vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/2227-2925-2018-8-2-9-18vuzbiochemi-106Research ArticleХИМИЧЕСКИЕ НАУКИCHEMICAL SCIENCESСРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОСТАВА НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ПРОДУКТОВ СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ЭКСТРАКЦИИ СОЛОМЫ ПШЕНИЦЫ ЭТАНОЛОМ И ДИМЕТИЛКАРБОНАТОМA COMPARATIVE STUDY OF LOW-MOLECULAR-WEIGHT PRODUCTS EXTRACTED FROM WHEAT STRAW USING ETHANOL AND DIMETHYL CARBONATEФоминаЕ. С.Elena Snoemail@neicon.ruЕвстафьевС. Н.Evstaf`evS. N.noemail@neicon.ruИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation20182309201982918Copyright © Фомина Е.С., Евстафьев С.Н., 20192019Фомина Е.С., Евстафьев С.Н.Фомина Е.С., Evstaf`ev S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/106

Сверхкритическая экстракция является одним из многообещающих методов подготовки лигноцеллюлозного сырья для последующей биохимической переработки. В работе выполнен сравнительный анализ состава низкомолекулярных продуктов, полученных при экстракции соломы пшеницы в автоклаве при 285оС в течение 10 мин. В качестве растворителей использованы этанол и диметилкарбонат, близкие по растворяющей способности, но различающиеся алкилирующими свойствами. Установлено, что экстракция соломы диметилкарбонатом характеризуется высокой эффективностью. Получен больший выход экстракта, чем при этанолизе, с высоким содержанием гексанорастворимых соединений. В их составе выявлено преобладающее содержание метиловых эфиров карбоновых кислот, а в составе продуктов фрагментации лигнина -соединений вератрового типа. Предложен механизм образования низкомолекулярных продуктов фрагментации лигнина в условиях сверхкритической экстракции, включающий процессы радикального разрыва алкиларильных эфирных связей, С-С-связей в боковом радикале, реакции дегидратации, этерификации и переэтерификации, а при сверхкритическом этанолизе дополнительно реакцию гидрирования и кето-енольные перегруппировки с образованием кетонов.

Supercritical extraction is a promising method for the preparation of lignocellulosic raw material for subse-quent biochemical processing. This paper presents a comparative analysis of low-molecular-weight prod-ucts extracted from wheat straw in a batch-type autoclave at a temperature of 285С for 10 min. Ethanol and dimethyl carbonate were used as solvents, since these compounds are known to be similar in terms of their dissolution ability but different in terms of their alkylating properties. It is found that wheat straw ex-traction using dimethyl carbonate demonstrates a high level of efficiency. Compared to ethanolysis, a greater extract yield characterized by a high content of hexanol-soluble compounds was obtained. These compounds predominantly included methyl esters of carboxylic acids. On the other hand, lignin fragmentation products were dominated by veratrous-type compounds. A mechanism is proposed for obtaining low-molecular lignin fragmentation products under the conditions of supercritical extraction, which is based on the processes of a radical cleavage of alkyl aryl ester bonds and C-C bonds in the side radical, as well as on the reactions of dehydration, esterification and re-esterification. When this mechanism is applied under the conditions of supercritical ethanolysis, it additionally involves the reactions of hydrogenation and keto-enol rearrangement with the formation of ketones.

сверхкритическая экстракцияэтанолиздиметилкарбонатмеханизм фрагментации лигнинасолома пшеницыsupercritical extractionethanolysisdimethyl carbonatemechanism of lignin fragmentationwheat strawReferencesГрушников О.П., Елкин В.В. Достижения и проблемы химии лигнина. М.: Наука, 1973. 296 с.Грушников О.П., Елкин В.В. Достижения и проблемы химии лигнина. М.: Наука, 1973. 296 с.Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина (химия, ультраструктура, реакции). М: Лесная промышленность,1988. 512 с.Фенгел Д., Вегенер Г. Древесина (химия, ультраструктура, реакции). М: Лесная промышленность,1988. 512 с.Wang K., Bauer S., Sun R. Structural Transformation of Miscanthus × giganteus Lignin Fractionated under Mild Formosolv, Basic Organosolv, and Cellulolytic Enzyme Conditions // J. Agric.Food Chem. 2012. N 60. P. 144-152.Wang K., Bauer S., Sun R. Structural Transformation of Miscanthus × giganteus Lignin Fractionated under Mild Formosolv, Basic Organosolv, and Cellulolytic Enzyme Conditions // J. Agric.Food Chem. 2012. N 60. P. 144-152.Евстафьев С.Н., Хоанг К.К. Влияние условий обработки на выход и состав продуктов фракционирования соломы пшеницы в среде хлорида 1-бутил-3-метилимидазолия // Химия растительного сырья. 2016. N 4. С. 27-34.Евстафьев С.Н., Хоанг К.К. Влияние условий обработки на выход и состав продуктов фракционирования соломы пшеницы в среде хлорида 1-бутил-3-метилимидазолия // Химия растительного сырья. 2016. N 4. С. 27-34.Арико Ф., Тундо П. Диметилкарбонат - современный «зеленый» реагент и растворитель // Успехи химии. 2010. T. 79, N 6. С. 532-543.Арико Ф., Тундо П. Диметилкарбонат - современный «зеленый» реагент и растворитель // Успехи химии. 2010. T. 79, N 6. С. 532-543.Tao H. X., Xie X. A., Zheng C. Y., and Zhan X. Q. Liquefaction of cornstalk cellulose in sub/super-critical ethanol // Journal of Northwest University A.&F. (Natural Science Edition). 2014. 01. P. 196-204.Tao H. X., Xie X. A., Zheng C. Y., and Zhan X. Q. Liquefaction of cornstalk cellulose in sub/super-critical ethanol // Journal of Northwest University A.&F. (Natural Science Edition). 2014. 01. P. 196-204.Li W., Xie X., TangC. Z., Li Y., Li L., Wang Y. L., Fan D., and Wei X.The distribution of bio-oil components with the effects of sub/supercritical ethanol and free radicals during cellulose liquefaction // BioResources. 2016. Vol. 11, N 4. P. 9771-9788.Li W., Xie X., TangC. Z., Li Y., Li L., Wang Y. L., Fan D., and Wei X.The distribution of bio-oil components with the effects of sub/supercritical ethanol and free radicals during cellulose liquefaction // BioResources. 2016. Vol. 11, N 4. P. 9771-9788.Телеснин Р.В. Молекулярная физика. М.: Высш. шк., 1973. 360 с.Телеснин Р.В. Молекулярная физика. М.: Высш. шк., 1973. 360 с.Фомина Е. С., Смирнов В. В., Евстафьев С. Н. Состав жирных кислот соломы пшеницы и овса // Тр. Региональной научно-практической конф. «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических процессов». Иркутск, 2010.Фомина Е. С., Смирнов В. В., Евстафьев С. Н. Состав жирных кислот соломы пшеницы и овса // Тр. Региональной научно-практической конф. «Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых и металлургических процессов». Иркутск, 2010.Sarkanen K.V., Ludwig С.H. Lignins.Occurrence, formation, structure and reactions. Wiley Interscience, 1975. 632 с.Sarkanen K.V., Ludwig С.H. Lignins.Occurrence, formation, structure and reactions. Wiley Interscience, 1975. 632 с.Шорыгина Н.Н., Резников В.М., Елкин В.В. Реакционная способность лигнина. М.: Наука, 1976. 368 с.Шорыгина Н.Н., Резников В.М., Елкин В.В. Реакционная способность лигнина. М.: Наука, 1976. 368 с.Метревели А.К., Метревели П.К., Макаров И.Е., Пономарев А.В. Ароматические продукты радиационно-термической деструкции лигнина и хитина. // Химия высоких энергий. 2013.Т. 47, N 2. С. 89-94.Метревели А.К., Метревели П.К., Макаров И.Е., Пономарев А.В. Ароматические продукты радиационно-термической деструкции лигнина и хитина. // Химия высоких энергий. 2013.Т. 47, N 2. С. 89-94.Ekman K.H., Lindberg J.J. On the origin of the infra-red bands in the 1720 cm-1 region in lignins // Paperija Puu. 1960. V. 42. P. 21-22.Ekman K.H., Lindberg J.J. On the origin of the infra-red bands in the 1720 cm-1 region in lignins // Paperija Puu. 1960. V. 42. P. 21-22.Marton J., Adler E. Marton J., Adler E. Reactions of lignin with methanol hydrochloric acid. A discussion of some structural questions // Tappi. 1963.V. 46. P. 92-96.Marton J., Adler E. Marton J., Adler E. Reactions of lignin with methanol hydrochloric acid. A discussion of some structural questions // Tappi. 1963.V. 46. P. 92-96.Gellerstedt G., Lindfors E. Hydrophilic groups in lignin after oxygen bleaching // Tappi J., 1987. V. 70, N. 6, P. 119-122.Gellerstedt G., Lindfors E. Hydrophilic groups in lignin after oxygen bleaching // Tappi J., 1987. V. 70, N. 6, P. 119-122.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.