ЭНТЕРОСОРБЕТЫ ИЗ КОРЫ БЕРЕЗЫ С НАНЕСЕННЫМ

УДК 630.86.002
ЭНТЕРОСОРБЕТЫ ИЗ КОРЫ БЕРЕЗЫ С НАНЕСЕННЫМ БЕТУЛИНОМ
Толстых Е.В.,
научный руководитель д-р хим. наук Кузнецова С.А.
Сибирский федеральный университет
На предприятиях, осуществляющих деревообработку, производство фанеры и
древесного угля, образуется значительное количество отходов березовой коры, которая
является источником ценных веществ. Березовая кора состоит из внешнего слоя
(бересты) и внутреннего слоя (луба), имеющие различный химический состав, причем
экстрактивные вещества находят все большее применение. Основным компонентом
экстракта бересты березы является тритерпеновый спирт – бетулин, который является
биологически
активным
веществом,
обладающий
широким
спектром
фармакологической активности. Пористая структура луба и коры березы может служить
основой для получения энтеросорбентов [1-2].
Энтеросорбенты - это препараты, эффективно связывающие в желудочнокишечном тракте эндогенные и экзогенные соединения, надмолекулярные структуры и
клетки с целью лечения или профилактики болезней. Одним из известных
энтеросорбентов является полифепан [3]. Основным сырьем для его получения является
гидролизный лигнин, однако из-за сокращения гидролизных производств уменьшается
сырьевая база для его получения. Аналоги полифепана могут быть получены и из других
видов сырья растительного происхождения, в частности из твердых остатков
экстракционной переработки растительного сырья. Удаление экстрактивных веществ,
находящихся в порах растительного сырья, способствует формированию развитой
пористой структуры в твердом остатке экстракции, которая состоит из макро, мезо и
микропор. Благодаря наличию пор сорбенты способны поглощать (адсорбировать)
различные органические и неорганические вещества.
Традиционные методы получения углеродных сорбентов из растительного сырья
являются энергозатратными, поскольку включают стадии его пиролиза и активации при
повышенных температурах (600-800оС). При этом выход сорбента составляет менее 20%
от массы исходного материала. Использование для получения сорбентов пористых
твердых остатков экстракционной переработки растительного сырья позволяет
исключить стадии высокотемпературной обработки и избежать значительных потерь
исходного материала. Вследствие этого себестоимость такого рода сорбента из
растительных отходов будет значительно ниже, чем производимых термической
переработкой качественных видов сырья (например березовой древесины).
В ИХХТ СО РАН разработаны способы получения энтеросорбентов из коры и
луба березы, не уступающие по своим свойствам полифепану [4].
Поэтому поиск дополнительных источников сырья для получения природных
энтеросорбентов остается актуальной задачей.
В связи с этим целью настоящей работы являлось получение энтеросорбента из
луба и коры березы с нанесенным бетулином и исследование его сорбционной
активности.
Экспериментальная часть
В качестве исходного сырья использовали кору березы повислой, отобранную в
окрестностях Красноярска. Кору и отделенный от нее луб сушили при комнатной
температуре до воздушно-сухого состояния, измельчали на дезинтеграторе и отсеивали
рабочую фракцию луба и коры от 1 мм до 2 мм. Содержание лигнина в сорбентах из
коры березы составляет от 20 до 28%, а в полифепане – не ниже 77% [1].
Приготовление энтеросорбентов осуществляли обработкой луба (коры) 1%
раствором гидроксида натрия, как экстрагентом, наиболее полно извлекающего
вещества фенольной природы, при температуре обработки – 80 С, продолжительности –
1 ч, гидромодуле щелочь : луб (кора) = 7 : 1. Оставшуюся щелочь нейтрализовали 0,1%
HCl, затем луб (кору) березы промывали водой до нейтральной реакции промывных вод.
Полученный энтеросорбент сушили при температуре 1050С.
Для усиления фармакологической активности на полученный сорбент из луба и
коры березы дополнительно нанесли бетулин. Сорбент пропитали 1% спиртовым
(этанольным) раствором бетулина. Пропитку сорбента спиртовым раствором бетулина
проводили небольшими порциями, тщательно перемешивая. Далее пропитанный сорбент
выдерживали в течении суток в закрытой посуде при комнатной температуре, затем
сушили на воздухе до воздушно-сухого состояния, после чего при температуре 120°С в
течении 3 часов.
Сорбционные свойства проверяли по способности сорбента поглощать веществамаркеры: метиленовый синий и йод. Метиленовый синий моделирует класс
среднемолекулярных токсикантов (креатин, мочевая кислота, барбитураты и другие с
молекулярной массой до 500 а.е.м.). Молекулы метиленового синего адсорбируются на
поверхности мезопор сорбента, размер которых 2-50 нм. Поскольку молекулы йода
имеют небольшой размер, то они адсорбируются на поверхности микропор сорбента [5].
Сорбционную активность по йоду образцов определяли по ГОСТу 6217-74. Определение
сорбции метиленового синего проводили согласно ТУ-6–09–29–76. В качестве образцов
сравнения был выбран энтеросорбент «Полифепан» Иркутского института химии СО
РАН (Иркутск).
Обсуждение результатов
Выход энтеросорбента из луба березы, после обработки 1% щелочью составил 88
% от массы исходного луба, а из коры березы, составил 66 % от массы исходной коры.
В таблице 1 представлены данные по сорбционной активности энтеросорбентов
из луба, коры, и образцов пропитанных спиртовым раствором бетулина.
Таблица – 1. Определение сорбционной емкости сорбентов из луба, коры и
сорбента с нанесенным на него бетулином
Образец
𝐴𝐼2 ,%
𝐴м/𝑐 ,мг/г
Сорбент из луба березы
9,34
64,36
Сорбент из коры березы
10,38
52,93
Сорбент из луба березы, с
нанесенным на него
бетулином
Сорбент из коры березы, с
нанесенным на него
бетулином
Полифепан
10,33
62,84
13,83
41,37
31,87
53,37
Представленные в таблице результаты говорят о том, что энтеросорбенты,
полученные из луба березовой коры, превосходят промышленный энтеросорбент
(полифепан) по способности адсорбировать метиленовый синий, но уступают в
сорбционной емкости по йоду. Наибольшую активность в сорбции метиленового синего,
равную 64,36 мг/г, показал энтеросорбент, полученный из луба коры березы.
Энтеросорбент из коры березы и обработанный бетулином уступает в
сорбционной активности по метиленовому синему образцам из луба и полифепана, но
показывает более высокие значения по йоду в сравнении с сорбентом из луба.
Энтеросорбенты, пропитанные спиртовым раствором бетулина и без него не показали
значительных различий между собой. Энтеросорбент из коры березы, пропитанный
бетулином показал наименьшую сорбционную активность по метиленовому синему, что
говорит о том, что молекулы бетулина сорбировались на поверхности мезопор и
следовательно количество свободных пор уменьшилось. Как известно из литературы,
отличие в способности образцов из луба и полифепана адсорбировать йод и
метиленовый синий может быть следствием различного соотношения микро- и мезопор
в этих сорбентах. Более объемная молекула метиленового синего не может проникать в
узкие микропоры, доступные для небольшой молекулы йода [5]. Следовательно луб из
коры березы имеет более развитую мезопористую структуру, чем полифепан. По этой
причине энтеросорбенты из луба должны обладать более высокой по сравнению с
полифепаном способностью поглощать бактерии и крупные органические молекулы.
Усиленные бетулином энтеросорбенты из коры и луба березы будут обладать не только
сорбционными, но и лечебными свойствами, что планируется проверить в последующих
испытаниях на цыплятах.
Список литературы
1. Кузнецова, С.А. Получение дубильных веществ, красителей и энтеросорбентов
из луба березовой коры/ С.А. Кузнецова, В.А. Левданский, Б.Н. Кузнецов, М.Л. Щипко,
Т.В. Рязанова, Н.М. Ковальчук// Химия в интересах устойчивого развития.-2005.-№13.С.401-409.
2. Кислицын А. Н. Экстрактивные вещества бересты: выделение, состав,
применение. Обзор // Химия древесины.-1994. - № 3. - С. 3-28.
3. Бабкин, В.А. Медицинские препараты из отходов гидролизного производства /
В.А. Бабкин, В.П. Леванова, Е.В. Исаева // Химия в интересах устойчивого развития. –
1994. – Т.2,№2-3. – С. 559-551.
4. Патент РФ № 2009105591/15, 17.02.2009. Кузнецова С.А., Кузнецов Б.Н.,
Ковальчук Н.М., Скворцова Г.П. Энтеросорбент// Патент России № 2389498. 2010. Бюл.
№ 14.
5. Морозова, А.А. О роли микро- и мезопор волокнистых активных углей в
сорбции веществ-маркеров из водных сред / А.А. Морозова, Л.К. Лыга, И.Н. Ермоленко
// Журнал прикладной химии. – 1989. – №12. – С. 2777-2781.