Продукты реакций L-аскорбиновой кислоты с различными азотсодержащими биологически активными веществами открывают пути к получению препаратов нового типа, перспективных к применению в фармацевтической, пищевой и косметической индустрии. В настоящей работе изучено взаимодействие L-аскорбиновой кислоты с п-аминоацетанилидом в этанольной среде при варьируемом (1:1 и 1:2) соотношении компонентов. Получение целевых продуктов проводили термостатированием водно-этанольных растворов, содержащих заданные количества компонентов (50 °С, 1 ч) с последующим медленным удалением растворителя в течение 24 ч. Непосредственно после термостатирования реакционные системы в виде тонких пленок на KBr-подложках исследовали методом колебательной спектроскопии. После медленного удаления растворителя промытые безводным эфиром и его смесью с этанолом твердые фазы изучали при помощи инфракрасной спектроскопии в KBr-матрице. Анализ колебательных спектров реакционной системы 1:1 показал, что в ходе термостатирования не происходит образования ионного ассоциата, последующее удаление растворителя приводит к выделению твердой фазы продукта сокристаллизации, формирование которого подтверждено анализом спектров средней и ближней инфракрасной области. Установлено, что в реакционной системе при соотношении компонентов 1:2 на стадии термостатирования происходит формирование основания Шиффа по С 3 -фрагменту аскорбиновой кислоты, перегруппировывающегося впоследствии при медленном удалении растворителя в 3-замещенное N-производное аскорбиновой кислоты (3-дезокси-3-(п-ацетамидофениламино)-L-аскорбиновую кислоту). Характер электронных спектров обеих реакционных систем указывает на незначительное протекание побочных процессов меланоидинообразования в выбранных условиях эксперимента. Структурные аналоги выделенных продуктов, согласно литературным данным, характеризуются достаточной в сравнении с алифатическими производными устойчивостью, а также заметными антиоксидантными свойствами, что предполагает актуальность их дальнейшего изучения.

Поиск новых ингибиторов коррозии является актуальным и важным направлением развития современной химической отрасли ввиду необходимости защиты металлических конструкций и оборудования от разрушительного воздействия агрессивных сред. Коррозия значительно снижает долговечность и надежность металлических изделий, что ведет к увеличению эксплуатационных расходов, повышает риск аварий и негативно сказывается на экологической безопасности, в связи с чем представляется актуальным синтез соединений с потенциально возможным антикоррозионным действием. С целью расширения рядов таких веществ при помощи конденсации циклических альдегидов и первичных аминов, а также восстановления продуктов конденсации получены вторичные амины. Строение синтезированных соединений подтверждено методами инфракрасной спектроскопии, спектроскопии ядерного магнитного резонанса (¹Н, ¹³С). В инфракрасных спектрах синтезированных азометинов наблюдаются характерные для иминов полосы поглощения валентных колебаний связей C=N при 1650–1570 см^-1. В спектрах ядерного магнитного резонанса ¹Н протоны азометиновой группы резонируют в области 8,15–8,25 м.д., в спектрах ядерного магнитного резонанса ¹³С атомы углерода иминной группы проявляются в области δ_с 158,00–161,00 м.д. Способность полученных соединений препятствовать коррозии в модельной среде была проверена гравиметрическим методом. Оценка защитных свойств исследованных соединений проводилась электрохимическим методом. Результаты коррозионной активности полученных соединений соотносятся с данными, приведенными в библиографических источниках. Наиболее высокий результат показал вторичный амин 2-((2-((4-хлорбензил)амино)этил)амино)этан-1-ол, проявляющий антикоррозионные свойства в сероводородной среде и обеспечивающий степень защиты, равную 97%.

Психрофильные/психротрофные микроорганизмы широко распространены по всему миру и встречаются в глубинах морей, озер и океанов, ледниках, полярных регионах, льдах Арктики, вершинах горных массивов, пещерах. Они способны выживать в холодном климате и экспрессируют адаптированные к холоду ферменты, наделенные уникальными каталитическими свойствами по сравнению с их мезофильными и термофильными аналогами. Холодоактивные ферменты обладают более высокой каталитической активностью при низких температурах, термолабильностью и структурной гибкостью активных центров. Благодаря данным характеристикам эти ферменты становятся все более привлекательными для промышленного применения, поскольку они могут снизить энергетические затраты на проведение реакции, сократить количество побочных реакций и достаточно просто инактивируются. Кроме того, повышенная структурная гибкость может привести к широкой субстратной специфичности, что расширяет сферу их применения. Из-за относительной простоты крупномасштабного производства по сравнению с ферментами растительного и животного происхождения коммерческое использование микробных ферментов становится все более привлекательным. Рынок ферментов стремительно развивается. Холодоактивные ферменты могут использоваться в различных биотехнологических и промышленных процессах, включая молекулярную биологию, биотрансформацию, производство моющих средств, продуктов питания и напитков, текстильную промышленность, очистку сточных вод, производство биоцеллюлозы, биоремедиацию окружающей среды в холодном климате и др. Генетически модифицированные штаммы, продуцирующие определенные виды холодоактивных ферментов, представляют особый интерес для различных биотехнологических процессов. В данной статье представлен обзор нескольких последних работ в области получения холодоактивных ферментов микробного происхождения и их применения.

Повреждения печени и почек, вызванные лекарственными препаратами и токсичными веществами, являются основной причиной печеночной и почечной дисфункции. В последнее время предложено множество способов лечения такого рода поражений – как с помощью химических препаратов, так и при помощи методов традиционной медицины. В связи с этим поиск новых классов природных и безопасных соединений для данных целей является настоятельной потребностью. Род Salvia семейства яснотковых (Lamiaceae) хорошо изучен и широко используется в традиционной медицине. Растение содержит множество вторичных метаболитов, таких как терпеноиды, которые обладают разнообразной фармакологической активностью. На основании многочисленных данных о фармакологической эффективности Salvia officinalis L. (шалфея лекарственного, I) в данном исследовании изучено защитное действие некоторых экстрактов и эфирного масла этого растения при поражении печени и почек у мышей, подвергшихся воздействию ацетаминофена. Результаты показали, что наилучшее защитное действие при поражении почек оказывают хлороформенный и четыреххлористоуглеродный экстракты шалфея лекарственного, при поражении печени эффективны хлороформенный, спиртовой и водно-спиртовой экстракты шалфея лекарственного. Можно сделать вывод, что экстракция шалфея лекарственного полярными и неполярными органическими и водными растворителями позволяет выделить различные биоактивные компоненты, которые значительно улучшают некоторые сывороточные маркеры повреждения печени и почек, вызванного ацетаминофеном у мышей.

Бетулин представляет собой природное пентациклическое тритерпеноидное соединение, обладающее широким спектром биологической активности. Промышленное использование бетулина в качестве фармацевтической субстанции требует решения нескольких ключевых задач – интенсификации процесса извлечения из растительного сырья и увеличения его биодоступности. Целью данной работы являлось исследование влияния предварительной ультразвуковой обработки измельченной бересты на эффективность последующей экстракции и характеристики целевого продукта. Результаты эксперимента показывают, что оптимизация мощности ультразвукового воздействия в диапазоне 250–300 Вт приводит к повышению выхода экстрактивных вещества до 37,0%, а после проведения этапа очистки от примесей выход кристаллического целевого продукта (бетулина) увеличивается на 14,9% по сравнению с контрольным образцом (без ультразвуковой обработки фитомассы), что в относительных величинах составляет превышение на 43%. Комплексный анализ чистоты полученного соединения (тонкослойная хроматография, инфракрасная спектроскопия, температура плавления 257–259 °C) подтвердил высокую эффективность предложенной методики очистки от сопутствующих примесей и сохранение структурной целостности целевого вещества. Таким образом, применение технологии жидкостной экстракции с ультразвуковой гомогенизацией фитомассы бересты позволяет увеличить выход целевого продукта с высокой степенью чистоты, а также сократить расход сырья и экстрагента. Указанные преимущества вносят существенный вклад в ресурсосбережение и обосновывают высокую технологическую и экономическую целесообразность масштабирования данного процесса.

Целью проведенного исследования являлась иллюстрация принципиальной возможности сорбции и удаления наночастиц палладия из водной среды с помощью клеток микроорганизмов Paracoccus yeei ВКМ В-3302. Важной особенностью исследования являлся анализ распределения наночастиц палладия по размерам в зависимости от способа хранения клеток микроорганизмов Paracoccus yeei ВКМ В-3302 после их выращивания. Установлено, что при использовании нативных (не подвергавшихся заморозке) микробных клеток средний диаметр образующихся наночастиц палладия составлял 3,99±0,03 нм, в то время как для микроорганизмов, замороженных при температурах минус 4 и минус 20 °С, фиксировалось увеличение среднего диаметра наночастиц до 4,3±0,1 и 4,5±0,6 нм соответственно. Эти наблюдения подчеркивают важную роль жизнеспособности микробных клеток Paracoccus yeei ВКМ В-3302 в процессах формирования и стабилизации палладиевых наночастиц, а также в определении их размерных характеристик. Созданные биогибридные материалы проявляют выраженную каталитическую активность и могут эффективно использоваться в реакциях кросс-сочетания Мизороки – Хека, что подтверждает их высокую функциональную значимость. Предполагается, что удерживание и стабилизация палладиевых наночастиц обеспечиваются комплексом химических взаимодействий, включающих амидные связи белков, карбоксильные и аминогруппы аминокислот, а также гликозидные связи полисахаридов, липидов и пептидогликана, входящих в состав клеточной оболочки. Эти компоненты создают многофункциональную матрицу, способствующую надежной фиксации и активности наночастиц.

Целью проведенного исследования являлось изучение влияния условий водной экстракции древесных опилок на биологическую активность экстрактивных веществ по отношению к тест-объектам разных таксономических и экологических групп: базидиомицету Pleurotus ostreatus 0482, бактериям рода Bacillus, редису Raphanus sativus (L.). Установлено, что полученные растворы подавляют рост и развитие большинства исследуемых тест-объектов пропорционально температуре экстракции (до 40% по отдельным показателям). В то же время эффективность утилизации компонентов древесины Pleurotus ostreatus 0482 при твердофазном культивировании возрастает на 25–40% после удаления водорастворимых экстрактивных веществ. Проведено фракционирование экстрактов с последовательным использованием гексана и хлороформа. Для всех органических и водных фаз получены спектры поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Сравнение спектральных характеристик выявило максимумы поглощения в диапазоне 200–300 нм. При этом с ростом температуры экстракции увеличивается число пиков, всего идентифицировано восемь максимумов, включая бато- и гипсохромные сдвиги одного и того же соединения. Математическая обработка спектров выявила паттерны, связывающие спектральные характеристики с биологическим действием экстрактов. Анализ максимумов поглощения указывает на присутствие лигнанов как вероятных фитотоксинов, флавоноидов и стильбенов как возможных индукторов ферментативной активности. В результате проведенной работы проанализирована предполагаемая химическая природа биоактивных соединений, а также исследованы возможные механизмы их действия и направления практического использования результатов.

Работа посвящена исследованию возможности применения биокомпозита на основе бактериальной целлюлозы и дрожжей Debaryomyces hansenii в энантиоселективном биокатализе для получения энантиомерно чистых вторичных спиртов. В результате тестирования трех штаммов дрожжей Debaryomyces hansenii выявлен штамм Д-43-1, биомасса которого в присутствии экзогенного восстановителя (изопропанола) энантиоселективно восстанавливает ацетофенон в S-1-фенилэтанол высокой энантиомерной чистоты (не менее 99%). Иммобилизацией клеток Debaryomyces hansenii Д-43-1 на гель-пленке бактериальной целлюлозы получен биокомпозит для исследования эффективности его использования в качестве биокатализатора для восстановления ацетофенона или иммобилизованного инокулята для получения биомассы дрожжей с карбонилредуктазной активностью. Установлено, что использование биокомпозита как биокатализатора невозможно: продукт восстановления ацетофенона не обнаруживается в реакционной смеси. В то же время применение биокомпозита в качестве иммобилизованного инокулята позволяет интенсифицировать процесс получения энзиматически активной биомассы дрожжей, пригодной для энантиоселективного восстановления ацетофенона в энантиомерно чистый S-1-фенилэтанол. Выход биомассы, достигнутый с использованием иммобилизованного инокулята в первом цикле ферментации, был в 3 раза больше по сравнению с планктонным инокулятом. В четырех повторных ферментациях в течение 15-часового культивирования стабильно достигается выход биомассы около 13 г/л, который почти в 2 раза превышает уровень, достигнутый за тот же промежуток времени при использовании планктонного посевного материала. Показано, что биомасса, полученная с использованием биокомпозита, может быть использована многократно. При концентрации биомассы 40 г/л (по сухому весу) выход продукта стабильно достигает 86–88% в течение четырех циклов трансформации и только в пятом цикле снижается до 65%.

Трюфелевые грибы (Tuber sp.) являются одними из самых редких и ценных грибов, обладающих высокой пищевой ценностью и биотехнологическим потенциалом. Мицелий трюфелевых грибов и их плодовые тела богаты белком и могут выступать источником биологически активных соединений. Целью исследования являлась оценка влияния пищевой добавки на основе плодовых тел трюфелей на физиологические и гематологические показатели лабораторных крыс. Для проведения эксперимента отобрано 18 взрослых особей мужского пола крыс линии Wistar, предварительно разделенных на три группы. Контрольная группа получала стандартный корм, а две экспериментальные группы дополнительно к злаковому корму получали порошок из плодовых тел трюфеля или вареное куриное мясо в количестве 20% от суточного рациона. Обе экспериментальные группы подвергались умеренным физическим нагрузкам с помощью метода вынужденного плавания. Так, в ходе эксперимента оценивали изменения в массе тела, силе хвата и гематологических показателях лабораторных животных. Для крыс, получавших продукт на основе порошка плодовых тел черного трюфеля, отмечена положительная динамика физиологических и гематологических параметров. Таким образом, полученные материалы свидетельствуют о потенциале трюфелей как функционального компонента питания, способствующего улучшению физической выносливости и метаболических процессов. Результаты исследования открывают перспективы для разработки биологически активных добавок и пищевых продуктов питания на основе трюфелевых грибов.

Целью исследования являлось проведение оценки устойчивости бактериальных биопленок культур Alcaligenes faecalis 2, Achromobacter pulmonis, Paenibacillus odorifer и Bacillus subtilis при стрессирующем воздействии физико-химических факторов среды в процессе периодического культивирования. В качестве основных параметров были выбраны температура (10 и 50 °С) и pH среды (5,0 и 10,0), содержание поверхностно-активных веществ (додецилсульфат натрия) в концентрациях 5, 10 и 50 мг/дм³. Установлено, что в области низких температурных значений (10 °С) увеличивается массивность биопленки микроорганизмов Alcaligenes faecalis 2, Achromobacter pulmonis ПНОС и Bacillus subtilis. Отмечено, что бактериальная биопленка Alcaligenes faecalis 2 проявляет устойчивость и метаболическую активность в кислых условиях среды. При повышении значений pH среды до 10,0 происходит увеличение количества биопленки микроорганизмов Bacillus subtilis. При воздействии раствора додецилсульфата натрия в интервале от 5 до 10 мг/дм³ наблюдается процесс формирования бактериальной биопленки Alcaligenes faecalis 2, Bacillus subtilis, Achromobacter pulmonis ПНОС и Paenibacillus odorifer. Ответной реакцией на воздействие додецилсульфата натрия в области высоких концентраций (10 и 50 мг/дм³) является сохранение количества биомассы и массивности биопленки для штамма микроорганизмов Achromobacter pulmonis ПНОС. Таким образом, показана стрессоустойчивость рассмотренных культур под воздействием отрицательных внешних факторов среды, что может способствовать устойчивости микробных культур к различным видам поллютантов в технологиях очистки загрязненных сред.

Целью работы являлось исследование влияния условий получения альгината натрия из бурых водорослей Fucus vesiculosus на выход, молекулярную массу, физико-химические и реологические характеристики полисахарида, а также определение содержания токсичных элементов в полученном продукте для изучения возможности его применения в качестве пищевой добавки. Варьировали время (1 и 5 ч) и температуру (25, 60 и 80 °С) экстракции, а также тип осадителя (C₂H₅OH и HCl). Определение средневязкостной молекулярной массы альгината натрия проводилось методом капиллярной вискозиметрии. Идентификация образцов осуществлялась методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье. Содержание токсичных элементов в водорослях и альгинате натрия определялось с использованием метода масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Реологические свойства водных растворов альгината натрия изучались методом сдвиговой реологии. Аппроксимация реологических кривых проводилась с использованием моделей Кросса и Оствальда – де Виля. Установлено, что увеличение времени и температуры экстракции приводит к увеличению выхода продукта, молекулярной массы и реологических характеристик, однако при этом ухудшаются органолептические показатели. Образец, полученный при температуре и времени экстракции 25 °С и 1 ч соответственно, пятикратной промывке и замене стадии центрифугирования на фильтрацию, характеризовался наиболее высокими значениями молекулярной массы (592 кДа) и реологических характеристик. При этом по своим свойствам полученный образец превосходил коммерческий. Показано, что альгинат натрия может применяться в качестве пищевой добавки, поскольку содержание токсичных элементов не превышает предельно допустимых концентраций.

Целью работы являлось определение факторов развития различных отраслей российской промышленности, использующих сверхкритические флюидные технологии и способствующих переходу от лабораторных решений к промышленным масштабам. Исследуемые технологии используются в целлюлозно-бумажной, нефтегазовой, строительной, деревообрабатывающей, текстильной, автомобилестроительной, пищевой, химической, сельскохозяйственной, фармацевтической, космической отраслях, а также в медицине и сфере экологии. Рассмотрены особенности применения сверхкритических флюидных технологий в указанных направлениях. Наиболее применяемым растворителем является диоксид углерода по причине его доступности и относительно низких критических параметров. Имеются перспективы промышленного использования сверхкритической воды и других флюидов, однако их использование в промышленных масштабах требует термодинамических условий. Технологическому и промышленному суверенитету отвечают ресурсные возможности нефтегазовой, пищевой и сельскохозяйственной отраслей. Стратегическую важность представляет космическая отрасль, для которой необходимы дальнейшие исследования в сфере применения сверхкритических флюидных технологий. Отдельные отрасли российской промышленности могут способствовать суверенитету при обеспечении промышленного производства оборудования для применения перспективных технологий и расширения перечня различных растворителей в промышленных объемах. Необходимо также внедрение пилотной стадии между лабораторными исследованиями применения сверхкритических флюидных технологий и переходом к промышленному этапу. Ряд отраслей в рамках суверенитета требует увеличения объема сырьевых компонентов сверхкритических флюидных систем. В заключение указанные факторы выделены с точки зрения масштабного развития конкретизированных отраслей промышленности посредством рассматриваемых технологий.

Развитие методов конверсии сельскохозяйственных отходов в ценные химические продукты является актуальной задачей, направленной на повышение эффективности использования природных ресурсов. Пиролиз с применением микроволнового излучения представляет собой перспективный подход, характеризующийся высокой скоростью нагрева, селективностью воздействия и потенциалом для масштабирования. Для реализации микроволновой обработки древесины дуба была разработана специализированная технологическая установка, ключевым элементом которой является микроволновый реактор с объем загрузки сырья до 3 л. В рамках настоящего исследования было проведено сопоставление инфракрасных спектров древесины дуба до и после воздействия микроволнового излучения, а также полученной газообразной фракции. Анализ инфракрасных спектров исходной древесины и твердого остатка после пиролиза позволил оценить изменения в структуре полимерных компонентов древесины (целлюлозы, лигнина, гемицеллюлоз), а анализ инфракрасного спектра газовой фракции – идентифицировать основные газообразные продукты реакции. Дополнительно был проведен элементный анализ древесины дуба и твердого продукта его микроволновой переработки. Полученные данные свидетельствуют о том, что в ходе процесса пиролиза древесины атомные отношения H/C и O/C уменьшаются на 0,73 и 0,44 соответственно. Расчетная теплотворная способность твердого остатка при этом повысилась в 2 раза, что свидетельствует о перспективности использования продукта пиролиза в качестве топлива благодаря увеличению энергетической ценности. Полученные результаты указывают на перспективность применения микроволнового пиролиза для переработки сельскохозяйственных отходов в высокоуглеродистые материалы с повышенной теплотворной способностью.

Капсулирование минеральных удобрений является одним из наиболее эффективных способов снижения потерь питательных веществ. Для получения защитных покрытий на поверхности гранул удобрений используется широкий спектр природных и синтетических полимеров. Главный недостаток синтетических полимеров заключается в их накоплении в почве, так как они не подвергаются биодеструкции. Одним из путей обеспечения биоразлагаемости является применение в качестве материалов покрытий полимеров на основе растительных масел. В данной работе использовались льняное и тунговое масла. Масло посредством пневматической форсунки наносилось на движущийся слой гранул в тарельчатом грануляторе. Защитное покрытие формировалось посредством полимеризации масла непосредственно на поверхности частиц. Процесс ускорялся путем нагрева горячим воздухом и введением в масло марганцевого сиккатива. Были получены образцы капсулированного карбамида с содержанием покрытия 7 и 10%. Исследована кинетика высвобождения карбамида из полученных капсул в водной среде в статических условиях. Для обоих видов масел кривые выделения имеют S-образный характер. Продолжительность действия капсулированного удобрения возрастает с увеличением массовой доли покрытия и, как следствие, толщины оболочки. Сравнительный анализ показал, что барьерные свойства покрытия на основе тунгового масла значительно лучше, чем на основе льняного. При массовой доле оболочки 10% время высвобождения 80% карбамида составляет 14 дней для льняного масла и 56 дней, то есть в 4 раза больше, для тунгового масла.

Вопрос изучения летучих примесей биоэтанола-сырца имеет важное техническое значение для дальнейших каталитических превращений биоэтанола в продукты технической химии и товароведческое значение для предотвращения фальсификации пищевого спирта. В работе впервые исследованы летучие примеси биоэтанола-сырца, полученного из мискантуса гигантского с помощью авторских методов предобработки. Использованы три авторских метода, основанные на воздействии на сырье разбавленными растворами азотной кислоты при атмосферном давлении. В качестве арбитражного метода использован классической способ предобработки целлюлозосодержащего недревесного сырья – щелочная делигнификация с помощью гидроксида натрия. Полученные субстраты подвергались ферментативному гидролизу (препараты «Целлолюкс-A» и «Ультрафло Коре»), совмещенному со спиртовым брожением (продуцент Saccharomyces сerevisiae Y-3136). Компонентный состав биоэтанола-сырца определен с помощью метода газожидкостной хроматографии. Примененная методология получения биоэтанола позволила получить биоэтанол-сырец с содержанием метанола не более 0,009 об.%, что в 10 раз ниже регламентируемых отраслевых норм. На чистоту образцов биоэтанола-сырца влияют два параметра: во-первых, стадийность предобработки (двустадийная предобработка позволяет в 4–21 раз снизить общее количество примесей в биоэтаноле-сырце по сравнению с одностадийной предобработкой), во-вторых, конкретный способ одностадийной предобработки (так, предобработка с помощью азотной кислоты позволяет получить в 5 раз более чистый биоэтанол-сырец, чем классическая щелочная делигнификация).