Химия. Экология. Биотехнология - 2016

При конструировании бактериальной композиции комплексного пробиотика было проведено сравнительное изучение биологических и технологических свойств доступных производственных штаммов лактобактерий, применяемых при изготовлении лактобактерина, ацилакта и аципола: Lactobacillus plantarum 8P–A3, L. fermentum 90Т–С4, L. acidophilus K3Ш24, L. acidophilus 100аш, L. acidophilus NK1

Необходимым этапом работы было исследование биосовместимости указанных штаммов лактобактерий. Популяционную совместимость штаммов оценивали по результатам определения взаимной гомоантагонистической активности в тесте отсроченного антагонизма в чашках Петри на плотной питательной среде МРС-5. Полученные в результате исследования данные позволяют отметить высокую совместимость штаммов L. plantarum 8Р-А3 и L. acidophilus К3Ш24. Композиция этих штаммов была принята за основу будущего препарата.

Для исследования антибактериальной активности перспективной композиции был применен экспресс-метод ингибирования реакции микробиолюминесценции с тест-штаммом «Эко- люм-8». Показано, что исследуемый комплекс обладает более выраженной антибактериальной активностью по сравнению с препаратами-аналогами (Риофлора баланс нео, Линекс и др.).

Технология получения комплексного пробиотического препарата включает в себя следующие основные стадии: получение маточных культур производственных штаммов; раздельное культивирование штаммов в реакторах с использованием унифицированной питательной среды; сведение бактериальных взвесей в необходимом соотношении и добавление защитной среды; розлив во флаконы с последующей лиофилизацией; упаковка; контроль готового препарата.

Таким образом, в результате исследования был разработан комплексный пробиотический препарат на основе двух производственных штаммов лактобактерий, представляющий собой лиофилизат биомассы клеток во флаконах, высушенных в среде культивирования с добавлением защитной среды.

121

УДК 576.8

А.С. Ипатова, А.В. Виноградова

ВЫДЕЛЕНИЕ КУЛЬТУР МИКРООРГАНИЗМОВ, СИНТЕЗИРУЮЩИХ ЭКЗОПОЛИСАХАРИДЫ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Полисахариды – обязательные компоненты всех организмов и составляют большую часть углеводов, встречающихся в природе. Они весьма разнообразны по мономерному составу, строению и структуре. Но особым разнообразием отличаются полисахариды микроорганизмов: они имеют уникальную структуру, специфическую для вида или серологической группы вида. Сферы использования микробных полисахаридов определяются их свойствами: способностью к эмульгированию, влагоудержанию, студеобразованию, загустению и стабилизации, а также биологической активностью. Микробные полисахариды широко применяются в медицине, фармакологии, препаративной химии, в пищевой, парфюмерной, химической промышленности, в сельском хозяйстве. Преимуществами микробных полисахаридов, в отличие от высокомолекулярных синтетических, являются их биологическая активность и биологическая разлагаемость.

Учитывая, что микроорганизмы являются неиссякаемым источником полисахаридов, поиск новых продуцентов и условий их культивирования, обеспечивающих высокий выход продукта на нетрадиционных средах, является одной из актуальных задач биотехнологии. При этом предпочтительной является технология получения внеклеточных, т.е. экзополисахаридов, поскольку они легче отделяются от биомассы и могут синтезироваться в значительных количествах.

122

Методом накопительных культур и многократных пересевов на среде Чапека с сахарозой выделены два штамма микроорганизмов, способные к слизеобразованию. На агаризованной среде они образуют круглые, блестящие колонии с гладкой поверхностью, однородные по структуре, отличающиеся оптическими свойствами и профилем. В задачи исследований входит подбор состава среды для их глубинного культивирования и условий активного биосинтеза экзополисахаридов.

УДК 543.86

М.С. Надымова, Ю.И. Чеботков, Л.Д. Аснин

ТЕРМОДИНАМИКА ЭНАНТИОСЕЛЕКТИВНОЙ АДСОРБЦИИ ГЛИЦИЛ-АСПАРАГИНОВОЙ КИСЛОТЫ НА ХИРАЛЬНОЙ НЕПОДВИЖНОЙ ФАЗЕ NAUTILUS-E

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Получение энантиомерно-чистых оптических изомеров хиральных соединений путём адсорбционного разделения рацемических смесей на хиральных неподвижных фазах (ХНФ) является перспективным направлением в производстве гомохиральных реагентов и широко используется в фармацевтической промышленности. Для изучения механизмов адсорбции на антибиотиковых ХНФ часто привлекают метод термодинамического анализа. В представленной работе рассматриваются особенности применения данного метода на примере изучения адсорбции энантиомеров дипептида глицил-аспарагиновой кислоты (Гли–Асп) на ХНФ Nautilus-E с привитым антибиотиком эремомицином.

Работа выполнялась на хроматографе Thermo Scientific Utimate 3000 с УФ-детектором. Использовалась хроматографи-

123

ческая колонка Nautilus-E (ЗАО «БиоХимМак СТ», Москва) длиной 250 мм, диаметром 4,6 мм с размером частиц 7 мкм. Подвижной фазой служили ацетатные буферные смеси в растворителе вода-метанол (60:40) с рН, варьируемой в диапазоне 4,6–6,8. Задавали pH, изменяя соотношение соли и кислоты, при сохранении общей концентрации смеси 0,1 М. Расход подвижной фазы 1 мл/мин. Измерения проводили при температурах 20, 25, 30 и 40 оС. Использовали раствор DL–Гли–Асп с концентрацией 0,64 г/л, объём пробы составлял 2 мкл.

При всех исследованных условиях наблюдалось полное разделение L– и D–Гли–Асп; первым элюировался L-энантио- мер. Теплота и энтропия адсорбции увеличиваются (по абсолютной величине) с ростом pH, при этом коэффициент удерживания (k’) обоих энантиомеров уменьшается. Поскольку при этом происходит удаление от pI дипептида, можно заключить, что адсорбция анионной формы характеризуется более существенными конфигурационными изменениями в системе по сравнению с цвиттер-ионной и катионной формами, такими, что более сильный энтропийный эффект с опережением компенсирует положительный энтальпийный эффект и приводит к падению удерживания. С точки зрения механизма адсорбции последнее объясняется одновременным действием двух факторов: уменьшением доли анионообменных центров на поверхности ХНФ и увеличением концентрации ацетат-аниона – десорбента для центров анионного обмена. По-видимому, именно ионообменное равновесие S–Гли–Асп- + Ac- ↔ S–Ac- + Гли–Асп- на хиральном селекторе S отвечает за более сильный энтропийный

энантиоселективность ХНФ, которая тем выше, чем больше по абсолютной величине разность свободных энергий адсорбции

124

энтропийная разность меняет знак при рН = 5,9. Таким образом, при значениях рН < 5,9 энантиоразделение является энтальпий- но-контролируемым процессом, а при более высоких рН – эн- тропийно-контролируемым. Отрицательные значения энергии Гиббса свидетельствуют о том, что в независимости от типа термодинамического контроля процесса D–Гли–Асп связывается с хиральным селектором (привитой частицей эремомицина) прочнее, чем L-энантиомер.

УДК 620

А.Н. Журавлев, А.А. Пермяков

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПАСНОСТИ ВЗРЫВА ОБЛАКА ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ С УЧЕТОМ ЕГО ДРЕЙФА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТЕОПАРАМЕТРОВ

МБОУ «Лицей № 1», г. Пермь

Целью работы является изучение методов моделирования опасности взрыва облака топливно-воздушной смеси с учетом его дрейфа в зависимости от метеопараметров. Эксплуатация производственных объектов нефтехимического комплекса сопряжена с опасностью их активного воздействия на экологическое состояние окружающей среды как в нормальных режимах функционирования, так и при возможных ситуациях, не предусмотренных действующими технологическими регламентами. Обеспечение приемлемого уровня промышленной и экологической безопасности химико-технологических объектов может быть достигнуто путем прогнозирования опасностей и их проявлений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

125

•ИсследованиенекоторыхаварийсовзрывамиоблакаТВС.

•Ознакомление с методиками моделирования опасности

взрыва.

•Моделирование опасности взрыва облака ТВС с учетом его дрейфа в результате аварии на установке производства формалина.

Одним из наиболее опасных сценариев возникновения и развития крупных промышленных аварий является полное мгновенное разрушение технологического оборудования, содержащего жидкую и парогазовую фазы опасного вещества одновременно. После разрушения образуется первичное облако, которое при отсутствии мгновенного воспламенения способно дрейфовать по ветру в окружающей среде. Из пролива происходит испарение опасного вещества, в результате чего образуется вторичное облако, которое также способно дрейфовать по ветру, сохраняя способность к взрывному превращению.

Одним из факторов, влияющих на дрейф облака ТВС. является устойчивость атмосферы, в работе классы устойчивости приняты по Паскуиллу. Классы различаются в основном интенсивностью вертикального перемешивания воздуха.

Для определения вероятности реализации того или иного класса устойчивости атмосферы, а также для определения вероятности направлений ветра и скорости ветра была подвергнута статистической обработке соответствующая база метеоданных за последние 15 лет.

Алгоритмы расчета вероятности взрыва реализованы в виде компьютерной программы «FORS».

Были определены взрывоопасные массы для всех возможных сценариев дрейфа облака ТВС в зависимости от скорости ветра и класса устойчивости атмосферы, а также вычислены избыточное давление и импульс во фронте воздушной ударной волны (ВУВ), и вероятность разрушения объектов и поражения людей ударной волной при участии во взрыве максимально возможной массы топлива.

126

Таким образом, применяемая методология позволяет учесть основные механизмы развития взрывных явлений и может быть применена при обеспечении требований промышленной и экологической безопасности при проектировании и строительстве.

Кроме того, моделирование дрейфа облаков опасных химических веществ в соответствии с метеопараметрами можно использовать для оценки вероятности реализации той или иной концентрации токсиканта в любой точке рассматриваемой территории. Это позволит прогнозировать экологический риск в результате выброса опасного химического вещества.

УДК 663.18, 661.183

К.А. Евко, А.В. Виноградова, Е.А. Фарберова

ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ АКТИВНЫХ УГЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ МИКРООРГАНИЗМОВ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

В физическом плане атмосферный воздух представляет собой полидисперсный аэрозоль, в котором помимо мельчайших механических и химических частиц присутствуют микроорганизмы, количество которых варьируется в широких пределах в зависимости от места отбора пробы – от сотен до десятков тысяч клеток в 1 м3. Поэтому содержание микроорганизмов в воздухе как жилых, так и производственных помещений подлежит определению и нормируется.

Воздух в промышленной биотехнологии используется для аэрации культуральных жидкостей, для распылительной сушки некоторых препаратов, а также для вентиляции помещений цехов готовой продукции, микробиологических лабораторий

127

ит. п. В биотехнологических процессах наибольшая загрязнённость воздуха микроорганизмами наблюдается при осуществлении процессов ферментации.

Специфика очистки воздуха от микробного аэрозоля состоит в фильтровании его через толстые слои зернистого или волокнистого материала. Наиболее простыми и экологичными являются фильтрующие материалы на основе углерода. Для них характерны большое разнообразие форм и меняющиеся в широком диапазоне свойства. Среди этих материалов особое место занимают высокопористые тела, обладающие развитой поверхностью, что обусловливает ряд их уникальных свойств.

Высокопористые углеграфитовые материалы находят широкое применение в различных промышленных процессах химической технологии благодаря таким уникальным свойствам, как высокая проницаемость и термостойкость (сопротивление термоударам) в сочетании с высокой химической стойкостью во многих окислительных химических средах, легкая механическая обрабатываемость, что позволяет изготавливать из них изделия практически любой формы и размеров.

Однако процесс адсорбции микроорганизмов на углеродных сорбентах не оказывает отрицательного воздействия на жизнеспособность клеток, обеспечивая лишь временный обеззараживающий эффект. Это свидетельствует лишь о кратковременных бактериостатических свойствах углеродных сорбентов

иотсутствии бактерицидных свойств. Поверхность углеродного сорбента иногда даже может служить питательной средой для развития микроорганизмов, что крайне нежелательно. В связи с этим для наилучшего обеззараживания воздуха перспективно использование фильтрующих устройств с бактерицидными углеродными сорбентами.

Целью данной исследовательской работы является разработка углеродного сорбента, обеспечивающего практически полное поглощение микроорганизмов из воздуха и препятствующего их размножению, т.е. сорбента, обладающего бактерицидными свойствами.

128

В качестве углеродных сорбентов были выбраны шесть марок промышленных активных углей из различных видов сырья, характеристика которых приведена в таблице.

Образец активного угля на основе скорлупы кокоса характеризуется большой долей микропор, образцы активных углей на основе скорлупы грецкого ореха и каменного угля – большой долей мезопор, а образец активного угля на основе древесины характеризуется большой долей макропор.

Водная вытяжка активного угля КАУ имеет кислую среду, АГ-5 – нейтральную, ауглиАГ-3, БАУ-АиГР– щелочнуюсреду.

Наибольшей зольностью характеризуется образец активного угля марки АГ-5, также он имеет наименьшее содержание поверхностных основных групп, а наибольшее содержание поверхностных основных групп наблюдается у активного угля из скорлупы грецкого ореха ГР.

Характеристики активных углей

Различия в характеристиках активных углей предполагают и различия в их адсорбционной способности по отношению к микроорганизмам. С целью выбора наиболее активного сорбента из исследованных образцов создана установка для про-

129

пускания потока воздуха через слой сорбента. Разработана методика, позволяющая анализировать содержание микроорганизмов при ферментации воздуха до и после прохождения его через углеродный сорбент. Результаты эксперимента анализируются.

Дальнейшей задачей исследований являются поиск способа модификации углеродных сорбентов с целью придания им антисептических свойств и оценка их эффективности.

УДК 660

Д.Г. Сентебова1, Н.В. Лагутина2, Т.В. Сентебова3

АНАЛИЗ НЕОБХОДИМОСТИ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА РЕКИ ЯУЗЫ НА ОСНОВЕ СРАВНЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

1Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, г. Москва

2Институт природообустройства им. А.Н. Костякова, г. Москва 3Пермский национальный исследовательский политехнический университет

На сегодняшний день существует проблема ухудшения качества воды малых рек Москвы, связанная с быстрой урбанизацией и ростом производства и потребления [1]. Для грамотного управления водными ресурсами мегаполиса необходимо получать достоверную информацию о качестве воды [2].

Цель работы заключается в анализе необходимости оптимизации системы мониторинга реки Яузы на основе сравнения комплексных гидрохимических показателей.

При проведении рекогносцировочного обследования было установлено, что по мере приближения к устью происходит усиление мутности воды в реке, запах становится более ощути-

130