ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ

К факторам, определяющим устойчивость эмульсий нефтепродуктов в воде, относят физико-химические свойства нефти, а также состав эмульгированной воды.

Целью настоящей работы являлось исследование влияния концентрации и температуры на плотность и устойчивость эмульсий нефтепродуктов в воде.

Классические эмульсии нефти первого типа готовили на основе водного раствора CaCl2 и нефти Ярактинского месторождения. Соотношение углеводородной составляющей и водной фазы составило, % об.: 5:92, 10:87, 15:82, 20:77, 25:72, 30:67, 35:62 с добавлением эмульгатора. Исследование плотности эмульсий осуществляли пикнометрическим методом анализа с погрешностью измерений до ±0,01 кг/м3. В основе метода лежит точное определение массы исследуемого раствора и дистиллированной воды, занимающих в пикнометре известный объем (50 см3), и использование в работе высокоточных аналитических весов. Полученные уравнения регрессии позволяют рассчитывать значения плотности эмульсий нефтепродуктов в воде в изученном интервале температур (20–60 °С) и концентрации нефти (5–35 % об.). Выведенные эмпирические уравнения правомочно использовать на практике. Показано, что с увеличением концентрации нефти и температуры плотность эмульсий уменьшается. Стабилизирующую способность эмульсий нефтепродуктов в воде оценивали по коэффициенту светопропускания: оценка величины светопропускания служила критерием стабильности эмульсии в воде. Экспериментально подтверждено, что с увеличением температуры стабилизирующая способность эмульсий снижается. Результаты исследования могут быть полезны при изучении закономерностей, определяющих направление и глубину протекания химических превращений и стабилизации эмульсий нефтепродуктов в воде, а также в решении практических вопросов их разрушения.

Неблагоприятная экологическая обстановка в городе Усолье-Сибирском Иркутской области обуславливает актуальность исследования и применения нового лигниносерного сорбента для очистки грунтовых вод от соединений ртути.

Сорбент синтезирован на основе отходов производства эпихлоргидрина (1,2,3-трихлорпропана), серы и лигнина. В инфракрасном спектре использованного сорбента идентифицируется связь S–S в области 445–465 см-1. Наблюдается интенсивное поглощение ионов Hg2+ в области 2800–2950 см-1 (валентные колебания связей С–Н в группах СН и СН2) и 1460 см-1 (деформационные колебания в группе СН2). Поглощение ионов Hg2+ фрагментами лигнина сопровождается изменением полосы колебаний связей S–S, которая расщепляется на две полосы с более высокими частотами, чем полоса νS–S в исходном сорбенте. Оптимальное содержание серы, обеспечивающее максимальную сорбционную активность сорбента, составляет 53,25 %. Изотермы сорбции ртути при 20 и 60 °С описываются параболическими зависимостями с коэффициентами детерминации 98,9 и 98,6 % соответственно. Кинетическая кривая при 20 °С аппроксимируется гиперболой, при 40 °С – кубическим полиномом с коэффициентами детерминации 97,9 и 96,2 % соответственно. Определены порядок (при 20 °С – первый, при 40 °С – второй) и константа скорости реакции (при 20 °С – 0,0876 мин-1, при 40 °С – 0,00014 мин-1). Отмечено, что скорость сорбции Hg2+ при температуре 20 °С существенно выше, а время сорбции меньше, чем при температуре 40 °С, поэтому сорбцию ртути предлагаемым сорбентом следует проводить при 20 °С, что позволит снизить энергозатраты.

Морские водоросли являются уникальным сырьем, которое способно в достаточно короткие сроки формировать значительную биомассу, осуществлять синтез разнообразных химических соединений, в том числе и специфических биологически активных веществ, проявляющих различную биологическую активность. Изучение антиоксидантных, антибактериальных, антивирусных, противовоспалительных и других свойств биологически активных веществ бурых водорослей является актуальной задачей.

Целью представленного исследования являлась оценка антиоксидантных свойств сверхкритических экстрактов бурых водорослей Saccharina japonica и Ascophyllum nodosum.

Содержание каротиноидов, фенольных соединений, маннита определяли спектрофотометрическим методом. Исследование содержания металлов осуществляли с применением метода атомно-абсорбционной спектрометрии. Антиоксидантную активность оценивали по антирадикальной активности с использованием радикала 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила, гидроксил-ион связывающей и Fe+2 хелатирующей активностям, а также по активности поглощения супероксидных радикалов. В исследованных сверхкритических экстрактах бурых водорослей определено достаточно высокое содержание жирных кислот и фенольных соединений, причем жирные кислоты максимально представлены в сверхкритическом экстракте Ascophyllum nodosum, а фенолы, маннит и пигменты – в экстракте Saccharina japonica. Преобладающим макроэлементом в сверхкритических экстрактах бурых водорослей является калий с максимумом содержания в экстракте Saccharina japonica. Сверхкритические экстракты бурых водорослей являются безопасными по содержанию нитрозаминов, полихлорированных бифенилов, токсичных элементов и радионуклидов. Наиболее выраженные антирадикальные свойства продемонстрировал сверхкритический экстракт Saccharina japonica. Самая высокая гидроксил-ион связывающая активность отмечена для сверхкритического экстракта Saccharina japonica. В отношении активности поглощения супероксидных радикалов закономерности были иными: максимальную активность продемонстрировал экстракт Ascoph

Изучение особенностей аккумуляции тяжелых металлов растениями в последнее время приобретает все большую актуальность и практическую значимость, поскольку все тяжелые металлы отличаются высокой токсичностью. Влияние поллютантов на растительный материал обусловлено их аккумуляцией в надземной (зеленые листья, стебли, соцветия) и подземной (корни) частях растений, что приводит к окислительному стрессу, который проявляется высокой генерацией активных форм кислорода.

Целью представленного исследования являлось изучение накопления тяжелых металлов (никеля, свинца, хрома, кадмия) в надземной массе растений, произрастающих на территории Сургутского района Ханты-Мансийского автономного округа – Югры.

Было отобрано 15 видов растений, наиболее распространенных на территории округа. В изученных фитоценозах были собраны листья растений. Элементный анализ растительного материала выполнен атомно-абсорбционным методом. В зеленой массе канареечника тростникового и черноголовки обыкновенной было найдено ~6–7 мг/кг никеля, что ощутимо больше, чем в надземных органах пырея ползучего, подмаренника болотного и подорожника большого. Показано, что в надземной части канареечника тростниковидного и подорожника большого накапливается более 4 мг/кг свинца; осоки пузырчатой, пырея ползучего и подмаренника болотного – ~2–3 мг/кг хрома; пырея ползучего – более 2 мг/кг кадмия. На основании полученных результатов составлены ряды накопления элементов в надземной части пойменных видов растений. Содержание исследуемых тяжелых металлов в надземной фитомассе всех изученных растений, за исключением пырея ползучего, находится в пределах нормы и соответствует предельно допустимой концентрации.

Целью проведенного исследования являлось изучение химической функционализации бактериальной целлюлозы как альтернативного источника целлюлозы в связи с высокой востребованностью наноразмерных нитратов целлюлозы.

Бактериальная целлюлоза со степенью полимеризации 3950 была получена с использованием в качестве продуцента симбиотической культуры Medusomyces gisevii Sa-12 на синтетической глюкозной среде. Нитрование проводилось смесью азотной и серной кислот с различным содержанием воды с последующей стабилизацией синтезированных нитратов бактериальной целлюлозы. Нитраты бактериальной целлюлозы характеризовались массовой долей азота в диапазоне от 8,68 до 11,56 %, растворимостью в спиртоэфирной смеси 16,5–91,0 %, вязкостью 32–255 мПа×с в зависимости от содержания воды (14, 16 и 20 %) в нитрующей смеси. Наноразмерный характер волокон нитратов бактериальной целлюлозы сохранился. Методами совместного термогравиметрического и дифференциально-термического анализа установлены высокая химическая чистота и энергоемкость нитратов бактериальной целлюлозы. Методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье установлено высокое качество бактериальной целлюлозы в связи с наличием основных функциональных групп, характерных для целлюлозы классического происхождения: 3371, 2943, 1633, 1428, 1371, 1163, 1112 см-1. В инфракрасных спектрах образцов нитратов бактериальной целлюлозы зарегистрированы основные функциональные группы, подтверждающие, что синтезированные продукты являются низкозамещенными азотнокислыми эфирами целлюлозы: 1660–1643, 1282–1276, 847–837, 752–749, 691–690 см-1. Установлено, что зависимость свойств синтезированных нитратов бактериальной целлюлозы от массовой доли воды в серно-азотной смеси имеет сложный характер.

В настоящее время не вызывает сомнений, что многие из сигнальных молекул являются общими для организмов различных систематических групп. Вероятно, это справедливо и для таких важных регуляторов метаболизма, какими являются йодтиронины. В ряде работ доказано наличие активности тиреоидных гормонов у соединений растительного происхождения. Тем не менее на основании проведенных исследований нельзя сделать вывод о том, являются ли рассматриваемые соединения, подобно тиреоидным гормонам животных и человека, йодпроизводными тиронина или же они являются миметиками тиреоидных гормонов.

Цель данного исследования заключалась в том, чтобы выяснить, присутствуют ли в растительных тканях аналоги йодтиронинов с разной степенью йодирования, а также определить концентрацию йода в лизатах растительных тканей и сопоставить ее с теоретически рассчитанной в соответствии с концентрацией исследуемых соединений и предположением о структуре, идентичной тиреоидным гормонам человека.

Показано, что в клубнях картофеля и листьях пшеницы одновременно присутствуют аналоги тетрайодтиронина (Т4) и трийодтиронина (Т3). В клубнях картофеля в состоянии покоя концентрация Т4 составила 118 ± 16 нмоль/л (n = 15), в тех же пробах концентрация Т3 равна 4,01 ± 0,96 нмоль/л. Концентрации Т4 и Т3 в лизатах листьев пшеницы составили 60,24 ± 79 и 6,76 нмоль/л (n = 15) соответственно. Методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой установлено, что в исследованных пробах присутствует количество йода, соответствующее предположению о том, что активность обусловлена присутствием тетрайодированных производных тиронина.

Целью исследования являлось изучение характеристики экструдированных гранул на основе биоразлагаемого поликапролактона и монтмориллонита, депонированных аллилизотицианатом, и их влияния на Globodera rostochiensis RoI.

Полученные гранулы были охарактеризованы с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, дифференциальной сканирующей калориметрии и сканирующей электронной микроскопии. Показано, что эффективность инкапсулирования аллилизотиоцианата в монтмориллонит зависит от условий получения комплекса и составляет от 0,76 до 29,83 %, а в гранулах поликапролактона/монтмориллонита/аллилизотиоцианата после термической обработки снижается до 1,06 %. По результатам инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье установлено, что включение аллилизотиоцианата не приводит к образованию новых химических связей, но существенно влияет на температуру деградации поликапролактона, которая снижается с 537 до 472 °С. По сравнению с термограммой монтмориллонита на термограмме для комплекса монтмориллонита/аллилизотиоцианата было показано уменьшение содержания воды на 2,9 %, связанное с вымещением части молекул воды из межмолекулярного пространства монтмориллонита молекулами аллилизотиоцианата. В ходе проведения эксперимента с двумя сортами картофеля, зараженными цистами нематод, установлено, что обработка почвы растворами аллилизотиоцианата позволяет снизить количество цист Globodera rostochiensis RoI по сравнению с положительным контролем (необработанный зараженный картофель) в 1,5–3,0 раза в зависимости от сорта. Кроме того, в отличие от растворов аллилизотиоцианата гранулы поликапролактона/монтмориллонита/аллилизотиоцианата более эффективны, что делает их перспективными для применения в борьбе с Globodera rostochiensis RoI.

Целью работы являлась сравнительная характеристика биопленкообразования в условиях in vitro бактериальных культур, выделенных из активного ила, а также музейных культур, способных к биодеструкции ксенобиотиков: Alcaligenes faecalis 2, Acinetobacter guillouiae 11h, Rhodococcus erythropolis ИЛБИО, Achromobacter pulmonis ПНОС.

Согласно результатам анализа нуклеотидной последовательности гена 16S рРНК идентифицированы штаммы, выделенные из активного ила: Paenibacillus odorifer, Bacillus subtilis, Micrococcus yunnanensis и Bacillus proteolyticus. Исследовано формирование биопленок микроорганизмами на среде LB и синтетической питательной среде (источник углерода – ацетат натрия). При росте клеток на среде LB биомасса биопленки увеличивается у бактерий Paenibacillus odorifer, Bacillus subtilis, Alcaligenes faecalis 2, Achromobacter pulmonis ПНОС. Продолжительность стадии культивирования 72 и 144 часа и дополнительное дозирование субстратов оказали влияние на процесс биопленкообразования: к 144 часам культивирования показатели биомассы составили 0,6–1,3 опт. ед. Отмечено, что для клеток Bacillus subtilis и Paenibacillus odorifer наблюдается увеличение биомассы биопленок в среднем на 63–77 % по сравнению с 72-часовым процессом. На заключительном этапе культивирования (144 часа) содержание экзополисахаридов в матриксе для микроорганизмов Bacillus subtilis и Paenibacillus odorifer составило более 0,02 опт. ед. Метаболическая активность бактерий активного ила, формирующих биопленку, достигла 628–3609 Фл./ОП540. Таким образом, показано, что в процессе роста микроорганизмы активного ила в составе биопленки сохраняют жизнеспособность и метаболическую активность в условиях in vitro.

Целью проведенной работы являлся анализ современных литературных источников, посвященных исследованию проблем дизайна биочернил и тканеинженерных конструкций на основе растворимых форм коллагена, включая желатин.

Выбор растворимых форм коллагена в качестве биополимерной основы для биочернил и такого типа конструкций определяется их уникальной биосовместимостью, биорезорбируемостью, наличием адгезионных мест (мотивов) для связывания клеток с последующей их пролиферацией и созреванием органов или тканей. В то же время плохие механические свойства изделий из растворимых коллагенов, быстрая биодеградация, склонность к потере растворимости высоковязких растворов при хранении или увеличении pH ограничивают их применение в тканевой инженерии. Применение более стабильных низковязких коллагеновых растворов не позволяет создать размерно-стабильные тканеинженерные конструкции. Показано, что включение в состав гидрогелей на основе растворимых коллагенов различных водорастворимых биосовместимых полимерных добавок позволяет решить вышеперечисленные проблемы, а также дает возможность настраивать требуемые характеристики биочернил и тканеинженерных конструкций. Среди добавок, улучшающих их характеристики, следует выделить биополимеры: серицин и фиброин шелка, а также альгинаты и фибриноген, способные образовывать сшивки в присутствии Ca2+. Показано, что посредством такого типа сшивок можно в еще большей степени улучшить эксплуатационные характеристики данных конструкций. Все эти биополимеры доступны как коммерческие продукты. Проведен сравнительный анализ подходов к стабилизации формы, улучшению механических свойств, а также настраиванию времени биорезорбции напечатанных тканеинженерных конструкций при созревании органа или ткани.

Использование возобновляемых источников целлюлозосодержащего сырья для получения продуктов с высокой добавленной стоимостью является актуальной темой. Целлюлозосодержащее сырье представляет собой природную матрицу, состоящую из целлюлозы (38–50 %), лигнина (10–25 %), гемицеллюлоз (23–32 %). Для ее разрушения необходимо использовать предварительную обработку с удалением гемицеллюлоз и лигнина. Такого рода воздействие позволяет изменить химический состав и структуру целлюлозы, а также повысить пористость. В обзоре представлен анализ информации по гидротермической обработке и паровому взрыву целлюлозосодержащего сырья (солома подсолнечника, газонная трава, опилки тополя, сено, тростник, осина, гигантский тростник, силос и т. д.) с целью конверсии в субстраты для синтеза биотехнологических продуктов (белок, биоводород, биогаз, левулиновая кислота, метан, молочная кислота, этанол, янтарная кислота). При гидротермической обработке сырье обрабатывают при температуре 160–240 °С в воде под высоким давлением. Давление используется для поддержания воды в жидком состоянии. При паровом взрыве сырье подвергается обработке паром при умеренной температуре и давлении в течение определенного времени. Затем давление быстро сбрасывается, при этом происходит расширение волокон целлюлозосодержащего сырья. Эффективность процессов гидротермической обработки и парового взрыва зависит как от типа сырья (химический состав, концентрация твердого вещества, свойства твердого вещества), так и от условий проведения гидротермической обработки и парового взрыва.

Холодная плазма является одной из новых технологий нетермической обработки пищевых продуктов, которая способствует увеличению срока годности пищевых продуктов растительного происхождения без отрицательного влияния на пищевую ценность и органолептические показатели.

Цель проведенной работы состояла в анализе результатов исследований влияния обработки холодной плазмой растительного сырья на его химический состав и вторичные растительные метаболиты, а также органолептические показатели.

В обзор включены статьи, опубликованные на английском языке за 2015–2023 годы. Поиск научной литературы по данной теме проводился по ключевым словам в библиографических базах Scopus и Web of Science. Результаты исследований показали, что влияние обработки холодной плазмой на белки, липиды, углеводы и органолептические показатели растительного сырья зависело в основном от времени воздействия, напряженности, мощности, частоты, скорости потока газа, а также количества и вида обрабатываемого растительного сырья. Благодаря высокому окислительному потенциалу и антимикробной активности технология холодной плазмы может служить эффективным способом увеличения срока годности и сохранения растительного сырья, не оказывая при этом отрицательного воздействия на органолептические, физико-химические показатели и пищевую ценность продукта. Вместе с тем для широкого промышленного внедрения существуют ограничения. Необходимо проводить дальнейшие исследования по установлению конкретных параметров обработки для разного вида сырья, а также подтверждению безопасности и возможной токсичности пищевых продуктов, обработанных холодной плазмой.

Цель работы состояла в направленном синтезе новых фаз вольфраматов одно-, трех- и четрехвалентных металлов и определении их кристаллографических, термических и электрофизических свойств.

Методом твердофазных реакций в диапазоне температур 400−750 °С были получены вольфраматные фазы составов MRA0,5(WO4)3 (М – одно-, R – трех-, A – четырехзарядные элементы). Определены их кристаллографические и термические характеристики. Синтезированные тройные вольфраматы, кристаллизующиеся в гексагональной сингонии, исследованы методом дифференциальной сканирующей калориметрии. По данным дифференциальной сканирующей калориметрии установлено увеличение температур плавления соединений при возрастании ионного радиуса трехвалентного катиона в ряду СsRTi0,5(WO4)3 (R = Al, Cr, Ga, Fe, In). Такая же корреляция наблюдается при переходе от рубидиевых производных к цезиевым. Проведено сравнение термической стабильности тройных вольфраматов титанового и гафниевого рядов. Температуры плавления RbRTi0,5(WO4)3 примерно на 20 °С выше, чем у гафниевых аналогов. Методом импедансной спектроскопии исследованы диэлектрические характеристики CsRTi0,5(WO4)3 (R = Fe, Cr) представителей семейства тройных вольфраматов. Температурно-частотные зависимости проводимости тройных вольфраматов при различных частотах 1 Гц – 1 мГц, измеренные в режиме нагрева и охлаждения, характеризуются небольшим температурным гистерезисом и достигают величин 10-2–10-3 См/см в высокотемпературной области при энергии активации, равной 0,4–0,5 Эв. Характер частотных спектров импеданса, измеренных в диапазоне 1 Гц – 1 мГц при различных температурах, подтверждает наличие ионопроводящих свойств образца и позволяет рассматривать полученные фазы как перспективные твердые электролиты.

В ходе проведенного исследования рассмотрены металлокомплексы на основе N-стирилбензимидазола как соединения, имеющие значительные фармакологические свойства.

Цель работы состояла в изучении кристаллической структуры и электронного строения комплексов бис-гексафторацетилацетонатов – переходных металлов (меди (II) (комплекс А), кобальта (II) (комплекс В)) с N-стирилбензимидазолом методами рентгеноструктурного анализа и ультрафиолетовой спектроскопии.

С использованием рентгеноструктурного анализа доказана бипирамидальная координация в комплексах бис-гексафторацетилацетонатов меди (II), кобальта (II) с N-стирилбензимидазолом. Атомы переходных металлов меди (II) и кобальта (II) в комплексах имеют необычную для β-дикетонатных комплексов искаженную плоско-квадратную координацию, а хелатным циклам в M(hfacac)2L присущи аномально большие углы перегиба. Так, для комплекса бис-гексафторацетилацетоната меди (II) угол перегиба по линии О3∙∙∙О4 для экваториально расположенного лиганда составляет 29,47°, для аксиально расположенного лиганда – 19,13° по линии О1∙∙∙О2. Для комплекса бис-гексафторацетилацетоната кобальта (II) данные углы равны 22,10 и 19,50° соответственно. С помощью электронной спектроскопии рассмотрен вопрос об электронном строении комплексов. Установлены следующие типы электронных переходов: π→π*-переходы, локализованные в основном на лигандах, а также переходы, обусловленные переносом электрона с р-орбитали гетероатома азота стирилбензимидазольного цикла на d-орбиталь ионов металлов, переход n→π, локализованный в имидазольном кольце. Для каждого из комплексов в длинноволновой части спектра локализованы d–d* переходы между молекулярными орбиталями соответствующего иона металла.

Представленная работа является продолжением систематических исследований по поиску эффективных и доступных методов синтеза N-сульфонилиминов полигалогенальдегидов и изучению их свойств. Впервые реакцией N,N-дихлорбензолсульфонамида с трибромэтиленом получен N-(2,2,2-трибромэтилиден)амид 4-хлорбензолсульфокислоты с количественным выходом при температуре кипящей водяной бани в среде четыреххлористого углерода. В инфракрасных спектрах N-(2,2,2-трибромэтилиден)-4-хлорбензолсульфонамида наблюдаются полосы поглощения сульфоновых (1360, 1165 см-1) и NH (3275 см-1) групп, в спектрах ЯМР 1Н появляется сигнал азометиновых протонов в области 8,3–8,6 м.д. В спектрах ЯМР 13С регистрируется сигнал, относящийся к группе СВr3 в области ~31–43 м.д., при этом сигнал, характерный для группы СВr2Сl в области ~53–56 м.д., отсутствует. Это означает, что имин дибромхлоруксусного альдегида в ходе реакции не образуется. Таким образом, разработан эффективный метод синтеза N-(2,2,2-трибромэтилиден)-4-хлорбензолсульфонамида и установлено, что хемоселективность данной реакции зависит от температуры процесса. Показано, что N-(2,2,2-трибромэтилиден)-4-хлорбензолсульфонамид обладает амидоалкилирующими свойствами. Реакцией N-(2,2,2-трибромэтилиден)-4-хлорбензолсульфонамида с бензолом, толуолом, анизолом и 2-хлортиофеном в присутствии кислотного катализатора получены п-замещенные ароматические производные и 2,5-замещенные производные тиофена. Методами инфракрасной спектроскопии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса (1Н, 13С) установлено, что реакция замещения протекает региоселективно. Все полученные продукты выделены в чистом виде и представляют собой порошки, растворимые в полярных органических растворителях и не растворимые в воде. Выходы 4-хлор-N-(1-фенил-2,2,2-трибромэтил)-бензолсульфонамида, 4-хлор-N-[1-(4-метилфенил)-2,2,2-трибромэтил]-бензолсульфонамида, 4-хлор-N-[1-(4-метоксифенил)-2,2,2-трибромэтил]-бензолсульфонамида и 4-хлор-N-[2,2,2-трибромэтил-1-(5-хлор-2-тиенил)этил]-бензол-сульфонамида составляют 74, 72, 64 и 74 % соответс