Колебательные химические и биохимические реакции представляют особенный интерес для понимания сложных механизмов эволюции и самоорганизации в живой природе. В настоящее время незатухающие колебания (автоколебания, осцилляции) обнаружены во многих химических и биологических реакциях: реакциях типа Белоусова – Жаботинского («броматные осцилляторы»), Бриггса – Раушера («иодные часы»), Брея – Либавски, жидкофазного окисления бензальдегида и др. В рамках идеальной кинетики закона действующих масс автоколебания описываются только нелинейными механизмами, которые могут порождать неустойчивое протекание реакции. Целью проведенного исследования являлось изучение возможности описания автоколебаний в гомогенных химических реакциях, протекающих по линейным механизмам с неидеальной кинетикой. В ходе работы были использованы качественная теория обыкновенных дифференциальных уравнений и численные методы их решения. В результате рассмотрены гомогенные химические реакции, протекающие по неидеальному кинетическому закону Марселина – Де Донде в открытом изотермическом безградиентном реакторе по линейным стадийным схемам с участием трех и более реагентов. Показано, что в таких реакциях возможны автоколебания концентраций реагентов и скорости реакции различной периодичности и частоты. Для этих реакций построены математические модели, описывающие автоколебания, обусловленные отклонениями от идеальной кинетики закона действующих масс с учетом возможного взаимного влияния реагентов. Приведены примеры линейных стадийных схем-осцилляторов на основе классической модели колебательной химической реакции «брюсселятор» и реакции изомеризации бутенов. Предложено альтернативное объяснение возможных причин возникновения автоколебаний, основанное на нарушении устойчивых режимов протекания гомогенных реакций за счет неидеальности их кинетического закона, что позволяет описать автоколебания в таких реакциях линейными стадийными схемами.

Целью проведенного исследования являлось изучение фазовых равновесий в системах Na₂O–R₂O₃–B₂O₃ (R = In, Sc, Yb). Взаимодействия в системах изучались методом твердофазных реакций. Впервые изучено фазообразование в тройных системах оксидов натрия, редкоземельного металла (скандия, индия, иттербия) и бора в субсолидусной области в интервале температур 700–750 °С. Построены предварительные триангуляции изученных систем. Изотермические сечения систем Na₂O–R₂O₃–B₂O₃ (R = In, Sc, Yb) при 750 °С представлены восемью, тринадцатью и одиннадцатью треугольниками сосуществующих фаз соответственно. В ходе работы в системе Na₂O–Sc₂O₃–B₂O₃ нами подтверждено образование трех известных двойных боратов натрия-скандия следующих составов: Na₃Sc(BO₃)₂, Na₃Sc₂(BO₃)₃, NaScB₂O₅. Установлено образование двойного бората натрия-скандия ориентировочного состава Na₃ScB₈O₁₅, которое проиндицировалось в моноклинной сингонии (ориентировочная пространственная группа симметрии Сс). Уточнение параметров элементарной ячейки проведено методом Ле-Бейля: a = 12,625(6), b = 7,725(2), c = 10,409(3), β = 53,19(2)°. Система Na₂O– Yb₂O₃–B₂O₃ содержит три новых двойных бората: составов Na₃Yb(BO₃)₂, Na₃YbB₈O₁₅ и состава, близкого к стехиометрическому соотношению Na₂O•Yb₂O₃•B₂O₃. Впервые экспериментально показано образование соединений: Na₃YbB₈O₁₅ изоструктурного Na₃GdB₈O₁₅ и Na₃Yb(BO₃)₂ изоформульного, но не изоструктурного Na₃Y(BO₃)₂. Тройная оксидная система с индием оказалась эвтектичной, то есть без образования двойных боратов натрия-индия.

Парацетамол (ацетаминофен) широко используется во всем мире в качестве анальгетика и жаропонижающего средства. Он эффективен и безопасен при приеме в терапевтических дозах, однако его передозировка может привести к токсическому поражению печени и почек как у людей, так и у животных. Лекарственные растения являются важным компонентом в рационе питания человека, а также активно применяются в области здравоохранения, и многие из них обладают защитным эффектом от повреждений печени и почек. Данное исследование направлено на изучение защитных эффектов различных экстрактов Alpinia officinarum (галангал, I) для печени и почек у мышей, подвергшихся воздействию ацетаминофена. В частности, в ходе работы изучено влияние экстрактов, полученных с помощью различных растворителей, включая полярные, неполярные органические растворители и водные растворы. Результаты исследования показали, что эфирные масла, этанольные и хлороформенные экстракты оказывают наиболее выраженное защитное влияние на печень и почки. Это защитное влияние может быть обусловлено наличием флавоноидов, алкалоидов, терпеноидов, жирных кислот и фитостеролов в указанных экстрактах. В заключение следует отметить, что эфирное масло, этанол и хлороформ, использованные для экстракции корневища галангала, эффективно изолировали различные биоактивные компоненты, что обеспечило существенную защиту от поражения печени и почек, вызванного парацетамолом у мышей.

Целью проведенного исследования являлось изучение биохимических свойств коммерческих образцов рекомбинантного химозина, представленных на российском рынке. Одним из важнейших элементов технологии производства натуральных сыров является преобразование молочной смеси в сгусток под действием сычужного фермента или других молокосвертывающих ферментных препаратов. Свертывание молока может осуществляться многими протеазами, способными обеспечить гидролитическое расщепление κ-казеина. При этом для получения продукта высокого качества важно учитывать особенности биохимических свойств молокосвертывающего фермента, от которых будут зависеть протеолитические процессы, протекающие в сыре от момента выработки до его созревания. В ходе работы исследовали влияние ионов водорода, кальция и температуры на специфическую (молокосвертывающую) активность ферментных препаратов. Определение активности проводили согласно отраслевому стандарту 10288-2001 «Препараты ферментные молокосвертывающие». Неспецифическую (протеолитическую) активность определяли стандартным методом по Е.Д. Каверзневой, модифицированным для лабораторных исследований молокосвертывающих ферментных препаратов. Согласно полученным результатам, препараты исследуемых коммерческих образцов рекомбинантного химозина по биохимическим свойствам близки к отраслевому контрольному образцу (эталону) сычужного фермента, что позволяет применять их в производстве сыров с высокой температурой второго нагревания, для которых по классической технологии применяется сычужный фермент. В России генно-инженерные химозины не производят. В связи с этим актуальными являются исследования по разработке технологий получения препаратов отечественного рекомбинантного химозина, которые проводятся сотрудниками Сибирского научно-исследовательского института сыроделия совместно с Государственным научным центром вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора.

Целью исследования являлось изучение эффективности термической этерификации полисахаридов шелухи сои лимонной кислотой и влияния ее на механические характеристики прессованной шелухи. Исследования термообработки смеси шелухи и лимонной кислоты выполнялись в интервале температур 110–170 °С без использования растворителей и катализаторов. Продолжительность термообработки варьировалась от 30 до 180 мин. В ходе работы было установлено, что процесс сопровождается гидролизом полисахаридов шелухи и их этерификацией во всем исследованном интервале температур. Основными продуктами термообработки являются модифицированная шелуха и биомасла. В составе биомасел в преобладающих количествах присутствуют продукты превращения лимонной кислоты: на их долю приходится от 55 до 82%. Низкомолекулярные продукты превращения полисахаридов шелухи представлены фурановыми соединениями. Протекание процесса этерификации подтверждено результатами исследования модифицированной шелухи методами инфракрасной спектроскопии и кондуктометрического титрования. Также изучена динамика накопления сложноэфирных связей в биомассе шелухи в зависимости от температуры и продолжительности термообработки. Установлено, что степень сшивки полимерных цепочек целлюлозы увеличивается с повышением температуры и продолжительности термообработки. Сравнительные испытания образцов прессованной исходной и модифицированной шелухи показали улучшение их механических свойств после термообработки с лимонной кислотой. Выявлено повышение прочности прессовок в 1,2 раза и жесткости в 2,5 раза. Представленные результаты являются экспериментальным подтверждением перспективности процесса этерификации шелухи сои лимонной кислотой при использовании ее в качестве наполнителя для производства композитных материалов.

Исследование динамики осветления яблочного сусла и уплотнения сусловых осадков дает представление изготовителям сидров о возможности применения технологических вспомогательных средств, их дозировках и схемах обработки сусла для его осветления. В настоящей работе изучена динамика осветления свежего яблочного сусла из сортов Марго, Джин, Орфей, Кармен, Экзотика, Либерти, Персиковое, Амулет, Золотое летнее, Кетни. С этой целью осветление сусла проводили спонтанно (отстаиванием) и с применением ферментных препаратов SQzyme PCL и Фруктоцим Р. Мутность сусла определяли с помощью турбидиметра-мут-номера LabScat 2. Установлено, что спонтанное осветление свежего яблочного сусла протекало медленно. Внесение ферментных препаратов заметно активизировало процесс осветления. Применение SQzyme PCL уже через 8–16 ч приводило к снижению мутности яблочного сусла из сортов Марго, Джин, Орфей, Экзотика, Либерти на 5–8% в сравнении со спонтанным осветлением сусла из аналогичных сортов. Эффективность препарата Фруктоцим Р была несколько ниже. Показано, что динамика уплотнения сусловых осадков существенно зависит от сортовых особенностей яблочного сусла и продолжительности процесса осветления. Рассчитана величина скорости уплотнения осадков. Наибольшее ее значение отмечено в сусле из сортов Марго, Экзотика, Орфей, наименьшее – в сусле из сорта Персиковое. Внесение SQzyme PCL привело к увеличению скорости уплотнения осадка в 1,5–4,0 раза. Наибольшее увеличение скорости уплотнения осадка отмечено в вариантах сусла из сортов Персиковое и Кармен.

Сибирский регион богат плодово-ягодным сырьем, возможности использования которого в виноделии недооценены. Целью данной работы является оценка пригодности плодов груши уссурийской (Pyrus ussuriensis Maxim.), произрастающей на территории Южного Прибайкалья, для производства плодового алкогольного напитка типа портвейн. Плоды груши уссурийской обладают терпким кисло-сладким вкусом, достаточно хорошо выраженным сортовым ароматом с медовыми и цветочными оттенками. Существенной особенностью мелкоплодных груш Сибирского региона является значительное содержание экстрактивных веществ и полифенольных соединений, что позволяет рассматривать их как подходящее сырье для выработки крепленых десертных винных напитков. Объектом исследования служило сусло, полученное из плодов груши уссурийской с содержанием сахара 16,3 г/см³. Плодовые напитки были получены по ускоренной технологии, включающей кондиционирование сусла по содержанию титруемых кислот и сахаров, подбраживание сусла, закрепление подброженного плодового материала и тепловую обработку последнего в присутствии щепы дуба, яблони, груши и скорлупы кедрового ореха. Тепловая обработка проводилась путем трехкратного нагревания плодового материала до 60 °С в течение 30 ч с последующим охлаждением до 15 °С. Полученные крепленые плодовые напитки по большинству физико-химических показателей соответствовали требованиям ГОСТ Р 58013-2017 «Напитки винные фруктовые. Общие технические условия», обладали хорошо выраженным грушевым ароматом, высокой прозрачностью и медовым цветом. Наиболее высоко с органолептической точки зрения был оценен образец напитка, полученный с использованием скорлупы кедрового ореха. Таким образом, можно заключить, что плоды груши уссурийской являются перспективным сырьем для выработки крепленого плодового напитка типа портвейн.

Целью проведенного исследования являлось изучение способности нового штамма-деструктора парафинов Gordonia amicalis G2, выделенного из загрязненного песка морского порта во Вьетнаме, продуцировать биосурфактанты. Мониторинг продукции биосурфактантов штаммом Gordonia amicalis G2 проводили в процессе роста бактерий при периодическом культивировании с использованием гексадекана в качестве ростового субстрата. Эффективность действия продуцируемых биосурфактанов оценивали с помощью поверхностного и межфазного натяжения. Поверхностное и межфазное натяжение растворов биосурфактантов определяли методом отрыва кольца де Нуи с использованием тензиометра Kruss K6. Поверхностное натяжение снизилось до 39 мН/м, межфазное натяжение – до 2 мН/м. Для характеристики химической структуры биосурфактантов использовали тонкослойную хроматографию и инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье. По результатам качественной оценки выявлена гликолипидная природа вторичных метаболитов. Критическую концентрацию мицеллообразования определяли по точке перегиба на кривых зависимостях поверхностного натяжения от содержания биосурфактанта. Значение критической концентрации мицеллообразования составило 200 мг/л при постоянном поверхностном натяжении 39 мН/м. Новый штамм Gordonia amicalis G2 продемонстрировал эффективную способность к продукции гликолипидных биосурфактантов. Учитывая способность Gordonia amicalis G2 участвовать в синтезе каротиноидов, можно предположить разработку комплексной технологии получения вторичных метаболитов на основе данного штамма.

В работе представлено биоинформатическое исследование разнообразия CRISPR-Cas-систем в геномах Clostridium botulinum и детектируемых ими фагов с перспективной целью их таргетного скрининга. Объектом исследования стали 49 полных хромосомных последовательностей бактерий, взятых из базы данных GenBank. Для идентификации cas-генов использовался программный комплекс MacSyFinder с применением профилей HMM из баз данных PFAM и TIGRFAM. Поиск и анализ CRISPR-кассет осуществлялся с помощью трех независимых программ: CRISPRFinder, PILER-CR и CRISPR Recognition Tool, что обеспечило высокую точность определения структуры кассет. Поиск протоспейсеров проводился с использованием программы CRISPRTarget и алгоритма BLASTn против вирусных баз данных RefSeq-Viral. Исследование включало сопоставление последовательностей спейсеров с геномами фагов для выявления комплементарных участков. Анализ фагового иммунитета показал преобладание фагов Cellulophaga (19%), что связано с экологическими особенностями Clostridium botulinum, а также значительную долю фагов Aeromonas и Bacillus (12,5%). Следующую группу фагов, преимущественно направленных на кишечную микрофлору, составили виды Enterococcus, Escherichia, Lactococcus (6–10%). Найдены протоспейсеры редких фагов (по 3%): Acidianus filamentous, Prochlorococcus, Pseudoalteromonas, Stenotrophomonas, Synechococcus. Полученные результаты указывают на сложную структуру CRISPR-Cas-систем Clostridium botulinum, эволюционно формирующихся под влиянием различных экологических ниш.

Меланины, обладая высокой физиологической активностью и функциональными свойствами, в числе прочего представляют интерес как антибактериальные агенты в составе пищевых систем и потребительской упаковки продуктов. Проведенная работа была посвящена изучению противомикробной активности меланина из лузги гречихи в отношении ряда микроорганизмов бактериальной микрофлоры сыров промышленного производства. Объектами исследования являлись очищенный меланин, полученный из лузги гречихи, и тест-культуры Penicillium roqueforti, Bacillus subtilis, Bacillus pumilus и Lactobacillus plantarum. В ходе работы использовали диско-диффузионный метод и культивирование тест-культур в присутствии меланина. Статистическую обработку результатов исследований проводили с применением пакета Statistica 10. В ходе проведенного анализа установлена антимикробная активность меланина в отношении грамположительных бактерий Bacillus subtilis B-12587 и Penicillium roqueforti F-1311, в максимальной исследуемой концентрации зона лизиса при культивировании клеток Bacillus subtilis B-12587 составляет 26,4±0,2 мм, что в 1,28 раза больше зоны лизиса клеток Penicillium roqueforti F-1311, в 1,43 раза больше зоны лизиса клеток Bacillus pumilus B-7308 и в 1,58 раза больше зоны лизиса клеток Lactobacillus plantarum B-3242. В эксперименте показано, что существует высокая корреляционная связь (r = 0,97) между концентрацией меланина в среде и подавлением роста клеток Bacillus subtilis B-1258. Полученные в работе данные свидетельствуют о перспективности исследований по использованию растительных меланинов в качестве противомикробных агентов в составе пищевых пленок для первичной упаковки продуктов питания.

Возрастание уровня пероксида водорода (H₂O₂) в растительных тканях способствует повышению устойчивости к разнообразным биотическим и абиотическим стрессорам. Одним из основных ферментов, участвующих в регуляции уровня H₂O₂ у растений, является пероксидаза. Цель данной работы заключалась в исследовании уровня эндогенного H₂O₂, активности пероксидазы и ее изоферментного спектра в корнях картофеля in vitro сорта Скарб и его трансгенных линий, экспрессирующих ген глюкозооксидазы (gox) из Penicillium funiculosum в нормальных условиях и при взаимодействии с фитопатогеном Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus. Показано, что уровень H₂O₂ трансгенных линий, несущих модифицированный ген gox, был существенно выше в сравнении с исходным сортом и еще более возрастал при воздействии фитопатогена. В нормальных условиях роста выявлены различия в спектре изоформ пероксидазы в трансгенных линиях и исходном сорте Скарб. При контакте с фитопатогеном существенно изменялся спектр изоформ в исходном сорте Скарб и в трансгенных линиях в сравнении с сортом Скарб. Полученные данные доказывают, что продукт экспрессии гена gox формирует высокий уровень H₂O₂ в результате окисления глюкозы. Высокий уровень H₂O₂ в трансгенных линиях, вероятно, инактивирует пероксидазу. Показано, что заражение растений фитопатогеном Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus приводит к увеличению активности пероксидазы и изменению изоферментного состава как в контроле, так и в трансгенных линиях.

Известно, что наибольшее влияние на биосинтез β-каротина Mycolicibacterium neoaurum AС-3067D оказывает замена глюкозы на глицерин. В то же время с технологической точки зрения наличие остаточного глицерина затрудняет процесс сушки биомассы, на основе которой может быть разработана кормовая добавка для сельскохозяйственных птиц и животных. Цель работы заключалась в определении количества глицерина, глюкозы и Твин-80 методом математического планирования (полный факторный эксперимент типа 2³) и апробации подобранной питательной среды при глубинном культивировании Mycolicibacterium neoaurum в ферментационной установке объемом 3 л. В ходе проведенного исследования осуществлена оценка накопления биомассы Mycolicibacterium neoaurum и содержания в ней β-каротина при замене глицерина (20 г/л) на комбинацию глицерина (10 г/л) и глюкозы (10 г/л). Установлено, что при культивировании Mycolicibacterium neoaurum в среде, содержащей комбинацию глицерина и глюкозы, продуктивность штамма по биомассе и β-каротину сопоставима с контрольными условиями и составляет 17,8 г/л и 182,5 мг/кг соответственно. Исследование также показало, что внесение Твин-80 (1 г/л) в питательную среду увеличило выход биомассы и β-каротина на 14,0 и 32,2% соответственно по сравнению с контролем. Установлено, что при выращивании Mycolicibacterium neoaurum в биореакторе с использованием ростовой среды, состав которой рассчитан с использованием полного факторного эксперимента типа 2 3 , содержащей глицерин (15,0 г/л), глюкозу (5,0 г/л) и Твин-80 (1,5 г/л), продуктивность штамма по β-каротину составила 376,5 мг/кг, по биомассе – 25,2 г/л.

Нефтяные дорожные битумы для строительства автомобильных, мостовых и аэродромных покрытий не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям по трещиностойкости, теплостойкости, эластичности, адгезии к поверхности минеральных материалов. Введение в состав нефтяных дорожных битумов термоэластопластов повышает эксплуатационные свойства покрытия. Данные обстоятельства определяют актуальность исследований в этой области. Данная работа посвящена получению полимер-битумных композиций при добавлении в нефтяной дорожный битум блок-сополимеров на основе стирола и бутадиена, пластификатора, а также изучению некоторых его свойств. В качестве пластификатора было использовано индустриальное масло И-40 производства АО «Ангарская нефтехимическая компания». Для проведения исследований были испытаны нефтяные дорожные битумы БНД 100/130, блок-сополимеры стирола и бутадиена производства России и Китая. В инфракрасном спектре сополимеров наблюдаются полосы поглощения при 3061, 3024, 1640, 1601, 1450, 1493, 756, 730, 659 см^-1, которые относятся к стирольным звеньям, фрагменты бутадиена регистрируются в области 994, 964 и 911 см^-1. По данным элементного анализа, содержание бутадиеновых фрагментов в сополимере производства Китая в 3,1 раза больше, чем в сополимере производства России. Установлено, что при увеличении процентного содержания сополимера в нефтяном дорожном битуме динамическая вязкость и значение растяжимости композиции возрастают, а температура его хрупкости понижается. С увеличением содержания бутадиеновых звеньев в сополимере динамическая вязкость, температура размягчения и хрупкости, значения пенетрации и растяжимости возрастают, причем для сополимера производства Китая данные значения выше аналогичных величин, характерных для сополимера производства России.

Данное исследование посвящено изучению электрохимических и электрокинетических характеристик электродеионизационного извлечения ионов кобальта, меди и кадмия из технологических растворов гальванических производств для повторного использования. С целью обоснования выбора объектов исследования выполнен литературный обзор материалов на тему возможности использования электромембранных методов для очистки и концентрирования стоков промышленных производств. В ходе работы проведены экспериментальные исследования вольт-амперных характеристик процесса электродеионизации. Отмечено, что на кривых наблюдается минимальный линейный омический участок при напряжении от 1 до 3 В, на участке от 3 до 5 В – плато с небольшим уклоном вверх. При дальнейшем увеличении напряжения отмечается область сверхпредельного тока, обусловленная образованием на границах раздела мембрана – ионообменная смола ионов Н⁺ и ОН^-. Проанализированы кинетические зависимости концентраций задерживаемых веществ от времени в камерах концентрирования и обессоливания электродеионизационного аппарата при разных плотностях тока и расходах. При низкой плотности тока 5 А/м² отмечено три основных участка: первый – в диапазоне от 0 до 900 с,  обусловленный накоплением ионов на ионитах в камерах обессоливания и концентрирования; второй – в диапазоне от 900 до 2700 с, где наблюдается интенсивный перенос ионов; третий – в диапазоне от 2700 до 3600 с, в котором происходит электрохимическая регенерация ионитов в камерах очистки. По результатам разработана технологическая схема очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Молочная кислота и ее соли (лактаты) широко применяются в пищевой промышленности в качестве регуляторов кислотности и сырья для синтеза полилактида – биоразлагаемого упаковочного материала. В наши дни бо́льшую часть молочной кислоты получают биосинтетическим путем из сахаросодержащего сырья, например из свекловичной мелассы. Целью проведенного исследования являлось изучение процесса биоконверсии мелассы в молочную кислоту анаэробным штаммом Lactobacillus acidophilus AT-I. Содержание источников углерода (мелассы) и азота (дрожжевого экстракта) оптимизировалось с помощью эксперимента, поставленного по центральному композиционному плану. Анализ содержания молочной кислоты в культуральной жидкости проводился с использованием капиллярного электрофореза. Построение модели осуществлялось в среде R, а ее адекватность оценивалась с помощью F-критерия Фишера. В ходе работы выяснено, что построенная модель адекватно описывает полученные данные при уровне значимости 0,05 (дисперсия адекватности регрессионного уравнения 0,28, R² = 0,76, рассчитанное значение F-критерия 3,2 меньше табличного, равного 6,3). Согласно модели, наибольшая конверсия мелассы в лактат (5,6%) должна наблюдаться при концентрации мелассы 63 г/л и дрожжевого экстракта 1,9 г/л. При культивировании Lactobacillus acidophilus AT-I в биореакторе наблюдается классическая кинетика расщепления углеводов и накопления молочной кислоты. Содержание молочной кислоты спустя 96 ч культивирования достигает 5,5 г/л.