Оценка биологического потенциала водных экстрактов древесных отходов с использованием ультрафиолетовой/видимой спектроскопии и тест-объектов

Целью проведенного исследования являлось изучение влияния условий водной экстракции древесных опилок на биологическую активность экстрактивных веществ по отношению к тест-объектам разных таксономических и экологических групп: базидиомицету Pleurotus ostreatus 0482, бактериям рода Bacillus, редису Raphanus sativus (L.). Установлено, что полученные растворы подавляют рост и развитие большинства исследуемых тест-объектов пропорционально температуре экстракции (до 40% по отдельным показателям). В то же время эффективность утилизации компонентов древесины Pleurotus ostreatus 0482 при твердофазном культивировании возрастает на 25–40% после удаления водорастворимых экстрактивных веществ. Проведено фракционирование экстрактов с последовательным использованием гексана и хлороформа. Для всех органических и водных фаз получены спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Сравнение спектральных характеристик выявило максимумы поглощения в диапазоне 200–300 нм. При этом с ростом температуры экстракции увеличивается число пиков, всего идентифицировано восемь максимумов, включая бато- и гипсохромные сдвиги одного и того же соединения. Математическая обработка спектров выявила паттерны, связывающие спектральные характеристики с биологическим действием экстрактов. Анализ максимумов поглощения указывает на присутствие лигнанов как вероятных фитотоксинов, флавоноидов и стильбенов как возможных индукторов ферментативной активности. В результате проведенной работы проанализирована предполагаемая химическая природа биоактивных соединений, а также исследованы возможные механизмы их действия и направления практического использования результатов.

1. Капустина Л.М., Агабабаев М.С., Акберов К.Ч., Агабабаева Н.М. Анализ современного состояния и тенденций развития мирового рынка древесины // Естественно-гуманитарные исследования. 2024. N 4. С. 141–145. EDN: KYOQCS.

2. Макаренко Е.Л. Оценка образования отходов лесозаготовки и деревообработки в центральной экологической зоне байкальской природной территории // Успехи современного естествознания. 2020. N 5. C. 63–69. DOI: 10.17513/use.37393. EDN: FUHUXG.

3. Parobek J., Paluš H. Wood-based waste management – important resources for construction of the built environment // Creating a roadmap towards circularity in the built environment / L. Bragança, M. Cvetkovska, R. Askar, V. Ungureanu (eds). Cham: Springer, 2023. P. 213–223. DOI: 10.1007/978-3-031-45980-1_18.

4. Udali A., Chung W., Talbot B., Grigolato S. Managing harvesting residues: a systematic review of management treatments around the world // International Journal of Forest Research. 2025. Vol. 98, no. 2. P. 117–135. DOI: 10.1093/forestry/cpae041.

5. De Medeiros T.D.M., Dufossé L., Bicas J.L. Lignocellulosic substrates as starting materials for the production of bioactive biopigments // Food Chemistry: X. 2022. Vol. 13. P. 100223. DOI: 10.1016/j.fochx.2022.100223.

6. Chen J., Ma X., Liang M., Guo Z., Cai Y., Zhu C., et al. Physical-chemical-biological pretreatment for biomass degradation and industrial applications: a review // Waste. 2024. Vol. 2, no. 4. P. 451–473. DOI: 10.3390/waste2040024.

7. Гладышева Е.К. Предварительная гидротермическая обработка и паровой взрыв целлюлозосодержащего сырья для последующей биотехнологической трансформации: обзор // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2024. Т. 14. N 2. С. 184–194. DOI: 10.21285/achb.919. EDN: IDUAXB.

8. Camilleri E., Narayan S., Lingam D., Blundell R. Mycelium-based composites: an updated comprehensive overview // Biotechnology Advances. 2025. Vol. 79. P. 108517. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2025.108517.

9. Абдуазимов Б.Б., Биковенс О.Э., Нейберте Б.Я., Халилов Р.М. Химический состав гидролизных лигнинов рисовой лузги, древесных опилок, шелухи семян хлопчатника гидролизных заводов Узбекистана и оптимальные условия получения водорастворимого нитролигнина // Химия растительного сырья. 2024. N 2. С. 76–88. DOI: 10.14258/jcprm.20240213170. EDN: CKUXVC.

10. Зайцева Л.А., Волкова А.В., Миневич И.Э. Получение целлюлозного продукта из конопляной лузги // Ползуновский вестник. 2023. N 2. С. 174–183. DOI: 10.25712/ ASTU.2072-8921.2023.02.023. EDN: WCTYHR.

11. Yu K., van den Hoogen J., Wang Z., Averill C., Routh D., Smith G R., et al. The biogeography of relative abundance of soil fungi versus bacteria in surface topsoil // Earth System Science Data. 2022. Vol. 14. P. 4339–4350. DOI: 10.5194/essd-14-4339-2022.

12. De Souza C.C., Guimarães J.M., dos Santos Pereira S., Mariúba L.A.M. The multifunctionality of expression systems in Bacillus subtilis: emerging devices for the production of recombinant proteins // Experimental Biology and Medicine. 2021. Vol. 246. P. 2443–2453. DOI: 10.1177/15353702211030189.

13. Lzaod S., Sharma S., Das S., Dutta T. Harnessing recombinant Bacillus licheniformis CotA laccase for electrochemical detection of catechol // Journal of Biotechnology. 2025. Vol. 403. P. 30–39. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2025.03.017.

14. Закалюкина Ю.В., Зайцев А.Р., Бирюков М.В. Оценка целлюлозоразрушающей активности актинобактерий, ассоциированных с муравьями // Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. 2021. Т. 76. N 1. С. 24–32. EDN: MSZJFF.

15. Ahmad M.M., Azoddein A.M., Olalere O.A., Isa S. A predictive batch culture growth and biosynthesis for Bacillus cereus (ATCC 14579) using response surface methodology // Journal of Environmental Bioremediation and Toxicology. 2022. Vol. 5, no. 2. P. 40–45. DOI: 10.54987/jebat.v5i2.765.

16. Deng H., Zhang Y., Liu K., Mao Q., Agathokleous E. Allelopathic effects of Eucalyptus extract and wood vinegar on germination and sprouting of rapeseed (Brassica rapa L.) // Environmental Science and Pollution Research. 2024. Vol. 31. P. 4280–4289. DOI: 10.1007/s11356-023-31481-w.

17. Cerdà V., Phansi P., Ferreira S.L. From mono- to multicomponent methods in UV-VIS spectrophotometric and fluorimetric quantitative analysis – a review // Trends in Analytical Chemistry. 2022. Vol. 157. P. 116772. DOI: 10.1016/j.trac.2022.116772.

18. Novy V., Nielsen F., Cullen D., Sabat G., Houtman C.J., Hunt C.G. The characteristics of insoluble softwood substrates affect fungal morphology, secretome composition, and hydrolytic efficiency of enzymes produced by Trichoderma reesei // Biotechnology for Biofuels. 2021. Vol. 14. P. 105. DOI: 10.1186/s13068-021-01955-5.

19. Van Boerdonk S., Saake P., Wanke A., Neumann U., Zuccaro A. β-Glucan-binding proteins are key modulators of immunity and symbiosis in mutualistic plant-microbe interactions // Current Opinion in Plant Biology. 2024. Vol. 81. P. 102610. DOI: 10.1016/j.pbi.2024.102610.

20. Verkasalo E., Roitto M., Möttönen V., Tanner J., Kumar A., Kilpeläinen P., et al. Extractives of tree biomass of scots pine (Pinus sylvestris L.) for biorefining in four climatic regions in Finland – lipophilic compounds, stilbenes, and lignans // Forests. 2022. Vol. 13, no. 5. P. 779. DOI: 10.3390/f13050779.

21. Didion Y.P., Tjalsma T.G., Su Z., Malankowska M., Pinelo M. What is next? The greener future of solid liquid extraction of biobased compounds: novel techniques and solvents overpower traditional ones // Separation and Purification Technology. 2023. Vol. 320. P. 124147. DOI: 10.1016/j.seppur.2023.124147.

22. Craig A.P., Franca A.S., Irudayaraj J. Pattern recognition applied to spectroscopy: conventional methods and future directions // Pattern recognition: practices, perspectives and challenges / ed. D.B. Vincent. Nova Science Publishers, 2013. P. 1–45.

23. Шагина Н.А., Азимова Ф.Ш., Мустафаева А.Т. Спектрофотометрическое исследование растительного экстракта зверобоя // Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2015. N Т13. С. 1301–1305. EDN: TWCIMB.

24. Roy S.K., Raha S.K., Dey S.K., Chakrabarty S.L. Induction and catabolite repression of beta-glucosidase synthesis in Myceliophthora thermophila D-14 (= ATCC 48104) // Applied and Environmental Microbiology. 1988. Vol. 54, no. 8. P. 2152–2153. DOI: 10.1128/ aem.54.8.2152-2153.1988.

25. Ražná K., Nôžková J., Vargaová A., Harenčár L., Bjelková M. Biological functions of lignans in plants // Agriculture (Pol’nohospodárstvo). 2021. Vol. 67, no. 4. P. 155–165. DOI: 10.2478/agri-2021-0014.

26. Patyra A., Kołtun-Jasion M., Jakubiak O., Kiss A.K. Extraction techniques and analytical methods for isolation and characterization of lignans // Plants. 2022. Vol. 11, no. 17. P. 2323. DOI: 10.3390/plants11172323.

27. Сокуренко М.С., Соловьева Н.Л., Бессонов В.В., Мазо В.К. Полифенольные соединения класса стильбеноидов: классификация, представители, содержание в растительном сырье, особенности структуры, использование в пищевой промышленности и фармации // Вопросы питания. 2019. Т. 88. N 1. С. 17–25. DOI: 10.24411/00428833-2019-10002. EDN: VVQQDU.

28. Rafi M., Nurcahyo B., Wahyuni W.T., Arif Z., Septaningsih D.A., Putri S.P., et al. Feasibility of UV-Vis spectral fingerprinting combined with chemometrics for rapid detection of Phyllanthus niruri adulteration with Leucaena leucocephala // Sains Malaysiana. 2021. Vol. 50, no. 4. P. 991–1006. DOI: 10.17576/JSM-2021-5004-10.

29. Guo N., Zhu Y.-W., Jiang Y.-W., Li H.-K., Liu Z.-M., Wang W., et al. Improvement of flavonoid aglycone and biological activity of mulberry leaves by solid-state fermentation // Industrial Crops and Products. 2020. Vol. 148. P. 112287. DOI: 10.1016/j.indcrop.2020.112287.