Целью работы являлась установка количественных закономерностей между сухим веществом, концентрацией фотосинтетических пигментов и оптической плотностью культур низших фототрофов. Объектами исследования стали красная морская микроводоросль Porphyridium purpureum (Bory) Drew et Ross и цианопрокариота Arthrospira (Spirulina) platensis North, которые выращивались в открытых бассейнах при естественном освещении. В экспериментах определялись сухое вещество, оптические плотности на длинах волн 545, 620, 680, 750 нм, а также концентрации пигментов (хлорофилл а, В-фикоэритрин и С-фикоцианин) по стандартным биохимическим методикам и по разделению истинных спектров поглощения методом кривых Гаусса. Определены коэффициенты линейной корреляции сухого вещества и оптической плотности D₇₅₀, которые оказались близки для обоих объектов. Показано, что концентрации пигментов, рассчитанные биохимическими и математическими методами, линейно коррелируют при использовании стандартных коэффициентов экстинкции. Тангенсы углов наклона линейных корреляций для культуры Porphyridium purpureum составили 0,96 для хлорофилла а и 0,99 для В-фикоэритрина, для Arthrospira platensis – 1,46 и 1,3 для хлорофилла а и С-фикоцианина соответственно. Предложен альтернативный подход на основе оптической плотности культур ΔD_λ и эмпирически определенного коэффициента. При увеличении длины оптического пути в 2 раза соотношение концентрации пигментов и ΔD_λ для Porphyridium purpureum уменьшилось в 2 раза, а для Arthrospira platensis коэффициенты отличаются в 1,8–1,9 раза. Полученные формулы для расчета показателей культур Porphyridium purpureum и Arthrospira platensis позволят производить экспресс-оценку содержания хлорофилла и фикобилипротеинов в биомассе микроводорослей.

Цель работы – рассмотрение особенностей выживаемости микроорганизмов при многоступенчатой очистке подземных вод, включающей сорбционную фильтрацию (гранулированный активированный уголь, гранодиорит, минеральный сорбент), хлорирование (гипохлорит натрия) и ультрафиолетовое облучение. Показано, что выживаемость мицелиальных микроорганизмов и формирование биопленок на заключительных этапах водоподготовки зависят от присутствия микропримесей органических веществ, качественных характеристик сорбентов и природного адаптационного потенциала микробоценозов подземных вод. При очистке подземных вод в искусственных системах природные микробные комплексы вырабатывают определенную стратегию выживания, которая сопровождается сукцессионными перестройками, изменением метаболических процессов и физико-химических параметров окружающей среды. Согласно данным сканирующей электронной микроскопии (VEGA 3 LMH TESCAN, Чешская Республика) и спектрофотометрии (UV-3600 Shimadzu, Япония) установлено, что при фильтрации подземных вод через гранулированный активированный уголь существует риск сорбции спор актинобактерий в порах, на поверхности гранул и их дальнейшее прорастание в питьевой воде при хранении. Гранулированный активированный уголь представляет собой базовую матрицу для развития сложных микробных консорциумов, которые в прикрепленном состоянии принимают активное участие в трансформации легкодоступных и трудноминерализуемых органических веществ. Анализ показал, что образование мицелия актинобактериями на одной из стадий развития приводит к высокой гетерогенности в водной среде, когда их морфология может быть представлена отдельными фрагментами, мицелиальными биопленками и пеллетами. Распространение спор в технологической линии, формирование мицелиальных пеллет и биопленок в очищенной воде влияют на ее органолептические показатели.

Целью исследования являлось изучение воздействия различных режимов термической и механической обработки на состояние и свойства частиц коллоидной фазы в концентратах обезжиренного молока с различной массовой долей сухих веществ (15% и 20%), полученных методами мембранного и вакуумного концентрирования. Установлено, что при увеличении интенсивности температурного воздействия свыше 85 °С наблюдается укрупнение частиц коллоидной фазы вследствие денатурации сывороточного белка и их агрегации с мицеллами казеина, что приводит к изменению реологических, структурно-механических и технологических свойств молочных систем на основе концентратов обезжиренного молока и полученных из них ферментированных продуктов. Экспериментально установлено, что давление гомогенизации в 20 МПа не оказывает существенного влияния на денатурацию сывороточных белков, однако наблюдается уменьшение размера белковых частиц и, как следствие, снижение вязкости концентратов обезжиренного молока после гомогенизации, и этот эффект сохраняется при последующей пастеризации. Это объясняется сжатием мицелл казеина в концентратах при гомогенизации, вследствие чего происходит их частичная диссоциация и переход ряда фракций из коллоидной фазы в сыворотку. В результате проведенного исследования подтверждено, что оптимальные режимы обработки концентратов молока (95 °С в течение 5 минут с предварительной гомогенизацией при 20 МПа) позволяют добиться требуемых структурно-механических характеристик систем, полученных на основе исследуемых концентратов, обеспечивая при этом высокие технологические характеристики и стабильность конечного продукта.

Brassica napus L. является перспективной и высокорентабельной сельскохозяйственной культурой многоцелевого применения. Одним из факторов, ограничивающих ее возделывание, является холод. В настоящее время применение биологически активных веществ природного происхождения, проявляющих осмопротекторные свойства, рассматривается в качестве перспективного подхода для повышения устойчивости сельхозкультур к разнообразным стрессовым факторам, включая низкотемпературный стресс. В этом аспекте представляет интерес низкомолекулярное азотсодержащее вещество – эктоин, эффективно защищающее клетки прокариот от гибели в условиях холода. Цель настоящей работы – в исследовании биологической активности экстракта из клеток умеренногалофильной бактерии Salinicola socius SMB35^Т в отношении озимого рапса при низкотемпературном стрессе. Методом спектроскопии протонного магнитного резонанса установлено, что спектр экстракта полностью воспроизводит спектр коммерческого препарата – эктоина. Исследовано действие экстрактов, содержащих 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0 мкмоль эктоина. Обработка семян рапса озимого экстрактами с 0,5 и 1,0 мкмоль эктоина приводила к увеличению сырой биомассы растений в условиях холода. При этом в спектрах протонного магнитного резонанса экстрактов из проростков рапса присутствовали сигналы эктоина, что свидетельствует о способности растений поглощать это соединение из среды. При накоплении эктоина в клетках рапса озимого отмечена тенденция к возрастанию содержания пролина и снижению количества сахарозы. В настоящей работе впервые продемонстрирована перспективность применения эктоина в качестве криопротектора растений, однако механизм его действия не ясен и требует дополнительного изучения.

Возрастающая интенсивность цветения водоемов в условиях их эвтрофикации и изменения климата связана с опасностью выделения цианобактериями, возбудителями цветения, сильнодействующих токсинов в окружающую среду. Биологические способы контроля массового развития цианобактерий и разложения цианотоксинов являются экологически безопасной альтернативой химическим средствам борьбы. Цель данной работы заключалась в выделении и идентификации гриба-деструктора микроцистина-LR, изучении влияния на эффективность биодеструкции токсина физико-химических параметров среды и концентрации микроцистина-LR. Из донных осадков Нижнего Суздальского озера (Северо-Запад Российской Федерации) выделен штамм аскомицетного гриба, способный деструктировать высокотоксичный микроцистин-LR в широком диапазоне температур и кислотности среды. На основе данных филогенетического анализа штамм идентифицирован как Trichoderma sp. NS-2.1. Впервые установлено, что изолят NS-2.1 обладает свойством деструктировать микроцистин-LR как в условиях кометаболизма, так и без дополнительных источников углерода. Эффективность биодеградации микроцистина-LR зависит от концентрации токсина в среде, ее кислотности и температуры культивирования штамма. Установлено, что наиболее эффективно деструкция микроцистина-LR в концентрации 0,5 мкг/мл протекала в условиях кометаболизма при температуре 20–25 ºС и рН 4,0–8,0. Способность штамма Trichoderma sp. NS-2.1 деструктировать микроцистин-LR при различных факторах окружающей среды позволяет рассматривать его в дальнейших исследованиях как перспективного биологического агента при разработке биотехнологий удаления микроцистинов из загрязненных вод, в том числе на очистных сооружениях.

Подавляющее большинство сосудистых растений образуют симбиоз с грибами отдела Glomeromycota с формированием арбускулярной микоризы. Многие гены и кодируемые ими белки растений-хозяев могут быть вовлечены в регуляцию, модуляцию и формирование арбускулярной микоризы, но остаются малоизученными. Ген AtARGOS-LIKE кодирует трансмембранный белок, участвующий в негативной регуляции этиленового сигналинга. Экспансины и ксилоглюканэндотрансгликозилазы участвуют в реструктуризации компонентов клеточной стенки. Глутатион-S-трансферазы являются важными компонентами антиоксидантной системы. Целью данной работы являлось изучение влияния арбускулярной микоризы на растения табака при конститутивной экспрессии генов AtARGOS-LIKE, NtEXPA5, PtrXTH1 и AtGSTF11. Проведен морфометрический анализ трансгенных растений табака с конститутивной экспрессией вышеуказанных генов, микоризованных грибом Rhizophagus irregularis, в сравнении с безмикоризным контролем. В результате работы наиболее существенный позитивный эффект обработки микоризным грибом по высоте стебля обнаружен у растений с конститутивной экспрессией генов NtEXPA5 и PtrXTH1. Максимальное увеличение сырой и сухой массы побегов по сравнению с безмикоризным контролем было характерно для растений с геном AtARGOS-LIKE. Наибольшее число спор гриба R. irregularis обнаружено в почве с трансгенными по генам AtARGOS-LIKE и NtEXPA5 растениями табака. Полученные данные могут говорить об увеличении эффективности микоризы у трансгенных растений с конститутивной экспрессией генов AtARGOS-LIKE и NtEXPA5, что объясняется механизмом действия кодируемых ими белков.

Целью данной работы являлось исследование состава полифенольных соединений в экстрактах кожуры красных и желтых сортов граната (Punica granatum L.), полученных с применением водно-спиртовых смесей, а также оценка их антиоксидантной активности. Общее содержание полифенольных соединений определено методом Фолина – Чокальтеу, а их состав – методом капиллярного электрофореза. Антиоксидантная активность установлена методом ингибирования стандартным радикалом 2,2-дифенил-1-пикрилгидрила, и показано ее высокое значение. Обнаружено, что сорта граната различаются по составу и содержанию полифенольных соединений, максимальное количество которых отмечено в экстрактах, полученных с использованием 70%-ного водно-спиртового раствора. Согласно данным капиллярного электрофореза установлено, что экстракты корок граната богаты фенольными кислотами (такими как эллаговая, синаповая, транс-феруловая, п-кумаровая кислоты) и флавоноидами (включая антоцианы, флавонолы (кверцетин), ванилин (фенольный альдегид)), а экстракт корок желтого граната дополнительно содержит катехин. Эти соединения также обладают антиоксидантной активностью: минимальные концентрации, необходимые для ингибирования 50% радикала 2,2-дифенил-1-пикрилгидрила, составили 1,44 мг/мл и 1,12 мг/мл – для экстрактов корок красного и желтого граната соответственно. Исследования подтвердили значительную корреляцию между антиоксидантной активностью и фенольным составом экстрактов корок граната, представляющих собой ценный источник коммерчески значимых продуктов, включая полифенольные соединения. Это открывает возможности для создания новых продуктов с добавленной стоимостью, основанных на недорогом сырье для экстрактов кожуры граната.

Целью исследования являлось определение биологической активности монофталатов на примере их влияния на рост и биопленкобразование бактерий Serratiа proteamaculans. Представители рода Serratiа являются удобным модельным объектом для изучения механизмов взаимодействий растений и животных с микроорганизмами. В данной работе впервые выявлена биологическая активность по отношению к бактериям низкомолекулярных (монометилфталат, монобутилфталат) и высокомолекулярных (моноэтилгексилфталат, монононилфталат) форм фталатов в концентрации 1 и 20 мкМ. Сравнивали прирост биомассы бактериальной суспензии, общую биомассу образовавшихся биопленок и особенности их архитектуры. Экспериментально установлено, что все представленные монофталаты в концентрации 1 мкМ умеренно подавляли рост бактериальной суспензии и биопленкообразование. Для процесса биопленкообразования наибольший эффект был зафиксирован в присутствии моноэтилгексилфталата, где наблюдалось существенное нарушение структуры экзополимерного матрикса биопленки. В концентрации 20 мкМ монофталаты стимулировали рост бактериальной суспензии. Представлены гипотетические механизмы действия фталатов через взаимопревращения моно- и диформ фталатов с изменением характера действия на живые организмы. Предполагается, что фталаты могут имитировать действие соединений чувства кворума бактерий через конформационное сходство углеводородных радикалов. Представленные результаты являются экспериментальным подтверждением перспективности идеи использовать фталаты для решения биотехнологической задачи подавления микроорганизмов путем нарушения формирования защитного экзополимерного матрикса биопленок и, как следствие, усиления эффективности действия антимикробных соединений.

В работе представлен анализ геномов биопленкообразующей цианобактерии Tychonema sp.  BBK16 и ее симбионтных бактерий. Целью исследования являлся бионформатический поиск генов ферментов, предположительно участвующих в детоксикации и разрушении микроцистинов. Использованы данные восьми аннотированных геномов бактерий. Установлено, что в метагеноме культуры Tychonema sp. BBK16 содержатся гены ферментов глутатионового пути, что свидетельствует о способности симбионтных микроорганизмов образовывать коньюгаты микроцистина с глутатионом. Проведен поиск генов эндопептидаз и гидролазы ridA, которые могут быть потенциальными разрушителями циклической структуры микроцистинов. Обнаружены ферменты STE24 и pepO, имеющие ряд общих черт с микроцистиназой, а гидролаза выявлена только в геноме самой цианобактерии. Показано, что, несмотря на ассоциацию с микроцистин-продуцирующей цианобактерией, бактериальное сообщество не имеет специфичных путей деградации токсина. Окислительный стресс, вызванный различными факторами, может активировать ферменты глутатионового цикла, участвующие в антиоксидантной защите, и способствовать первым стадиям преобразования микроцистинов с последующим расщеплением пептидазами различных классов либо выведением из клетки. В микробном консорциуме этапы разрушения микроцистинов могут складываться из суммарных ферментативных активностей разных микроорганизмов, снижающих их влияние на клетку. Особо отмечены представители рода Paucibacter и Aminobacter, отличающиеся разнообразием изучаемых ферментов, что позволяет использовать их для дальнейшего изучения биотехнологического потенциала и изготовления биопрепаратов на основе их культур.

Целью работы являлась оценка эффективности промывания загрязненных моторным маслом почв растворами поверхностно-активных веществ в снижении фитотоксичности и восстановлении некоторых агрофизических свойств грунта. В работе использованы методы флуориметрии – для определения массовой доли нефтепродуктов и фитотестирования – для изучения влияния токсического воздействия загрязнителя на рост растений. Установлено, что загрязнение почвы моторным маслом в концентрациях 50–300 г/кг приводило к угнетению роста корней проростков кресс-салата (на 63–92%) и снижению емкости катионного обмена почвенных образцов (на 33–55%). Промывание исследуемых загрязненных образцов растворами поливинилового спирта, Твин-80 и додецилсульфата натрия способствовало снижению содержания моторного масла, частичному восстановлению емкости катионного обмена и уменьшению фитотоксичности почвы. Наибольшую эффективность в восстановлении емкости катионного обмена показал Твин-80. Поливиниловый спирт показал хорошее удаление нефтепродуктов (до ~85%), но уступал по снижению фитотоксичности. Анионоактивный додецилсульфат натрия оказался более эффективным в снижении уровня загрязнения почвы моторным маслом и ее фитотоксичности. При этом расход реагента был ниже (5 г/л), чем у поливинилового спирта и Твин-80 (10 г/л). Результаты исследований и литературные материалы позволяют говорить о перспективности применения растворов поверхностно-активных веществ для промывания почв, загрязненных моторным маслом (50–300 г/кг), с целью их рекультивации.

В процессе термического растворения каменного угля Чаданского месторождения (Тува, Россия) в смоле коксования и бинарной смеси смолы коксования и тяжелого газойля каталитического крекинга получены продукты сольволиза, из которых методом сольвентного фракционирования с применением ряда растворителей выделены растворимые фракции. Установлено, что по растворяющей способности ряд растворителей можно расположить следующим образом: толуол<тетрагидрофуран<пиридин в соответствии с параметрами растворимости (дипольный момент). Групповой состав растворимых фракций представлен гексан-растворимыми и гексан-нерастворимыми веществами. В тетрагидрофуран-растворимых и пиридин-растворимых фракциях содержатся вещества, нерастворимые в толуоле, но растворимые в хинолине, наибольшее их содержание установлено для пиридин-растворимых фракций. По данным элементного анализа в растворимых фракциях отмечено антибатное изменение концентрации углерода и водорода по сравнению с исходными веществами. Методом инфракрасной спектроскопии определено, что продукты термосольволиза и выделенные из них фракции имеют достаточно высокую ароматичность по углероду и водороду, для выделенных фракций наблюдается заметное увеличение доли концевых СН₃ групп и орто-замещенных ароматических колец. Выполнена карбонизация фракций при температуре 1100 °С. Исследование морфологической структуры карбонизатов посредством оптического микроскопа показало, что из толуол-растворимых и тетрагидрофуран-растворимых фракций формируется кокс с крупноигольчатой микротекстурой с некоторым включением крупноволокнистой, пиридин-растворимые фракции образуют коксы с мелковолокнистой микротекстурой и присутствием фрагментов мозаики.

Одним из направлений развития нефтепромысловой химии является синтез на основе доступного промышленного нефтехимического сырья соединений, проявляющих антикоррозионное действие. Ассортимент реагентов, обладающих эффективной защитой нефтепромыслового оборудования, вследствие вариабельности условий использования весьма ограничен, поэтому разработка новых ингибиторов коррозии, активных в средах, содержащих сероводород или другие агрессивные соединения, эффективных при низких концентрациях в широком диапазоне температур, является крайне актуальной задачей. Изучение и мониторинг компонентов, используемых в нефтепромысловых областях, показали, что оптимальными в этом плане соединениями, обеспечивающими высокий защитный эффект, являются вещества, содержащие в своем строении атомы кислорода и/или азота. В связи с этим целью исследования стало расширение библиотеки подобных веществ – в условиях автоклава получены ацетали α-фенилакролеина, структура которых подтверждена масс-спектрами, полученными посредством аппаратно-программного комплекса «Хроматэк-Кристалл 5000.2» и элементным микроанализом. Для синтезированных веществ изучена эффективность снижения уровня коррозии углеродистой стали Ст20 в модельной коррозионной среде на приборе «Моникор-2М» методом поляризационного сопротивления. Анализ результатов тестирования показал, что среди синтезированных соединений максимальную антикоррозионную активность проявил [1-(диаллилоксиметил)винил]бензол – линейный ацеталь, имеющий в своем строении аллильный фрагмент. Полученные результаты показывают перспективность продолжения поиска новых антикоррозионных препаратов ряда линейных ацеталей, структура которых принципиально отличается от известных веществ, обладающих ингибиторной активностью.

Гибридные (нейро-нечеткие) модели представляют собой инструмент анализа скрытых закономерностей в исследуемых данных и базируются на неклассических методах математики, которые принято называть «мягкими» вычислениями. Теория мягких вычислений не имеет строгой аксиоматической базы (основана на эвристических алгоритмах), а комплекс методов – четких границ (включает искусственные нейронные сети, нечеткую логику, эволюционные алгоритмы и др.). Математическое обоснование этих методов опирается на строго доказанные утверждения: любую нелинейную систему можно аппроксимировать искусственной нейронной сетью (многослойным персептроном) с двумя промежуточными слоями; любая математическая система также хорошо может быть приближенно описана нечеткой логической структурой с помощью условных алгоритмических конструкций вида «если …, то» и операций нечеткой алгебры. Гибридная модель объединяет преимущества двух моделей. В процессе обучения гибридным методом оптимизируются параметры функций принадлежности, обрабатывающиеся затем по законам нечеткой алгебры. Нейро-нечеткие модели быстро обучаются, демонстрируют хорошую точность аппроксимации (интерполяции) и активно используются в адаптивных системах управления технологическими процессами. В статье приведены примеры построения гибридных кинетических моделей типовой химической реакции взаимодействия двух реагентов и реакции газофазного гидрохлорирования ацетилена в проточно-циркуляционной системе. Результаты работы этих моделей приведены в табличной форме и визуально – в виде графиков их поверхностей отклика. Рассчитаны соответствующие четкие кинетические модели в форме уравнений регрессии и следующие из них предполагаемые механизмы реакций, соответствующие этим уравнениям.

Цель данного исследования заключалась в обобщении результатов синтеза и сополимеризации п-(2-функциональнозамещенных) циклопропилстиролов со стиролом, а также изучении влияния природы заместителей на реакционную способность мономеров. Сополимеризация проведена в растворе при 70 °C до глубины превращения ≤ 12%; константы r₁ и r₂ рассчитаны по методу Фейнмана – Росса, определены параметры Q – e. Структура и состав сополимеров подтверждены инфракрасной и протонной магнитно-резонансной спектроскопией: реакция протекала по винильной двойной связи без раскрытия циклопропанового кольца на стадии полимеризации. В ходе проведенного исследования установлено, что образуются статические сополимеры, а их состав зависит от мольного соотношения исходных мономеров. Выявлено также, что сополимеры обогащены циклопропан-замещенными звеньями; для ряда образцов отмечено повышение теплостойкости по сравнению с полистиролом. Согласно данным ультрафиолетовой спектроскопии подтверждено участие циклопропанового фрагмента в сопряжении и передаче электронных эффектов заместителей. Установлено, что полученные сополимеры содержат хромофорные циклопропановые, эпоксидные и карбонильные группы и проявляют фоточувствительность. При ультрафиолетовом облучении пленок гель-фракция достигает ~85% за ~2 мин, а фоточувствительность составляет 50,5–56,7 см²×Дж^-¹, что связано с фотосшивкой через раскрытие циклопропанового, эпоксидного и карбонильного фрагментов. Совокупность пленкообразующих, адгезионных и литографических свойств функциональнозамещенных полициклопропилстиролов позволяет рассматривать эти материалы как перспективную основу для фоторезистов.