостью его химической структуры, которая во многом зависит от биологического вида растения. Кроме того, следует отметить проблему сохранения нативной структуры лигнина в процессах его выделения из растительной ткани [4].

Набор прямых экспериментальных методов, используемые для характеристики топологической структуры лигнинов, является достаточно узким, что оставляет некоторые актуальные вопросы за пределами обсужде-ния. В частности, к одному из наиболее важных свойств, предопределяющих конформацию макромолекул, относится термодинамическая гибкость цепей и субцепей, однако экспериментальные данные о термодинамической гибкости лигнина как высокомолекулярного соединения в литературе практически отсутствуют [6].

Исследования физико-химических свойств и реакционной способности лигнина и лигнинов требуют наличия данных по термохимическим свойствам различных фенольных соединений, моделирующих структурные фрагменты природных полимеров [8-10].

Учитывая, что низкомолекулярные продукты ферментативной деструкции полисахаридных спутников целлюлозы (моносахариды) в ациклической форме обладают восстановительными свойствами [4], можно предположить, что результат обусловлен протеканием окислительно-восстановительных превращений в макромолекулах лигнина, обусловленных с наличием в его структуре ненасыщенных С=С и С=О связей. Химическая активность лигнина в отношении восстановителей описана в литературе на примере борогидриданатрия (NaBh5) [5]. Его действие сопоставлено с превращениями полимера в модельных щелочных растворах моносахаридов, являющихся основными продуктами деструкции полисахаридов.

На рис. 1 представлены спектральные кривые для исходного диоксанлигнина и измененного после обработки растворами восстановительных агентов.

ΔD

λ, нм

Рис.1. УФ – спектры для исходного диоксанлигнина

Как видно, воздействие NaBH₄ приводит к снижению в 5,1 раза интенсивности максимума поглощения карбонилсодержащих фенилпропа-новых звеньев при 350 нм. Это согласуется с литературными данными о протекании реакции восстановления карбонильных групп лигнина гидридами металлов, которое протекает по механизму нуклеофильного присоединения.

Большой интерес представляет исследование этих препаратов с помощью ИК-Фурье спектроскопии, что позволяет провести оценку спектрально-химических корреляций. На рис. 2 представлены исходные ИК-спектры исследуемых препаратов лигнина в области 400-4000 см^-1.

Рис. 2. Исходные ИК-спектры исследуемых препаратов лигнина в области 400-4000 см^-1

1.3. Изучение адсорбции лигнинов на поверхности синтетических и природных сорбентов

В экспериментах использовали целлюлозу и лигнин, полученные в лабораторных условиях перекисно-щелочным способом из пшеничной соломы. Выход целлюлозы при делигнификации составил 55 %. Целлюлоза отбеливалась пероксидом водорода. Содержание лигнина в беленой целлюлозе составило 5 %. Белизна – 82 %. Целлюлоза измельчалась до дисперсности 50 - 200 мкм. Адсорбционная емкость по воде составила 900 %. Щелок нейтрализовали соляной кислотой, лигнин отделяли, промывали и высушивали при температуре 105 °С. Эффективность адсорбции Т-2 микотоксина оценивалиinvitro методом, предложенным В.С. Крюковым и др. с учетом особенности индикации Т-2 токсина [6]. Адсорбцию проводили при pH 2 и температура 37 ± 1 °C, что моделирует условия адсорбции микотоксинов, соответственно, в ротовой полости и желудке животных. Вероятность десорбции микотоксинов в кишечнике моделировали последующей после адсорбции микотоксинов адсорбентами при pH 2 десорбцией при pH 8.

При получении углеродных адсорбентов методы термохимической активации различных сырьевых материалов постепенно вытесняют широко распространенные, в недавнем прошлом, методы парогазовой активации. При термохимической активации и получении, таким образом, активных углей (АУ) различного качества используется главным образом некарбонизованные исходные материалы, к которым относятся в первую очередь древесные опилки и торф. Превращение такого сырья в АУ происходит под воздействием дегидратирующих агентов при высоких температурах. При этом кислород и водород избирательно и полностью удаляются из углеродсодержащего материала с одновременной его карбонизацией и активацией. К дегидратирующим агентам может быть отнесѐн целый ряд веществ, однако наибольшее применение получила ортофосфорная кислота. Гидроксид натрия также может быть отнесѐн к дегидратирующим агентам, использование которого ограничивается, в первую очередь, по причине высоких расходов на активацию и сложностью регенерации из отработанных промывных растворов.

На основании накопленных экспериментальных данных можно предположить, что расход NaOH на активацию древесных материалов можно существенно снизить за счет их предварительной карбонизации, что является действенным регулятором не только расхода реагента, но и адсорбционных свойств получаемых АУ. Поэтому изготовление АУ состоит из двух этапов: карбонизация сырья, в результате которой образуется уголь–сырец и его дальнейшая активация. В итоге уголь-сырец превращается в уголь, отличающийся развитой пористой структурой и поэтому обладающий огромной внутренней поверхностью.[7]

Были реализованы 2 серии опытов с использованием хвойных опилок в качестве сырьевого материала для синтеза АУ. Все исследования проводили методом планированного эксперимента. Первая серия была проведена с использованием 2%-ной ортофосфорной кислоты с целью увеличения выхода. В результате этой серии были сделаны выводы, что температура предпиролиза должна находиться на уровне 480°С, температура пиролиза 700 °С. В этих условиях наблюдаются самые высокие адсорбционные свойства и по МГ и по йоду, а значит их следует принять оптимальными. Расход щелочи не оказывает существенного влияния на сорбционные свойства, а значит, его следует зафиксировать на уровне 100% по отношению к сырью. При низких температурах пиролиза (550 °С) с повышением температуры предпиролиза сорбционные свойста АУ снижаются.

Мировой опыт свидетельствует, что производство и потребление активных углей (АУ) имеет устойчивую тенденцию к росту. Большой ассортимент адсорбентов можно получать на основе крупнотоннажных отходов химической и механической переработки древесины: опилок, коры, отходов лесозаготовок, осадков сточных вод, технических лигносульфонатов,

Следует отметить, что в синтезе активных углей в настоящее время методы химической активации находят все большее распространение. Это объясняется тем, что они позволяют получать адсорбенты со строго заданными параметрами пористой структуры и с высокими кинетическими показателями адсорбционных процессов. Так же к преимуществам способа следует отнести сравнительно короткое время активирования сырья, большой выход углеродного остатка, высокие адсорбционные свойства активного угля.

Заключение

Энтеросорбция – очень востребованный метод очистки организма от токсинов. Дальнейшее развитее энтеросорбции позволит медицине вылечить многих, возможно, тяжелобольных людей. Лигнин – биополимер, который по своим свойствам, – идеальный энтеросорбент.

Несмотря на то, что расширенное применение лигнина и лигноцеллюлозных материалов началось не так давно, в этой сфере уже многое открыто. Развитие темы: «Лигнин как энтеросорбент» должно быть плодотворным.

Таким образом, энтеросорбенты, несмотря на их весьма древнее применение в медицине, по-прежнему остаются актуальными препаратами. Использование этой группы препаратов шагнуло далеко за пределы гастроэнтерологии и позволяет эффективно оказывать помощь пациентам с различными заболеваниями, в том числе таких «болезней цивилизации», как сердечно-сосудистая патология, нарушения липидного и углеводного обменов. Очень ценно, что натуральный и безопасный состав препаратов полезен и здоровым людям с целью профилактики заболеваний органов пищеварения и предотвращения метаболических расстройств: позволяет достигать более высокого качества жизни — приоритетной задачи медицины.

Выводы

1. Показано, что лигнины в экспериментальных исследованиях показали антиоксидантные и противовоспалительные свойства, что позволяет надеяться на эффективность этих препаратов в комплексной терапии онкологических больных.

2. Установлено, что лигнины способны увеличивать лекарственное действие препаратов.

Cписок используемой литературы

1. Дудкин М.С., Щелкунов Л.Ф. Пищевые волокна и новые продукты питания (обзор) // Вопр. питания. - 1998. - №2. - C. 35 - 41.

2. Резников В. М., Михасева М. Ф. О филогении лигнина // Химия древесины. - 1982. -№ 6. - С. 77-87.

3. Лепилова О.В., Алеева С.В., Кокшаров С.А. Сопоставление редуцирующей способности растворов альдоз // Журнал органической химии. 2012. Т. 48. Вып. 1. С. 88-93.

4.Базарнова Н.Г., Маркин В.И., Колосов П.В., Катраков И.Б., Калюта Е.В., Чепрасова М.Ю. Методы получения лигноуглеводных композиций из химически модифицированного растительного сырья // Российский химический журнал. 2011. Т. 55. №1. С. 4–9.

5. Оболенская А.В. Химия лигнина. СПб.: ЛТА. 1993. 80 с

6. Крюков B.C., Крупин В.В., Котик А.Н. Применение клиноптилолита для профилактики микотоксикозов // Ветеринария. - 1992. - № 9-12. - С. 28-29.

7. Barret E.P., Joyner L.C., Halenda P.P. The determination of pore volume and area distributions in porous substances. I. Computations from nitrogen isotherms // J. Am. Chem. Soc., 1951. ⎯ Vol. 73.⎯ № 1. ⎯ P. 373−380.

8. Бондарев Е. В., Штрыголь С. Ю., Дырявый С. Б. Применение энтеросорбентов в медицинской практике. Провизор. Электрон. ресурс. 2008; 13. URL: http://www.provisor.com.ua/archive/2008/N13.

9. Палий И. Г., Резниченко И. Г. Современный взгляд на проблему энтеросорбции: выбор оптимального препарата. Новости медицины и фармации. 2007; 11: 217.

10. Урсова Н. И., Горелов А. В. Современный взгляд на проблему энтеросорбции. Оптимальный подход к выбору препарата. РМЖ. 2006; 19: 1391–1396.

11. Щербаков П. Л., Петухов В. А. Сравнительная эффективность энтеросорбентов при диарее у детей. Вопросы современной педиатрии. 2005; 4 (4): 85–89.

12. Николаев В. Г., Гурина Н. М. Энтеросорбция сегодня: сорбционные материалы и механизм действия. Электрон. ресурс. URL:http;//kiulong.cjm.ua/content/view/66/58.

13. Федорова О.В., Федулова Э.Н., Тутина О.А., Копейкин В.Н.,Коркоташвили Л.В. Патогенетическая сорбционная терапия эндогенной интоксикации воспалительных заболеваний кишечника у детей. Педиатрическая фармакология. 2009; 6 (5): 34–37.

14. Casdorph H. R. Hypercholesteremia. Treatment with cholestyramine, a bile acid sequestering resin. Calif Med. 1967; 106 (4): 293–295.

15. Новокшонов А.А., Соколова Н.В. Метод энтеросорбции и его клиническая эффективность в комплексной терапии ОКИ у детей. Вопросы современной педиатрии. 2011; 1: 140–147.

16. Prince D. M., Welschenbach M. A. Olestra: a new food additive.

J Am Diet Assoc. 1998; 98 (5): 565–569.

17. Gonzalez R., de Medina F. S., Martinez-Augustin O. et al. Antiinflammatory effect of diosmectite in hapten-induced colitis in the rat. Br J Pharmacol. 2004; 141 (6): 951–960.

18. WHO diarrhoeal Disease Control Program. Drugs in the management of acute diarrhoea in infants and young children. Report WHO/CDD/CMT/86.1. 1986.

19. Wingate D., Phillips S. F., Lewis S. J. et al. Guidelines for adults on self-medication for the treatment of acute diarrhea. Alimentary Pharmacology and Therapeutics. 2001; 15 (6): 773–782.

20. Szajewska H., Dziechciarz P., Mrukowicz J. Meta-analysis: smectite in the treatment of acute infectious diarrhoea in children.Aliment Pharm Therap. 2006; 23 (2): 217–227.

21. Боткина А. С. Применение диоктаэдрического смектита у детей с атопическим дерматитом. Вопросы современной педиатрии. 2008; 7 (2): 1–4.

22. Маев И.В., Самсонов А. А., Голубев Н. Н. Аспекты клинического применения энтеросорбента Неосмектин. РМЖ. Болезни органов пищеварения. 2008; 2: 62–64.

23. Липатникова И. А., Решетников В. И. Разработка состава геля Полисорба и его биофармацевтическая оценка. Фармация. 2004; 3: 34–35.

24. Химкина Л., Пантелеева Г., Копытова Т. Клиническая эффективность Полисорба МП в комплексной терапии хронических распространенных дерматозов. Врач. 2010; 1: 38–40.

25. Афонин А., Шокарев А., Левкович А. Комплексная терапия гипербилирубинемии у доношенных новорожденных с перинатальным поражением центральной нервной системы. Врач. 2010; 8: 58–59.

26. Емельянов С. И., Брискин Б. С., Демидов Д. А., Демидова Т. И.Влияние пектинсодержащего препарата на слизистую оболочку пищеварительного тракта при кишечной недостаточности. Эксперимент Клин Гастроэнтерол. 2012; 2: 67–72.

27. Ставицкая С. С., Стрелко В. В., Викарчук Б. М. и др. Оценка селективности сорбции ионов токсичных металлов композиционным сорбентом «Ультрасорб» и его компонентами. Эфферентная терапия. 2001; 7 (1): 60–63.

28. Алексеева А.А. Применение энтеросорбентов в комплексной терапии атопического дерматита. Вопросы современной педиатрии. 2012; 11 (2): 151–154.

29. Харченко Н. В., Черненко В. В. Оценка эффективности и переносимости препарата Лактофильтрум в лечении гастроэнтерологических больных с синдромом дисбактериоза кишечника. Мистецтво лікування. 2006; 9: 14–15.

30. Ныркова О.И., Алексеева Л.А., Бехтерева М.К., Бессонова Т.В.Роль энтеросорбции в терапии бактериальных диарей у детей. Вопросы современной педиатрии. 2011; 10 (2): 96–101.

21

Просмотров работы: 2009

полезные свойства для организма и пищевые источники

Лигнаны — это химические вещества, обнаруженные в клеточных стенках растений. В растениях содержатся различные семейства натуральных веществ, среди которых есть и вещества со слабой эстрогенной или антиэстрогенной активностью.

К этим веществам, называемым фитоэстрогенами, относят определенные изофлавоноиды, флавоноиды, стильбены и лигнаны. Наиболее изученными диетическими фитоэстрогенами являются изофлавоны сои и льняные лигнаны.

Их предполагаемые полезные свойства для здоровья выходят далеко за пределы гормонально-зависимого рака молочной железы, остеопороза и рака предстательной железы, но и включают лечение сердечно-сосудистых заболеваний, иммунной функции, воспаления и многого другого.

Из этой статьи вы узнаете:

Лигнаны и их виды

Было обнаружено несколько сотен отдельных лигнанов, но основные исследования сосредоточены на льняных семенах. Самый главный лигнан из льняного семени — сециолаларицирезинол-диглюкозид (SDG). Когда он попадает в организм, то метаболизируется микрофлорой кишечника в энтеродиол и энтеролактон.

Эти два метаболита затем поглощаются кишечником и транспортируются в печень, где подвергаются дальнейшим реакциям перед входом в кровоток. Конкретная доза этого лигнана еще не определена, но считается, что суточной дозы в диапазоне от 10 мг до 30 мг вполне достаточно для поддержания здоровья.

Для получения этой дозы необходимо ежедневно съедать от 3 до 4 столовых ложек нерафинированного льняного семени или же употреблять другие нерафинированные зерна, орехи и бобы, к которым большинство из нас не привыкли.

Лигнаны и лигнины очень разные и их не следует путать друг с другом. Лигнаны представляют собой стереоспецифические димеры коричных спиртов, связанных с углеродом 8 (C8-C8). В растениях эти димеры обычно встречаются свободными или связанными с сахарами.

Лигнины представляют собой крупные растительные полимеры, построенные из p-кумариловых, кониферильных и синапильных гидроксикоричных спиртов. Они представляют собой рацемические (не стереоспецифические) полимеры, причем их единицы связываются не только с углеродом C8, но и другими (C5-C5, C5-C8, C5-O-C4, C8-O-C4) .

Наиболее распространенные лигнаны в пищевых продуктах: ларицирезинол, матаэрезинол, пинорезинол и сециолаларицизинол. В некоторых продуктах присутствуют и другие лигнаны, в том числе медирезинол (семена кунжута, рожь и лимоны), сирингарезинол (в зернах), сесамин и предшественник лингана сесамолин (в семенах кунжута).

Другие лигнаны, которые не часто обнаруживают в пищевых продуктах: арктигенин, циклоларицирезинол (изоларицирезинол), 7-гидроксиматерезинол и 7-гидроксиизоизоларицирезинол.

Пищевая ценность лигнанов неизвестна. Хотя лигнаны не классифицируют как пищевые волокна, они все же обладают некоторыми химическими характеристиками лигнина, который является нерастворимым волокном.

Как действуют лигнаны?

Лигнаны напоминают фитоэстрогены, которые могут имитировать эффект эстрогена. Эти фитоэстрогены высвобождаются, когда диетические лигнаны разрушаются во время пищеварения.

Многие ткани нашего тела содержат рецепторы эстрогена, которые связываются с этим гормоном. На кости, печень, сердце, мозг и репродуктивные органы влияет гормон эстроген.

Фитоэстрогены могут также связываться с этими рецепторами и действовать как эстроген, но они также могут и блокировать эффект естественного эстрогена в нашем теле.

Оба эти свойства могут быть полезными для нашего здоровья. Например, действие, стимулирующее эстроген, поможет повысить плотность кости, а вот антиэстрогенный эффект поможет снизить риск повышения гормонов при раке молочной железы.

Когда мы едим растительные продукты, содержащие лигнаны, бактерии в нашем кишечнике превращают их в метаболиты. Они то и дают слабый эстрогенный эффект. Самые известные метаболиты: энтеролигнан, энтеродиол и энтеролактон. Эстрогены — это небольшие молекулы, которые контролируют многочисленные реакции в человеческом теле.

Когда эстроген слишком высокий, лигнаны присоединяются к рецепторам эстрогенов, уменьшая активность естественных гормонов эстрогена и блокируя их действие в определенных тканях.

Именно так, блокируя эстрогенную активность, лигнаны помогают предотвратить некоторые формы рака. Высокий уровень лигнанов помогает поддерживать нормальный вес и метаболизм глюкозы, снижает риск чувствительности к инсулину, метаболического синдрома и диабета.

Эффективное усваивание лигнанов зависит от ряда факторов. У некоторых нет достаточного количества кишечных бактерий, необходимых для переваривания лигнанов.

Это может быть из-за приема антибиотиков, которые уничтожают здоровые бактерии. У других людей может быть пищевая аллергия или чувствительность, которые тоже мешают процессам превращения лигнанов.

Воспалительные заболевания кишечника и еда с высоким содержанием жиров также влияют на усваивание растительных лигнанов. Но самая распространенная причина кроется в том, что мы просто не употребляем достаточно продуктов с высоким содержанием клетчатки (источников лигнанов).

Какие продукты содержат лигнаны?

Большинство растительных продуктов содержат небольшое количество лигнанов, лишь семена льна являются самым лучшим источником на сегодняшний день. Другие хорошие источники — это продукты с высоким содержанием клетчатки, такие как цельные зерна, семена кунжута, семена подсолнечника, кешью, бобовые, капуста, брокколи и ягоды.

Содержание лигнанов в продуктах питания обычно низкое и не превышает 2 мг / 100 г. Исключения составляют льняное семя (335 мг / 100 г) и семена кунжута (132 мг / 100 г), в них содержание лигнанов в сто раз выше, чем в других растительных источниках.

Лигнаны встречаются в цельных зернах (особенно в слое отрубей) и семенах (в семенной оболочке). Ячмень, гречиха, лен, просо, овес, рожь, семена кунжута и пшеница содержат довольно высокий уровень лигнанов. Орехи и бобовые также достаточно хорошие источники. В меньшем количестве, чем в зернах, они присутствуют во фруктах и ​​овощах, таких как спаржа, виноград, киви, лимоны, апельсины, ананас, вино и даже кофе и чай.

В отличие от растений, в животной пище практически нет лигнанов.

Лигнаны в продуктах питания (мкг на 100 г). Источник

Сколько же лигнанов мы употребляем?

Лигнаны в большинстве пищевых продуктов явление редкое, а льняное и кунжутное семя мы едим не слишком часто. Тем не менее, именно эти растительные продукты содержат реально большое количество лигнанов.

Обычно мы не употребляем лигнанов больше 1 мг в день. Оценки их употребления варьируются примерно от 150 мкг / день (сециолаларицирезинол и матаэрезинол) до 1600 мкг / день (ларицирезинол, пинорезинол и другие). 

Употребление лигнанов в разных странах варьируется из-за различных диетических предпочтений, источников пищи, но еще больше в зависимости от вариаций и полноты используемых таблиц продуктов питания, других методологических различий, которые были проанализированы исследователями.

В более поздних исследованиях, как правило, более полные и достоверные результаты. В исследовании Valsta et al в 2003 году измеряли только матаэрезинол и сециолаларицирезинол, в результате чего среднее употребление лигнанов финнами составило 434 мкг / день.

В исследовании Милдера и др. 2005 года о ларицирезиноле, матаэрезиноле, пинорезиноле и сециолаларицинезоне среднее употребление лигнанов голландцами составило 979 мкг / день.

В исследовании Хеделина и др. 2008 года, где включили ларицирезинол, матаэрезинол, медиресинол, пинорезинол, сециолаларицизинол и сирингарезинол, у шведских женщин средний показатель употребления лигнанов составил 1632 мкг / день. Как и ожидалось, чем больше измерять и количественно оценивать лигнанов в продуктах питания, тем больше общий показатель употребления лигнанов.

Чем же полезны лигнаны?

Многие исследования подтвердили, что лигнаны необходимы для профилактики различных заболеваний.

1) Сердечно-сосудистые заболевания

Питаясь продуктами богатыми на лигнаны (цельные зерна, орехи и семена, бобовые), мы уменьшаем сердечно-сосудистые проблемы. Вполне вероятно, что не только лигнаны, но и другие питательные вещества и фитохимикаты, обнаруженные в этих продуктах, обладают кардиозащитным эффектом.

У мужчин с высоким уровнем энтеролактона в сыворотке значительно меньше шансов умереть от ишемической болезни сердца или сердечно-сосудистых заболеваний.

Семена льна являются одними из самых богатых источников растительных лигнанов в рационе человека, но они также и хорошие источники других питательных веществ с кардиозащитным эффектом, как жирные кислоты омега-3 и клетчатка.

В четырех клинических испытаниях было установлено, что употребление всего 30 — 50 г / сут льняного семени в течение 4 — 12 недель приводит к умеренному снижению уровня холестерина на 8 -14%.

Хотя результаты некоторых исследований указывают на то, что питание, богатое целыми зернами и орехами связано со значительным снижением сердечно-сосудистых заболеваний, еще не ясно, являются ли сами лигнаны кардиозащитными.

2) Приливы у женщин в менопаузе

Ученые обнаружили, что энтеролактон представляет собой безопасное вещество для стабилизации гормонов во время менопаузы, что, в свою очередь, помогает смягчить симптомы приливов. Лигнаны эффективно уменьшают приливы у женщин в постменопаузе на 53%.

3) Рак молочной железы

Исследования подтверждают гипотезу о том, что низкий уровень энтеролактона в крови связан с более высокой предрасположенностью к раку молочной железы. Мета-анализ взаимосвязи лигнанов и рака груди включал исследования, опубликованные в период с 1997 по август 2009 года.

Исследователи обнаружили, что у женщин в постменопаузе с более высоким употреблением лигнанов намного ниже риск рака молочной железы.

Во Франции на 58000 женщин в течение 7 лет проводили испытание: подсчитывали количество растений, которые женщины употребляли, и их влияние на предрасположенность к раку молочной железы. Всего было диагностировано 1469 случаев рака. Женщины, употреблявшие больше всего лигнанов (более 1395 микрограммов в день), имели меньший риск рака.

4) Вес тела

В перспективном исследовании 2015 г в США заметили взаимосвязь между выделением в моче энтеролактона и энтеродиола и изменением веса у женщин. Ученые предполагают, что лигнаны играют определенную роль в регуляции массы тела, но проведенные исследования были весьма ограничены, результаты которых свидетельствуют о том, что более высокая экскреция в моче энтеродиола связана с умеренно медленным увеличением веса.

Лигнаны также предупреждают рак предстательной железы, остеопороз и обладают противовоспалительными свойствами.

Нужно ли принимать добавки лигнанов?

Если ваше питание в основном состоит из нерафинированных продуктов с высоким содержанием клетчатки, вы, вероятно, получаете хорошее количество лигнанов. Рекомендуется доза клетчатки 23 — 30 граммов в день. Она обеспечивает оптимальное количество лигнанов из растительной пищи.

Такая доза довольно маленькая, хотя очень немногие люди вообще употребляют такое количество клетчатки. В среднем ежедневное употребление клетчатки составляет всего 15 грамм.

Другая проблема, которая может повлиять на активность лигнанов — это пищеварительная система. Если вы питаетесь правильно, а лигнаны все равно не могут преобразовываться в фитоэстрогены, то проверьте состояние вашего кишечника.

Пищевые добавки лигнанов являются хорошим вариантом для людей, которые питаются вредными продуктами. Но знайте, что эти добавки могут быть изготовлены из различных растительных источников, не только из льняного или кунжутного семени.

Читайте также другие интересные статьи:

лигнин - Lignin - qwe.wiki

Лигнин представляет собой класс сложных органических полимеров , которые образуют основные конструкционные материалы в опорных тканях сосудистых растений и некоторых водорослей . Лигнины особенно важны в формировании клеточных стенок , особенно в древесине и коре , потому что они придают жесткость и не легко загнивают. Химически, лигнины являются сшитыми фенольными полимерами.

история

Лигнин впервые был упомянут в 1813 году швейцарским ботаником А.П. Декандоль , который описал его в качестве волокнистого материала, безвкусный, нерастворимый в воде и спирте , но растворим в слабых щелочных растворах, и которые могут быть осаждали из раствора с использованием кислоты. Он назвал вещество «лигнин», который является производным от латинского слова Лигнума , то есть дерево. Это одна из наиболее распространенных органических полимеров на Земле , превышен только целлюлозой . Лигнин составляет 30% от не- ископаемого органического углерода и от 20 до 35% от сухой массы дерева. Каменноугольный период (геология) в части , определенной эволюции лигнина.

Состав и структура

Состав лигнина варьирует от вида к виду. Пример композиции из осины образца составляет 63,4% углерода, 5,9% водорода, 0,7% золы (минеральных компонентов), и 30% кислорода (по разности), что примерно соответствует формуле (С ₃₁ Н ₃₄ О ₁₁ ) _п .

Как биополимер , лигнин необычен из - за его неоднородность и отсутствия определенной первичной структуры. Его наиболее часто отмечена функцией является поддержка через усиление древесины ( в основном состоит из ксилемы клеток и одревесневших Склеренхима волокон) в сосудистых растениях.

В lignols, что сшиваются бывают трех основных типов, полученных из всех фенилпропана: 4-гидрокси-3-methoxyphenylpropane, 3,5-диметокси-4-hydroxyphenylpropane, и 4-hydroxyphenylpropane. Первые, как правило, более распространены в хвойных и лиственных пород в последний.

Лигнин представляет собой поперечно-сшитый полимер с молекулярной массой , превышающей 10000 ц . Это относительно гидрофобными и богатые ароматическими субъединиц. Степень полимеризации трудно измерить, так как материал является гетерогенным. Различные типы лигнина были описаны в зависимости от способа выделения.

Три monolignol мономеров являются предшественниками, все из которых Метоксилированных до различных степеней: р -coumaryl спирта , кониферилового спирта и синапилового спирта . Этот lignols включены в лигнин в виде фенилпропаноид р - гидроксифенил (H), guaiacyl (G) и сирингиловы (S) соответственно. Голосеменные имеют лигнин , который состоит почти полностью из G с небольшими количествами H. Это из двудольных покрытосеменных чаще , чем не смесь G и S (с очень небольшим количеством H), и однодольные лигнин представляет собой смесь всех трех. Многие травы имеют в основном G, в то время как некоторые пальмы имеют в основном S. Все лигнинов содержат небольшое количество неполных или измененных монолигнолов, а также другие мономеры являются видными в недревесных растениях.

Биологическая функция

Лигнин заполняет пространство в клеточной стенке между целлюлозой , гемицеллюлозы и пектиновых компонентов, особенно в сосудистой и опорных тканей: ксилемы трахеид , элементы сосудов и sclereid клеток. Он ковалентно связан с гемицеллюлозой и , следовательно , сшивками различных растительных полисахаридов , приданием механической прочности клеточной стенки и расширением завода в целом. Это особенно много в древесине сжатия , но дефицитное при растяжении древесине, которые являются типами реакции древесины .

Лигнин играет решающую роль в проведении воды в растение стебли. В полисахаридных компонентах растительных клеточных стенок высоко гидрофильные , и , таким образом , проницаемые для воды, в то время как лигнин является более гидрофобным . Сшивание полисахаридов лигнина является препятствием для поглощения воды к клеточной стенке. Таким образом, лигнин позволяет сосудистой ткани завода эффективно проводить воду. Лигнин присутствует во всех сосудистых растений , но не в бриофитов , поддерживает идею о том , что исходная функция лигнина была ограничена водным транспортом. Тем не менее, он присутствует в красных водорослей , что позволяет предположить , что общий предок растений и красных водорослей также синтезированы лигнин. Это говорит о том , что его первоначальная функция была структурным; он играет эту роль в красной водоросли Calliarthron , где она поддерживает соединения между кальцинированными сегментами. Другая возможность состоит в том, что лигнин в красных водорослях и в растениях , является результатом конвергентной эволюции , а не общего происхождения.

Экономическое значение

Глобальное промышленное производство лигнина является следствием производства бумаги. В 1988 году было произведено более 220 миллионов тонн бумаги по всему миру. Большая часть этой работы была делигнифицируются; Лигнин содержит около 1/3 от массы лигноцеллюлозы, предшественника бумаги. Таким образом, можно видеть, что лигнин обрабатывается на очень больших масштабах. Лигнин является препятствием для изготовления бумаги, как это цвет, он желтеет на воздухе, и его присутствие ослабляет бумагу. После отделения от целлюлозы, оно сжигается в качестве топлива. Только часть используются в широком диапазоне применений с низкой интенсивностью, где форма, но не качество важно.

Механическая, или с высоким выходом целлюлоза , который используется для изготовления газетной бумаги , содержит большую часть лигнина , первоначально присутствующего в древесине. Этот лигнин отвечает за пожелтение газетной бумаги с возрастом. Высокое качество бумаги требует удаления лигнина из целлюлозной массы. Эти процессы делигнификации являются основными технологиями в целлюлозно - бумажной промышленности, а также источник значительных экологических проблем.

В сульфитной варки целлюлозы , лигнина удаляется из древесной целлюлозы как лигносульфонаты , для которых были предложены многие приложения. Они используются в качестве диспергаторов , увлажнителей , стабилизаторов эмульсии , а также секвестрантов ( очистки воды ).

Лигнин удаляют в процессе сульфатной обычно сжигали его стоимости топлива, обеспечение энергии для питания мельницы. Два коммерческих существуют процессы для удаления лигнина из черного щелока на более высокое значение используется: LignoBoost (Швеция) и LignoForce (Канада). Более высокое качество лигнин представляет потенциал стать возобновляемым источником ароматических соединений для химической промышленности, с адресуемым рынком более чем $ 130 млрд.

Учитывая , что она является наиболее распространенным биополимером после целлюлозы , лигнин был исследован в качестве сырья для производства биотоплива.

Биосинтез

Лигнин Биосинтез начинается в цитозоле с синтезом гликозилированных монолигнолов из аминокислоты фенилаланина . Эти первые реакции являются общими с фенилпропаноидным путем. Придает глюкоза оказывает им растворимые в воде и менее токсичны . После того, как транспортируется через клеточную мембрану в апопласт , глюкоза удаляется, и полимеризация начинается. Многое о его анаболизма не понял , даже после более чем столетнего изучения.

Полимеризации шаг, который представляет собой радикал-радикал связи, является катализируемой с помощью окислительных ферментов . Оба пероксидазы и лакказы ферменты присутствуют в растение клеточных стенок , и не известно , или оба из этих групп , участвует ли один в полимеризации. Также могут быть вовлечены Низкие окислители молекулярной массы. Окислительный фермент катализирует образование monolignol радикалов . Эти радикалы часто говорят , чтобы пройти некатализированным соединение с образованием лигнина полимера , но эта гипотеза была недавно под сомнение. Альтернативная теория , которая включает в себя неопределенный биологический контроль, однако , не получили широкого признания.

биологический распад

В отличие от других био-полимеров (например, протеины, ДНК, и даже целлюлозы), лигнин устойчив к деградации и кислото- и катализируемым основанием гидролизом. Однако степень, в которой лигнин делает или не ухудшать зависит от вида и типа растительной ткани. Например, сирингиловых (S) Lignol более восприимчивы к деградации грибка, как это имеет меньше арил-арил связи и более низкий окислительно-восстановительный потенциал, чем guaiacyl единиц. Потому что сшитый с другими компонентами клеточных стенок, лигнин уменьшает доступность целлюлозы и гемицеллюлоз в микробные ферменты, что приводит к снижению перевариваемости биомассы.

Некоторые лигнинолитических ферменты включают гем пероксидазу , такие как лигнин пероксидазу , марганец , пероксидазы , разносторонние пероксидазы и окрашивают-обесцвечивающую пероксидазу , а также на основе меди лакказы . Лигнин пероксидаза окисляет не-фенольный лигнин, тогда как марганец пероксидаза только окислять фенольные структуры. Краситель-обесцвечивающие пероксидазы, или DyPs, обладают каталитической активностью в широком диапазоне модельных соединений лигнина, но их в естественных условиях субстрата неизвестен. В общем, лакказы окисляют фенольные субстраты , но некоторые грибковые лакказы , как были показаны , не окисляют фенольные субстраты в присутствии синтетических окислительно - восстановительных медиаторов.

деградация лигнина грибами

Хорошо изученные лигнинолитических ферменты находятся в Phanerochaete Chrysosporium и других белых грибов гнили . Некоторые белые гнили грибы, такие как С. subvermispora , могут ухудшить лигнин в лигноцеллюлозном, а других лишены этой способности. Большинство грибковых деградации лигнина включает секретируемую пероксидазу . Многие грибковые лакказы также секретируется, которые способствуют деградации лигнина фенольных производных соединений, хотя некоторые внутриклеточные грибковые лакказы также были описаны. Важный аспект грибковой деградации лигнина является активность вспомогательных ферментов для получения H ₂ O ₂ , необходимое для функции лигнина пероксидазы и других гема пероксидаз .

Деградация Лигнин бактериями

Бактерии не имеют большинство ферментов, используемые в грибковой деградации лигнина, но бактериальное разложение может быть весьма обширно. Лигнинолитическая активность бактерий не была широко изучена, хотя она была впервые описана в 1930 г. Многих бактериальных DyPs были охарактеризовано. Бактерии не выражают какие-либо из пероксидаз растений типа (лигнин пероксидазы, Mn пероксидазы, или универсальные пероксидазы), но три из четырех классов DYP можно найти только в бактериях. В отличии от грибов, большинство бактериальных ферменты, участвующие в деградации лигнина являются внутриклеточными, в том числе двух классов DYP и большинстве бактериальных лакказов.

Бактериальный деградации лигнина особенно актуальна в водных системах , таких как озера, реки и ручьи, где входы наземного материала (например , опавших листьев) могут входить водные пути и Leach растворенного органического углерода , богатого лигнина, целлюлозы, гемицеллюлозы и. В среде, лигнин может быть снижен либо биотический с помощью бактерий или небиологического с помощью фотохимического изменения, и часто последних помогает в первом. В дополнение к наличию или отсутствию света, некоторые из экологических факторов влияет на способность к биологическому разложению лигнина, в том числе композиции бактериального сообщества, минеральных ассоциаций, и окислительно - восстановительного состояния.

Пиролиз

Пиролиз лигнина при сжигании древесины или древесного угля производства дает целый ряд продуктов, из которых наиболее характерными из них являются метокси - замещенных фенолов . Из них наиболее важными являются гваяколом и syringol и их производные. Их присутствие может быть использовано для трассировки дыма источник в лесной пожар. В приготовлении пищи , лигнин в виде твердых пород древесины является важным источником этих двух соединений, которые придают характерный аромат и вкус копчености , такие как барбекю . Основные ароматические соединения копченой ветчины являются гваякол , и его производные , 4-, 5- и 6-метил, а также 2,6-диметилфенол. Эти соединения получают путем термического разложения лигнина в древесине , используемой в коптильне.

Химический анализ

Обычный способом лигнина в количественном целлюлозно - бумажной промышленности является Класона лигнина и растворимым в кислоте тест лигнина, который стандартизирован в соответствии с процедурой TAPPI или NREL. Целлюлоза сначала декристаллизуют и частично деполимеризации в олигомеры, сохраняя образец в 72% -ной серной кислоты при температуре 30 ° С в течение 1 ч. Затем кислота разбавляет до 4% добавления воды, а деполимеризация завершается либо кипения (100 ° С) в течение 4 ч или давление приготовления пищи при давлении 2 бара (124 ° С) в течение 1 ч. Кислоты вымывается и сушат образец. Остаток , который остается называется Класон лигнин. Часть лигнина, растворимый в кислоте лигнина (ASL) растворяется в кислоте. ASL количественно определяется интенсивностью его УФ - поглощения пика при длине волны 280 нм. Метод подходит для древесных лигнинов, но не одинаково хорошо для разнообразных лигнинов из различных источников. Состав углеводов может быть также проанализирован с щелоков Класона, хотя может быть пробой сахара продукты (фурфурол и 5-оксиметилфурфурола ).

Раствор соляной кислоты и флороглюцин используется для обнаружения лигнина (тест Визнер). Блестящий красный цвет развивается, благодаря наличию coniferaldehyde групп в лигнин.

Thioglycolysis представляет собой аналитический метод для лигнина количественного . Структура лигнина также может быть изучена с помощью компьютерного моделирования.

Thermochemolysis (химический разрыв вниз вещества под вакуумом и при высокой температуре) с гидроксидом тетраметиламмонии (ТМАН) или оксидом меди также используется для характеристики лигнина химического состава. Отношение сирингиловых Lignol (S) , чтобы ванилило Lignol (V) и коричный Lignol (С) ванилил Lignol (V) является переменным в зависимости от типа растений , и , следовательно , может быть использовано для отслеживания источников растений в водных системах ( по сравнению с древесным не- древесная и покрытосеменных против голосеменных). Соотношения карбоновой кислоты (Ad) до альдегида (Al) форма lignols (Ad / Al) , показывает , диагенетическую информацию, с более высокими коэффициентами , указывающих более высокой степенью деградации материала. Увеличение стоимости (Ad / Al) указывают на окислительный реакция расщепления произошло на алкильной боковой цепи лигнина , который , как было показано, является шагом в распаде древесины многими белой гнили и некоторых мягких гнили грибов .

Твердотельный ¹³ С ЯМР был использован , чтобы посмотреть на концентрации лигнина, а также других основных компонентов в древесине , например целлюлозы , и как это меняется с микробного распада. Традиционное решение состояния ЯМР для лигнина возможно. Тем не менее, многие интактные лигнины имеют сшитую, очень высокую молярную массу фракции, которое трудно растворить даже для функционализации.

Рекомендации

внешняя ссылка

Смотрите также

• 
  Анализ на онкомаркеры что это такое
• 
  Бэкап что это такое и зачем
• 
  Кислородный датчик что это такое
• 
  Алмазная вышивка что это такое
• 
  Флуоресцентные краски что это такое
• 
  Послед после родов что это такое фото
• 
  Орви что это такое
• 
  Субстрат что это такое
• 
  Сто что это такое в автомобиле
• 
  Скаредность что это такое
• 
  Фриссон что это такое