Том 11, № 2 (2021)
Химические науки
Неподелённая электронная пара сурьмы как стереоэлектронный барьер на пути к стибатрану
Аннотация
С целью исследования влияния неподелённой электронной пары 5s2 атома сурьмы на результат реакции трифторида сурьмы с триэтаноламином в присутствии метилата натрия уточнена кристаллическая структура продукта реакции - 2-фтор-6-(2’-гидрооксиэтил)-1,3-Диокса-6-аза-2-стибациклооктана (1-фтор-2-гидростибатрана) FSb(OCH2CH2)2NCH2CH2OH. В структуре данного соединения атом водорода 2-гидроксиэтильной группы каждой молекулы образует межмолекулярную водородную связь с кислородным атомом одного из пятичленных полуциклов SbOCH2CH2N соседней молекулы. Геометрия обоих пятичленных гетероциклов N-C-C-O-Sb, замкнутых трансаннулярной связью N→Sb в молекуле 1 -фтор-2-гидростибатрана, практически одинакова. Межатомные расстояния С-O, C-C, N-C и валентные углы в двух эндоциклических фрагментах (NCCOSb) соизмеримы с наблюдаемыми в силатранах RSi(OCH2CH2)3N. Координационный полиэдр атома Sb может быть представлен как переходный от бисфеноида до тригональной пирамиды Sb(O3)N с атомом азота в вершине и тремя атомами кислорода в основании. Длина трансаннулярной координационной связи N→Sb равна 2,402(4) Å, что на 0,40 Å больше стандартной длины ковалентной связи Sb-N. Связь Sb-F (1,997(4) А) на 0,12 Å длиннее, чем в молекуле SbF3, и незначительно короче значения Sb-Fax (2,028(3) Å) в кристаллическом комплексе SbF3-Gly. Атом фтора существенно отклонен от оси N→Sb в сторону атомов О(1) и О(2). Атом кислорода 2-гидроксиэтильной группы отстоит от атома Sb на расстоянии 2,899(3) Å, промежуточном между длиной валентной связи и суммой ван-дер-ваальсовых радиусов этих атомов. Вкупе с положением атома F это позволяет предположить кристаллическую структуру 1-фтор-2-гидростибатрана как «замороженное» состояние нуклеофильной атаки атома кислорода типа SNi (Sb), незавершенной вследствие его отталкивания неподелённой электронной парой 5s2 атома сурьмы.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):178-186
178-186
Анодное поведение сплава Zn0.5Al, легированного молибденом, в кислых, нейтральных и щелочных средах
Аннотация
Приведены результаты потенциоДинамического исследования анодного поведения цинкового сплава Zn0,5Al, легированного молибденом в кислых (0,1 М, рН = 1; 0,01 М, рН = 2; 0,001 М, рН = 3), нейтральных (0,03, 0,3, 3%; рН = 7) и щелочных (0,001 М, рН = 10; 0,01 М, рН = 11; 0,1 М, рН = 12) средах электролитов HCl, NaCl и NaOH. В потенциодинамическом режиме со скоростью развертки электродного потенциала 2 мВ/с выявлено, что Для всех образцов сплавов Zn0.5Al-Mo, содержащих от 0,01 До 1,0% масс. молибдена, наблюдается смещение потенциалов коррозии, питтингообразования и репассивации, причем в кислых и щелочных средах происходит смещение в область отрицательных значений, в нейтральной среде - в область положительных значений. Установлено, что при повышении концентрации электролитов рассматриваемые потенциалы значительно смещаются в область отрицательных значений во всех средах - кислых, нейтральных и щелочных. Данная зависимость связана с особенностями механизма анодного растворения сплавов по мере формирования оксидной пленки на их поверхности. Показана важная роль зависимости стационарного потенциала свободной коррозии сплавов от времени в установлении пассивности поверхности в кислых, нейтральных и щелочных средах. Определено, что цинковые сплавы, легированные молибденом, устойчивы к питтинговой коррозии во всех исследованных средах. Особенно высокой оказывается устойчивость в кислой (0,001 М), нейтральной (0,03%) и щелочной (0,001 М) средах электролитов HCl, NaCl и NaOH. Показано благоприятное влияние молибдена на анодное поведение цинкового сплава Zn0.5Al и повышение коррозионной стойкости сплавов в целом. Скорость коррозии легированных (0,01-1,0% масс.) молибденом сплавов в 2-2,5 раза меньше, чем у нелегированного сплава Zn0.5Al. Предложенные составы сплавов Zn0.5Al-Mo могут использоваться в качестве протекторов для защиты от коррозии стальных изделий и конструкций.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):187-194
187-194
Радикальные превращения органических растворителей в суб- и сверхкритических условиях
Аннотация
Выполнено сравнительное исследование химических превращений этанола, ацетона и диметилкарбоната в интервале температур 200-300 °С. Эти соединения широко используются в качестве растворителей при обработке растительного сырья. Поэтому знание их поведения в реакционной среде актуально для понимания механизма процессов суб- и сверхкритической экстракции растительного сырья и роли растворителей в этих процессах. Установлено, что исследуемые соединения в определенных условиях выступают как источники свободных радикалов и тем самым могут способствовать радикальному разложению основных компонентов растительной биомассы. Для обнаружения в реакционной среде свободных радикалов использован толуольный метод Шварца. Показано, что радикальный распад связей в молекулах ацетона и диметилкарбоната происходит уже при температуре 200 °С, а в молекулах этанола - только в сверхкритических условиях при температурах выше 250 °С. Основным процессом при термообработке смесей толуола и растворителей являются реакции алкилирования с образованием различных алкилбензолов с преобладающим выходом для всех исследованных растворителей ксилолов. В интервале температур 200-250 °С наибольшая алкилирующая способность характерна для ацетона, наименьшая - для этанола. При температурах более 250 °С алкилирующая способность растворителей примерно одинаковая при незначительном преобладании для диметилкарбоната. Ацетон, в отличие от других растворителей, в условиях процесса наряду с радикальными превращениями участвует в реакциях нуклеофильного присоединения. Доля продуктов, полученных в результате этих реакций при температурах выше 250 °С, является преобладающей. Основными из них являются продукты альдольной и кротоновой конденсации ацетона. На основании результатов исследования предложены схемы радикального распада молекул растворителей и формирования продуктов термообработки.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):195-204
195-204
Физико-химическая биология
Характеристика полисахаридов из корней Eremurus hissaricus методом ИК-Фурье спектроскопии
Аннотация
Структура и характеристика водорастворимых глюко- и галактоманнанов (GlcMan and GalMan), выделенных из корней нескольких родственных видов растения Eremurus, были изучены ранее. В этой работе дана характеристика полисахаридов и других продуктов экстракции из корнеклубней растения эремуруса гиссарского (Eremurus hissaricus) методом инфракрасной Фурье (ИК-Фурье) спектроскопии с помощью приставки нарушенного полного внутреннего отражения. Образцы полисахаридов были очищены от белковых веществ методом Севаджа, обесцвечены через полиамидную колонку. В ИК-Фурье спектрах основные пики, отнесенные к асимметричным и симметричным валентным колебаниям CH2 пиранозного кольца (Для GluMan - 2886, 1373, 1244 см-1; Для GalGluMan - 2923, 1370, 1238 см-1), усиливаются при очистке после удаления связанных белковых примесей. При анализе спектров образца очищенного GalGluMan в изученных полисахаридах был использован пакет прикладных программ KnownitAll и IRPal 2. Обнаружено, что интенсивность максимума поглощения уменьшалась при 1732 см-1, в то же время при 1552,92 см-1 сформировалась новая полоса, относящаяся к валентным колебаниям карбоксильных (CO) или нитрозо- (NO) групп в очищенном полисахариде, она образовалась в результате реакции Майяра между белком и восстанавливающим концом полисахаридного звена. Интенсивность полос в области 1238-1244 см-1 также уменьшилась в очищенных образцах, что, возможно, связано с отщеплением небольшой фракции белка. Показано, что применение ИК-Фурье спектроскопии помогло быстро и качественно охарактеризовать процесс очистки водорастворимого глюкоманнана (GluMan) и растворимого в кислоте полисахарида глюкогалактоманнана (GalGluMan) от примесей акриламида и позволило сравнительно оценить состояние функциональных групп у данных полисахаридов корнеклубней растения эремуруса гиссарского (E. hissaricus).
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):281-289
281-289
Влияние протатранов на всхожесть семян пшеницы и тритикале после их длительного хранения
Аннотация
Цель работы - исследование химических соединений ряда протатранов в качестве биостимуляторов всхожести пшеницы и тритикале после длительного хранения их семян, что обусловлено необходимостью восстановления всхожести уникальных образцов зерновых культур из коллекции Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (Санкт-Петербург). В качестве объекта исследований использовали семена разных лет репродукции, имеющие разную исходную всхожесть, а также семена с исходно высокой всхожестью и подвергнутые ускоренному старению. Опыты велись в присутствии физиологически активных нетоксичных соединений - протатранов 2-Me-C6H4OCH2COO-• HN+(СН2СН2ОН)3 (1) и 4-Cl-C6H4SCH2COO-•. HN+(СН2СН2ОН)3 (2), в широком диапазоне концентраций (1•10-2-1•10-9 М). На первом этапе исследовано действие протатрана 1 на всхожесть мягкой яровой пшеницы. Наблюдали, что под влиянием соединения 1 в концентрациях от 10-4 до 10-9 М всхожесть семян повышалась на 8,7-20,0%, а энергии прорастания - на 4,7-8,0%. Использование протатрана 1 в более высокой концентрации (10-2 М) приводило к снижению всхожести. Далее были проведены опыты на трех образцах семян мягкой озимой пшеницы, хранившихся в течение 52 лет и имевших всхожесть 19-26%. Экспозиция семян в течение 20 ч в водных растворах соединения 1 концентрации 5 • 10-7-10-9 М приводила к повышению всхожести на 3,7-10,0%. Наилучший стимулирующий эффект давала концентрация 5 • 10-7 М. На следующем этапе работы использовали семена, имеющие высокую исходную всхожесть (86-96%), но подвергнутые процедуре ускоренного старения. Обработка таких образцов протатраном 1 в концентрации 10-6 и 10-4 М менее эффективна: энергия прорастания и всхожесть не изменялись или увеличивались незначительно (на 3,5 и 7,5% соответственно). Аналогично осуществляли обработку семян тритикале протатранами 1 и 2 в концентрации 5 • 10-7 М. Показано, что действие соединений 1 и 2 приводит к увеличению всхожести на 3-7% и выраженному повышению энергии прорастания на 7-45%. При дальнейшей оптимизации процесса и выборе наиболее активных протатранов описанный здесь подход может обеспечить значимое восстановление всхожести семян.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):272-280
272-280
Исследование показателей безопасности экстрактов каллусных культур Pulmonaria officinalis и их фитохимического состава на наличие биологически активных веществ с потенциальными геропротекторными свойствами
Аннотация
Старение является естественным и неизбежным процессом, сопровождающимся различными заболеваниями. Растение медуница лекарственная (Pulmonaria officinalis) является источником биологически активных веществ, способных замедлять процессы старения и улучшать качество жизни людей. Каллусная культура данного растения может быть перспективным сырьем для создания нутрицевтиков. Однако состав медуницы лекарственной по наличию индивидуальных биологически активных веществ недостаточно изучен, особенно в отношении фенольных соединений с потенциальными геропротекторными свойствами. Проведено исследование фитохимического состава экстракта каллусных культур медуницы лекарственной на наличие биологически активных веществ с потенциальными геропротекторными свойствами и определены показатели его качества. Двукратную экстракцию каллусных культур Pulmonaria officinalis проводили на водяной бане с 70%-м этиловым спиртом. Определение показателей безопасности экстрактов проводили согласно требованиям фармакопейной статьи. К важным показателям качества экстрактов относили органолептические, физико-химические и микробиологические свойства. Продемонстрировано, что содержание тяжелых металлов, радионуклидов, сухой остаток, остаточное содержание спирта, а также органолептические показатели и микробиологическая чистота соответствуют нормативным документам. Фитохимический состав экстракта каллусных культур определяли методами высокоэффективной жидкостной и трехслойной хроматографии. Идентифицированы флавоноиды (рутин, изорамнетин, кверцетин), тритерпеновые сапонины и фенольные кислоты (п-кумаровая, феруловая, галловая, кофейная, розмариновая и хлорогеновая). Наличие тритерпенового сапонина, п-кумаровой, феруловой и галловой кислот обнаружено в экстракте каллусной культуры медуницы впервые. Количественный анализ биологически активных веществ показал, что содержание кофейной, розмариновой и хлорогеновой кислот в экстракте каллусной культуры является более высоким, чем содержание этих же веществ в экстрактах из надземных частей растения.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):260-271
260-271
Исследование роли фоторецепторов у Arabidopsis thaliana в регуляции процесса state transitions
Аннотация
Первичное построение фотосинтетического аппарата растений происходит в процессе фотоморфогенеза. Важнейшую роль в инициации и регуляции фотоморфогенеза играют белки-фоторецепторы красного/дальнекрасного (фитохромы) и синего (криптохромы) света. Возбужденные молекулы фитохромов и криптохромов способны взаимодействовать с транскрипционными факторами, изменяя экспрессию ядерных генов, кодирующих белки фотосинтетического аппарата растений. Поскольку свет является непостоянным, вариабельным фактором, растения выработали соответствующие адаптационные механизмы, в частотности, для защиты своего фотосинтетического аппарата. Механизм state transitions обеспечивает быструю адаптацию фотосинтетического аппарата, направленную на повышение эффективности адсорбции света при имеющихся условиях освещенности, и предотвращение усиленной генерации активных форм кислорода в хлоропластах, способной приводить к фотоокислению и даже гибели клеток. Цель данной работы - выявить роль фоторецепторов - фитохромов А и B, а также криптохромов 1 и 2 в регуляции процесса state transitions у модельного растения Arabidopsis thaliana. В качестве исследуемых объектов использовали мутанты арабидопсиса, несущие дефекты по генам фитохромов А и В, криптохромов 1 и 2. В качестве основного метода исследования был использован «голубой нативный» электрофорез в полиакриламидном геле, который позволяет визуализировать state transitions. В ходе исследований было установлено, что данные фоторецепторы не оказывают прямого влияния на редокс-регуляцию механизма state transitions у арабидопсиса. По-видимому, роль этих фоторецепторов в защите фотосинтетического аппарата от избыточной освещенности заключается не в регуляции state transitions, а реализуется более опосредованно, через регуляцию содержания хлорофиллов, каротиноидов и компонентов антиоксидантной системы.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):251-259
251-259
Анализ степени ветвления амилопектина и содержания амилозы в картофельных крахмалах по данным микрокалориметрии
Аннотация
Гидроксиэтилированные крахмалы представляют определенный интерес для использования в инфузионной терапии благодаря высокому волемическому эффекту, продолжительность которого зависит от времени циркуляции препарата в крови: чем выше концентрация, молекулярный вес и степень замещения полимера, тем больше и продолжительней увеличивается объем циркулирующей крови. При этом известно, что гидроксиэтилированные крахмалы отличаются большим диапазоном молекулярного веса и степени замещения, что позволяет их растворам длительное время (до 10 ч) циркулировать в кровяном русле без утечки активного вещества в интерстиции жизненно важных органов. Показано, что зависимость температуры плавления кристаллической ламели крахмала от числа глюкозных остатков можно описать с помощью модифицированного соотношения Фокса - Лошаека, которое учитывает степень разветвления молекул амилопектина и содержание амилозы в крахмале. Предложено аналитическое выражение для оценки степени ветвления амилопектина картофельных крахмалов по данным микрокалориметрии. Полученные выражения позволяют отобрать те генотипы картофеля, у которых амилопектин имеет наиболее высокую степень ветвления, а крахмал содержит минимальное количество амилозы. Крахмалы таких сортов картофеля могут быть использованы при изготовлении заменителей плазмы крови - гидроксиэтилированных крахмалов, обладающих хорошими фармакодинамическими свойствами. В рамках развиваемого подхода можно определить влияние степени замещения на термодинамические свойства исследуемых крахмалов через изменение температуры плавления ламели Tm и таким образом оценить основные параметры, определяющие фармакодинамику замещенных крахмалов.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):244-250
244-250
Обоснование условий применения трансглутаминазы в технологии формованной продукции из обводненного рыбного сырья
Аннотация
Обоснованы условия применения препарата трансглутаминазы ACTIVA® TG-TI (в сочетании со структурообразователями - желатином и хитозанами различной модификации) Для применения в технологии формованной продукции из обводненного рыбного сырья на примере глубоководного объекта промысла - макруруса малоглазого. Показано, что сочетание различных видов структурообразователей обеспечивает сокращение времени становления гелей при незначительном изменении температур их становления и плавления. Добавление ферментного препарата приводит к образованию термостабильных гелей при увеличении их прочности в 1,5 раза. При формировании гелей из мышечной ткани макруруса в присутствии структурообразователей различной концентрации происходит снижение количества растворимых мышечных белков, наиболее выраженное в присутствии желатина и аскорбата хитозана. Измерения физикохимических параметров структурированных гелей мышечной ткани макруруса (влагоудерживающей способности, прочности на разрыв, активности воды) и их органолептические профили показали, что для использования в технологии формованной рыбной продукции можно рекомендовать внесение 3% желатина, 0,06% высокомолекулярного хитозана и 1% препарата трансглутаминазы. Перевариваемость белковых компонентов полученных образцов не зависела от процесса ферментирования, суммарное накопление белка составило от 0,38 до 0,56% от массы образца. Общая биологическая ценность образцов при изучении их влияния на рост тест-культуры инфузории T. pyriformis составила от 78 до 134%.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):205-215
205-215
Разработка подходов скрининга высокоспецифичных бактериофагов на основе биоинформационного анализа структур CRISPR-Cas систем Corynebacterium diphtheriae
Аннотация
Целью настоящего исследования являлась разработка подходов скрининга высокоспецифичных бактериофагов на основе биоинформационного анализа структур CRISPR-Cas систем бактерий на примере Corynebacterium diphtheriae. Предложен алгоритм биоинформационного поиска и анализа структур CRISPR-Cas систем бактерий и скрининга фагов через спейсерные последовательности CRISPR-кассет в геномах штаммов Corynebacterium diphtheriae. В качестве объекта выбраны 22 полногеномные последовательности, загруженные из базы данных GenBank. Из них у 21 штамма обнаружены CRISPR-Cas системы. При помощи нескольких алгоритмов поиска в CRISPR-Cas системах исследуемых штаммов в 23,8% случаев определено наличие одной CRISPR-кассеты, в 76,2% случаев - двух. Рядом с кассетами идентифицирован полный набор Cas-генов, характерный для двух типов систем: Type-I Subtype-I-Е и Type-II Subtype-II-C. Анализ спейсерного состава CRISPR-кассет показал наличие от 3 до 42 спейсеров в кассетах. Совокупное количество выявленных спейсеров составило 297. Из них 64 спейсера повторялись в двух и более CRISPR-кассетах, 159 спейсеров не имели повторов. Три пары исследуемых штаммов из данной группы имели полное совпадение спейсерных и консенсусных последовательностей, хотя были выделены в разное время и в разных странах мира. Для подтверждения их единого происхождения был проведен филогенетический анализ. Скрининг фагов через спейсерные последовательности показал наибольшее соответствие спейсеров протоспейсерам фагов, специфичных для бактерий семейства Mycobacteriaceae, Gordoniaceae, Streptomycetaceae, Corynebacteriaceae, относящихся к одному типу Actinobacteria. Был выявлен один штамм, обладающий множественной антибиотикорези-стентностью, и с помощью данной технологии определена его предполагаемая устойчивость к бактериофагам. Таким образом, разработанная технология биоинформационного анализа позволила получить сведения о предполагаемой устойчивости CRISPR-Cas системы исследуемых штаммов к обнаруженным фагам, что в перспективе дает возможность создания платформы для разработки подходов персонифицированной фаготерапии.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):216-227
216-227
Влияние гумусовых кислот низинного торфа на ремедиационные свойства растений пшеницы при комплексном загрязнении тяжелыми металлами
Аннотация
Фиторемедиация является перспективной технологией очистки почвы и воды от тяжелых металлов. Несмотря на свидетельства повышения накопления тяжелых металлов культурными растениями под влиянием природных комплексообразователей - гумусовых кислот, их эффективность в фиторемедиации остается малоизученной. В связи с этим цель настоящей работы состояла в выяснении особенностей влияния препарата гумусовых кислот торфа на ремедиационный потенциал растений пшеницы (Triticum aestivum L.) при комплексном загрязнении тяжелыми металлами. Влияние полиметаллического загрязнения на ремедиационные свойства пшеницы изучали в модельных вегетационных экспериментах с использованием водной культуры. Растения выращивали на питательном растворе Хогланда. Комплексное действие тяжелых металлов создавали при использовании 10 мкмоль/л CdSO4, 25 и 50 мкмоль/л CuSO4, 500 и 1000 мкмоль/л Pb(NO3)2 в различных сочетаниях с добавлением препарата гумусовых кислот торфа (0,005%) или без него. Фиторемедиационную эффективность препарата гумусовых кислот определяли по выносу тяжелых металлов в фазу колошения пшеницы. В результате исследований установлено, что фиторемедиационная эффективность препарата гумусовых кислот определяется как усилением поглощения тяжелых металлов, так и снижением их токсического действия на растения. При комплексном загрязнении раствора тяжелыми металлами, которое характеризовалось высокой токсичностью, в вариантах с добавлением гумусовых кислот накопление растениями пшеницы меди и кадмия повысилось в 1,2-2,5 раза. Данные свидетельствуют о возможности использования препарата гумусовых кислот торфа в фиторемедиационных технологиях в качестве эффектора фитоэкстракции тяжелых металлов.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):228-235
228-235
Микробиологическая оценка процесса ускоренной твердофазной ферментации органического сырья
Аннотация
Отходы животноводства и птицеводства при рациональном подходе становятся сырьем для производства органических удобрений. Во Всероссийском научно-исследовательском институте мелиорированных земель - филиале ФИЦ «Почвенный институт им. В.В. Докучаева», предложена схема ускоренной твердофазной ферментации навоза крупного рогатого скота с торфом: 48 ч при 37 °С, затем 48 ч при 60 °С, далее 24 ч при 37 °С, завершающаяся естественным остыванием ферментируемой массы. Отличительная черта ускоренной ферментации - искусственное поддержание заданных температур. Цель работы - провести микробиологическую оценку процесса ускоренной твердофазной ферментации. Эксперимент проводили в лабораторном ферментере объемом 1,75 дм3. В процессе ферментации изучали численность микроорганизмов, использующих органические и минеральные формы азота (методом предельных разведений), а также видовую принадлежность микробоценоза (методом масс-спектрометрии). Результаты исследований показали, что температурный режим основных этапов процесса ферментации обеспечивал максимальную численность мезофильных и термофильных азоттрансформирующих микроорганизмов. Их активное развитие способствовало интенсивной трансформации ферментируемой смеси, о чем свидетельствовали мезофильный и термофильный коэффициенты минерализации. По линейным коэффициентам минерализации в конце процесса судили о завершении процессов трансформации и стабилизации продукта ферментации. Продукт ферментации характеризовался высокой численностью азоттрансформирующих микроорганизмов - в среднем 3,5±0,3•108 КОЕ/г абсолютно сухого вещества. Определение родовой принадлежности микробоценоза ферментируемой массы и конечного продукта подтвердило, что температурный режим проведения процесса обеспечивал уничтожение санитарно-показательных микроорганизмов, изначально присутствующих в исходной смеси (Е. coli, Citrobacter, Proteus), и начиная с пастеризационного периода способствовал активному развитию непатогенных и неболезнетворных бактерий рода Bacillus (B. megaterium, B. subtilis, B. licheniformic, B. pumilus и B. altitudinis). Микробиологическая оценка полученного продукта ферментации позволяет рекомендовать его к использованию в качестве экологически безопасного органического удобрения.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):236-243
236-243
Синтез и биологическая активность N6-маннопиранозиладенинов
Аннотация
Выполнен синтез потенциально биоактивных продуктов конденсации аденина с D-маннозой и 6-дезокси+-маннозой (L-рамнозой) в водных и этанольных растворах. На основании данных ИК-Фурье спектроскопии и элементного анализа установлено, что моно-N6-гликозилированные аденины с удовлетворительными выходами выделяются из водных систем, тогда как в этанольных растворах образуются смеси N6, N9-продуктов, а также комплексы последних с ионами меди. Детальный анализ колебательных спектров N6-гликозиладенинов подтверждает строение углеводных фрагментов в виде пиранозных циклов, при этом часть продукта образуется в виде дезоксиаминокетоз. N-рамнозиладенин образуется с более чем вдвое большим выходом по причине более высокой устойчивости рамнозы в отношении побочных реакций. Спектры отражения модельных растворов гликозиладенинов, регистрируемые через 4 суток после приготовления, не обнаруживают полос, характерных для свободного аденина в области 1250-1110 см-1, что свидетельствует о достаточной устойчивости синтезированных продуктов к гидролитическому расщеплению в условиях эксперимента. Биотестирование выделенных продуктов на семенах пшеницы (Triticum aestivum L.) показывает увеличение содержания хлорофиллов в проростках для обоих маннозиладенинов в сравнении с контролем. Уменьшение концентрации синтезированных продуктов в растворах проращивания с 0,1 до 0,001% приводит к усилению накопления фотосинтетических пигментов, при этом для рамнозиладенина данный эффект выражен сильнее. Последнее может быть связано со структурными особенностями углеводных фрагментов, в частности, различия в степени гидроксилирования гликозидных фрагментов. Механизмы трансформации и активного действия N6-замещенных аденинов планируется изучить в дальнейшем.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):310-317
310-317
Состав неорганических компонентов стеблей топинамбура
Аннотация
Приведены результаты исследования неорганических компонентов в экстрактах стеблей топинамбура, полученных при различных значениях рН, и образцах золы. Установлено, что природа экстрагента оказывает значительное влияние на выход экстрактивных веществ из измельченных стеблей: наибольший выход (45%) достигается действием раствора гидроксида натрия, минимальный (31%) - дистиллированной воды. Как показали данные атомно-абсорбционного анализа, основными ионами в экстрактах, полученных в разных средах, являются ионы калия, кальция, натрия, магния и железа. Массовая доля золы после обработки стеблей растворами при разных значениях рН изменяется от 0,4 до 2,3%. Наименьшим выходом золы характеризуется образец стеблей после экстракции кислотой. По данным энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектроскопии во всех образцах золы содержатся преимущественно соединения К, Са, Si и Р. Наиболее высокое содержание кремния в золе стеблей наблюдается после кислотного гидролиза, что позволяет использовать ее в качестве кремнийсодержащего материала. Также были исследованы зольные компоненты сердцевины и внешней части стебля в сравнении с исходным образцом. По характеру термического разложения исходный образец и внешняя оболочка сходны между собой и отличаются от сердцевины. Зольность исходного образца составляет 4,3%, при этом зольность сердцевины стебля выше, чем внешней оболочки ~ в 2 раза (7 и 3,8% соответственно). Результаты ИК-спектроскопии показали, что характер расщепления полос в ИК-спектрах образцов золы зависит от части стебля и предварительной обработки сырья при разных значениях рН. В золе исходного образца, сердцевины, внешней оболочки, а также в золе остатков после водного и щелочного гидролизов стебля присутствуют полосы поглощения карбонатных групп. В ИК-спектрах золы стебля после кислотной обработки наблюдаются полосы поглощения, характерные для аморфного диоксида кремния. По данным рентгено-фазового анализа изученные образцы золы находятся в аморфно-кристаллическом и кристаллическом состоянии, проведена идентификация фаз.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):299-309
299-309
Влияние пробиотических культур и липолитических ферментов на свойства молочного продукта в разрабатываемой биотехнологии сыра
Аннотация
Целью работы являлась оценка влияния пробиотических микроорганизмов и прегастральной липазы на органолептические и биохимические показатели мягкого сыра, изготовленного из смеси молока и пахты. В ходе проведения исследований стояла задача выяснить, как температура и продолжительность выдержки при данной температуре влияют на рост и развитие лакто- и бифидобактерий, а также на их количество в готовом продукте. Для того чтобы повысить биологическую и пищевую ценность разрабатываемого мягкого сыра, в смесь для его производства ввели белково-углеводное сырье, богатое витаминами А, В12, Д, Е, фосфатидами и минеральными веществами. Введением в состав пахты удалось повысить биологическую ценность продукта и добиться получения более мягкой консистенции. Для улучшения вкуса сыра и получения требуемой консистенции применялся препарат прегастральной липазы, который широко используется в сыродельной промышленности при выработке различных сыров с высокой и низкой температурой второго нагревания. В результате направленного липолиза в готовом продукте накапливаются свободные жирные кислоты, диацилглицерины, играющие роль пластификаторов и влияющие на консистенцию и органолептические показатели сыра. Установлено, что при комбинировании пахты и молока в оптимальном соотношении, а также при внесении липазы получается продукт с наилучшими физико-химическими показателями и максимальной оценкой по органолептическим характеристикам. В присутствии пробиотической закваски (при наличии готового субстрата) начинается активный синтез ферментов, необходимых для полного цикла гидролиза молочного жира. Все это в итоге позволяет создать продукт функционального назначения.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):290-298
290-298
Химическая технология
Адсорбция нефтепродуктов модифицированными и активированными адсорбентами
Аннотация
Целью работы явилось исследование адсорбции нефтепродуктов из водных растворов адсорбентами, модифицированными HCl и активированными СВЧ-излучением. В качестве объектов исследования были использованы углеродные адсорбенты - активные угли: АД-05-2, ИПИ-Т, КАД-йодный, и цеолиты Забайкальского месторождения. Количественный анализ вод (модельных растворов с исходной концентрацией нефтепродуктов не более 10 мг/л) проводили флуориметрическим методом на анализаторе жидкости Флюорат-02. Активирование адсорбентов осуществляли в СВЧ-печи при мощности волн 800 Вт в течение 1 мин. Модифицирование осуществляли по следующей методике: 10 г высушенных до постоянной массы при температуре 120-150 °C адсорбентов перемешивали 24 ч с 200 мл 12%-го раствора HCl в воде. Затем суспензию фильтровали и промывали дистиллированной водой до нейтральной реакции. В ходе исследования установлено, что величина адсорбции нефтепродуктов адсорбентами, модифицированными НС1, возрастает в 3,8 раза для активного угля КАД-йодный, в 0,5 раза - для ИПИ-Т, и принимает значения 0,71 и 0,80 мг/г соответственно. Эти сорбенты имеют наиболее крупный размер зерен - 3-5 мм, и наибольший объем микропор - 0,28-0,29 см3/г. Установлено, что метод краткосрочной (в течение 1 мин) СВЧ-активации позволяет увеличить адсорбцию нефтепродуктов: в 4,2 раза - для активного угля КАД-йодный, в 0,6 раза - для ИПИ-Т, по сравнению с исходными адсорбентами. Наибольшая величина адсорбции нефтепродуктов соответствует цеолитам и принимает значение 0,99 мг/г. Действие СВЧ-излучения происходит за счет диссоциации и испарения связанной в адсорбентах воды и легковоспламеняющихся органических веществ, что ведет к увеличению пористости адсорбента. Применение метода СВЧ-активации является весьма перспективным по сравнению с классическими методами химического и парогазового активирования, так как позволяет упростить технологическое оформление и снизить расход реагентов на производство эффективных адсорбентов, используемых для извлечения нефтепродуктов из водных растворов. Особенно это становится важным в контексте поддержания экологической безопасности водопользования.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):318-325
318-325
Краткие сообщения
Исследование эффективности ингибиторов коррозии на основе производных изотиурониевых солей
Аннотация
Роль металлов в промышленности крайне важна, их использование постоянно растет. Практически невозможно найти хотя бы одну промышленную область, которая обходилась бы без использования металлов и их сплавов. Но из-за снижения качества металла в процессе эксплуатации возникает коррозия не только на его поверхности, но и под покрытием, что приводит к его разрушению. Чтобы избежать этого, необходимо применять ингибиторы коррозии. Широкое применение в качестве ингибиторов коррозии получили органические соединения. В настоящее время разработано множество органических ингибиторов коррозии. В литературе описаны органические соединения, в состав которых входят гетероатомы N, O, S и P, что снижает скорость коррозии. Органические соединения адсорбируются на поверхности металла, образуя тонкий слой. Адсорбция происходит либо за счет электростатического взаимодействия, либо, в некоторых случаях, за счет образования ковалентных связей. Целью работы являлось исследование изотиурониевых солей в качестве ингибиторов коррозии, оценка их защитных свойств методом поляризационных кривых. Объектами исследований выступили изотиуронивые соединения, содержащие два активных центра, разделенных насыщенными и ненасыщенными углеродными связями (структуры 1-3). В структурах 4-7 один изотиурониевый фрагмент имеет разные пропиленовые заместители. Ранее было показано, что эти соединения могут выступать как эффективные блескообразователи при нанесении никелевых покрытий. Для исследования ингибиторов коррозии приготавливали модельный раствор плотностью 1,12 г/см3. Концентрация ингибитора коррозии составляла 400 мг/л. Как показали исследования, соединения, имеющие два изотиуроневых фрагмента, не всегда показывают улучшение свойств для ингибирования разрушения металла в коррозионной среде. В частности, на образцах из стали марки Ст20 они показали ухудшение ингибирующих свойств, на образцах из стали марки Ст3 эти соединения проявляют практически одинаковые свойства.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2021;11(2):326-332
326-332