Má lignín antibakteriálne vlastnosti?

Does lignin have antibacterial properties?

abstract

Slovak

Ligníny sú aromatické biopolyméry s amorfnou štruktúrou zložené z fenylpropánových jednotiek s rôznymi funkčnými skupinami. Základná funkcia lignínu v rastlinách je ochranná a stužujúca funkcia cievneho systému. Antibakteriálna aktivita extraktov z rozličných lignocelulózových rastlín je všeobecne akceptovateľná [1]. Avšak ligníny sú heterogénne a po izolácii z rastlín majú fyzikálne a chemické vlastnosti odlišné od „natívneho lignínu“ prítomného v bunkových stenách rastlín. Jednoznačná štruktúra lignínu doposiaľ nebola popísaná. V tejto práci bola skúmaná hypotéza, že sóda lignín izolovaný z hroznových výliskov by mohol mať antimikrobiálne vlastnosti [2]. Izolácia lignínu prebiehala pomocou tzv. sódového rozvlákňovania (soda pulping) [3], prebiehala dvoma spôsobmi a to za použitia laboratórnej aparatúry za atmosferického tlaku a pomocou hydrotermálneho autoklávu, vyrobeného pre túto prácu. Následne bola porovnaná efektivita týchto metód, pričom efektívnejšia bola izolácia lignínu v hydrotermálnom autokláve, s výťažnosťou 36,35 g lignínu na 100 g hroznových výliskov. Zároveň bola pomocou FTIR preukázaná vyššia čistota takto izolovanej vzorky. Lignín izolovaný oboma spôsobmi nemal antimikrobiálne vlastosti, čo bolo preukázané pomocou jamkovej difúznej metódy. Následnou modifikácou lignínu časticami striebra bola dosiahnutá antibakteriálna aktivita, avšak žiadna zo vzoriek nepôsobila proti kvasinkám. Antimikrobiálna aktivita bola testovaná na baktériách Bacillus subtilis, Escherichia coli, Micrococcus luteus, Serratia marcescens a kvasinkách Saccharomyces cerevisiae a Candida glabrata, pričom najvyššia aktibakteriálna aktivita bola zaznamenaná pri Micrococcus luteus. V tejto práci bolo zistené, že lignín izolovaný z hroznových výliskov je možné modifikovať naviazaním častíc striebra a tým dosiahnuť jeho antibakteriálne vlastnosti voči gram‑pozitívnym aj gram‑negatívnym baktériám.

Lignins are aromatic biopolymers with an amorphous structure composed of phenylpropane units with different functional groups. Lignin plays a protective and stimulating role in plants. Extracts received from various lignocellulosic plants are antibacterial [1]. Lignins are heterogeneous biopolymers and, after isolation from plants, they receive physical and chemical properties depending on the source of lignin and isolation method. The unambiguous structure of lignin has not yet been described. This work investigated the hypothesis that soda lignin soda isolated from grape pomace may have antimicrobial properties [2]. Lignin was isolated by using the so-called soda pulping method [3]. We have compared two ways of isolation using standard laboratory apparatus at atmospheric pressure and a hydrothermal autoclave. The efficiency of these methods was compared, and the yields showed that the isolation in the hydrothermal autoclave is more efficient, with a yield of 36.35 g of lignin per 100 g of grape pomace. Moreover, the purity of lignin was higher when using the hydrothermal autoclave. As demonstrated by the diffusion method, the lignin isolated by both ways did not have antimicrobial properties. The subsequent modification of lignin with silver particles gave lignin antibacterial activity. Antimicrobial activity was tested against Bacillus subtilis, Escherichia coli, Micrococcus luteus, Serratia marcescens, Saccharomyces cerevisiae, and Candida glabrata. The results showed that lignin modified with silver particles had the highest antibacterial activity against Micrococcus luteus. It was found that silver particles can successfully modify lignin isolated from grape pomace to show the antibacterial activity against both gram-positive and gram-negative bacteria but not against yeasts.

Lignín; Hroznové výlisky; Izolácia

Lignin; Grape pomace; Isolation

Martin Chovanec, Pavel Vostrejš, Adriana Kovalčík

25. 11. 2021

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická

Brno

978-80-214-6002-7

Studentská odborná konference. CHEMIE JE ŽIVOT 2021 25.–26. 11. 2021. Sborník abstraktů

Vysoké učení technické v Brně, Fakulta chemická

16

17

2

Chemie je život_2021_Chovanec.pdf