Medžiai – stebuklingos chemijos gamyklos

Miškai žmonijai visą laiką teikė tokius vertingus cheminius produktus, kaip derva, terpentinas, acto rūgštis. Pastarųjų dešimt metų laikotarpiu labai vertinami du cheminiai produktai, gaunami iš medienos: ksilitolas – saldiklis, gaunamas iš beržo, ir sitosterolis – junginys, mažinantis cholesterino kiekį. Vienas iš naujausių atradimų yra HMR lignanas – labai efektyvus antioksidantas, gaunamas iš vidinių spygliuočių šakų. Neseniai Jungtinėse Amerikos Valstijose šis junginys buvo patvirtintas kaip maisto produktų papildas.

Profesorius Bjornas Holmbomas iš Abo Akademi universiteto (Suomija) stebisi: „Medžiai yra fantastiški. Jie stovi vietoje, ir nuolat gamina naujas molekules.“ Profesoriaus tyrimų sritis yra cheminė medienos sandara, kurią jis tiria jau daugiau kaip 40 metų. Pastaraisiais metais jo tyrimų komanda susitelkė į medienos cheminės struktūros tyrimus molekuliniu lygmeniu.

Gamtos išmintis slypi medžiuose

Medžių paslaptis yra jų cheminė sandara. Jie auga tam tikroje vietoje dešimtis, šimtus ir tūkstančius metų. Jie negali pabėgti nuo ligų ar grobuonių. Jie kovoja padedant chemikalams. Per milijonus evoliucijos metų medžiai išvystė platų cheminių junginių spektrą, padedantį jiems kovoti su išorės pavojais. Šie junginiai domina ir mokslininkus, kurie atlieka žmonių sveikatos tyrimus.

„Tam tikra gamtos išmintis slypi medžiuose. Kaip medienos chemikai, mes turime suprasti, kaip ši išmintis geba pagaminti unikalius cheminius junginius. Mes tiriame, ką pagamino Motina Gamta, ir stengiamės suprasti, kodėl yra taip, patys negamindami naujų medžiagų“, – sako B. Holmbomas, apibūdindamas medienos chemikų veiklą.

Paprastai pusę medžio turinio sudaro celiuliozė, ketvirtį – medienos pluoštas bei chemiceliuliozė ir nedidelę dalį – ekstragentai. Celiuliozė, kaip ir jos gavimo procesas, yra gana gerai ištyrinėta. Celiuliozės gavimo proceso metu pašalinamas ligninas ir didesnė dalis chemiceliuliozės. Mėlynas skiedinys, gaunamas perdirbant celiuliozę, turi daugiausiai lignino bei chemiceliuliozės ir sudeginamas energijos gavybai. Ekstragentai yra terpentino šaltinis, tačiau neretai jie sudeginami kartu su perdirbimo proceso atliekomis.

Potencialiosios chemiceliuliozės

Chemiceliuliozės yra polisacharidai – sudėtingos sacharozės grandinės. Celiuliozės perdirbimo metu chemiceliuliozės yra suskaidomos.

Profesorius sako, kad tyrimai buvo atlikti ir dėl chemiceliuliozių, kaip imuninių savybių stiprintojo, ir dėl jų savybių kovoti su infekcijomis. Chemiceliuliozių sandarose yra ir sacharozių, kurių įdomus fiziologinis poveikis. Vienas iš tokios sacharozės pavyzdžių yra manozė. Įrodyta, kad ji padeda kovoti su tam tikromis pilvo infekcijomis. „Šiuo metu mes tiriame šiuos monosacharidus ir galime juos pakeisti. Pavyzdžiui, galime ksilozę paversti ksilitolu, o manozę – manitolu. Šios sacharozės yra potencialios, ir niekas nežino, kokios staigmenos dar laukti“, – sako B. Holmbomas.

Ateityje galėtume net ragauti „medžių makaronų“ maisto, nes, anot B. Holmbomo, chemiceliuliozę galima vartoti ir kaip dietinę medžiagą. Šios sacharozės yra vadinami lėtieji karbohidratai, kurie padeda subalansuoti cukraus kiekį kraujyje ir skatina svorio mažėjimą. „Žinoma, tai verta tirti“, – įsitikinę mokslininkai.

Lignanas – prieš auglius ir širdies ligas

Žinomiausias cheminis junginys, gaunamas iš medienos, yra sitosterolis, kuris mažina cholesteriną ir yra gaunamas iš pušų, ir ksilitolas – tai populiarus saldiklis, efektyvus nuo karieso. Šios medžiagos gaunama iš beržo. Galbūt kitas pasiekimas bus susijęs su polifenolo junginiu HMR, arba hidroksimatairesinolu, kuris atrastas tiriant spygliuočius. Nustatyta, kad šio cheminio junginio dideliais kiekiais yra spygliuočių šakų vidinėje dalyje arba gumbuose. Iki šiol iš junginio gautas vaistinis maisto produktų priedas, kurį leista pardavinėti JAV.

Spygliuočių lignano tyrimai atlikti jau XX a. 70-aisiais metais. Lignanai chemiškai susiję su ligninu, tačiau jų mažesnės molekulės. XX a. 90-aisiais metais fiziologinis lignano poveikis buvo tiriamas kartu su Turku universiteto Medicinos fakultetu. „Vienu metu supratome, kad eglių gumbai yra vertingas lignano šaltinis ir labai efektyvus antioksidantas“, – sako B. Holmbomas. Laboratoriniuose bandymuose HMR lignanas efektyviai sulėtino hormoninių auglių augimą. Taip pat įrodyta, kad jis gali padėti gydant širdies ir kraujagyslių ligas bei osteoporozę.

Geriausias lignano šaltinis yra eglių gumbai, esantys medžio kamieno dalyje. Šerdyje yra tik 0,1 proc., o gumbuose 6–21 proc. lignano. B. Holmbomo kolegos ištyrė 60 medžių rūšių visame pasaulyje, ir suomių eglių porūšis pasirodė įdomiausias. Lignano kiekis priklauso nuo spygliuočių porūšių ir augimo vietos. Spygliuočiai Suomijos šiaurėje turi dukart daugiau lignano negu spygliuočiai šios šalies pietuose.

Žalioji chemija skelbia naują ateitį

Prof. B. Holmbomas yra atlikęs ir junginių, kuriuos galima gauti iš medžių žievės, tyrimus. „Žievė yra medį sauganti oda. Spygliuočių žievėje yra daug biologiškai aktyvių apsaugos priemonių, pavyzdžiui, stilbeno. Šios medžiagos, kuri dar vadinama resveratrolu, yra ir raudonajame vyne. Bandymais įrodyta, kad jis didina ląstelių amžių ir kovoja su vėžiu. Spygliuočių žievėje yra nedidelis resveratrolo kiekis, tačiau, remiantis B. Holmbomo tyrimų rezultatais, iš medžių žievės gaunami kiti tokie patys stilbenai, kurie dar bus tiriami. Spygliuočių žievėje atrasta šimtai cheminių junginių, tačiau jų dar gali būti ir daugiau.

Suomių mokslininkai įsitikinę, kad būtent dabar miškininkystei reikia rasti iš tiesų pelningų produktų, kuriuos būtų galima masiškai gaminti. Be to, naujasis produktas ar gamybos procesas turi būti suderintas su iki šiol buvusiais gamybos metodais ir reikia pagerinti jų efektyvumą. Remiantis B. Holmbomo tyrimų rezultatais, lignino ir chemiceliuliozių panaudojimas yra labai svarbus, kadangi abiejų šių medžiagų yra dideli kiekiai. „Jei juos norime panaudoti, būtini nauji gavybos procesai. Šiuo metu chemiceliuliozės ir ligninas yra iššvaistomi.“

Prof. B. Holmbomo manymu, kaip tik dabar yra geriausias laikas plėtoti tokių junginių gamybą, kurių pagrinde yra mediena arba kiti biomasės šaltiniai. Jo teigimu, didžioji dalis pasaulinės biomasės yra miškai, ir jie yra vienintelis dėmesio vertas atsinaujinantis gamtinis išteklius.

Cheminės medžiagos, gaunamos iš medienos

Gerai žinomi produktai

• Terpentinas, derva
• Sitosterolis – junginys, daugiausiai gaunamas iš beržo ir eglės. Jis naudojamas margarine, kuris gerina sveikatą, nes mažina cholesterino kiekį.
• Ksilitolas – iš beržo gaunamas junginys, naudojamas, pavyzdžiui, kramtomai gumai, nes saugo dantis nuo gedimų.

Nauji produktai

• Hidroksimatairesinolas, arba HMR, ligninas: efektyvus antioksidantas, gaunamas iš spygliuočių vidinių šakų. Gali sulėtinti hormoninių auglių susidarymą, naudojamas širdies ir kraujagyslių ligoms gydyti.

Tiriamos medžiagos

• Flavonoidai, atrasti spygliuočių spygliuose, žievėje ir karnoje. Flavonoidai yra antioksidantai, mažinantys kraujo krešėjimą, naudojami kovoje su piktybiniais augliais.
• Stilbenai, kurių rasta spygliuočių žievėje ir spygliuose. Stilbenas, dar vadinamas resveratrolu, kurio yra ir raudonajame vyne, gali padidinti ląstelių amžių.
• Chemiceliuliozės ir sacharozės.

Iš „Baltijas koks“ vertė Imantas Lazdinis