Химия. Экология. Биотехнология - 2016

Таким образом, в результате исследования был подобран оптимальный состав суппозиториев, а также отработана технология их получения.

УДК 579

В.Л. Горбушина, А.В. Портнова

ИЗУЧЕНИЕ СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГУМИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ЦЕЛЯХ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД ОТ ИОНОВ Fe3+

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Одной из важнейших экологических проблем Пермского края является проблема очистки сточных вод от тяжелых металлов и их соединений. Загрязнение водной среды ионами тяжелых металлов опасно для всей биосферы. Кроме того, тяжелые металлы оказывают токсичное воздействие на животные и растительные организмы, имеют тенденцию к накапливанию в пищевых цепочках, что усиливает их опасность для человека. Особое внимание стоит уделить ликвидации последствий эксплуатации Кизеловского угольного бассейна. В настоящее время на его территории имеется более 10 участков изливов шахтных вод, что приводит к загрязнению рек ионами железа на расстоянии десятков километров. Отсутствие очистных сооружений приводит к постоянному загрязнению поверхностных водотоков кислыми шахтными водами. Это существенно отражается на качестве питьевой воды.

Данная работа посвящена разработке химических и биологических способов очистки кислых шахтных вод. Планируется получить экологически безопасный сорбент на основе гуминовой кислоты с иммобилизированными микроорганизмами. В даль-

101

нейшем рассматривается возможность использования отработанного биосорбента в качестве удобрения для почв, бедных по содержанию органического вещества.

Гуминовые вещества (ГВ) – это сложные смеси устойчивых к биодеструкции высокомолекулярных темноокрашенных органических соединений природного происхождения, образующихся при разложении растительных и животных остатков под действием микроорганизмов и абиотических факторов среды. Сегодня ГВ применяют чаще всего в растениеводстве как стимуляторы роста или микроудобрения. Кроме того, ГВ применяют для рекультивации загрязненных почв и вод. Их пытаются также применять для очистки и рекультивации территорий, загрязненных органическими веществами и нефтепродуктами, а также тяжелыми металлами. Гуминовые кислоты (ГК) почв оказывают существенное влияние на состояние и миграцию ионов тяжелых металлов. Связывая ионы тяжелых металлов, ГК во многих случаях понижают их биодоступность и токсичность.

Для создания биосорбента на основе ГК необходимо выделить её из торфа, а также выделить и культивировать культуру микроорганизмов из образца шахтной воды, которая будет устойчива к кислой среде и высоким концентрациям ионов Fe3+.

В настоящее время получены образцы ГК и проведен эксперимент по сорбции ГК ионов Fe3+ из раствора. Гуминовая кислота была выделена из торфа по стандартной методике. В эксперименте использовали соль FeCl3×6H2O. Концентрация ионов металла составляла от 0 до 100 мг/л. Определение концентрации ионов Fe3+ в растворах проводили с помощью атомно-абсорб- ционного спектрофотометра. На основании результатов сорбционного эксперимента в статических условиях можно судить о степени насыщения ГК ионами Fe3+. Величина максимальной сорбции ионов железа составила 75,2 мг/г. Максимальный процент поглощения, достигнутый в эксперименте, составляет 89 %, что свидетельствует о достаточно высокой и эффективной сорбции ионов Fe3+ гуминовой кислотой.

102

УДК 661.635

А.С. Ежова, А.В. Виноградова

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СОЕДИНЕНИЯ КРЕМНИЯ В КАЧЕСТВЕ МЕЛИОРАНТА-СТАБИЛИЗАТОРА ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЗАГРЯЗНЕННОЙ ПОЧВЕ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Глобальное загрязнение окружающей среды затронуло все сферы обитания живых организмов. Почва является совершенно особой формой биосферы: ее слой не только накапливает все загрязнения, но и выступает как природный переносчик химических элементов и в атмосферу, и в гидросферу, и в растения, и в пищу человека.

Ионы тяжелых металлов имеют особое экологическое значение. Тяжелые металлы в результате антропогенной деятельности могут значительно перераспределяться, что обусловливает их локальное накопление в опасных концентрациях в природных и техногенных средах. Под их действием происходит угнетение практически всего растительного и почвенного мира суши и водоемов. При этом часть изменений накапливается в живых организмах и воздействует на биоту на генетическом уровне. Поэтому снижение негативного влияния тяжелых металлов за счет перевода их в малоподвижное состояние с помощью ме- лиорантов-стабилизаторов является весьма актуальной задачей.

и цинк) вносили в виде растворимых солей в расчете от 10 до 300 мг (по иону металла) на 1кг почвы. Кремний вносили в составе жидкого стекла в соотношении «ион металла : жидкое стекло» 1 : 0,5…1. О связывании тяжелых металлов и переводе

103

их в малоподвижное состояние судили по анализу водных и буферных аммоний-ацетатных вытяжек методом атомно-адсорб- ционной спектроскопии.

О токсичности почвы до и после ремедиации судили по каталазной активности, которая косвенно отражает показатель биологической активности почвы, а также по результатам биотестирования. В качестве биотестеров использовали биолюминесцентные бактерии «Эколюм» с применением прибора «Био-

токс-10М» и водоросли Scenedesmus quadricauda.

Предварительные результаты экспериментов показали, что силикаты в составе жидкого стекла связывают до 50 % ионов тяжелых металлов в труднорастворимые формы, тем самым снижая уровень токсичности почвы более чем в 2 раза. Например, концентрация свинца при первоначальном нахождении 10 мг/кг почвы снижалась до 5,04 мг/кг.

Эксперименты по отработке оптимальных дозировок мелиоранта при различном содержании тяжелых металлов в почве продолжаются.

УДК 544

И.Ю. Зоричев, И.А. Пермякова, В.В. Вольхин

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРИ ДВУХСТАДИЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ПРОИЗВОДСТВА БИОДИЗЕЛЯ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ И БИОТРАНСФОРМАЦИЯ ГЛИЦЕРИНА

КАК ПОБОЧНОГО ПРОДУКТА

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Проблема исчерпания нефтяных запасов ставит перед человечеством серьезную задачу – необходимость создания нового вида топлива, производство которого возможно из возобнов-

104

ляемых источников и не требует существенной переработки уже существующих двигателей. Одним из них является биодизель, который представляет собой смесь этиловых или метиловых эфиров жирных кислот. Сырьем для производства биодизеля являются растительные масла и этиловые или метиловые спирты, которые не смешиваются друг с другом, что создает трудности для их взаимодействия. Дополнительная трудность – наличие в непищевых видах растительных масел свободных жирных кислот, которые не позволяют проводить процесс трансэтерификации растительных масел с участием щелочного катализатора, успешно используемого, когда спирт-сырьем являются чистые растительные масла. Поэтому для производства биодизеля второго поколения рекомендована двухстадийная технология. При этом на первой стадии перерабатывают содержащиеся в сырье свободные жирные кислоты в присутствии кислотного катализатора, а освобожденное от них растительное масло подвергается трансэтерификации с щелочным катализатором. Однако кислотный катализатор оказался менее эффективным, чем щелочной, и процесс становится нерентабельным по причине чрезмерно медленной стадии кислотного катализа.

Целями данного исследования являются интенсификация процессов, лежащих в основе двухстадийной технологии производства биодизеля второго поколения, и применение биотехнологии для утилизации глицерина, являющегося отходом производства биодизеля. В работе применили явление гомогенизации смеси растительного масла и этанола с помощью сорастворителя, а также переход системы в псевдогомогенное состояние.

Ранее было установлено, что в качестве сорастворителя системы «триацилглицериды – этанол» возможно использовать этилолеат, который является одним из компонентов биодизеля, и поэтому устраняется проблема очистки от него полученного продукта. За счет оптимизации процесса удалось также повысить скорость процесса на первой стадии.

Показано, что глицерин, получаемый как побочный продукт при производстве биодизеля, может извлекаться из реакци-

105

онной смеси при промывке ее водой, но получение чистого глицерина в этом случае требует больших затрат времени и энергии. В результате проведенных исследований было установлено, что глицерин, получаемый при производстве биодизеля, возможно использовать в качестве единственного источника углерода для почвенных микроорганизмов. Таким образом, возможна биотрансформация глицерина микроорганизмами.

УДК 615.38

А.И. Семичева1, Л.В. Волкова1, Р.Г. Волков1, Е.А. Лымарь2,Ф.А. Ковалев1

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ДЕПИРОГЕНИЗАЦИИ ПОЛУПРОДУКТОВ АЛЬБУМИНА ЧЕЛОВЕКА

1Пермский национальный исследовательский политехнический университет

2Филиал «НПО «Микроген» Минздрава России «НПО "Биомед"», г. Пермь

Препарат крови «Альбумин человека раствор для инфузий» выпускается в Российской Федерации многими предприятиями иммунобиологического профиля и станциями переливания крови. Данный препарат широко применяется при шоке (травматический, операционный и токсический), острой кровопотере, поражении почек и печени, длительных нагноительных процессах, дистрофии и других заболеваниях крови.

В настоящее время в России зарегистрированы и применяются препараты альбумина в виде 5, 10, 20%-ного раствора (Карякин А.В., 2012). На предприятии НПО «Биомед» препарат «Альбумин человека раствор для инфузий» производится в виде 10 и 20%-ных растворов. Основным способом промышленного получения данного препарата на предприятии является фракционирование плазмы крови этиловым спиртом по Кону (Cohn E. et al.). Однако наличие

106

большого количества производственных стадий, каждая из которых осуществляется в отдельном фракционном аппарате и при определенных режимах, зачастую приводит к получению пирогенного полуфабриката альбумина, что, в свою очередь, является достаточно сложной проблемой при производстве лекарственных препаратовдляпарентеральноговведения.

Основную опасность представляют липополисахариды клеточной стенки грамотрицательных бактерий – эндотоксины. При введении в кровеносную систему человека эндотоксины начинают проявлять многочисленные патогенные свойства, вызывающие воспаление тканей, внутрисосудистое свертывание крови, шок (Dekker M., 1999).

Всвязи с этим целью настоящего исследования является поиск методов удаления эндотоксинов из полупродуктов препаратов крови.

Внастоящее время для удаления пирогенных веществ на предприятии Пермского НПО «Биомед» используется метод длительного выстаивания препарата, основными параметрами которого являются время и температура. Этот метод заключается в том, что проводится выдерживание препарата при температуре 37 °С в течение 14 дней, а далее при 24 °С также в течение 14 дней, после чего производится контроль на пирогенность. Выстаивание полуфабриката при данных температурах и его перемещение из одних условий в другие осуществляются до 6 месяцев. Длительность процесса не только снижает срок годности препарата, но и требует дополнительных затрат, а также не дает 100 % гарантии удаления эндотоксинов.

Нами проводится апробация следующих методов депирогенизации альбумина: прогрев при температуре 58 °С, фильтрация через пластины ZCarbon, переосаждение на бросовый осадок альбумина.

Проведена оценка возможности пастеризации полупродукта в исходном объеме при температуре 58 °С в течение 10 ч. Полученные результаты представлены в таблице.

107

Результаты контроля пирогенности альбумина 10 % раствора после прогрева в сухожировом шкафу

Примечание: р = 0,044

Полученные результаты показали возможность использования данного метода для удаления эндотоксинов (р ˂ 0,05). Содержание полимеров и агрегатов, фракционный состав и другие показатели соответствуют ФСП 42-050475406.

В настоящее время проводится апробация вышеперечисленных методов удаления эндотоксинов.

УДК 615.281.9

Л.В. Волкова, Т.А. Гришина, Л.Д. Аснин

НОВЫЙ АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫЙ ПЕПТИДНЫЙ КОМПЛЕКС

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Анализ литературы свидетельствует о том, что низкомолекулярные катионные пептиды лишены недостатков классических антибактериальных препаратов: для них пока не описаны анафилактоидные реакции, поскольку они малоантигенны, к ним практически не вырабатывается резистентность со стороны микробов [2, 5]. При этом многие катионные пептиды обла-

108

дают эндотоксиннейтрализующей и иммунорегулирующей активностью. Будучи факторами проницаемости, они усиливают действие традиционно используемых антибиотиков [3, 4].

Представленное свидетельствует о необычайности свойств катионных пептидов, определяя растущий интерес к этой группе соединений. В частности, особый интерес представляет поиск методов выделения биоактивных пептидных соединений, продуцирующихся лейкоцитами в среду культивирования в процессе интерфероногенеза в количествах, достаточных для промышленной переработки, с детальным изучением структуры и механизма действия этих соединений с целью разработки путей использования пептидных соединений в качестве эффективных антибактериальных средств.

Поиск новых высокоэффективных и безопасных субстанций природного происхождения, предназначенных для терапии различных инфекционных заболеваний человека, составит важное направление исследований в рамках указанной проблемы. Бактериальные инфекции занимают не последнее место в структуре патологии человека, и борьба с ними становится все более актуальной. В наши дни единственным эффективным средством лечения инфекционных заболеваний являются антибиотические препараты.

Ранее был получен антибактериальный фактор, синтезируемый лейкоцитами человека, представляющий собой комплекс пяти пептидов с молекулярной массой от 1296,8 до 1673,11 Да. Полученный антибактериальный комплекс проявляет активность по отношению к уропатогенным микроорганизмам [1].

Нами проведена оптимизация метода выделения антибактериального фактора, синтезируемого лейкоцитами человека. Согласно разработанной методике был получен антибактериальный фактор, обладающий активностью не только против уропатогенных, но и абдоминальных штаммов микроорганизмов. Осуществленный хроматографический анализ по изучению компонентного состава комплекса показал (рисунок), что исследуемое вещество состоит из двух пептидных компонентов.

109