Том 10, № 3 (2020)
Химические науки
Синтез и исследование олигобензотриазолилимидов
Аннотация
Миграционная сополимеризация бис-имидов ненасыщенных дикарбоновых кислот с нуклеофилами, такими как диамины, бис-фенолы, бис-меркаптаны, позволяет достаточно легко получать трехмерные гетероциклические полимеры. Такие азотсодержащие термостойкие полимеры представляют практический интерес, поскольку имеют высокие эксплуатационные показатели, а также ввиду доступности исходного сырья. Для получения термостойких полимерных материалов предложен синтез олигобензотриазолилимидов взаимодействием бис-малеимидов с бензотриазолами. Одностадийный синтез в расплаве без выделения побочных продуктов в отсутствии органических растворителей является наиболее приемлемым с технологической и экологической точек зрения. Для поиска оптимальных условий синтеза полимеров был использован метод композиционного ортогонального планирования, где параметром оптимизации была выбрана приведенная вязкость, переменными факторами, влияющими на параметр оптимизации, были исходная концентрация мономеров, продолжительность и температура синтеза. Исследовано строение, свойства и механические характеристики полимеров. Строение олигомеров и полимеров подтверждено данными ИК- и ЯМР-спектроскопии. Проведены эксперименты по использованию экструзионно-прокатной технологии литья для получения композитных материалов на основе олигобензотриазолилимидов. Данная технология получения композиционных материалов увеличивает время нахождения исходных веществ в текучем состоянии. Меньшая скорость отверждения олигомеров способствует тому, что теплота, выделяемая при структурировании, успевает рассеиваться, не вызывая локальных перегревов материала и возникающих вследствие этого механических напряжений. Это улучшает технологические и физико-механические характеристики композитов на основе данных олигомеров. Выявлены оптимальные условия получения полимерных композиций, изучены физико-механические свойства, разработана технология получения материалов, устойчивых к действию агрессивных сред и перепадам температуры.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):376-385
376-385
Синтез и идентификация 1,1,3,3-тетра-[1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-оксопиразол]пропана
Аннотация
Пиразольные производные представляют практическую ценность как аналитические реагенты, красящие и лекарственные вещества. Известно, что 1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенилпиразол-3Н-он (антипирин) и его бидентатные производные являются хорошими аналитическими реагентами на ионы d-металлов (Cd2+, Fe3+, Sc3+, Ti4+, Zn2+, Co2+ и др.). Проявление хелатирующей способности открывает возможность использования би-, три- и тетрадентатных производных антипирина в качестве органических лигандов при синтезе металлоорганических координационных полимеров, что обусловливает актуальность синтеза ряда новых тетрадентатных производных 1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенилпиразол-3Н-она. Целью настоящей работы являлись синтез и идентификация нового вещества – 1,1,3,3-тетра-[1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-оксопиразол]пропана (тетраантипирилпропана). В ходе работы проведен обзор существующих методик синтеза производных антипирина, полученных путем конденсации 1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3Н-пиразол-3-она с альдегидами алифатического и ароматического ряда. Отработана методика получения и очистки нового, не описанного в литературе соединения – 1,1,3,3-тетра-[1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-оксопиразол]пропана, по реакции электрофильного замещения в ароматическом кольце оксопиразольного гетероцикла протонированной формы пропандиаля (малонового диальдегида) с выходом 17,1%. Соединение представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в органических полярных и неполярных растворителях, но не растворимое в воде. Чистоту перекристаллизованного продукта синтеза подтверждали путем измерения температуры плавления и проведения качественной реакции с нитритом натрия на обнаружение незамещенного оксопиразольного цикла субстрата реакции. Структуру 1,1,3,3-тетра-[1,2-дигидро-1,5-диметил-2-фенил-3-оксопиразол]пропана устанавливали методами масс-спектрометрии и спектроскопии комбинационного рассеяния.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):386-392
386-392
Прикладные аспекты кислотно-основных взаимодействий и моделирование равновесных концентраций в двухкомпонентных смесях кислот
Аннотация
Исследования в области теории и практики водных и неводных растворов сильных и слабых электролитов по-прежнему остаются актуальными. В зарубежной и отечественной литературе есть немалое число публикаций по обсуждаемой теме. При этом практически во всех работах кислотно-основные взаимодействия рассматриваются в зависимости от изменения лишь концентрации ионов водорода, в то время как на ионную силу раствора оказывают влияние все присутствующие в системе ионы, концентрация которых переменна в процессе взаимодействия, в частности, при потенциометрическом титровании сильных и слабых электролитов не только в водных, но и в более сложных неводных растворах, значительно отличающихся своими базисными свойствами (диэлектрическая проницаемость, ионное произведение, дипольный момент, вязкость и др.). При исследовании равновесий более приемлема и допустима разработка различных модельных представлений, значительно упрощающих и ускоряющих вычисление и оценку тех или иных свойств рассматриваемых систем. В настоящей работе процессы кислотно-основного взаимодействия представлены в виде базисных уравнений, основанных на законах действующих масс, а также уравнений, выражающих равновесные процессы, ионное произведение растворителя, электронейтральность и материальный баланс в электролитных системах. Приведенные уравнения позволяют учесть влияние концентраций всех заряженных частиц в системе (не только ионов водорода – рН) на ионную силу раствора, коэффициенты активности и, как следствие, на термодинамическую константу диссоциации, а также выразить зависимости равновесных концентраций всех заряженных частиц от кислотности раствора, определяемой потенциометрическим методом, в удобных и объективных логарифмических координатах, дающих возможность оценить концентрации всех частиц в любой момент титрования.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):393-400
393-400
Физико-химическая биология
Испытание влияния новых биопестицидов на возбудителей болезней овощей с применением ДНК-маркеров
Аннотация
В условиях защищенного грунта овощи подвергаются воздействию различных вредителей и возбудителей вирусных, бактериальных или грибковых болезней. Выращивание овощей в закрытом грунте требует исключения всех химических средств обработки и контроля над возбудителями болезней и вредителями. В связи с этим применение более чувствительных методов в диагностике патогенов является актуальным и востребованным. Неоценимую роль при этом играют молекулярные маркеры. В настоящей работе для идентификации наиболее распространенных заболеваний томата (Xanthomonas euvesicatoria), огурца (Ascochyta cucumis) и картофеля (Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus) использована полимеразная цепная реакция. Установлено, что ранняя диагностика заболеваний овощных культур методами, основанными на полимеразной цепной реакции, позволяет обнаруживать следовые количества патогенных микроорганизмов в максимально сжатые сроки и отбирать для борьбы с ними эффективные препараты, обладающие фунгицидным действием. Создание биологических средств защиты овощных культур особенно актуально в связи с их значимостью в питании как источников витаминов и минеральных веществ. Нами были испытаны новые биологические средства защиты овощных культур в условиях закрытого грунта. В ходе исследований фунгицидное действие на возбудителя болезней томатов – черную бактериальную пятнистость (Xanthomonas euvesicatoria), и возбудителя аскохитоза огурца (Ascochyta cucumis) проявил запатентованный нами препарат для предпосевной обработки семян овощных культур в условиях защищенного грунта. Также фунгицидное действие на развитие Phytophthor на картофеле проявил препарат, запатентованный как средство предпосевной обработки семян гороха. Отмечено, что действие этих препаратов эффективно при замачивании семян и двойной обработке растений в период цветения растворами с концентрацией 10-4 %.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):401-411
401-411
Влияние металлсодержащих биокомпозитов грибного происхождения на растения картофеля in vitro
Аннотация
Изучено влияние содержащих металлы(II) композитов, полученных на основе внеклеточных метаболитов базидиомицетов Pleurotus ostreatus, Ganoderma lucidum, Grifola umbellata и Laetiporus sulphureus, на жизнеспособность и ответные реакции растений картофеля in vitro. Исследования проводили на пробирочных растениях картофеля in vitro сорта Лукьяновский, восприимчивого к возбудителю кольцевой гнили – бактерии Clavibacter sepedonicus. Изучали биопленкообразование Clavibacter sepedonicus, морфометрические показатели растений, фитотоксичность субстанций грибного происхождения. Наибольший антибиопленкообразующий эффект наблюдался у металлсодержащих биокомпозитов на основе G. lucidum; Fe- и Co-содержащие биопрепараты подавляли образование биопленок Clavibacter sepedonicus на 40–50%. На высоту растений негативно воздействовали только не содержащие металлы(II) композиты на основе L. sulphureus и P. ostreatus, а также Co-содержащий препарат из P. ostreatus. Снижение прироста растений по сравнению с контролем можно связать с выраженными антибиотическими свойствами этих базидиомицетов и кобальта. Остальные исследуемые биокомпозиты не оказывали негативного влияния на рост картофеля in vitro. Ряд морфометрических показателей растений (длина междоузлий, количество листьев) оставался практически неизменным при воздействии биокомпозитов грибного происхождения. В отличие от вегетативной части растений биомасса корней и их длина увеличивалась на 10–20% под влиянием биокомпозитов. Медьсодержащие препараты из G. lucidum не проявляли фитотоксического действия в отношении растений и обладали эффектом усиления устойчивости картофеля к Clavibacter sepedonicus. Стимуляция физиологических процессов формирования подземной части растений как предпосылка повышения урожайности позволяет судить о полезных свойствах предложенных биокомпозитов, экологически чистых благодаря природному происхождению и эффективных в очень малых дозах. Полученные результаты свидетельствуют о безопасности биокомпозитов на основе G. lucidum и Gr. umbellata для растений картофеля и возможных перспективах оздоровления картофеля с применением металлсодержащих биокомпозитов, полученных с использованием культур высших грибов.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):412-423
412-423
Эволюция взглядов на иммунитет растений: от закона H.H. Flor «ген-на-ген» до «зигзаг модели» J. Jones и J. Dangl
Аннотация
Изучение защитных механизмов растения в ответ на воздействие патогена привело к созданию в середине прошлого века концепции «ген-на-ген взаимодействия» (H.H. Flor), которая на сегодняшний день признана классической теорией фитоиммунитета. Согласно данной теории, исход взаимоотношений в фитопатосистеме «растение – патоген» – совместимость или несовместимость, находится под генетическим контролем взаимодействующих организмов и определяется наличием специфических генов патогена и растения-хозяина. Достижения последних лет в области фитоиммунологии, полученные благодаря новейшим методам молекулярной биологии и биоинформатики, существенно дополнили и углубили классические взгляды на иммунитет растений и обосновали современную концепцию фитоиммунитета «зигзаг модель» (J. Jones и J. Dangl). Согласно современным воззрениям, защита растительного организма от воздействий патогена определяется функционированием многоуровневой врожденной иммунной системы с участием различных структур и механизмов специфического и неспецифического врожденного иммунитета. Распознавание мембранными растительными рецепторами консервативных молекулярных паттернов, ассоциированных с микроорганизмами, а также молекул, возникающих вследствие атаки гидролитическими ферментами патогена клеточных стенок хозяина, определяет базовый неспецифический иммунитет растения. Детекция эффекторных молекул патогена внутриклеточными рецепторами растения запускает специфический эффектор-индуцируемый иммунитет, включающий развитие реакции сверхчувствительности, системной устойчивости и иммунной памяти растения. Факторы вирулентности и стратегии нападения патогенов, с одной стороны, и участники, и механизмы иммунной системы растений, с другой, являются результатом постоянного совместного эволюционирования, что напоминает «гонку вооружения и обороны» между противоборствующими сторонами. В статье обсуждаются молекулярно-генетические процессы врожденного иммунитета растений, их механизм и участники в свете современных достижений фитоиммунологии.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):424-438
424-438
Влияние низкотемпературной обработки на активность протеолитических ферментов различных видов муки
Аннотация
Целью работы являлось изучение влияния низкотемпературной обработки на активность протеолитических ферментов различных видов и сортов муки. Настоящее исследование позволило более глубоко представить комплекс механизмов, вызывающих изменение биотехнологических процессов в тестовых полуфабрикатах при низкотемпературном хранении. Результаты исследования по влиянию длительного низкотемпературного воздействия на активность протеолитических ферментов различных видов муки показали, что исследуемый параметр зависит от рН среды, а также видовой принадлежности муки. При низкотемпературном хранении наблюдается тенденция к понижению активности кислых протеаз как традиционных, так и нетрадиционных для хлебопечения видов муки в среднем на 10%. Активность слабокислых и слабощелочных протеаз под действием отрицательных температур при хранении зависит от вида исследуемой муки. По мере увеличения продолжительности низкотемпературного воздействия протеолитическая активность полбяной, пшеничной и гречневой муки при рН=5,5 снижается в среднем на 20, 12,5 и 18% соответственно, тогда как ржаной и овсяной, напротив, увеличивается на 12 и 28% соответственно. Под влиянием замораживания и в ходе низкотемпературного хранения происходит прирост активности слабощелочных протеаз всех исследуемых видов и сортов муки на 15,9%, за исключением гречневой, протеолитическая активность которой по мере хранения снижается в 1,5–2 раза. Установлено, что наибольшую стойкость к длительному хранению в замороженном виде проявляют протеолитические ферменты кукурузной муки. Знание о степени влияния низкотемпературной обработки на активность протеолитических ферментов позволит прогнозировать реологические свойства тестовых полуфабрикатов, структурно-механические и органолептические характеристики готовой продукции, а также более грамотно подойти к разработке рецептур и технологических параметров тестоприготовления нового ассортимента хлебобулочных изделий на основе замороженных полуфабрикатов как из традиционных, так и нетрадиционных для хлебопечения видов муки.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):439-449
439-449
Регуляция активности аденилатциклаз клеток корня гороха пероксидом водорода при инфицировании патогенами и мутуалистом
Аннотация
Целью данной работы являлось изучение влияния различных экзогенных концентраций пероксида водорода на активность трансмембранной и растворимой аденилатциклаз (КФ 4.6.1.1) в клетках корня проростков гороха, инфицированного Rhizobium leguminosarum bv. viciae, Pseudomonas syringae pv. Pisi или Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus. Исследования показали, что пул внутриклеточного Н2О2 повышался при инфицировании корней гороха всеми указанными бактериями. Концентрация внутриклеточного циклического аденозинмонофосфата, продукта реакции циклизации аденозинтрифосфата, катализируемой трансмембранной и растворимой аденилатциклазами, в тех же образцах при инфицировании Rhizobium leguminosarum bv. Vicea или Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus также возрастала; а под воздействием Pseudomonas syringae pv. pisi снижалась на 20%. Активность трансмембранной и растворимой аденилатциклаз in vitro из инокулированных Rhizobium leguminosarum bv. vicea клеток корня гороха при добавлении различных концентраций Н2О2 изменялась дозозависимо: 100 нМ Н2О2 незначительно снижали их активность, в то время как 26 мкМ ингибировали активность на 50–60%. На фоне инфицирования Pseudomonas syringae pv. pisi добавление любой из выбранных концентраций Н2О2 в равной степени снижало активность трансмембранной и растворимой аденилатциклаз. При инфицировании Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus 100 нМ Н2О2 ингибировали активность трансмембранной аденилатцтклазы, но оказывали активирующий эффект на растворимую аденилатциклазу. Напротив, концентрации Н2О2 2,6 и 26 мкМ повышали активность трансмембранной аденилатцтклазы и ингибировали активность растворимой аденилатциклазы. Сделан вывод о том, что определенный концентрационный статус вторичных мессенджеров в клетках растений зависит от специфичности биотического стрессора и формируется, в том числе, путем их взаимного влияния на компоненты других сигнальных систем растений.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):450-458
450-458
Влияние условий культивирования на продуцирование ксиланазы и рост бактерий Paenibacillus mucilaginosus
Аннотация
Ксиланаза – фермент, гидролизующий β-1,4-связи в ксиланах. Этот фермент используется для получения из отходов агропромышленного комплекса гидролизата ксилоолигосахаридов с целью улучшения энергетической ценности и повышения усвояемости кормов для животных, обработки пищевых продуктов, утилизации и ускорения разложения поживных остатков в почве, а также в технологии отбелки целлюлозы и других областях. В настоящее время представляет интерес использование возобновляемых ресурсов, в частности, отходов сельскохозяйственного производства, в качестве субстрата вместо дорогого очищенного ксилана для скрининга продуцентов и выделения ксиланаз. Целью настоящей работы являлось определение влияния условий культивирования бактерий Paenibacillus mucilaginosus на продуцирование ксиланаз. В качестве источника углерода использовали ферментолизат рисовой шелухи, ксилан, выделенный из березы и бука. Изучено влияние температуры, рН среды, факторов корректировки рН среды, продолжительности инкубации инокулята, источ-ников углерода и азота, и также их концентраций на биосинтез ксиланаз и рост штамма 560 P. mucilaginosus. Установлено, что для биосинтеза кисланазы культивирование штамма 560 P. mucilaginosus перспективно и экономически целесообразно проводить на питательной среде, приготовленной на основе ферментолизата рисовой шелухи. Присутствующие в составе ферментолизата рисовой шелухи индукторы улучшают биосинтез ксиланаз. Показано положительное влияние ионов кальция на биосинтез ксиланаз у рассматриваемого штамма. Рекомендуемые условия культивирования: концентрация источника углерода в питательной среде по общему количеству РВ – 0,5%; в качестве источника азота целесообразно использовать 0,2% карбамид; при корректировке рН среды до 6,0±0,2 необходим гидроксид кальция; температура культивирования бактерий – 30±1 °С. В указанных условиях культивирования P. mucilaginosus не требуется предварительного приготовления посевного материала, а максимальная активность синтезируемой ксиланазы в стационарной фазе роста бактерий достигает значения 20 ед./мл.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):459-469
459-469
Определениe фенольных соединений в водно-этанольных экстрактах листьев Populus tremula L. c помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии
Аннотация
Водно-этанольный экстракт листьев Populus tremula L. (осина обыкновенная) включает различные группы фенольных соединений с разной полярностью и различной концентрацией веществ, что осложняет аналитическую задачу при определении их содержания. Цель работы – изучить условия твердофазной экстракции и высокоэффективной жидкостной хроматографии при исследовании содержания разных групп фенольных соединений в водно-этанольных экстрактах листьев P. tremula. Для извлечения фенольных соединений проводили исчерпывающую экстракцию этанолом. Твердофазную экстракцию осуществляли с помощью патрона Диапак С16, после чего элюаты пропускали через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии определяли содержание фенолокислот и гликозидов флавоноидов, а также салицина и индивидуальных компонентов гликозидов флавоноидов: гиперозида, рутина, астрагалина и двух неиндентифицированных гликозидов флавоноидов в водной (аналит 1) и водно-спиртовой фракциях (аналит 2) в двух системах, различающихся по градиенту элюирования. Доказана необходимость анализа первичного водного элюата совместно или параллельно с основной водно-спиртовой фракцией при подготовке экстрактов листьев P. tremula для высокоэффективной жидкостной хроматографии с помощью картриджей твердофазной экстракции. Для разделения экстракта с целью определения содержания компонентов гидроксикоричных и гидроксибензойных кислот предпочтительнее использовать систему 2, для определения содержания фенологликозидов (салицина) – систему 1. Гликозиды флавоноидов (гиперозид, рутин, астрагалин и два неидентифицированных флавоноида) вносят наиболее весомый вклад в различие двух фракций – водной и водно-спиртовой.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):470-478
470-478
Исследование ароматобразующих компонентов хмеля с применением химических сенсоров
Аннотация
Проведен подбор массива сенсоров с учетом специфики компонентного состава эфирного масла хмеля. Исследована интенсивность аромата нескольких сортов хмеля путем применения высокочастотных пьезоэлектрических резонаторов с высокой чувствительностью, низкими пределами обнаружения легколетучих компонентов. Аналитические сигналы массива сенсоров в парах равновесной газовой фазы проб были скомпонованы в многомерный набор данных, представленных в виде «визуального отпечатка» (диаграммы построены по максимальным откликам сенсоров в равновесной газовой фазе образцов в течение временного интервала 60 с). Данные для образцов с приемлемыми органолептическими характеристиками, соответствующими нормативным документам, принимали за стандарт. Для исследуемых образцов отклики химических сенсоров в равновесной газовой фазе были представлены в виде суммарного сигнала и сопоставлены с «визуальным отпечатком» максимумов для стандарта в программном обеспечении, рассчитаны площади фигур отпечатков SΣ, Гц.с.. В качестве дополнительных характеристик были применены 5 параметров идентификации Aij, рассчитанные по сигналам отдельных сенсоров в газовой фазе анализируемых образцов и выбранных стандартов. При относительном различии параметров фигур «визуального отпечатка» менее чем на 20% была установлена идентичность состава анализируемой пробы и соответствующего стандарта. При относительном различии более 20% параметров фигур сигналов пробу считали не идентичной выбранному стандарту. Результаты исследований использованы для установления идентичности или аутентичности проб гранулированного хмеля из разных партий.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):479-486
479-486
Протатраны – биомодуляторы роста дрожжей Candida ethanolica
Аннотация
Целью работы являлось исследование соединений из ряда протатранов в качестве биостимуляторов роста дрожжей Candida ethanolica, что обусловлено необходимостью определения условий, способствующих ускорению роста микроорганизмов в присутствии высокоэффективных, физиологически активных, нетоксичных соединений – протатранов. В качестве объекта исследований использовали дрожжи Candida ethanolica. Дрожжи культивировали на синтетической питательной среде, содержащей в качестве источника углерода 1,5%-й раствор этанола. Протатраны использовали в концентрациях 1·10-6 – 1·10-8 % масс. Количество клеток дрожжей контролировали путем определения оптической плотности дрожжевых суспензий на фотоэлектроколориметре КФК-3 марки Zomax при длине волны 540 нм, при длине оптического пути 10 мм. Определение биомассы дрожжей осуществляли гравиметрическим методом. На первом этапе работы было изучено накопление клеток и биомассы при различной исходной концентрации клеток дрожжей. Выявлено, что при незначительном увеличении исходной концентрации клеток дрожжей происходит заметный сдвиг влево всей S-кривой. На втором этапе было изучено влияние протатранов на накопление клеток и биомассы при различной исходной концентрации клеток дрожжей. Сравнение полученных данных между собой показало, что исследованные протатраны существенно увеличивали удельную скорость роста и сокращали время генерации в период лог-фазы в том случае, если на данную фазу приходилась значительная часть процесса культивирования. Однако наличие протатранов значительно замедляло удельную скорость роста и увеличивало период генерации в лог-фазе в том случае, если культура значительную часть времени культивирования находилась в стационарной фазе. Возможно, это вызвано положительным влиянием протатранов на синтез белка, который наиболее интенсивен во время лог-фазы. Применение протатранов позволяет модулировать количество клеток, количество биомассы, удельную скорость роста и время генерации дрожжей Candida ethanolica в зависимости от исходной концентрации клеток и, соответственно, от фазы роста культуры.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):487-495
487-495
Формирование химического состава зерна яровой пшеницы при различном уровне минерального питания
Аннотация
Зерно яровой пшеницы широко используется в качестве сырья для производства пищевых продуктов и кормов. Целью исследования являлось изучение отзывчивости яровой пшеницы на различные уровни минерального питания. В статье представлены результаты внесения минеральных удобрений под яровую пшеницу сорта Новосибирская 31 в Тюменской области. Определены: урожайность зерна яровой пшеницы, основные показатели качества зерна на пищевые цели (содержание белка, сырой клейковины, качество клейковины, стекловидность, натура), аминокислотный и элементный (N, P, K, S, Na, Mg, Ca, Cl) составы. Показано, что в зависимости от почвенных и погодных условий, а также от дозы внесения минеральные удобрения имеют неодинаковую эффективность. В 2018 г. применение минеральных удобрений позволило получить прибавку урожайности и улучшить качество зерна. Относительно варианта без внесения минеральных удобрений урожайность пшеницы повысилась на 1,6 т/га, содержание белка в зерне – на 3,67%, сырой клейковины – на 9,9%. С помощью удобрений удалось получить пшеницу 3-го класса, в то время как на контроле получена пшеница 4-го класса с меньшей урожайностью. Выявлено, что в годы с благоприятными погодными условиями на черноземе выщелоченном роль минеральных удобрений в формировании урожайности пшеницы и ее качества снижается. В 2019 г. на всех вариантах была получена пшеница 3-го класса с несущественно различающейся урожайностью. Доказано, что при повышении доз минеральных удобрений в зерне повышается содержание глутаминовой и аспарагиновой кислот, но снижается содержание аргинина. Элементный состав зерна, кроме азота, не зависит от дозы внесения удобрений.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):496-505
496-505
Разработка расчетной зависимости для оценки величины потери массы при лиофилизации диагностических препаратов
Аннотация
Цель исследования – разработка расчетных зависимостей для оценки величины потери массы при лиофилизации диагностических препаратов в зависимости от температурно-временных режимов досушивания. В качестве модельного раствора при лиофилизации использовали бульон Хоттингера со стабилизаторами: желатин (1,5%) и пептон (10%). Для достижения цели был спланирован и реализован полный факторный эксперимент 23, в котором исследуемыми факторами являлись температура и время досушивания, а также количество препарата в первичной упаковке. В результате проведения полного факторного эксперимента при использовании ампул в качестве первичной упаковки было получено уравнение регрессии. Проведенная статистическая обработка полученного уравнения показала адекватность математической модели. При ее интерпретации было установлено, что с увеличением температуры и времени досушивания величина потери массы при высушивании уменьшается, а при повышении количества препарата во вторичной упаковке – увеличивается. В результате проведения экспериментов выявлено соответствие опытных и расчетных значений потери массы при высушивании. Изучено влияние высоты высушиваемого материала на потерю массы при высушивании для лиофилизации эквивалентного количества вещества во флаконах. Обоснованная ранее математическая модель для сушки в ампулах модернизирована для описания процесса лиофилизации во флаконах. Результаты подтверждающих экспериментов показали возможность вычисления потери массы при высушивании для полученной модели. Разработанные расчетные зависимости позволяют оценивать текущее значение величины потери массы при лиофилизации препаратов, что приобретает особую значимость для уменьшения затрат при обосновании температурно-временных параметров досушивания новых биопрепаратов, нормативных производственных режимов при изменении количества продукта, вида первичной упаковки, условий десорбции.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):506-514
506-514
Особенности поведения фермента панкреатической липазы при рециклизации в процессах синтеза бутилбутирата в неводных средах
Аннотация
Душистые вещества находят сегодня широкое применение при создании различных отдушек для косметических и моющих средств, медицинских препаратов наружного применения, а также в пищевой промышленности. Ферменты, полученные с помощью методов «зеленой химии», особенно ценны ввиду своей экологичности. Поэтому ферментативный синтез сложных эфиров алифатических кислот и спиртов, многие из которых являются душистыми веществами, представляет большой практический интерес. Данный метод имеет существенные преимущества в сравнении с химическим: процесс ведется при низкой температуре, при проведении ферментативных трансформаций практически отсутствуют побочные продукты, вследствие чего не требуется применения специальных методов очистки. Однако стоимость ферментных препаратов достаточно высока, но иммобилизованные ферменты возможно использовать многократно. В настоящей работе была исследована возможность использования неиммобилизованной лиофильно высушенной липазы (Lipase from porcine pancreas, Type 11) для многократной этерификации бутилового спирта масляной кислотой. Процесс синтеза проводился в среде гексана. Полнота протекания процесса контролировалась путем титрования водно-спиртовой щелочью остаточной кислоты в реакционной среде. После завершения процесса синтеза эфира ферментный препарат отделялся от реакционной смеси и повторно использовался в реакции с новой порцией субстрата. Показано, что фермент может использоваться в более 10 циклах. Обнаружено, что начиная со второго цикла активность фермента возрастает в зависимости от его концентрации в среде. При этом конверсия масляной кислоты увеличивается на 6–180% и только после 10-го цикла сравнивается с исходной. Необычный эффект повышения ферментативной активности липазы в рециклах можно объяснить явлением автокатализа, а именно, активацией фермента водой, выделившейся в результате этерификации, и особенностями строения активного центра панкреатической липазы.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):515-521
515-521
Химическая технология
Исследование состава и свойств нефти Ичёдинского месторождения
Аннотация
Представлены результаты исследования особенностей химического состава и товарных свойств нефти Ичёдинского месторождения. Построен график атмосферной перегонки, по кривой истинных температур кипения определено потенциальное содержание товарных фракций. Данные нефти были исследованы по индивидуальному углеводородному составу широкой бензиновой фракции, что позволило рассчитать ее групповой состав, который представлен следующими углеводородными соединениями: алкановые – 53,12% отн., циклоалкановые – 27,21% отн., ароматические – 18,45% отн. По содержанию серы нефть Ичёдинского месторождения относится к первому классу – малосернистая. Одной из особенностей нефти данного месторождения является ее неспособность образовывать устойчивые эмульсии, так как в составе имеется низкое содержание твердых парафинов. Также представлены искусственные эмульсии с добавлением пластовой воды к нефти с получением 30% обводненности. Готовая эмульсия исследовалась двумя способами: анализ проводился в процессе гравитационного отстаивания в течение 120 мин при температуре 50 ºС, а также с помощью прибора LUMiFuge. Таким образом, в ходе исследований установлено, что нефть Ичёдинского месторождения малосернистая, легкая, с высоким содержанием светлых дистиллятов. Известно, что низкое содержание серы приводит к меньшей коррозии промыслового оборудования и, как следствие, к меньшим затратам на поставку нефти потребителю. Такие нефти являются высококачественным и перспективным сырьем для производства нефнепродуктов.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):522-528
522-528
ИК-спектроскопия и рентгенография промышленного суспензионного поливинилхлорида
Аннотация
Объемы мирового производства поливинилхлорида уступают только полиолефинам. Поливинилхлорид может перерабатываться почти всеми известными методами. Он обладает высокой прочностью, хорошими изоляционными свойствами, устойчив к кислотам, окислителям и растворителям. В то же время он имеет очень высокую вязкость расплава и недостаточно устойчив при температурах переработки в изделия: выделяющийся при его нагревании хлористый водород катализирует дальнейший процесс разложения полимера. Поскольку температура размягчения поливинилхлорида оказывается выше температуры его разложения, он не может перерабатываться в чистом виде. Все материалы на его основе являются композиционными. Варьируя состав композиций, можно получать пластические массы как очень мягкие (пластикаты), так и жесткие (винипласты). Свойства полимерных изделий на основе поливинилхлорида во многом будут определяться структурой и морфологией полимера. Авторами настоящей работы впервые подробно исследованы свойства промышленного суспензионного поливинилхлорида (АО «Саянскхимпласт», Иркутская область). Молекулярная масса полимера, определенная вискозиметрическим методом, составляет 1,0 · 106. Начало потери массы поливинилхлорида при проведении термогравиметрического анализа наблюдалось при температуре 160 °С. Осуществлена полная расшифровка ИК-спектра полимера и установлено, что исследуемый поливинилхлорид не содержит посторонних веществ в полимере (примеси стабилизаторов, эмульгаторов и присадок). Дифракционная кривая полимера качественно аналогична дифракционным кривым частично кристаллических полимеров и содержит два аморфных гало при углах рассеяния 24°30′ и 39°30′ и группу кристаллических пиков над ними. Также определена степень кристалличности поливинилхлорида и предложены механизмы образования его регулярного и нерегулярного строения.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):529-535
529-535
Краткие сообщения
Новые функциональные сополимеры 1-винил-1,2,4-триазола с аллиламином
Аннотация
Новые водорастворимые функциональные сополимеры на основе 1-винил-1,2,4-триазола и аллиламина синтезированы в условиях свободно-радикального инициирования под действием динитрила азобисизомасляной кислоты. Варьированием условий реакции получены сополимеры разного состава с молекулярной массой 1287–30204 Да. Структуру, молекулярную массу и физико-химические свойства сополимеров определяли с помощью методов элементного анализа, ИК- и ЯМР 1Н-спектроскопии, гель-проникающей хроматографии, потенциометрического и турбидиметрического титрования, динамического светорассеяния, термогравиметрического анализа. Установлено, что сополимеры проявляют свойства высокоомных органических полупроводников, характеризуются удельной электрической проводимостью порядка 10-13 –10-14 См/см, обладают высокой стойкостью к термической деструкции (до 260–280 °С). Полученные сополимеры являются перспективными в качестве стабилизирующих полимерных матриц при формировании водорастворимых гибридных органо-неорганических нанокомпозитов, обладающих биологической активностью.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020;10(3):536-540
536-540