Ligninele și derivatele lor cu efecte benefice asupra sănătății umane
Date asociate
Abstract
O revizuire a aplicațiilor farmacologice ale ligninelor oferă dovezi ale rolului lor protector împotriva dezvoltării diferitelor boli. În multe cazuri, efectele ligninelor ar putea fi explicate prin capacitatea lor antioxidantă. Aici, vă prezentăm o revizuire sistematică a literaturii din perioada 2010–2016 care oferă informații privind noile aplicații ale ligninelor derivate din cercetări recente. Sunt raportate cele mai promițătoare descoperiri, inclusiv metodologiile folosite și rezultatele obținute cu lignine sau derivații lor care pot îmbunătăți sănătatea umană. Subliniem aplicațiile potențiale în tratamentul obezității, diabetului, trombozei, infecțiilor virale și cancerului. Mai mult, raportăm atât că ligninele pot fi utilizate în prepararea nanoparticulelor pentru a elibera diferite medicamente, cât și utilizarea lor în fotoprotecție.
1. Introducere
Ligninele sunt prezente în cantități semnificative în plante, reprezentând 15-25% (greutate/greutate) din biomasă erbacee. În consecință, acestea reprezintă o cantitate mare de deșeuri generate de diferite industrii care utilizează materii vegetale.
În zilele noastre, cea mai mare lignină comercială este obținută ca produs secundar din tratamentele cu lignoceluloză efectuate în timpul prelucrării celulozei și hârtiei, sub formă de lignosulfonate și lignine kraft. Cea mai obișnuită utilizare a acestor lignine este în producția de energie, doar o mică parte fiind utilizată pentru alte aplicații comerciale. Acest lucru se datorează, în parte, proprietăților de dispersie, legare și emulsifiere a ligninelor. Cu toate acestea, se depun eforturi considerabile pentru a găsi noi aplicații ale ligninelor, pentru a le adăuga o valoare suplimentară, în timp ce, în același timp, pot diversifica practicile de biorefinare [1]. S-au dezvoltat astfel diferite strategii pentru valorificarea ligninelor, cum ar fi ultrafiltrarea ca proces de fracționare pentru a separa fracțiunile de lignină de diferite greutăți moleculare [2].
Eterogenitatea structurii ligninei face dificilă izolarea unui anumit produs și, în multe cazuri, rezultatul fracționării este un amestec de produse. Mai mult, datorită complexității structurii ligninei și a efectelor pretratărilor asupra acesteia, identificarea și extragerea substanțelor chimice din lignină necesită o caracterizare extinsă pentru a înțelege proprietățile și legăturile sale polimerice, precum și proprietățile grupurilor funcționale conectate la inelul aromatic. Componentele macromoleculei de lignină împreună cu caracterizarea sa sugerează predominanța monomerilor antioxidanți [3]. Un studiu recent a constatat că monomerii cu greutate moleculară mică, derivați din acizi hidroxicinamici și unități guaiacil sunt responsabili pentru proprietățile antioxidante ale ligninelor [4].
Structura chimică precisă a ligninei nu este cunoscută, atât datorită naturii sale polimerice complexe, cât și datorită gradului de cuplare aleatorie implicat în dispunerea macromoleculei. S-au făcut lucrări considerabile privind caracterizarea structurală detaliată a acestor polimeri naturali complecși pentru a înțelege structura și funcția acestora. Compoziția, greutatea moleculară și cantitatea de lignină diferă de la plantă la plantă, abundența ligninei scăzând în general în ordinea: rasinoase> lemn de esență tare> ierburi. Componentele sunt unite prin legături β-O-4, 5-5, β-5, 4-O-5, β-1, dibenzodioxocină și β - β, dintre care legătura β-O-4 este dominantă, reprezentând mai mult de jumătate din structurile de legătură ale ligninei [5] așa cum se arată în Figura 1 .