Настоящий обзор ставит целью систематизацию и анализ научных данных, опубликованных за последние 50 лет, касающихся методов синтеза, химических превращений и практического применения солей глицидилтриметиламмония, которые являются перспективными катионными поверхностно-активными веществами. В статье детально рассмотрены два основных способа получения солей глицидилтриметиламмония: реакция триметиламина с эпихлоргидрином или эпибромгидрином и обработка 3-хлоро-2-гидроксипропилтриметиламмония щелочью. Наиболее распространенным является первый метод, обеспечивающий высокие выход и чистоту продукта, но требующий низких температур для минимизации побочных процессов. Основное внимание уделено реакционной способности эпоксидного цикла, который легко раскрывается под действием различных нуклеофилов: спиртов, карбоновых кислот, тиолов и аминов. Это позволяет синтезировать широкий спектр функционализированных соединений, в частности сложные эфиры с жирными кислотами, модифицированные углеводы (крахмал, целлюлозу) и другие производные. Продукты на основе солей глицидилтриметиламмония находят широкое применение благодаря введению катионного фрагмента, придающего поверхностно-активные свойства. Они добавляются в качестве эффективных компонентов в моющие средствах и косметику, применяются для создания антимикробных покрытий за счет координации наночастиц металлов, а также используются в нефтехимической отрасли в качестве экологичных стабилизаторов буровых растворов. Таким образом, соли глицидилтриметиламмония представляют собой универсальные и высокореакционноспособные промежуточные соединения для получения функциональных материалов в различных отраслях промышленности.

Целью настоящей работы являлось впервые проведенное получение и комплексное исследование кислотно-основных ионообменных мембран на основе поли-1-винил-1,2,4-триазола, пиридинсульфокислоты и поливинилового спирта, сшитого щавелевой кислотой. В ходе работы установлена прямая зависимость ключевых физико-химических свойств материала от соотношения полимерных компонентов. Полученные образцы мембран проявляют высокую термическую и окислительную стабильность. Показано, что термическая стабильность мембран увеличивается с ростом содержания поли-1-винил-1,2,4-триазола, достигая температур начала деструкции в 340 °C, при этом они демонстрируют высокую устойчивость к окислительной деградации в агрессивной среде реактива Фентона. Мембраны теряют вес с увеличением времени, через 5 ч потери веса для поли-1-винил-1,2,4-триазола с пиридинсульфокислотой (20:80), (50:50), (80:20) и мембраны Нафион 212® составляли 25, 21, 14 и 5% соответственно. Функциональные характеристики, такие как водопоглощение, ионообменная емкость и протонная проводимость, напротив, существенно возрастают при повышении доли пиридинсульфокислоты. Максимальная удельная электропроводность материала в условиях 80 °C и относительной влажности 75% достигает 250 мСм/см. Изучение механических свойств показало, что увеличение содержания пиридинсульфокислоты в составе приводит к повышению эластичности (относительное удлинение при разрыве возрастает до 54%) и снижению модуля упругости (до 50 МПа). Полученные результаты показывают возможность целенаправленного конструирования и настройки свойств данных мембран до значений, превышающих показатели коммерческой мембраны Нафион 212®, что определяет перспективность их применения в качестве протонообменных материалов в электрохимических устройствах, включая топливные элементы.

Целью данного исследования являлось проведение аналитического обзора гидрогелей на основе поливинилового спирта, их применения в регенеративной медицине и тканевой инженерии. Поливиниловый спирт – синтетический биоразлагаемый полимер, не имеет запаха и вкуса, хорошо растворяется в горячей воде. В зависимости от степени полимеризации выделяют четыре группы: с низкой, средней, высокой и сверхвысокой молекулярной массой. В отношении биологических объектов поливиниловый спирт нетоксичен, поэтому имеет широкое применение в тканевой инженерии, в частности для изготовления гидрогелевых композиций. Получают гидрогели с помощью физических или химических методов сшивания, где физическому методу замораживания – оттаивания отдается предпочтение по простоте изготовления и отсутствию таких химических активаторов, как глутаровый альдегид, формальдегид, являющихся токсичными в отношении клеточных культур в тканевой инженерии. Гидрогели на основе поливинилового спирта широко применяют в регенеративной медицине и тканевой инженерии. Благодаря способности впитывать, удерживать большое количество жидкости и образовывать пленки гидрогели поливинилового спирта используют для лечения поврежденных кожных покровов. Данные гидрогели дополнительно нагружают мезенхимальными стволовыми клетками, имеющими способности к многолинейной дифференцировке, обладающими возможностью уменьшать воспалительную реакцию и рубцевание, индуцировать ангиогенез и регулировать ремоделирование внеклеточного матрикса. Также в гидрогели вводят ростовые факторы, стимулирующие целенаправленную клеточную дифференцировку для регенерации поврежденных костных, хрящевых, сухожильных тканей, и лекарственные препараты для таргетной терапии пролонгированного действия. Таким образом, благодаря настраиваемым физико-химическим свойствам гидрогели на основе поливинилового спирта считаются уникальными и имеют большие перспективы в регенеративной медицине и тканевой инженерии.

На сегодняшний день первостепенной задачей пищевых и перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса, включая молочную индустрию, является снабжение всех слоев населения качественными, безопасными для здоровья и полноценными продуктами питания. Сыры в связи с уникальностью органолептических характеристик, полноценностью биохимического состава всегда сохраняют свою привлекательность для потребителей и занимают важное место в системе здорового питания. Длительность цикла производства полутвердых сыров в числе прочего связана с применяемым молокосвертывающим ферментом. Правильно подобранный ферментный препарат будет способствовать не только получению качественной продукции, но и, как следствие, повышению прибыли предприятия. Для получения продукции высокого качества важно знать особенности биохимических свойств молокосвертывающих ферментных препаратов, применяемых при выработке сыра. Проведенные исследования по изучению качественного состава, протеолитической активности, зависимости от присутствия ионов кальция, рН, устойчивости к повышению температуры – свойств, играющих важную роль в процессе свертывания молочной смеси как одного из важных этапов в производстве сыра, показали, что отечественные молокосвертывающие ферментные препараты соответствуют требованиям сыродельной отрасли. Важным является факт того, что отечественные предприятия по производству молокосвертывающих ферментных препаратов не выдерживают конкурентной борьбы с иностранными компаниями, занимающими в настоящее время подавляющую долю рынка. Согласно статистическим данным, доля рынка отечественных предприятий по производству молокосвертывающих ферментных препаратов составляет не более 10%. На наш взгляд, проблема развития производства молокосвертывающих ферментных препаратов в нашей стране является одной из самых острых и требует своего решения.

Целью исследования являлось определение степени упорядоченности липидного матрикса микродоменов хлоропластов листьев двух сортов (засухоустойчивый сорт – Бурятская остистая, чувствительный к влаге сорт – Диамант 2) пшеницы в контрольных условиях и условиях длительного дефицита воды (10 дней). Упорядоченность липидов оценивали по значениям генерализованной поляризации, которые получали при помощи липофильного зонда – лаурдана. Стресс оценивали по уровню активных форм кислорода. Отмечено, что у обоих сортов в контроле происходило увеличение значений генерализованной поляризации в рафтах первой зоны (Р1), тогда как в рафтах второй зоны (Р2) у устойчивого сорта эта величина не изменялась, а у неустойчивого к дефициту влаги сорта снижалась на 4-й и 10-й день по сравнению с 1-м днем. В условиях засухи значения генерализованной поляризации в Р1 у устойчивого сорта снижались на 4-й и 10-й день. Снижение генерализованной поляризации отмечено и в Р2 – особенно заметно оно также на 4-й день. Увеличение значений генерализованной поляризации происходило в микродоменах обеих зон сорта Диамант 2 за исключением 7-го дня, когда было отмечено снижение микровязкости. Таким образом, изменения микровязкости, выявленные в липидах исследуемых микродоменов как в контроле, так и в условиях стресса, позволяют предположить, что микродомены мембран хлоропластов листьев пшеницы могут не только быть задействованы в ответных реакциях клетки на стрессовое воздействие, но и, возможно, принимать участие в других физиолого-биохимических процессах.

Одним из наиболее распространенных и востребованных материалов для костной хирургии на сегодняшний день остается костный цемент на основе полиметилметакрилата. Основные направления научных изысканий сосредоточены на создании цементов нового поколения, обладающих комплексом улучшенных свойств, таких как снижение экзотермического эффекта при отверждении, повышение биосовместимости, возможность регулирования механических параметров медицинского изделия, продление срока службы имплантатов. Одним из наиболее перспективных вариантов достижения улучшенных функциональных свойств костных цементов является разработка нанокомпозитных систем с применением биополимерных модификаторов. Целью проведенной работы являлось исследование способа создания композитного материала на основе полиметилметакрилата и биополимеров, позволяющего получать составы для акрилатных костных цементов с равномерным распределением наноцеллюлозы в объеме материала. Предложенный способ получения композитного материала основан на предварительной полимеризации метилметакрилата на волокнах целлюлозы с последующим использованием получаемого материала в качестве одного из компонентов костного цемента. Для полученных таким способом образцов исследован температурной профиль полимеризации, изучены механические свойства, проанализированы структура и морфология методом электронной микроскопии. Модификация костных цементов материалами на основе целлюлозы позволила увеличить длительность и повысить эффективность высвобождения антибиотика из состава модифицированного костного цемента. При этом разработанные материалы модифицированных костных цементов обладают сопоставимыми механическими свойствами по сравнению с классическими коммерческими составами.

Исследование механизмов разложения целлюлозы у штаммов Bacillus thuringiensis представляет интерес для поиска новых перспективных продуцентов целлюлаз. Способность Cry3Аа белков Bacillus thuringiensis связываться с целлюлазой способствует увеличению стабильности токсинов в кишечнике насекомых. Определение целлюлазной активности проводили качественно при помощи красителя конго красного и количественным методом А.П. Синицына. Скорость разрушения целлюлозы измеряли методом Н.Л. Кристенсена. Ген целлюлазной активности Bacillus thuringiensis идентифицировали c помощью специфичных праймеров. Целью данной работы являлось изучение целлюлозолитической активности и детектирование генов целлюлазы в штаммах Bacillus thuringiensis Крымской коллекции микроорганизмов. В ходе исследования установлено, что все исследованные штаммы Bacillus thuringiensis с коэффициентом подобия, равным 92%, образовывали монофилетическую группу, характеризующуюся высокой степенью гомологии по гену целлюлазы и принадлежащую преимущественно к серотипам thuringiensis, kurstaki и dendrolimus. Максимальная целлюлазная активность, достигающая в среднем 0,25 мкг/мл, характерна для штаммов Bacillus thuringiensis, принадлежащих к серотипу thuringiensis, а максимальной целлюлозолитической активностью (в среднем до 80%) обладали штаммы, принадлежащие к серотипам kurstaki и thuringiensis. Подтверждены выраженные целлюлозолитические свойства для штаммов Bacillus thuringiensis 685, 792, 800, 926, 942, 989, 072, 0105, 0162, 0307, 0308, 0326, 0371, 0411, 0441, 0452, 0532, 0541, 41Н1, 109Н10,12-91, 177, 992. Обработка чернозема южного культурой штаммов Bacillus thuringiensis 072, 0105, 0326 способствует увеличению целлюлозолитических свойств чернозема южного до 99,5% относительно контроля.

Целью проведенного исследования являлось проектирование состава композитной мучной смеси на основе пшеничной муки, изучение ее физико-химических, биохимических и реологических свойств. С помощью полного трехфакторного эксперимента обоснован состав композитной мучной смеси: псиллиум – 4,5%, перга пчелиная – от 3,2 до 4,2%, порошок клюквы – от 3,5 до 3,7%, мука пшеничная – остальное. При этом критерии оптимальности составляют: число падения по Хагбергу – Пертену, характеризующее активность α-амилазы – 268 с, кислотность – 10 град., водопоглотительная способность – 65%. Композитная мучная смесь характеризуется (в расчете на 100 г) высоким содержанием следующих компонентов: пищевых волокон – 8,1 г, витамина Е – 8,1 мг ток. экв., β-каротина – 4,3 мг, витамина В1 – 0,35 мг, железа – 2,7 мг. Изучены свойства контрольного (пшеничная мука) и опытного (композитная мучная смесь, включающая: псиллиум – 4,5%, пергу пчелиную – 3,8%, порошок клюквы – 3,6%, муку пшеничную – остальное) образцов. Исследования проведены на приборе Mixolab. Установлено, что псиллиум, клюква и пчелиная перга влияют на состояние белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов мучной смеси, повышают водопоглощение теста на 14,5%, удлиняют время образования теста до 8,1 мин, повышают растворимость глиадиновой и глютениновой фракции, придают тесту высокую растяжимость, снижают температуру клейстеризации крахмала на 1,9 °С, амилолитическую активность на 9% и дают высокую стабильность крахмального клейстера (момент силы 1,300 Н×м). Композитная мучная смесь перспективна в качестве полуфабриката продукции повышенной пищевой ценности.

Разработка эффективных гемостатических средств местного действия является одной из приоритетных задач современной регенеративной медицины. Особенно важным остается понимание того, как параметры получения влияют на структуру и функциональную активность биополимерного материала. Целью проведенного исследования являлось изучение физико-химических характеристик микрочастиц из биодеградируемого полимера поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерата) в зависимости от способа получения и депонирования гемостатического препарата этамзилата. Были изучены морфология микрочастиц, размер, электрокинетический потенциал, а также высвобождение препарата с оценкой моделей кинетики. Результаты исследования показали, что способ получения существенно влияет на размер микрочастиц (85 и 18 мкм), электрокинетический потенциал (-27 и -19 мВ) и высвобождение лекарственного средства (около 80 и около 60%) для эмульсионного метода и для распылительного высушивания соответственно. Показано, что депонирование лекарственного препарата не оказало существенного влияния на средний диаметр микрочастиц (76–85 и 15–18 мкм), а также электрокинетический потенциал (около -26,5…-27,5 и -15,0…-22,3 мВ) для эмульсионного метода и для распылительного высушивания соответственно. Кинетика высвобождения препарата для микрочастиц, полученных эмульсионным методом и методом распылительного высушивания, соответствовала модели первого порядка со значением коэффициентов детерминации 0,7525 и 0,8389 соответственно. По результатам исследований этамзилат может быть включен в состав микрочастиц поли(3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерата) как эмульсионным методом, так и методом распылительного высушивания с удовлетворительными показателями эффективности депонирования, высвобождения препарата и стабильности в модельной среде.

Перфторалкильные соединения являются стойкими органическими загрязнителями, устойчивыми к природной деградации и представляющими угрозу для экосистем и здоровья человека. Цель проведенного исследования заключалась в оценке эффективности микробной ассоциации Bacillus sp. MX3 и Ensifer adhaerens M1 в разложении перфтороктансульфоновой (C₈) и перфторнонановой (C₉) кислот. Эксперименты проводили в жидкой среде и модельной почвенной системе. Деградацию оценивали по накоплению фторид-ионов (ионообменная хроматография) и снижению концентрации загрязнителей (жидкостная тандемная масс-спектрометрия). Геном штамма MX3 был секвенирован для выявления генов, потенциально вовлеченных в деградацию. В жидкой среде комбинация штаммов обеспечивала более интенсивное разложение соединений, чем монокультуры, достигая 8,6 мг/л (C₈) и 8,7 мг/л (C₉) фторид-ионов за 9 суток. В почве наибольшая эффективность деградации также наблюдалась при совместной аугментации M1 + MX3, обеспечивающей снижение концентрации C₉ и C₈ на 74 и 64% соответственно за 60 суток. Монокультура M1 снижала содержание C₉ на 34% и C8 на 33%, а MX3 — на 42 и 52% соответственно. Секвенирование штамма MX3 выявило гены, участвующие в метаболизме перфтороктансульфоновой и перфторнонановой кислот: dehH1 (галоацетатдегалогеназа), CrcB (транспортер фторид-ионов) и SsuE (десульфонирование). Совместное действие штаммов M1 и MX3 повышает эффективность разложения соединений за счет кооперативных метаболических механизмов. Эти штаммы перспективны для биологической очистки загрязненных почв и воды.

Широкое применение антибиотиков в сельском хозяйстве сопряжено с возникновением новых вызовов, что определяет актуальность поиска и разработки эффективных антимикробных препаратов. Целью работы являлось получение нового высокопродуктивного штамма-продуцента гликопептидного антибиотика эремомицина и оценка антибактериальной активности частично очищенного препарата, выделенного из культуральной жидкости полученного штамма. Новый штамм Amycolatopsis orientalis Е 27-22 получен сочетанием методов многоступенчатой селекции и ненаправленного ультрафиолетового мутагенеза. Упрощенное выделение препарата эремомицина осуществляли одноступенчатой сорбцией из фильтрата культуральной жидкости на макропористую смолу. Антибактериальную активность в отношении ряда грамположительных тест-культур (Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Micrococcus luteus, Bacillus subtilis, Clostridium perfringens) оценивали методами диффузии в агар и определения минимальных ингибирующих концентраций в сравнении с коммерческим ванкомицином и высокоочищенным эремомицином. Продуктивность нового штамма составила 4,51±0,23 г/л, что на 31,87% превышает продуктивность исходного штамма Amycolatopsis orientalis ВКМ Ac-2717D. Содержание эремомицина в частично очищенном препарате достигло 70,0±2,0% масс. Показано, что, несмотря на упрощенную технологию выделения, полученный препарат сохраняет высокую биологическую активность, уступая референсным антибиотикам не более чем в 2 раза, а в отношении Micrococcus luteus и Clostridium perfringens сопоставим с ванкомицином. Это подтверждает целесообразность дальнейшей разработки упрощенной технологии выделения для потенциального применения в сельском хозяйстве.

На сегодняшний день важнейшей проблемой в области производства молочной продукции является разработка и внедрение в практику экспрессных методов контроля качества как сырья, так и продуктов питания, отличающихся высокой чувствительностью, воспроизводимостью, интегральностью, простотой исполнения анализа и достоверностью, при этом дополняющих действующие методы технохимического контроля. В связи с этим целью настоящего исследования являлась разработка методики биотестирования молочного сырья с использованием в качестве биотест-объекта культуры Escherichia coli M-180. Исследованию подвергались пробы коровьего молока, обработанные при промышленных режимах пастеризации. В качестве тест-реакций использовали ростовые характеристики (скорость роста и прирост биомассы) и стрессоустойчивость Escherichia coli к пероксиду водорода при ее культивировании на синтетической питательной среде М9 с добавлением проб термообработанного коровьего молока. На основании серии экспериментальных исследований установлена не только высокая чувствительность выбранного тест-объекта Escherichia coli М180 к режимам термообработки молочного сырья, но и хорошая согласованность результатов по контрольным тест-откликам Escherichia coli, что подтверждает возможность и перспективность ее использования в качестве биотеста для оценки качества пастеризованного молока. Согласно результатам, полученным по предложенной экспресс-методике биотестирования, показано, что промышленные режимы пастеризации 76 °С, 5 мин и 90 °С, 20 с обеспечивают более высокую сохранность антиоксидантов нативного молока при его термообработке. Таким образом, разработанная методика биотестирования позволяет осуществлять выбор рационального метода пастеризации, обеспечивающего максимально возможную сохранность биологически активных веществ нативного молочного сырья.

В настоящей работе затрагивается тема использования возобновляемых источников энергии при производстве биокомпонента авиационного топлива. Возможность получения и применения синтезированного биокеросина в смеси с нефтяным керосином апробирована и сертифицирована зарубежными производителями. Основной целью применения биокеросина мировым сообществом является сокращение выбросов парниковых газов и снижение антропогенного воздействия на климатические условия. Целью проведенного исследования являлось осуществление анализа зарубежных технологий производства биокеросина, определение процессов с высокой технологической готовностью и проведение лабораторных и пилотных испытаний по переработке возобновляемого сырья. В качестве возобновляемого сырья рассмотрены отработанные растительные масла и животные жиры. Подвергнутое переработке масложировое сырье состоит из кислородсодержащих соединений и содержит металлы, которые являются каталитическими ядами в процессах гидропереработки. Для удаления каталитических ядов и достижения предельно допустимого уровня содержания металлов в продукте проведена предварительная очистка от металлов с помощью этерификации. Удаление кислорода из соединений масложирового сырья проводилось гидродеоксигенированием с целью получения парафинов С₁₂–С₁₆. н-Парафины С₁₂–С₁₆ обладают слабыми низкотемпературными свойствами и не могут быть использованы в качестве авиационного топлива. Для придания продукту низкотемпературных свойств использована гидроизодепарафинизация. В результате проведенных испытаний разработана последовательность технологических процессов, состоящая из этерификации, гидродеоксигенирования, гидроизодепарафинизации и фракционирования, которая позволяет получить биокомпонент авиационного топлива. В зарубежной практике используют авиационное топливо с максимальным содержанием биокомпонента до 50%, что обеспечивает перспективу внедрения разработанной технологии для отечественных производителей.

В работе приведена экспериментальная установка и выполнены исследования по применению электродиализного разделения для модельных растворов, имитирующих отработанные промышленные электролиты, содержащие ионы Zn²⁺, Fe³⁺ и Na⁺. С целью обоснования выбора объектов исследования выполнен литературный обзор материалов на тему возможности использования электромембранных методов для очистки и концентрирования стоков промышленных производств. Результаты исследования вольтамперных характеристик позволили выявить два выраженных участка изменения кривой и определить, что сила тока выше для растворов с большей концентрацией катионов металлов практически на всем участке кривой. По результатам исследования степени очистки исходного раствора от катионов провели анализ динамики извлечения ионов Zn²⁺ и установили, что повышение плотности тока до 20 А/м² позволило увеличить скорость миграции ионов и тем самым повысить степень электродиализной очистки. Это хорошо видно на приведенных кинетических зависимостях, где кривые, соответствующие разным начальным концентрациям, расходятся сильнее. Предложен общий вывод, что применение ионообменных мембран МА-41 и МК-40 в электродиализном разделении эффективно для растворов, содержащих соединения цинка, железа и натрия, и в ряде случаев достаточно успешно по степени разделения на диализат и концентрат. Предложена методика технологического расчета электродиализных установок, которая позволяет определить предельную плотность тока, выход по току, площадь камер концентрирования и обессоливания, а также установить количество секций в аппарате.