Том 25, № 3 (2025)
Химия
Структура экстрагируемых из модельных водных растворов гидратно-сольватных комплексов иода в системе I 2 – NaCl – Н2О – трибутилфосфат/изооктан
Аннотация
Определены равновесные параметры экстракционного извлечения иода из водных модельных растворов различного состава и выявлено влияние фоновой минерализации рафината. Влияние соотношения изооктан/трибутилфосфат (ТБФ) на экстракцию иода из водных растворов с различной ионной силой определяли методом изомолярных серий. Установлен предположительный состав гидратно-сольватных комплексов как экспериментально, так и с использованием средств компьютерного моделирования. Для квантово-химических расчетов оптимизацию геометрических параметров построенных структур производили в рамках метода теории функционала плотности (DFT), с обменно-корреляционным функционалом B3LYP, с базисом LANL2DZ. Выявлен синергетный эффект в системе иод – изооктан – ТБФ – вода, который достигается за счет взаимодействия иода с ТБФ по смешанному механизму: сольватному и гидратно-сольватному. Состав гидратно-сольватных комплексов в таком случае должен выглядеть: [H3 O(H2 O)3 ∙ТБФ] + I 2 Cl− или [H3 O(H2 O)3 ∙ТБФ] + ICl2 − .
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):244-253
244-253
Проточная фотометрическая ячейка для онлайн-определения содержания биомассы микроводоросли Nannochloropsis sp. в культуральной среде
Аннотация
Одним из перспективных направлений развития углеродно-нейтральной энергетики является развитие технологий получения биотоплив из микроводорослей. Для эффективного управления биотехнологическими процессами в области культивации таких микроводорослей требуются экспрессные и эффективные методыконтроля протекания процесса. В ходе исследования спроектирована и изготовлена проточная фотометрическая ячейка для онлайн определения содержания биомассы микроводоросли Nannochloropsis sp. в культуральной среде. Была произведена культивация биомассы микроводоросли в специально изготовленном фотобиореакторе. При помощи изготовленной ячейки произведена серия фотометрических измерений растворов выращенной биомассы в культуральной среде. По результатам измерений получена линейная зависимость поглощения от содержания биомассы. Показана возможность онлайн-определения содержания биомассы микроводоросли Nannochloropsis sp. в среде процесса культивации при помощи разработанной проточной фотометрическая ячейки на основе лазера с рабочей длиной волны 650 нм.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):254-263
254-263
Определение флавоноидов в надземной части мелиссы лекарственной и котовника кошачьего методом капиллярного электрофореза
Аннотация
Актуальной задачей современной аналитической химии является изучение многокомпонентных объектов, в том числе лекарственных растений, как с клинически доказанной фармакологической активностью, так и перспективныхс точки зрения фармации растений, не являющихся официнальными, но относящихся к одному и тому же семейству. Кроме того, особый интерес для фармации представляет определение содержания в этих растениях ценных видов флавоноидов (рутин, цинарозид, лютеолин), ввиду их высокой противоопухолевой активности. В настоящей работе в качестве объектов исследования были выбраны мелисса лекарственная (Melissa officinalis L.) и котовник кошачий (Népeta catária L.), которые относятся к семейству Яснотковые (Lamiáceae). Растения собраны в ботаническом саду Самарского национально-исследовательского университета им. ак. С. П. Королева. Цель работы заключалась в определении флавоноидов рутина, цинарозида и лютеолина в высушенных образцах этих растений. С применением стандартных образцов рутина, цинарозида и лютеолина показана возможность их селективного разделения в режиме капиллярного зонного электрофореза с УФ-детектированием (λ = 355 нм) при использовании боратного буферного электролита (pH 9,2). Предложена методика определения флавоноидов рутина, цинарозида и лютеолина в осушенных ботанических образцах растений после извлечения водно-этанольным раствором. Установлено, что присутствующие на электрофореграммах пики основных компонентов располагаются после пиков исследованных флавоноидов и они не оказывают мешающего влияния на определение рутина, цинарозида и лютеолина при их низком содержании в исследованных растительных объектах. Содержание исследованных флавоноидов в образцах мелиссы лекарственной в расчете на 1 гсухого сырья составило, мг/г: рутин – 0,351, лютеолин – 0,011, цинарозид не обнаружен. В котовнике кошачьем содержание флавоноидов составило, мг/г: рутин – 0,218, лютеолин – 0,027, цинарозид – 0,026.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):264-272
264-272
Многофакторный анализ методом главных компонент качества пива с добавлением зерна и солода тритикале
Аннотация
Расширение ассортимента пива за счет частичной замены ячменного солода новым сырьем зерновых культур – перспективное направление развития отрасли. Многообещающей культурой, способной частично заменить ячменный солод, является тритикале. Цель работы – исследование возможности использования зерна и солода тритикале для частичной замены ячменного солода в производстве пива и оценка влияния этого сырья на физико-химические и органолептические показатели качества методом главных компонент (МГК). В качестве сырья использовали ячменный солод, зерно тритикале сорта Спика, хмель и дрожжи низового брожения. Для соотношений смесей ячменный солод/зерно тритикале (солод тритикале) 90/10, 85/15, 80/20, 75/25 определены физико-химические и органолептические показатели. Для образцов пива определены массовая доля этилового спирта, кислотность, цветность, содержание изогумулона, содержание диацетила, массовая доля белка и органолептические показатели. Для оценки основных факторов, влияющих на качество пива, использован МГК. Показано, что с увеличением доли тритикале в зерновых смесях увеличивается содержание белка, снижается экстрактивность, возрастает цветность и вязкость экстракта. Замена части ячменного солода на зерно и солод тритикале не нарушает корреляции между экстрактивностью и массовой долей этилового спирта. Добавка зерна тритикале снижает показатель цветности пива, добавка солода – увеличивает. По органолептическим показателям самая высокая оценка была у образца с 15% солода тритикале. Применение МГК выявило взаимосвязи между вкусовыми характеристиками пива и данными его физикохимического анализа. МГК-модель показывает многомерную природу данных, когда общая органолептическая оценка складывается из совместного вклада нескольких факторов (до четырех). По физико-химическим показателям полученные образцы пива с использованием зерна и солода тритикале полностью соответствуют светлому пиву с экстрактивностью начального сусла 11–13% согласно ГОСТ 31711-2012. Предложенный МГК может быть использован для оптимизации бродильных и других пищевых производств.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):273-286
273-286
Моделирование химического взаимодействия в тройной взаимной системе K+,Cd2+|| F- ,Cl
Аннотация
Вещества, составляющие трехкомпонентную взаимную систему из фторидов и хлоридов калия и кадмия, имеют различное применение как в индивидуальном виде, так и в смесях. Ограняющие элементы тройной взаимной системы включают в двойных системах образование соединений KF∙CdF2 , KCl∙CdCl2 конгруэнтного и соединения 4KCl∙CdCl2 инконгруэнтного плавления. С учетом соединений построено древо кристаллизации, имеющее линейное строение и включающее пять стабильных вторичных треугольников, разделяющихся между собой четырьмя стабильными секущими, из которых три секущих имеют квазибинарный характер. Древо кристаллизации позволяет осуществить прогноз кристаллизующихся фаз во вторичных фазовых треугольниках. В четырех вторичных фазовых треугольниках отмечено образование тройных точек нонвариантных четырехфазных равновесий. Вторичный фазовый треугольник KCl–K4 CdCl6 –KCdF3 не содержит нонвариантной точки. Система изфторидов и хлоридов калия и кадмия относится к адиагональному типу разбиения. Описано химическое взаимодействие при стандартных условиях. Моделирование химического взаимодействия для фигуративных точек состава, отвечающих пересечениям стабильных и нестабильных секущих, проведено по термодинамическим данным исходных веществ и двойных соединений. На двух стабильных секущих отмечено образование по три точки эквивалентности. На остальных двухстабильных секущих отмечено по две точки эквивалентности. Согласно термодинамическим расчетам для двух смесей из десяти при стандартных условиях реакции не могут быть реализованы. Предложенная методика описания химического взаимодействия может быть использована для других типов тройных взаимных систем с реакциями обмена как с адиагональным, так и с диагональным типом разбиения. Смеси, отвечающие точкам эквивалентности на нестабильных секущих, с тепловым эффектом реакций более 50 кДж, можно использовать как экзотермические одноразового действия.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):287-293
287-293
Удаление нестехиометрической аспарагиновой кислоты из водной дисперсии наночастиц аспарагината хитозана
Аннотация
В традиционном методе удаления избытка кислоты, используемой для получения солевой формы хитозана, имеет место не только реакция с нейтрализующими основаниями, но и частичное депротонирование макроцепей. Поскольку заряженные аминогруппы ответственны за биологическую активность полисахарида, актуальна разработка способов оптимизации кислотно-основного состава хитозансодержащей системы без элиминирования протона. В работе представлены результаты исследования удаления нестехиометрической аспарагиновой кислоты из водной дисперсии наночастиц аспарагината хитозана, полученных самосборкой in situ в процессе ассоциации контрионов на заряженных полимерных цепях и стабилизированных полисилоксановым оболочечным покрытием, с использованием подходов изогидрической и изотермической кристаллизации. Показано, что снижение температуры в диапазоне 50–4°С в сочетании с отгонкой воды на 50–85% приводит к пересыщению нанодисперсии и кристаллизации малорастворимого компонента дисперсионной среды с выпадением осадка. Оценено влияние мольного соотношения кислота/полимер (1.3–1.7 моль/осново-моль) в целевом веществе дисперсной фазы, скорости охлаждения (10 и 30°С/ч) и степени концентрирования дисперсии (50–85%), а также температуры (22±2 и 4°С) и времени выдержки (1–200 сут) на морфоструктуру, химический состав, кристаллическое упорядочение и количественный выход твердой фазы. Методами ИК-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа, диализа, потенциометрии и гравиметрии доказано соответствие воздушно-сухой формы выделенного осадка кристаллам цвиттер-ионной формы аспарагиновой кислоты. Установлено, что наиболее оптимальным вариантом для препаративного удаления нестехиометрических двойных биполярных ионов является концентрирование нанодисперсии на 85% с последующим переохлаждением с 50 до 4°С со скоростью 10°С/ч. Разработанный подход сочетания изогидрической и изотермической кристаллизации нестехиометрической аспарагиновой кислоты успешно протестирован на умеренно-концентрированных растворах комплексной соли гидрохлорида-аспарагината хитозана
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):294-307
294-307
Биология
Итоги изучения вегетативного размножения представителей рода Hemerocallis L. в Южно-Уральском ботаническом саду-институте УФИЦ РАН
Аннотация
Обобщены результаты исследования способности к вегетативному размножению некоторых видов и сортов рода Hemerocallis L., интродуцированных в лесостепную зону Башкирского Предуралья, как ценного хозяйственного признака растений при использовании в озеленении. Объектом изучения стали 6 видов и 43 сорта рода Hemerocallis L. В результате проведенных исследований установлено, что в условиях лесостепной зоны Башкирского Предуралья через один год после посадки растений коэффициент вегетативного размножения видов лилейника составляет 6,12±0,77 шт., через два – 14,07±1,98 шт., через три – 20,65±2,92 шт. У сортов лилейника данный показатель через один год составляет 3,50±0,28 шт., через два – от 7,73±0,51 шт., через три – от 11,31±1,05 шт. Среди изученных видов максимальным коэффициентом вегетативного размножения обладает H. middendorfi i, минимальным – H. fulva, сортов – ‘Mini Stella’ и ‘Always Liberty’ соответственно. Обнаружено, что количество вегетативных и генеративных побегов видов и сортов лилейника достоверно связаны с фактором года вегетации и генетическими особенностями растений.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):308-317
308-317
Изучение гетерогенности и специфичности проламинов сортов озимой пшеницы и их связь с хозяйственно ценными признаками
Аннотация
На базе существующего в ФГБНУ «Воронежский ФАНЦ им В. В. Докучаева» отдела генетики и иммунитета были проведены электрофоретические исследования, основанные на детальном изучении и анализе полиморфизма проламинов 5 сортов озимой пшеницы и их сопряженности с хозяйственно ценными признаками. Исследования были проведены в 2022–2024 гг. в условиях юговостока Центрального Черноземья. В процессе работы проводилась идентификация глиадиновых биотипов методом электрофореза в 6,5% полиакриламидном геле. На основании получившихся по каждому сорту эталонных спектров, содержащих все возможные компоненты этого белка, было установлено, что в структуре генома исследуемых сортов присутствует: Черноземка 115 – 2 биотипа, Черноземка 130 – 2 биотипа, Базальт 2 – 3 биотипа, Крастал – 2 биотипа (данные сорта полиморфные), Блюдо – 1 биотип (сорт мономорфный). Выделенные биотипы в течение 3 лет были размножены, проанализированы и оценены по показателям структурного анализа основных элементов продуктивности, качества и устойчивости к неблагоприятным факторам среды. На основании этого была дана их хозяйственно-биологическая характеристика. Анализ данных показал, что наиболее ценными по элементам продуктивности выделились: второй биотип сорта Черноземка 115, второй биотип сорта Черноземка 130, первый и третий биотипы сорта Базальт 2, первый и второй биотипы сорта Крастал. По качественным показателям выделенные биотипы были на уровне стандарта. За все годы исследования по устойчивости к бурой листовой ржавчине все изучаемые биотипы показали себя как умеренно устойчивые и умеренно восприимчивые. Наибольшую стабильную устойчивость за весь период исследования к твердой головне проявил второй биотип сорта Крастал, он относится к группе слабовосприимчивых. Выделенные лучшие биотипы могут использоваться в селекции в качестве доноров хозяйственно ценных признаков, в селекционных программах при подборе родительских форм для гибридизации с учетом их фенотипических особенностей.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):318-328
318-328
Экология
Паук-серебрянка Argyroneta aquatica (Clerck, 1757) (Aranea: Dictynidae) в Самарской области
Аннотация
я. Самарской области паук был известен лишь по двумединичным находкам – из Кинельского и Ставропольского районов. Цель настоящей работы – проанализировать данные о водяном пауке в Самарской области, о местах его обитания и факторах, лимитирующих его распространение и численность. В нашей работе представлены новые находки паука, сделанные на водоемах (реках, озерах и болотах) в Больше черниговском, Кинельском, Богатовском и Исаклинском районах Самарской области, а также, проведен анализ распространения паука-серебрянки Argyroneta aquatica (Clerck, 1757) в сопредельных регионах. Авторами были проанализированы традиционные методики сбора водных беспозвоночных животных, в частности, методы сбора Argyroneta aquatica, предложена авторская природосберегающая методика отлова водных беспозвоночных, обитающих среди зарослей макрофитов. Авторами выявлены факторы, лимитирующие встречаемость паука-серебрянки: присутствие водной растительности, отсутствие быстрого течения, наличие прогреваемых мелководных участков, обитание в водоеме водных брюхоногих (легочных) моллюсков, а также соответствие качества воды в местах обитания не ниже «удовлетворительно чистой». Авторы работы считают, что следует изменить природоохранный статусA. aquatica в региональной Красной книге Самарской области с категории «3 – редкий вид» на категорию «4 – неопределённый по статусу вид». В работе приводятся авторские фотографии местообитаний паука-серебрянки и раковин легочных моллюсков, используемых пауком в качестве зимовальных камер.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):329-341
329-341
Возрастная и виталитетная структура естественных и реинтродукционных популяций Calophaca wolgarica
Аннотация
Представлены результаты анализа онтогенетической и виталитетной структуры Calophaca wolgarica (L. fil.) DC. – редкого реликтового вида растений, палеоэндемика Юго-Восточной Европы. В рамках мониторинга состояния популяций данного вида в 2024 г. исследованы 21 естественная популяция на территории Волгоградской и Ростовской областей, Р. Калмыкия, Ставропольского края, а также пять реинтродукционных популяций на территории Саратовской области. Определены онтогенетические состояния растений. На основе соотношения возрастныхгрупп установлены типы популяций по системе Л. А. Животовского. Измерены 14 морфологических параметров растений. Произведена оценка виталитетного состояния особей и популяций с использованием индексов IVC и Q. В большинстве естественных популяций C. wolgarica доминировали растения зрелого генеративного состояния. Преобладание в ряде популяций других возрастных групп связано с влиянием внешних факторов. Наблюдались все возможные типы онтогенетической структуры, кроме переходного. Все реинтродукционные популяции были молодыми, большинство природных популяций – зрелыми. Исходя из высоких значений жизненности, констатировано, что большая часть естественных и все реинтродукционные популяции процветающие, только две популяции оценены как депрессивные. В некоторых процветающих зрелых популяциях отсутствует самовозобновление, что потенциально может привести к гибели популяций в последующие годы. Показано, что из естественных популяций в наилучшем состоянии находятся те, которые расположены на северо-западе ареала, в наихудшем – несколько юго-восточных популяций. Отмечено негативное воздействие на некоторые популяции пожаров и чрезмерного выпаса скота.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):342-353
342-353
Ксерофилизация как вектор формирования постпирогенного комплекса полужесткокрылых насекомых (Heteroptera) в условиях Восточноевропейской лесостепи (на примере Усманского бора, Воронежская область)
Аннотация
В статье рассмотрен состав комплекса полужесткокрылых насекомых (Heteroptera) после пожара 2010 г. в Усманском бору (Воронежская область) по материалам сборов и учетов численности на полигоне мониторинга постпирогенной сукцессии площадью 84 га в 2021–2022 гг. В пределах трех учетных площадей, по 100 кв. м каждая, расположенных на полигоне на трех линиях, оценено влияние микрорельефа и фитоценотической гетерогенности на структуру сообществ полужесткокрылых. Общий состав видов обследованных участков включает 91 вид из 15 семейств. В 2021 г. собрано 67 видов из 12 семейств, в 2022 г. – 68 видов из 13 семейств. Более 50% видового состава – мезоксерофилы и ксерофилы. Абсолютный доминант на всех обследованных пробных площадях обоих лет исследования – живущий на злаках фитофаг Dimorphopterus spinolae (Lygaeidae). Субдоминантами выступают фитофаги из семейств Miridae, Lygaeidae, Rhopalidae, Piesmatidae и Pentatomidae, трофически связанные со злаками и маревыми. Учетная площадь № 1 демонстрирует максимальное α-разнообразие (видовое богатство, разнообразие и выравненность) с доминированием мезофильных и мезоксерофильных видов, что коррелируетс микроклиматическими условиями (затененность) и экотонным эффектом (близость к лесному массиву). Экологическая специфика площадей № 2 и № 3 проявляется в выраженной ксерофильной направленности сообществ полужесткокрылых, что обусловлено ксерофитностью фитоценозов (доминирование Poaceae) и открытым характером биотопов. В целом, спустя 10 лет после лесного пожара, на участках с естественным лесовосстановлением сформировался стабильный гемиптерокомплекс, структура которого определяется степенью увлажнения и составом растительности.
Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2025;25(3):354-364
354-364