Preview

Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология

Расширенный поиск
Том 9, № 2 (2019)

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

159-169 27
Аннотация
Приведены результаты исследования химического и фазового состава золы, полученной из надземной части трех видов хвощей, произрастающих в разных районах Приморского края: лесного (Equisetum sylvaticum L.), зимующего (Equisetum hyemale L.) и полевого (Equisetum arvense L.). Показано, что условия переработки сырья оказывают влияние на содержание диоксида кремния (32–98%) в зольных остатках. Методом рентгенофазового анализа было установлено, что зольные остатки находятся в аморфном или аморфно-кристаллическом состоянии в зависимости от условий получения. В ИК-спектрах образцов золы имеются типичные для аморфного диоксида кремния полосы поглощения, отвечающие деформационным (467 см⁻¹) и валентным колебаниям (802 и 1092 см⁻¹) силоксановых связей Si-O-Si. Элементный анализ кремнийсодержащих продуктов показал, что с увеличением концентрации кислоты в процессе переработки надземной части хвощей увеличивается содержание диоксида кремния в образцах, которое также зависит и от вида растения: хвощ полевой содержит наименьшее количество SiO2 по сравнению с лесным и зимующим, но характеризуется большим содержанием соединений калия и кальция. Дана оценка сорбционных характеристик золы, полученной из надземной части хвощей: определена адсорбционная емкость образцов по отношению к йоду (5–42%) и органическим красителям – метиленовому синему (164–260 мг/г) и метиленовому оранжевому (40–241 мг/г). Полученные сведения могут быть использованы при разработке сорбентов из растительного сырья для очистки и доочистки природных и сточных вод от загрязняющих веществ различной природы.
170-175 11
Аннотация

Участие в реакциях гидролиза и гидратации комплексов и кластеров воды предполагает протекание сложных многостадийных реакций по различным механизмам. Концентрация нейтральных и заряженных комплексов и кластеров в реакционной смеси влияет на скорость и механизм гидролиза. Поэтому целью данной работы является расчет концентраций комплексов и кластеров участвующих в газофазном гидролизе тионилхлорида и установление наиболее вероятных каналов реакции. На основе термодинамических данных, полученных методами квантово-химического моделирования B3LYP/6–311++G(2d,2р), MP2/aug-cc-pVTZ и G4 были рассчитаны концентрации комплексов и кластеров воды, тионилхлорида, а также продуктов его гидролиза в газовой фазе. Оптимизированы структуры комплексов воды состава (H2O)n, n=1–5,8. Найдены ациклические структуры комплексов (H2O)4 и (H2O)5 в газовой фазе, рассчитаны их концентрации, которые отличны от концентраций циклических комплексов. Рассчитанные концентрации заряженных комплексов и кластеров (H+)∙(H2O)n и (H2O)n·(OH-) Cl(H2O)n, SOCl+ (H2O)n, (SOCl2(H2O)n) – несущественны, поэтому предположение о гидролизе ионных частиц, образующихся или существующих в газовой фазе внутри кластеров воды может быть исключено. Концентрации нейтральных кластеров SOCl2(H2O)n и HCl(H2O)n составляют от 1014 до 101 молекул/см3 , в зависимости от числа молекул воды в кластере, наибольшей концентрацией обладают SOCl2(H2O) и HCl(H2O). Расчет концентраций кластеров SOCl2(H2O)n проводился в предположении, что концентрация тионилхлорида равна концентрациям насыщенного пара воды, что вполне возможно вблизи промышленных объектов по производству высокоёмких источников тока. Наиболее вероятными каналами гидролиза являются реакции с комплексами и кластерами, концентрации которых являются самыми высокими, это реакции нейтральных кластеров (H2O)n и SOCl2(H2O)n, что совпадает с результатами предыдущей работы. 

176-182 15
Аннотация

Известно, что сброс промышленных и бытовых сточных вод, неизбежно попадающих в источники чистой воды, приводит к загрязнению экосистем и тяжелым экологическим последствиям. Ввиду истощения запасов пресной воды в мире первостепенное значение имеет поиск новых высокоэффективных методов очистки загрязненных вод с целью минимизации содержания в них токсичных веществ. Диоксид титана, чьи фотокаталитические свойства являются в последние годы предметом особого внимания, позволяет повысить эффективность технологических процессов очистки воды и воздуха от токсичных органических примесей. Целью настоящего исследования являлось изучение фотохимического разложения фенола наночастицами диоксида титана (TiO2) для обработки токсичных веществ в водоемах. Качественный и количественный анализ исходных и конечных продуктов фотолиза осуществляли методом газовой хроматографии. Нанопорошок диоксида титана был получен золь-гель методом в мягких условиях без последующей термической обработки, используя изопропоксид титана (IV), изопропиловый спирт и гидроксид аммония в качестве прекурсоров. Методом рентгеновской дифракции было показано, что полученный диоксид титана представлен фазой рутила. Размер наночастиц определен методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и составляет 10–20 нм. Удельная площадь поверхности в соответствии с методом БЭТ составляла 159,6 м2 /г. Фотохимическое разложение раствора фенола было проведено под действием УФ-излучения с использованием в качестве катализатора полученного нанопорошка диоксида титана. Продукты разложения фенола анализировали на газовом хроматографе 6890N GC-MSD с высокопроизводительным масс-селективным детектором Agilent 5975. Установлено, что степень деградации фенола в присутствии нанопорошка диоксида титана составила 99%.

183-193 23
Аннотация

В работе изложены общие представления об особенностях ядерного магнитного резонанса парамагнитных молекул. Указанные особенности являются следствием сверхтонкого или электронного взаимодействия между неспаренными электронами, локализованные на координирующем ионе, и резонирующими ядрами. Это приводит к парамагнитному уширению, а также к парамагнитным сдвигам (контактным и псевдоконтактным) резонансных линий в спектрах ядерного магнитного резонанса. Контактный сдвиг наблюдается в тех случаях, когда вероятность пребывания неспаренного электрона в месте расположения резонирующего ядра отлична от нуля. Следовательно, эти сдвиги являются источником информации о характере связи металл – лиганд, а также об электронной структуре лигандов. Псевдоконтактные сдвиги характеризуют пространственную структуру молекулы, что обусловливает их использование при решении различного рода структурных задач. Рассматриваются пионерские работы, характеризующие специфику трансформации спектров ядерного магнитного резонанса добавками парамагнитных комплексов элементов группы железа на примере комплексов кобальта и никеля, а также редкоземельных элементов на примере комплекса европия. Представлены основные положения метода парамагнитных добавок, использование которого позволяет преодолеть трудности, связанные с большим парамагнитным уширением резонансных линий в спектрах ядерного магнитного резонанса высокого разрешения. Показано, что из элементов подгруппы железа именно парамагнитный ион Со2+ можно использовать в качестве эффективного сдвигающего реагента. В ряде случаев подходящим для этих целей может оказаться также и ион Ni2+. Приведены условия записи спектров ЯМР образцов, содержащих парамагнитные добавки, используемые при этом растворители, варьирование температуры исследуемых образцов в условиях детектирования резонансных сигналов. 

194-201 16
Аннотация

Изучено комплексообразование тория(IV) с 2,3,4-тригидрокси-4¢-фторазобензолом (ТФАБ). Комплекс образуется сразу после смешивания компонентов. Соотношение реагирующих компонентов в комплексах установлено методами относительного выхода Старика – Барбанеля, сдвига равновесия и изомолярных серий. Образуется комплекс с молярным соотношением компонентов 1:2, максимальное светопоглощение комплекса наблюдается при 440 нм, молярный коэффициент поглощения – 1,80·104. Синтезирован новый сорбент, содержащий фрагменты п-аминосалициловой кислоты. Идентификация сорбентов проводилась методом ИК-спектроскопии. Сорбция изучалась в статических и динамических режимах. Исследованы оптимальные условия концентрирования. Величину сорбции и степень извлечения металла рассчитывали по их остаточной концентрации в растворе спектрофотометрическим методом. Результаты исследования показали, что максимальная сорбция сорбента наблюдается при pH = 4. В ходе предварительных кинетических экспериментов было установлено, что максимальная степень сорбции кадмия достигается за 2 ч и далее практически не изменяется. Влияние ионной силы раствора изучено фотометрическим методом. Торий(IV) сорбировали из растворов с ионной силой 0,1–1,4. Результаты исследования показали, что значительное уменьшение сорбции тория(IV) происходит в растворах с ионной силой более 0,2 М. Также было исследовано влияние концентрации металла на сорбцию. Получена изотерма сорбции тория синтезированным сорбентом. С ростом концентрации тория(IV) в растворе увеличивается количество сорбированного металла и достигает максимума при концентрации 1856 мг/л. Было исследовано влияние различных кислот (HClО4, H2SО4, HNО3, HCl) на десорбцию тория(IV) из сорбента: торий(IV) количественно десорбируется 2 М азотной кислотой. Степень извлечения ионов тория(IV) при оптимальных условиях превышает 95%. Проведенное исследование показало возможность использования матрицы сополимера малеинового ангидрида со стиролом, модифицированного п-аминосалициловой кислотой, для сорбционно-фотометрического определения тория(IV). После регенерации этот сорбент можно использовать повторно.

202-211 11
Аннотация

Комплексное физико-химическое изучение конкретных систем позволяет получить экспериментальные данные, имеющие значение в фундаментальном и прикладном аспекте. Так, систематическими исследованиями выявлено образование сложных молибдатов, которые можно классифицировать по катионному составу, и показано, что многие представители данного класса соединений обладают ценными функциональными свойствами. Целью данной работы являлось обобщение и дополнение результатов по фазообразованию в солевых системах K2MoO4 – R2(MoO4)3 – Zr(MoO4)2 (R = Al, Cr, Fe, In, Sc, Y, Bi, La – Lu) в зависимости от природы молибдатов трехвалентных элементов, а также определение условий синтеза выявленных тройных молибдатов и характеризация их свойств. В работе использованы методы рентгенофазового анализа, дифференциально-сканирующей калориметрии, электронной микроскопии, импедансной спектроскопии. Взаимодействие в тройных солевых системах K2MoO4 – R2(MoO4)3 – Zr(MoO4)2 (R = Al, Cr, Fe, In, Sc, Y, Bi, La – Lu) было исследовано в субсолидусной области в интервале температур 723–873 К. Показана трансформация вида фазовых диаграмм, системы разделены по виду триангуляции на десять типов. Выявленные новые тройные молибдаты состава K5RZr(MoO4)6 (R = Al, Cr, Fe, In, Sc, Y, Bi, Dy – Lu) получены твердофазным синтезом при температурах 723–773 К. Определены их кристаллографические и термические свойства. Молибдаты K5RZr(MoO4)6 с R = Al, Cr, Fe, In, Sc кристаллизуются в гексагональной сингонии (пр. гр. P63, Z = 2), а с R = Dy – Lu, Y, Bi кристаллизуются в тригональной сингонии (пр. гр. R`3c, Z = 6). Методом импедансной спектроскопии исследована электропроводность K5RZr(MoO4)6, где R = Fe, In, Er в интервале температур 300–900 K, также показано, что при 700–850 К значения проводимости достигают порядка 10-2 СМ/см.

212-221 18
Аннотация
Бензилиденовые защитные группы широко используются в химии углеводов, как правило, для защиты гидроксильных групп в положениях О-4, О-6 углеводного остатка. 4,6-бензилиденовая защита позволяет с той или иной степенью селективности вводить другие функциональные группы в О-2 и О-3 положения сахаров и легко удаляется из молекулы в кислых условиях. Авторами настоящей статьи ранее была предложена схема получения ацилпроизводных природного гликозида салицина (гликозида салицилового спирта) из промежуточного гликозида гелицина (гликозида салицилового альдегида). При этом альдегидная группа может быть восстановлена до спиртовой на последних этапах синтеза и не требует дополнительной защиты во время модификации углеводного остатка, поскольку не вступает в реакции ацилирования в отличие от гидроксиметиленовой группы салицина. Для временной защиты О-4 и О-6 гидроксилов гелицина было предложено использовать бензилиденовую защитную группу. Целью данной работы являлось изучение реакционной способности гликозида гелицина в реакции образования 4,6-бензилидена и установление влияющих на нее факторов. Были предприняты попытки введения бензилиденовой защитной группы в молекулу гелицина двумя способами: с использованием диметилацеталя бензальдегида и с использованием бензальдегида и хлорида цинка. В первом случае конверсии исходного гликозида не было зафиксировано, в то время как результатом второй реакции являлся продукт неустановленной структуры. При помощи квантово-химических расчетов были смоделированы возможные реакции, протекающие с использованными реагентами и было установлено, что невозможность реакции диметилацеталя бензальдегида и бензальдегида по 4,6-гидроксилам глюкозы обусловлена конкурирующей реакцией альдегидной группы самого гелицина. Причем при катализе хлоридом цинка наиболее вероятным продуктом реакции является димер гелицина. Таким образом, было установлено, что бензилиденовая защита имеет ограничение и не может быть применена в случае гликозидов, содержащих в качестве агликона ароматические альдегиды.
222-231 11
Аннотация
Вода – важнейший компонент, определяющий структуру и свойства бесчисленного множества элементов живой и неживой природы. Способность откликаться даже на самые незначительные внешние воздействия делают ее уникальным объектом для изучения. Нами изучено влияние низкоинтенсивного электромагнитного поля радиочастотного диапазона (f = 100–200 МГц) на физикохимические свойства деионизованной воды, зависящие от межмолекулярного взаимодействия: теплоту и скорость испарения, работу когезии, адгезии и др. Показано, что облученная вода при атмосферном давлении закипает при более высокой температуре (Tкип = 102,0 °С), теплота испарения облученной воды превышает теплоту испарения необлученной на 6,5%. Облученная вода при температуре 22 °С испаряется медленнее, чем необлученная и характеризуется более высокими значениями поверхностного натяжения, работы когезии и краевого угла смачивания. При этом значения краевых углов смачивания поверхности полистирола для облученной воды увеличились на 19–23% относительно показателей необлученной. Эффективность полевого воздействия зависит от частоты и времени экспозиции. Максимальные изменения наблюдались при воздействии поля частотами 130 и 180 МГц в течение 1–3 ч. Дальнейшее увеличение продолжительности облучения оказалось нерезультативно. Свойства облученной воды сохранялись весь период наблюдения. Показано, что усиление когезионного взаимодействия снижает адгезию облученной воды к поверхности полистирола, уменьшая ее смачивающую способность. Минимальная адгезия воды с твердой поверхностью наблюдалась в случае воды, облученной полем частотой 130 МГц. Коэффициенты растекания, определяемые как разность работы адгезии и когезии, имеют отрицательные значения, что свидетельствует об отсутствии растекания воды по поверхности полистирола. Полученные экспериментальные данные позволяют с достаточной степенью вероятности говорить об упрочнении надмолекулярной организации воды, а также об усилении межмолекулярного взаимодействия в водной среде под воздействием электромагнитного поля. Усиление когезии может приводить к изменению сольватации растворенных в воде молекул и ионов, а также к нарушению их транспорта через биологические мембраны, что влияет на функционирование отдельных клеток и жизнедеятельность организма в целом.
232-238 15
Аннотация
В теории растворов сильных и слабых электролитов в водных и неводных растворах одной из важных характеристик является коэффициент активности отдельных ионов. Физический смысл среднеионного коэффициента заключается в отношении практического и теоретического коэффициентов активности. Если принять коэффициент активности равным 1,0, как в большинстве опубликованных в различных изданиях работ, в конечных расчетах можно получить многократные искаженные результаты γ±. Коэффициент активности есть мера отклонения реальных (практических, экспериментальных) параметров от идеальных, разработанных в первом приближении для разбавленных растворов неэлектролитов, где предполагается отсутствие каких-либо взаимодействий. Величины их в растворах высоких концентраций становятся порядка десятков. Тем не менее, имеется ряд фактических эмпирических данных о зависимости коэффициента активности электролитов от концентрации, причем при некоторых концентрациях наблюдается его минимальное значение. Значения коэффициентов в несколько десятков, то есть отклонений от идеальных параметров в десятки раз, сложно приспособить к законам для практического применения в растворах, где доминируют процессы ассоциации или других межмолекулярных взаимодействий. В данной работе описан ряд методов оценки среднеионных коэффициентов активности сильных кислот: хлороводородной, бромоводородной, иодоводородной, хлорной, азотной и серной кислот в диапазоне концентраций от 1 до 10 моль/л, основанные на концепциях нелинейного программирования и метода многоуровневого моделирования различных свойств и параметров как инструментов оценочных расчетов. Оцененные коэффициенты активности максимально близки или совпадают с имеющимися в литературе значениями при концентрациях от 1 до 10 моль/л.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ

239-249 24
Аннотация
Плоды боярышника являются традиционным лекарственным сырьем в народной медицине. В них содержатся важные органические кислоты и флавониды, которые способны восстанавливать сердечно-сосудистую систему организма: каротин, пектины, аскорбиновая кислота, сапонины и крахмал, а также витамины группы В. Основной формой использования лекарственного сырья являются экстракты. В данной работе использованы три технологии экстрагирования: традиционная – настаивание (37 °С, 2 ч), и инновационные – с использованием микроволнового (800 Вт, 1 мин) и ультразвукового облучения (0,5 Вт, 2 ч). С целью определения наиболее оптимального метода экстрагирования комплекса веществ с антиоксидантными свойствами из экстрактов плодов боярышника было изучено содержание сухих веществ, фенолов, флавоноидов, а также определена антиоксидантная активность с использованием двух методик: путем улавливания свободных радикалов и по методу FRAP (восстанавливающей силы). На основании результатов проведенных опытов можно заключить, что из всех рассмотренных технологий экстракции наиболее эффективной для плодов боярышника является экстракция с использованием ультразвукового излучения, поскольку по всем параметрам исследования были получены наибольшие показатели по сравнению с другими методиками экстрагирования: содержание фенолов составило 723 мг галловой кислоты/100 г; флавоноидов – 194 мг катехина/100 г; сухих веществ – 1,68%, а также антирадикальная активность составила 14,5 мг/см3 , восстанавливающая сила – 14,5 ммоль Fe2+/1 кг. Метод экстракции с использованием микроволнового облучения по полученным показателям не может быть рекомендован, так как уровень показателей ниже, чем в случае ультразвукового облучения и метода настаивания.
239-249 11
Аннотация
Плоды боярышника являются традиционным лекарственным сырьем в народной медицине. В них содержатся важные органические кислоты и флавониды, которые способны восстанавливать сердечно-сосудистую систему организма: каротин, пектины, аскорбиновая кислота, сапонины и крахмал, а также витамины группы В. Основной формой использования лекарственного сырья являются экстракты. В данной работе использованы три технологии экстрагирования: традиционная – настаивание (37 °С, 2 ч), и инновационные – с использованием микроволнового (800 Вт, 1 мин) и ультразвукового облучения (0,5 Вт, 2 ч). С целью определения наиболее оптимального метода экстрагирования комплекса веществ с антиоксидантными свойствами из экстрактов плодов боярышника было изучено содержание сухих веществ, фенолов, флавоноидов, а также определена антиоксидантная активность с использованием двух методик: путем улавливания свободных радикалов и по методу FRAP (восстанавливающей силы). На основании результатов проведенных опытов можно заключить, что из всех рассмотренных технологий экстракции наиболее эффективной для плодов боярышника является экстракция с использованием ультразвукового излучения, поскольку по всем параметрам исследования были получены наибольшие показатели по сравнению с другими методиками экстрагирования: содержание фенолов составило 723 мг галловой кислоты/100 г; флавоноидов – 194 мг катехина/100 г; сухих веществ – 1,68%, а также антирадикальная активность составила 14,5 мг/см3 , восстанавливающая сила – 14,5 ммоль Fe2+/1 кг. Метод экстракции с использованием микроволнового облучения по полученным показателям не может быть рекомендован, так как уровень показателей ниже, чем в случае ультразвукового облучения и метода настаивания.
250-259 21
Аннотация
В статье изложены результаты исследований биотехнологической обработки коллагенсодержащего сырья (рубца крупного рогатого скота) для создания функциональных продуктов питания. Изучены и теоретически обоснованы закономерности биотрансформации коллагенсодержащего сырья активизированными культурами пробиотических микроорганизмов (Bifidobacterium longum B379 M, Propionibacterium shermanii KM 186 и Lactobacillus helveticus Н17-18). Отмечено, что рубец после предварительной термической обработки является хорошей питательной средой для развития пробиотических культур. Выявлено, что низкомолекулярные соединения, образовавшиеся при термической обработке рубца, обладают пребиотическими свойствами и стимулируют рост микроорганизмов. Установлено, что через 5–8 ч культивирования количество жизнеспособных клеток исследуемых культур в субстрате коллагена возрастает до 109 –1010 КОЕ/г. Отмечено, что биомодификация рубца улучшает его органолептические свойства и консистенцию, которая становится сочной, мягкой и эластичной. Биотрансформация коллагенсодержащего сырья пробиотическими микроорганизмами приводит к значительному повышению аминокислот в гидролизатах в сравнении с контролем. Наибольшее повышение аминокислот наблюдается при ферментации коллагена Lactobacillus helveticus Н17-18, что свидетельствует о более высокой протеолитической активности данной культуры. Показано, что микроструктура рубца под действием пробиотических микроорганизмов претерпевает изменения в сравнении с исходным состоянием (происходит истончение и разрыхление мышечного каркаса, а также изменение структуры его морфологических элементов). В результате проведенных исследований разработана принципиально новая схема биотехнологической обработки коллагенсодержащего сырья. Полученные результаты открывают широкие перспективы для создания БАД-синбиотиков и пищевых продуктов, предназначенных для функционального питания.
260-269 11
Аннотация

Исследования, направленные на поиск способов, удешевляющих получение бактериальной наноцеллюлозы (БНЦ), связаны с большим спросом на нее во многих отраслях народного хозяйства. Для получения БНЦ в промышленных масштабах используют синтетические питательные среды, стоимость которых может составлять от 30 до 60% от общей стоимости процесса. Поэтому изучение биосинтеза БНЦ на питательных средах с низкой стоимостью (среды из пищевых, целлюлозосодержащих отходов и других альтернативных источников сырья) является актуальным. В качестве альтернативного источника сырья может выступать биомасса такого растения, как мискантус, которое характеризуется доступностью, низкой стоимостью и ежегодной возобновляемостью в промышленных масштабах. Целью настоящего исследования являлось изучение процесса биосинтеза БНЦ на ферментативном гидролизате продукта щелочной делигнификации мискантуса, полученного путем обработки растения разоьбавленным раствором гидроксида натрия при атмосферном давлении. Ферментативный гидролиз полученного субстрата проводился в ферментере объемом 11 л. Авторами настоящей статьи впервые БНЦ получена на питательной среде из ферментативного гидролизата продукта щелочной делигнификации мискантуса. В качестве продуцента использовалась симбиотическая культура Мedusomyces gisevii Sa-12, характеризующаяся высоким адаптивным потенциалом. Максимальная удельная скорость роста микроорганизмов составила: для дрожжей – 0,360 сут.-1 , для уксуснокислых бактерий – 0,384 сут.-1 . Потребление редуцирующих веществ протекало в два этапа: константа скорости утилизации субстрата на первом этапе составила 0,464 сут.-1 , на втором – 0,034 сут.-1 . Наибольший выход БНЦ составил 5,14% на 14 сутки культивирования, что в 1,8 раза меньше, чем выход на синтетической питательной среде. Питательная среда ферментативного гидролизата продукта щелочной делигнификации мискантуса не является биологически доброкачественной, однако, даже в неблагоприятных условиях Мedusomyces gisevii Sa-12 демонстрирует высокий технологический потенциал и синтезирует химически чистую БНЦ. 

270-276 15
Аннотация

Цель данной работы – получение инкапсулированных форм биологически активных веществ, обладающих антиоксидантными свойствами, из вторичного сельскохозяйственного сырья. Были разработаны технология экстрагирования антиоксидантов с применением ультразвука и технология их инкапсулирования. В ходе работы были исследованы структурно-функциональные взаимодействия структурных звеньев биополимерных капсул методом ИК-Фурье-спектроскопии. В спектре альгинатных капсул с инкапсулированным экстрактом наблюдается несколько изменений по сравнению с капсулами без экстракта, что указывает на успешное включение растительного биологически активного вещества (изменения интенсивности пика в диапазоне 800–1600 см-1, 1240,30 см-1 и 1512,26 см-1). Однако данные изменения не дают основания предполагать значительных химических взаимодействий между биополимером и инкапсулированным веществом. Исследования физикохимических параметров разработанных инкапсулированных форм антиоксидантов показали, что их размер, влажность, выход и эффективность инкапсулирования, содержание экстракта и другие физико-химические параметры были схожи между собой, а также с данными литературы. В ходе эксперимента было установлено, что все капсулы стали набухать в различной степени на стадии модельного искусственного кишечника в связи с увеличением электростатических сил отталкивания. Полученные результаты по изменению механических свойств разработанных капсул показывают, что с течением времени при влиянии щелочной среды и солей одновалентных ионов наблюдался распад капсул с приближением значений прочности капсул к нулю. Данные факты подтверждают целесообразность разработки инкапсулированных форм антиоксидантов из вторичного сельскохозяйственного сырья и помогут восполнить дефицит недостающих биологически активных веществ в рационе человека в биоусвояемом виде. 

277-287 19
Аннотация
Детекция уровня экспрессии дегидринов в растениях становится распространенным приемом в тестировании устойчивости растений к холоду, засухе, засоленности почвы или высокому содержанию в ней ионов тяжелых металлов. Наиболее простым способом оценки содержания дегидринов является использование специфических антител, при этом специфичность антител является критическим моментом. На основании опыта определения дегидринов у различных растительных объектов авторами данной статьи была поставлена задача – сравнить реакции с антителами реакционноспособных белков, полученных из трех наиболее доступных источников, оценить их специфичность. Сопоставимость детектируемых антителами белков по количеству и молекулярной массе была исследована на нескольких растительных объектах: 1) суммарный и термостабильный белок хвои сосны обыкновенной, 2) белок митохондрий гороха; 3) суммарный и термостабильный белок озимой пшеницы; 4) суммарный и термостабильный белок арабидопсиса. Во всех случаях использования антител наблюдали либо слабые, либо существенные различия в количестве и молекулярной массе детектируемых групп белков. Эти различия можно объяснить тремя возможными причинами: вариабельность К-сегмента, разные белки-носители, используемые производителями, и наличие общих реакционноспособных эпитопов у некоторых групп белков, не являющихся дегидринами. При анализе различий в количестве детектируемых групп при использовании антител от разных производителей установлено, что они минимальны у злаковых растений и становятся больше у двудольных и хвойных, причем наибольшее количество детектируемых групп отмечено у митохондрий гороха. Часть связывающихся с антителами групп белков определенно не является дегидринами. Упомянутые различия меньше у термостабильных белков. Таким образом, получение термостабильной фракции белков можно рекомендовать в качестве простой процедуры, повышающей уверенность в детекции дегидринов. Использование сравнения количества дегидринов в качестве меры относительной устойчивости различных растений не следует применять при сравнении эволюционно далеких друг от друга видов, поскольку реакционноспособность антител к дегидринам далеких друг от друга видов может существенно отличаться. В то же время этот метод может быть рекомендован в агробиологии для оценки на молекулярном уровне исходной или индуцированной устойчивости сортов растений одного и того же вида, либо родственных видов к замерзанию, засухе и другим неблагоприятным условиям, связанным с дефицитом воды.
288-301 35
Аннотация
Представлены данные по клонированию, гетерологической экспрессии и характеристике рекомбинантных гомологов ДНК-связывающего белка из гипертермофильного микроорганизма Thermotoga naphthophila (TnaDBP, TnaDBP-mut). Предварительно нуклеотидная последовательность исходного термостабильного белка TnaDBP подвергалась кодоновой оптимизации в соответствии с особенностями строения и работы системы нуклеинового обмена клеток мезофильной бактерии Escherichia coli, использовавшейся в дальнейшем в качестве лабораторного штамма-продуцента. Сконструированы экспрессионные векторные конструкции, обеспечивающие эффективную продукцию белков TnaDBP и TnaDBP-mut в клетках E. coli. Подобраны оптимальные условия культивирования трансформированных штаммов для биосинтеза растворимой формы целевого белкового продукта. Проведено аэробное культивирование микроорганизмов в контролируемых условиях. Были изучены особенности кинетики роста трансформированных клеток E. coli BL21(DE3)[pET-TnaDBP-mut]. При этом продемонстрировано, что время выхода роста культуры E. coli BL21(DE3)[pET-TnaDBP-mut], продуцирующей мутантный ДНК-связывающий белок на стационарную фазу при культивировании в жидкой питательной среде, составляет до 10 ч после внесения индуктора. Предложена малостадийная схема очистки полученных белков с использованием процедуры термолизиса. Проведена предварительная оценка растворимости и термостабильности белка по его первичной аминокислотной последовательности. Рассмотрены потенциальные области применения рекомбинантных вариантов термостабильного ДНК-связывающего белка TnaDBP. По результатам работы стало очевидно, что благодаря уникальным физ ико-химическим свойствам подобные белки представляют большой интерес с биотехнологической точки зрения и могут найти применение в различных отраслях промышленности в качестве источников незаменимых L-аминокислот для культур эукариотических клеток в качестве основы для энтерального питания сельскохозяйственных животных, а также в качестве необходимой компонентной базы при разработке невирусных векторных систем и белков-носителей в области биомедицины и фундаментальной науки.
302-312 88
Аннотация

Целью работы являлась оценка влияния различных реагентов (традиционных – FeCl3, Al2(SO4)3, ,и инновационных – Biokat P 500 и Nanofloc), применяемых совместно с биологической очисткой сточных вод для коагуляции компонентов сред и микробных суспензий, на количественный и видовой состав микроорганизмов активного ила. Проведены моделирование процессов совместной биологической очистки сточных вод с реагентными препаратами, культивирование образцов активного ила и их посев на селективные питательные среды для выявления численности различных физиологических групп микроорганизмов, определение таксономической принадлежности колоний азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий. Изменения в биоценозе активного ила оценены по таким агрономически важным группам микроорганизмов, как диазотрофные, фосфатмобилизующие, актинобактерии, микромицеты и др. Установлено, что применение реагентных препаратов совместно с биологической очисткой сточных вод в большинстве случаев приводит к снижению численности этих микроорганизмов. Экспериментально подтверждено значительное снижение количества микроорганизмов в образцах активного ила с традиционным реагентом Al2(SO4)3; вторым по степени подавления является FeCl3. Показано, что препарат Nanofloc, несмотря на угнетение многих изучаемых групп микроорганизмов, способствует увеличению количества диазотрофов, а Biokat P 500 приводит к наименьшим отрицательным последствиям для численности и состава микроорганизмов активного ила. При идентификации доминирующих азотфиксирующих и фосфатмобилизующих бактерий методом протеомного анализа установлено, что контрольный вариант (без воздействия реагентов на микробное сообщество) представлен культурами бактерий Klebsiella oxytoca, Pseudomonas putida, Acinetobacter johnsonii, Rhodococcus erythropolis. Указанные микроорганизмы известны широкой значимостью для экологии и биотехнологии. В опытных вариантах преобладают: при добавлении хлорида железа – K. oxytoca, инновационных реагентов – по две культуры: с Biokat P 500 – Enterobacter ludwigii и Aeromonas veronii; с Nanofloc – Enterobacter cloacae и R. erythropolis. Наличие нескольких доминирующих видов бактерий, в том числе не относящихся к видам азотфиксаторов или фосфатмобилизаторов, может указывать на синтрофный характер сообществ активного ила. 

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

313-319 15
Аннотация
Нефтяные и каменноугольные пеки являются одним из важных источников сырья для производства углеродных материалов: электроугольных, жаро- и химостойких конструкционных изделий, металл-углеродных, углерод-углеродных композиционных материалов, графитированных электродов, самообжигающихся анодных масс, углеродных волокон, доменного и литейного кокса. Качество пеков определяется элементным и групповым составом, его структурой и физикохимическими свойствами. Наибольший интерес для оценки прогнозирования поведения пеков при переработке и свойств получаемой из них продукции представляет изучение молекулярного строения и группового состава органических компонентов пека и выявление влияния состава на практические свойства продукции. Представляемая работа посвящена исследованию группового состава двух нефтяных и двух каменноугольных пеков методами спектроскопии ЯМР высокого разрешения. Данные спектров ЯМР ¹Н и ¹³С позволяют оценивать состав пековой продукции без разделения на фракции, что в сочетании с точностью метода и скоростью записи спектров ЯМР ¹Н повышает экспрессность такого метода анализа. Совместное использование данных ЯМР ¹Н и ¹³С позволяет извлекать дополнительную информацию, по которой можно устанавливать корреляцию с физическими параметрами составов пеков. Вычисление параметра (Нар/Нал), соответствующего отношению интегральных интенсивностей сигналов от ароматических атомов водорода к алифатическим атомам водорода, позволяет использовать его в качестве структурной характеристики для конкретного образца. Для обеспечения корректного вклада в интегральную интенсивность сигналов спектры ЯМР ¹³С регистрировались в импульсной последовательности с подавлением спин-спинового взаимодействия с протонами только на период считывания данных для минимизации ядерного эффекта Оверхаузера. Релаксационная задержка между импульсами задавалась равной 10 с. Проведенное исследование нефтяных и каменноугольных пеков методом ЯМРспектроскопии показало достаточную информативность данных протонных спектров ЯМР, что может быть использовано при мониторинге технологического процесса производства пека.
320-327 9
Аннотация
В химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности для осуществления тепло-массообменных процессов в колонных аппаратах применяется большое количество разнообразных типов насадочных элементов. Достоинство насадочных колонн заключается в высокой эффективности, низком гидравлическом сопротивлении, широком интервале устойчивой работы. Важнейшими требованиями, предъявляемыми к насадкам, являются: высокая удельная поверхность, большая доля свободного объема, простота изготовления и низкая материалоёмкость. Однако в настоящее время нет насадок, удовлетворяющих всем требованиям, предъявляемым к ним. Это обусловливает тенденцию к разработке и использованию новых насадочных контактных устройств. В статье представлены результаты гидравлических испытаний разработанной спиралевидной насадки, которая может быть применена для осуществления тепломассообменных процессов в ректификационных, абсорбционных, экстракционных колоннах и градирнях. Несложная конструкция насадки позволяет изготавливать её путём сварачивания металлической полосы в цилиндрическую спираль. Такая форма насадки позволяет исключить контакт соседних элементов, что препятствует блокированию поверхности насадки и образованию застойных зон. Особенностью данной конструкции является то, что насадка имеет гладкий профиль и на нем нет элементов, которые могли бы быть центром образования отдельных капель и струй, снижающих эффективность массопередачи. Пленочный характер стекания жидкости с элемента насадки обеспечивает высокие массообменные характеристики при минимальном значении уноса и способствует снижению гидравлического сопротивления. На основе экспериментальных данных получены эмпирические уравнения для расчета гидравлических сопротивлений сухой и орошаемой насадки. Приведены сравнительные характеристики спиралевидной насадки с кольцами Палля и насадки «Инжехим-2000». Показано, что разработанная спиралевидная насадка имеет большую удельную поверхность, значительный свободный объем, низкое гидравлическое сопротивление, несложную конструкцию, что уменьшает себестоимость ее изготовления.
328-341 15
Аннотация
С целью увеличения выхода светлых нефтепродуктов в качестве компонентов топлива маловязкого судового предложено использовать тяжелые фракции переработки нефти АО «Ангарская нефтехимическая компания»: легкий газойль замедленного коксования, тяжелые дизельные фракции с вакуумных колонн установок первичной переработки нефти, утяжеленные дизельные фракции с атмосферной колонны и вакуумные дистилляты различного фракционного состава. По результатам испытаний, проведенным по стандартизированным методикам, установлено, что введение депрессорной (ВЭС-410Д) и депрессорно-диспергирующей (ВЭС-410ДДП) присадок в компоненты топлива маловязкого судового значительно снижает температуру застывания компонента и дает высокие, положительные показатели депрессии. Предложены депрессорные и депрессорнодиспергирующие присадки, найдены их оптимальные концентрации, позволяющие снизить температуру застывания до нормируемой величины и получить высокие, положительные показатели депрессии для компаундируемого состава с применением тяжелых дизельных фракций первичного и вторичного происхождения. Подобрана оптимальная рецептура базовой основы топлива маловязкого судового с вовлечением продуктов первичной и вторичной переработки нефти утяжеленного фракционного состава. На данной базовой основе в рамках повышения альтернативности выбора и изучения рынка присадок был испытан ряд товарных депрессорно-диспергирующих присадок, пять из которых позволяют достигнуть хороших химмотологических показателей для топлива маловязкого судового, в том числе по низкотемпературным характеристикам, коэффициенту фильтруемости и седиментационной устойчивости, и могут быть рекомендованы для их дальнейшего промышленного использования. Полученные данные позволяют моделировать оптимальный состав смесей и определять наиболее рациональную технологию получения топлива судового маловязкого, соответствующего нормативным требованиям.
342-350 9
Аннотация
Актуальность изучения самовозгорания бурых углей обусловлена их повышенной пожарной опасностью вследствие возможного самонагревания и самовозгорания. В большей степени этим опасным процессам подвержены угли низкой стадии метаморфизма. Доступность, большие запасы и низкая стоимость данных природных углей, а также наличие необходимых физикохимических свойств делают их незаменимыми в процессе получения активированных углей. В свою очередь активированные угли востребованы для решения технологических задач в гидрометаллургии, для очистки промышленных сточных вод от примесей неорганического и органического происхождения, для очистки промышленных газов, а также в медицине и других отраслях народного хозяйства. В настоящем исследовании определены кинетические параметры, характеризующие пожарную опасность процесса самовозгорания бурых углей при их переработке в технологическом процессе получения активированных углей. В качестве объекта исследования выбраны бурые угли известного крупного в стране Ирша-Бородинского месторождения Канско-Ачинского бассейна. Основным физико-химическим параметром исследования выбрана дисперсность, поскольку она оказывает существенное влияние на создание опасных условий для самонагревания дисперсных материалов. Для выбора методики исследования выполнен анализ известных методов оценки склонности дисперсных веществ к самовозгоранию. Для изучения процесса самовозгорания бурого угля использован усовершенствованный метод калориметрирования, позволяющий исследовать данный процесс в зависимости от дисперсности материала. Определены скорость тепловыделения при самовозгорании бурых углей и основные кинетические параметры – эффективная энергия активации, предэкспоненциальный множитель. Полученные значения кинетических параметров показали, что уменьшение дисперсности и уплотнение измельченных частиц бурого угля Ирша-Бородинского месторождения Канско-Ачинского бассейна оказывает существенное влияние на возрастание склонности данных углей к самонагреванию и самовозгоранию. Авторы исследования полагают, что полученные результаты могут быть использованы для разработки мероприятий по снижению пожарной опасности технологии переработки бурых углей в процессе получения активированных углей. Соблюдение конкретных рекомендаций по контролю над процессом самонагревания и дальнейшего самовозгорания возможно путем прогноза условий повышения температуры угля через контролирующие кинетические параметры.
351-359 14
Аннотация

В статье представлен химизм формирования эффективного сорбента для ионов тяжелых металлов путем модификации природного цеолита (клиноптилолитовый тип, Холинское месторождение). Модификация осуществлена путем нанесения сетки из серосодержащего полимера на поверхность цеолита. Для образования полимерной сетки элементную серу растворяли в системе гидразингидрат – моноэтаноламин для генерации полисульфид-анионов (в частности, анионов S22-). При контакте полученного раствора серы с цеолитом полисульфид-анионы с участием моноэтаноламина, который входит в поры цеолита, концентрируются на поверхности. Дальнейшая поликонденсация анионов S22- с 1,2,3-трихлорпропаном (отход производства эпихлоргидрина) приводит к образованию сетчатого серосодержащего полимера, покрывающего поверхность цеолита. Получение такого сорбента позволяет сразу решить проблемы утилизации хлорорганических отходов и очистки технологических сред, содержащих тяжелые металлы. Извлечение металлов полученным сорбентом исследовано на модельных растворах с концентрацией металла 5000 мг/л, при этом получены обнадеживающие результаты по пяти металлам. В статье представлены детальные результаты извлечения ионов меди из водных растворов. Экспериментально получены данные по влиянию величины рН на эффективность сорбции ионов меди, а также термодинамические и кинетические характеристики адсорбции в статических и динамических условиях. Методом ИК-спектроскопии подтвержден комплексно-координационный механизм сорбции ионов Cu(II) модифицированным цеолитом. Поскольку при сорбции по комплексно-координационному механизму термодинамические и кинетические зависимости часто отклоняются от классических закономерностей, для обработки экспериментальных данных использован метод регрессионного анализа. С помощью этого метода получены нелинейные модели, которые достаточно точно описывают экспериментальные данные по извлечению ионов меди модифицированным цеолитом. Полученные регрессионные модели процесса могут быть использованы при дальнейшем исследовании нового сорбента и при проектировании установок извлечения соединений меди из технологических сред. 



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


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