Основные направления исследований:
- обоснование методов получения пектинсодержащих функциональных материалов из дикорастущих и лекарственных растений; выявление взаимосвязи между особенностями химического и надмолекулярного строения полиуронидов и физико-химическими свойствами гидрогелей и пленок пектина и создаваемых на их основе гибридных полимер-неорганических материалов, в том числе:
- энтеросорбенты и средства профилактики микотоксикоза для выведения из организма тяжелых металлов, радионуклеидов, микотоксинов;
- переносчики лекарственных препаратов с высокой сорбционной емкостью и рН-регулируемым высвобождением действующего вещества;
- выявление закономерностей развития мезопоровой структуры и хемосорбционной способности льняной костры и волокнистых угаров с учетом размера глобулы и адсорбционных свойств ферментных препаратов, а также с использованием продуктов ферментации в качестве реагентов для регулируемых редокс-превращений лигнина;
- обоснование подходов к математическому описанию изменений внешне- и внутридиффузионного лимитирования в процессах сорбции, кинетики и сорбционного равновесия с участием модифицированных биополимерных материалов;
- разработка методов получения, структурных исследований и функционализации органосольвентных препаратов нанолигнина во взаимосвязи с оценкой их фотохимической и адсорбционной способности.
Объекты исследований: полиурониды и биомасса дикорастущих и лекарственных растений; вторичные продукты переработки лубоволокнистого сырья; органосольвентные препараты нанолигнина; промышленные ферменты; процессы наноструктурной биохимической модификации и функционализации биополимеров и создаваемых фитокомпозитов.
В настоящее время проводятся исследования, направленные на выявление особенностей химического строения пектиновых веществ из дикорастущих и лекарственных растений, из лубяной и древесной частей льняного стебля, а также из пищевого растительного сырья во взаимосвязи с дифференцированной оценкой вклада различных механизмов сорбционного связывания ионогенных поллютантов. В рамках этого направления развиваются методы биохимической модификации биомассы растительного сырья для рационального сочетания вклада физической и химической адсорбции, проектирования сорбционной емкости и прочности сорбционного связывания активного вещества. Разработаны подходы к моделированию молекулярного строения полимерной цепи и пространственного взаимодействия между макромолекулами в структуре сорбирующего зерна. Влияние структурных параметров на межфазный массоперенос исследуется с использованием диффузионных моделей Бойда, Морриса-Вебера и гелевой диффузии, кинетических моделей Лагергрена, Хо и Маккея, а также классических моделей описания сорбционного равновесия.
Результаты исследований находят практическое применение при разработке методов получения полифункциональных высокопротеиновых кормовых добавок для животноводства, обеспечивающих высокое содержание «транзитного» белка и оптимизацию протеинового питания жвачных животных, а также профилактику пищеварительных дисфункций и микотоксикоза многочисленными видами азагетероциклических микотоксинов.
Параллельно проводятся исследования, направленные на получение технических сорбентов на основе льняных материалов, бимодификация которых осуществляется с учетом сферы их практического использования. Новизна реализуемых методов предусматривает подбор ферментных препаратов не только по характеристикам субстратной специфичности их действия, но и с учетом размера молекулы и прочности сорбционного связывания биокатализатора на твердофазном субстрате. Это позволяет осуществлять целенаправленное пространственно локализованное воздействие на определенные биополимерные компоненты льняного сырья в определенных структурных зонах. Ранее эти подходы с успехом реализованы в процессах переработки льняных волокнистых материалов в текстильном производстве. В привязке к новым задачам определены условия биохимической модификации при получении специализированных материалов для связывания водорастворимых ионогенных поллютантов, летучих органических соединений, низко- или высоковязких нефтепродуктов.
Перспективно развиваемое направление биохимической модификации лигноцеллюлозного сырья с использованием разработанного ноу-хау для целенаправленной модификации препаратов нанолигнина. По результатам комплексного исследования состояния лигнина методами Фурье-ИК спектроскопии и дифференциальной УФ-спектроскопии определены условия модификации для 4-кратного повышения фотозащитных свойств полимера при обеспечении абсолютной прозрачности в видимом диапазоне спектра, что имеет принципиальное значение, например, в производстве солнцезащитной косметической продукции.
