Preview

Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология

Расширенный поиск
Том 9, № 1 (2019)

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

3-12 23
Аннотация
Согласно квантовохимическим расчетам N-фенилмалеимида (ФМИ) методом МО ЛКАО в π-электронном приближении Хюккеля на карбонильных атомах углерода наблюдается максимальный дефицит π-электронов, поэтому вероятна нуклеофильная атака «пиридиновых» атомов азота на карбонильный углерод ФМИ. Возможен альтернативный вариант атаки на олефиновые атомы с раскрытием кратной связи. Поскольку в нуклеофильных реакциях 1Н-бензотриазола (БТ) атомы азота N1 и N3 эквивалентны, сделать вывод об участии всех трех атомов азота на основании спектроскопических данных продуктов присоединения БТ невозможно. Для этих целей целесообразно использовать замещенные в положение 5 (или 6) бензотриазолы, где атомы азота N1 и N3 не являются эквивалентными в данных реакциях. Продукты реакции исследовали методом ЯМР13С спектроскопии. Полученные данные свидетельствуют о преимущественном протекании нуклеофильной атаки бензотриазолов на кратную связь малеимидов при их взаимодействии в расплаве при повышенных температурах, а также об участии в нуклеофильном присоединении бензотриазолов к кратной связи ФМИ всех трех атомов азота 1Н-бензотриазолильного фрагмента.
13-21 7
Аннотация
Органические полимеры с N,S-функциональными группами находят широкое применение в качестве эффективных адсорбционных материалов для ионов переходных металлов. Исследована адсорбция благородных металлов сополимером дивинилсульфида с 4-винилпиридином в растворах минеральных кислот. Показано, что исследуемый сополимер характеризуются высокими значениями статических сорбционных емкостей, которые для Au(III), Ag(I), Pt(IV) и Pd(II) достигают 1200, 340, 1040, 520 мг/г, соответственно. Проведено сравнительное исследование адсорбционных моделей Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина - Радушкевича для описания экспериментальных изотерм адсорбции ионов благородных металлов на поверхности исследуемого сополимера. Определены константы и параметры рассмотренных моделей адсорбции. Анализ значений коэффициентов детерминации R2 свидетельствует, что адсорбцию ионов благородных металлов из сернокислых растворов и Ag из азотнокислых растворов наиболее адекватно описывает модель Ленгмюра. Полученные результаты указывают на то, что адсорбция ионов благородных металлов происходит на энергетически неоднородной поверхности и является мономолекулярным процессом.
22-27 5
Аннотация
Интезированы новые серебросодержащие нанокомпозиты на основе сополимера 1-винил-1,2,4-триазола с винилацетатом. Восстановление ионов серебра до нульвалентного состояния осуществляли химическим методом с использованием металлического прекурсора AgNO3 и восстановителя NaBH4. Установлено, что сополимер проявляет высокую стабилизирующую способность, координируя наночастицы серебра с участием преимущественно триазольных и частично ацетатных фрагментов макромолекул. Исследованы физико-химические, оптические, структурные свойства нанокомпозитов методами ИК- и УФ-спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, рентгенофазового и атомно-абсорбционного анализа. Полученные полимерные нанокомпозиты с наночастицами серебра размерами 2-28 нм обладают хорошей растворимостью в воде, характеризуются плазмонным резонансным поглощением с максимумом 420 нм и соответствующими рефлексами на рентгеновских дифрактограммах. Нанокомпозиты проявляют антимикробную активность по отношению к тестовым микроорганизмам.
28-35 1
Аннотация
Исследована реакция восстановительного аминирования сополимеров винилацетата с акролеином циклическим полипептидом полимиксином В1. В синтезах были использованы сополимеры с молекулярной массой от 40 000 до 120 000, содержанием звеньев акролеина до 5-7 масс. %, содержанием звеньев винилового спирта до 12 масс. %. Установлено, что степень присоединения пептида к полимерам пропорционально увеличивается при снижении молекулярной массы сополимеров от 120 000 до 40 000 и увеличении доли гидроксильных групп от 1 до 12 масс. %. Максимальная степень присоединения составила 7 масс. %. Конъюгаты (со)полимер - пептид хорошо растворимы в легколетучих органических растворителях. При испарении растворителя из их разбавленных спиртовых или ацетоновых растворов формируются тонкие прозрачные пленки, прочно удерживающиеся на поверхности стекол. Изучение биологических свойств (комплексообразования) ковалентно связанного пептида показало, что иммобилизация конъюгатов на поверхности стекол не затрудняет его взаимодействия с бактериальными липополисахаридами. Степень извлечения липополисахаридов из биологической жидкости составила 80-90%. Модифицированные полимеры могут представлять интерес в качестве вспомогательных реагентов для селективного выделения и концентрирования липополисахаридов из биологических или технологических сред с целью их последующего изучения.
36-43 3
Аннотация
Синтезирован ряд N-(2,2,2-трихлорэтил)амидов общей формулы RCONHCH(R´)CCl3 (где R = CH3, CH2Cl; R´ = C6H5, C6H4CH3, C6H4OCH3, C6H4OH) и исследованы их кислотно-основные свойства в среде диметилсульфоксида (ДМСО). Впервые по данным титрования построены кривые и определены константы NH-кислотности ацетамидов. При потенциометрическом титровании ацетамидов во всех случаях были получены кривые с четко выраженным скачком потенциала индикаторного электрода. Показано, что NH-кислотность исследованных ацетамидов зависит от полярных эффектов заместителей. Установлена возможность количественного потенциометрического анализа индивидуальных ацетамидов, а также двойных и тройных смесей при их совместном присутствии с сульфонамидами в среде ДМСО. Оценены метрологические характеристики результатов потенциометрического определения рассматриваемой константы, которые имеют достаточно высокую внутрилабораторную прецизионность, коэффициент вариации изменяется в пределах 0,04-0,52%. Оценка правильности результатов проведена методом «введено-найдено».

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ

44-52 3
Аннотация
Целью данной работы являлась оценка возможности применения метода анализа фосфо-липидных жирных кислот в составе липидов клеточных мембран почвенных микроорганизмов для мо- ниторинга состояния почв в процессе восстановления. Экспериментальная часть заключалась в определении фосфолипидных жирных кислот (ФЛЖК), включающая экстракцию фосфолипидов органическими растворителями, выделение липидной фракции с помощью полярных силикатных колонок, получение метиловых эфиров жирных кислот путем щелочного метанолиза и анализа содержания ФЛЖК методом газовой хроматографии. Идентификация микроорганизмов осуществлялась на основании оценки полученных экспериментальных результатов, представляющих собой совокупность пиков хроматограммы. Воздействие стрессовых факторов на микроорганизмы определяют по наличию цис-транс-изомерии или циклов из трех атомов углерода на концах радикалов фосфолипидных жирных кислот. С целью проверки объективности результатов, полученных с помощью предлагаемого метода анализа микроорганизмов, в данной работе использовался также традиционный метод контроля почвенных микроорганизмов на основании активности их ферментов - глюкозидаз, протеаз, арилсульфатаз, фосфатаз. Полученные данные свидетельствуют о наличии жизнеспособных почвенных микроорганизмов. Однако их количество не соответствует контрольным пробам, что говорит о незавершении процессов восстановления. Результаты идентификации демонстрируют доминирование грамотрицательных (Гр-) бактерий в контрольных пробах в сравнении с пробами в условиях естественного восстановления. При этом в процессе естественного восстановления в почве обнаружено большее количество грибов. Согласно полученным данным, наибольшее количество цис-изомеров и значение циклизации фосфолипидных жирных кислот характерны для микроорганизмов в контрольных пробах, что может быть обусловлено истощением субстрата при использовании почвы в сельскохозяйственных целях. Экспериментальные данные, полученные в ходе данной работы, позволяют предложить использование процедуры анализа фосфолипидных жирных кислот в составе липидов клеточных мембран как самостоятельный метод для проведения биологического мониторинга экосистем.
53-59 20
Аннотация
Исследование посвящено решению проблемы экстракции микроРНК из крови людей для дальнейшего использования профиля микроРНК в диагностике различных заболеваний. Целью работы являлся выбор эффективного, ускоренного метода выделения микроРНК из плазмы крови человека, достаточного по количеству для проведения диагностики в клинической практике. Проведено сравнение трех методов получения микроРНК: 1) с применением колонки на основе оксида кремния QIAamp RNA Blood Mini Kit, 2) фенол-хлороформной экстракции с помощью TRIzolLS Reagent и 3) фенол-хлороформной экстракции с применением TRIzolReagent. Установлено, что для наиболее полного выделения из плазмы крови человека тотальной РНК с целью получения микроРНК эффективно использовать реагент TRIzolLS Reagent, поскольку его применение позволяет получить микроРНК за меньшее время - 30-40 мин, и в количестве, достаточном для проведения клинического анализа (тотальной РНК - до 0,116 нг/мкл, и микроРНК - 350,3 пикограмм/мкл), а также с наименьшим количеством сопутствующих матричных РНК и длинных некодирующих РНК. Использование TRIzolLS Reagent позволяет увеличить выход микроРНК в 2,7 раза по сравнению с применением реагента TRIzol Reagent.
60-66 7
Аннотация
Изучена кинетика видового состава иммобилизованного ила на ершовой инертной загрузке. Эксперимент проведен с использованием многоступенчатого метода подсчета откалиброванной капли. Моделировалась ситуация долговременной остановки и опорожнения биореактора с находящейся в нем ершовой загрузкой с иммобилизованным илом при влажности 92%. Запуск биореактора с использованием ила, адаптированного к сточным водам, позволяет выйти на заданную степень очистки быстрее, чем с использованием привозного неадаптированного ила. Эксперимент проводили в физической модели биореактора, представляющей собой поперечный вертикальный разрез промышленного аэротенка-биореактора. По результатам наблюдений констатировали, что иммобилизованный ил, закрепленный на синтетической загрузке, находящийся в атмосфере воздуха, теряет влажность, но при этом жизнеспособность биоценоза влажной части ершей сохраняется более десяти суток. Получена кинетическая зависимость видового состава биоценоза иммобилизованного ила и его функционального состояния. Показано, что запуск биореактора необходимо произвести не позднее чем через ~8 дней, переводя иммобилизованный ил в свободно плавающий с помощью механической, воздушной или водо-воздушной регенерации загрузки.
67-74 7
Аннотация
Исследовано изменение концентрации пероксида водорода в растениях и культуре клеток картофеля (Solanum tuberosum L.) двух сортов - Луговской и Лукьяновский, при действии некротрофного бактериального фитопатогена Pectobacterium carotovorum ssp. сarotovorum (Рсс) и его экзометаболитов (фильтрат, лишенный бактериальных клеток и термически инактивированная бактериальная суспензия). Показано двухфазное накопление пероксида водорода в культурах клеток двух сортов при инфицировании Рсс. Установлено, что воздействие термически инактивированной культуры бактериальных клеток Рсс как на культуру клеток, так и на корни растений вызывает значительное изменение генерации пероксида водорода в сравнении с фильтратом, лишенным бактериальных клеток. Интенсивность и динамика изменения пероксида водорода при инфицировании патогенами и их экзометаболитами в растениях картофеля значительно выше по сравнению с суспензионной культурой клеток. Интенсивность и динамика изменения генерации пероксида водорода свидетельствует о развитии системной индуцируемой устойчивости в исследуемых сортах картофеля при воздействии бактерий Рсс и их экзометаболитов.
75-80 4
Аннотация
Изучение химического состава базидиомицет в условиях техногенеза является актуальным направлением в биоиндикационных исследованиях. Цель работы заключалась в исследовании накопления тяжелых металлов в съедобных грибах и почвах Забайкалья. Для изучения содержания микроэлементов использовался рентгенофлуоресцентный анализ. В ходе исследования выявлено, что грибы, произрастающие в окрестностях города Читы, характеризовались низким и средним уровнями загрязненности. Почвы имели незначительные превышения ПДК по содержанию марганца, свинца и цинка. По значению коэффициента накопления наиболее активно из почвы в плодовые тела грибов мигрировал цинк, который интенсивнее всего накапливался у Agaricus bisporus; другие химические элементы имели значения этого показателя ниже почвенных. Выявлено, что биогенные химические элементы - железо, марганец и цинк, аккумулировались интенсивнее остальных, обладающих различной биофильностью и токсичностью. Сравнение данных с аналогичными по территории азиатской России выявили высокое сходство накопления микроэлементов в Центральной Якутии и Забайкалье, что, вероятно, связано с наиболее неблагоприятными геохимическими и природно-климатическими факторами.
81-94 6
Аннотация
В предыдущих исследованиях авторами настоящей статьи продемонстрирован метаболизм белого фосфора культурами грибов. Тем не менее, токсические свойства веществ имеют различную природу. Большой интерес представляет исследование генотоксичности - возможного источника мутаций. В представленной работе проведена оценка генотоксичности белого фосфора при помощи теста Эймса, которая показала ее отсутствие. Однако при всех преимуществах данного метода применения одного теста Эймса недостаточно для достоверной оценки генотоксичности. Для этой цели используется целый ряд тестов, в том числе SOS-lux тест на ДНК-повреждающую активность. В представленной работе SOS-lux тест продемонстрировал генотоксичность белого фосфора. Несмотря на то, что величина ДНК-повреждающей активности оказалась низкой, этот результат получен впервые: во всех найденных источниках сообщается об отсутствии генотоксических свойств у белого фосфора. Поскольку генетический аппарат у прокариот устроен иначе, чем у эукариот (включая человека), то результаты исследований на сальмонеллах нельзя полностью переносить на человека. Помимо генных мутаций, исследуемых тестом Эймса и SOS-lux-тестом, имеющих общую природу у всех живых организмов, существуют геномные перестройки, которые следует изучать на эукариотах. Для этой цели подходит Allium тест на корешках лука репчатого (Allium cepa L.). В представленной работе впервые исследовано негативное влияние белого фосфора на клеточный цикл эукариот методом Allium теста. Установлено, что белый фосфор даже в очень низких концентрациях (около 0,01%) на порядок увеличивает количество хромосомных аберраций.
95-101 7
Аннотация
Целью настоящей работы явилось изучение методами высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) состава и содержания фенольных соединений растений полиморфного вида Polygonum aviculare L. (Polygonaceae) из географически отдаленных популяций. Материал для исследования - листья растений, собранных в фазе цветения в Новосибирской, Иркутской, Мурманской областях, в республиках Хакасия, Бурятия, Алтай и др. Для извлечения фенольных соединений (флавоноидов и фенолокислот) проводили двукратную экстракцию 70% этанолом на водяной бане. Компонентный состав фенольного комплекса исследовали на жидкостном хроматографе «Agilent 1200» с диодноматричным детектором. В составе фенольных соединений обнаружены: флавонолгликозиды - югланин, гиперозид, авикулярин, кверцитрин; агликоны - кверцетин, кемпферол, мирицетин; С-гли-козиды флавонов - ориентин и витексин,а также феруловая и другие кислоты. В 7 образцах преобладают югланин (3,6 мг/г) и гиперозид (3,0 мг/г), в 4 образцах - авикулярин (4,9 мг/г), в двух - флавонолгликозид кверцитрин (2,2 мг/г). Феруловая кислота (1,6 мг/г) обнаружена в семи образцах. Показана высокая биохимическая вариабельность состава и содержания фенольных соединений P. aviculare. Связи качественного состава фенольных соединений с местом произрастания растений не выявлено.
102-108 12
Аннотация
Исследовано влияние аэрации на рост клеток, выработку уксусной кислоты и этанола дрожжами Brettanomyces bruxellensis в среде с глюкозой при подаче воздуха в объеме 0-300 дм3/ч. Выявлено, что рост биомассы стимулируется умеренной аэрацией. Оптимальное значение расхода воздушного потока для синтеза клеток составило 60 дм3/ч. При превышении указанного значения концентрация клеточной биомассы снижалась. Выход этанола и уксусной кислоты зависит от уровня аэрации: чем больше объем воздуха, подаваемого в ферментер, тем выше выход уксусной кислоты и ниже выход этанола. При высокой интенсивности аэрации наблюдалось значительное снижение выхода этанола. При интенсивности аэрации более 180 дм3/ч потребление глюкозы дрожжевыми клетками замедлялось, наблюдалась высокая концентрация уксусной кислоты в культуральной среде (6,0 г/дм3). По материальному балансу реакции проанализировано соотношение «этанол + уксусная кислота», вырабатываемое на один моль утилизированной глюкозы. Показано, что соотношение «этанол + уксусная кислота» остается неизменным при реализуемых режимах, что позволяет уточнить стехиометрическое уравнение реакции ферментации с указанием оптимальной величины подачи кислорода и выхода основных продуктов.
109-117 14
Аннотация
Цель исследования - проведение поиска способов биотехнологической переработки сульфидных углистых золотосодержащих руд для последующего извлечения из них золота. Выделен и адаптирован мезофильный штамм бактерии Аcidithiobacillus ferrooxidans, обладающий устойчивой активностью в течение длительного времени (12 месяцев), его активность варьировала от 1,4 до 2,8 г/л час окисленного железа. В процессе кучного бактериального окисления происходит значительное снижение упорности сульфидных руд. Установлено, что при дроблении руды до класса крупности 2 мм была достигнута степень окисления 89-93% арсенопирита и 50-56% пирита. Таким образом, на переработку могут быть направлены руды, содержащие 0,9-1,5 г/т золота, так как при кучном биовыщелачивании (КВ) извлечение золота составит около 65-75%. Полученные результаты подтверждены полупромышленными испытаниями. Разработанная технология кучного бактериального окисления позволяет подготовить сульфидные упорные золотосодержащие руды для последующего извлечения золота на основе использования технологии БВ, что приводит к значительному приросту извлечения золота. При этом сульфидные минералы переходят в естественные окисленные формы с минимальным техногенным воздействием на окружающую среду.
118-124 14
Аннотация
Данные об элементном составе растительного сырья важны для того, чтобы установить его терапевтическую ценность при использовании в лечебной практике и гарантировать безопасность препарата. В статье представлены результаты исследования элементного состава надземных органов Vaccinium vitis-idaea L. (брусники), собранных в Слюдянском районе Иркутской области. Данный вид произрастает в благоприятных экологических условиях и характеризуется высокой биопродуктивностью. Методом рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) в листьях определено содержание следующих элементов: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Fe, Cr, Mn, Ni, Ti, Cu, Zn, Ba, Rb, Sr и Pb. Анализ полученных результатов показал, что в сырье преобладают ессенциальные элементы - кальций, калий, магний и фосфор; среди микроэлементов доминируют марганец и барий. Содержание потенциально токсичных металлов - Ti, Cr, Ni, Cu, Zn, Sr, Ba и Pb, не превышает избыточных или токсичных уровней, установленных для наземных растений. Высокое содержание жизненно важных элементов и отсутствие эффекта токсичности позволяет рекомендовать Vaccinium vitis-idaea L. в качестве лекарственного сырья для профилактики и лечения микроэлементозов. Благодаря лечебным свойствам широкого спектра действия лист брусники широко применяется в народной медицине.
125-132 7
Аннотация
Впервые проведено исследование пектинов, извлеченных из семенных оболочек гороха, по комплексу показателей качества и сорбционным свойствам с использованием общепринятых и модифицированных методик. Установлено, что по органолептическим и физико-химическим показателям пектины из семенных оболочек гороха соответствуют нормам ГОСТ 29186-91; по показателям безопасности и микробиологическим показателям - нормам ГОСТ 29186-91 и СанПиН 2.3.2.1078-01. По основным аналитическим характеристикам пектины из семенных оболочек гороха относятся к высокоэтерифицированным и отвечают требованиям, предъявляемым к промышленным пектинам. Сорбционные свойства исследованные пектины в наибольшей степени проявляют по отношению к ионам свинца, кадмия и меди, в меньшей степени - к ионам цинка. Полученные данные позволяют рекомендовать пектины из семенных оболочек гороха в качестве структурообразователей и сорбентов ионов тяжелых металлов при производстве функциональных пищевых продуктов.

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

133-138 5
Аннотация
Моделирование технологических объектов для сжигания жидких энергоносителей с попыткой точного описания гидродинамики процесса значительно усложняет модель. В статье рассматривается вопрос об э ффективности использования органического энергоносителя. Представлена математическая модель процесса горения жидкого топлива. Моделирование ведется с использованием ряда обоснованных упрощающих предположений, что позволяет свести исходную модель к более простым зависимостям между существующими для проведения процесса параметрами. Построенная модель включает стационарную модель процесса горения и модель сжигания жидкого топлива в аппарате. Рассмотрены основные факторы, влияющие на характер протекания процесса. Получена формула для расчета концентрации кислорода у реакционной поверхности. При рассмотрении скорости реакции горения полагали, что она определяется не только концентрацией кислорода в диффузионном слое, но и суммарной поверхностью непрореагировавших частиц, вычисленной с учетом плотности распределения частиц. Составлен материальный баланс кислорода, который включает два уравнения - для диффузионной и плотной части. Результаты расчетов представлены на приведенных графиках. Разработана инженерная вычислительная модель для расчета энергетических характеристик горения жидкого углеводородного топлива в технологической печи. Полученная модель горения может быть использована для оценки масштабов и прогнозирования последствий аварийных ситуаций.
139-144 2
Аннотация
Представлены результаты исследования показателей термоокислительной стабильности минерального моторного масла Mobil 10W-40SC/CC при температурах 170, 180 и 190 °С. Методика пре-дусматривала применение следующих средств контроля и испытания: прибора для термостатирования испытуемого масла; фотометра для прямого фотометрирования окисленных масел, электронных весов для определения массы испарившегося при термостатировании масла. По полученным результатам строились графические зависимости оптической плотности D, испаряемости G и коэффициента термоокислительной деструкции ПТОД от времени и температуры испытания. Апробирована методика расчета показателей термоокислительной деструкции для температуры испытания 190 °С по данным, полученным при температурах 170 и 180 °С. Проведен сопоставительный анализ экспериментальных и расчетных данных, определена относительная погрешность. На основе проведенных исследований установлено, что применение предложенной аналитической модели позволяет снизить трудоемкость исследований по определению показателей термоокислительной стабильности, а также определить основные направления по совершенствованию средств измерения и испытания.
145-152 6
Аннотация
Проведено экспериментальное исследование процесса сверхкритической экстракции органического вещества (ОВ) из различных генетических типов сланцев в широком диапазоне параметров состояния. Получена зависимость выхода жидких продуктов от температуры процесса при давлении 3-20 МПа. Установлено, что значительное влияние на общую степень конверсии органического вещества и выход жидких продуктов оказывает давление процесса. При повышении давления в реакторе увеличивается растворяющая способность и глубина проникновения растворителя, что способствует полному извлечению из пористой структуры растворимых компонентов органического вещества. Результаты исследования по извлечению органического вещества из горючих сланцев показали, что с ростом давления степень конверсии органического вещества увеличиваются на 49-73%, суммарный выход жидких продуктов возрастает в 1,9-3,9 раза. Таким образом, можно сказать, что варьированием термодинамических параметров процесса сверхкритической флюидной экстракции можно повысить степень конверсии ОВ и выход целевого продукта из твердых горючих ископаемых.


ISSN 2227-2925 (Print)
ISSN 2500-1558 (Online)