Химия. Экология. Биотехнология - 2016

носителе. Показано, что изотерма адсорбции фенола на полученном носителе описывается уравнением Ленгмюра со следующими параметрами: константа адсорбционного равновесия K = 0,236 л/мг; величина предельной адсорбции A∞ = 80 мг/г. Установлено, что кинетика адсорбции фенола на магнитосепарируемом носителе описывается уравнением модели псевдовторого порядка.

УДК 661.124

Е.В. Кивилев1, Э.Н. Позюмко2, А.А. Ботева1

СИНТЕЗ И БИОТРАНСФОРМАЦИЯ 3-БЕНЗОИЛХИНОЛИН-4(1Н)-ОНА

1Пермский национальный исследовательский политехнический университет

2Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, г. Пермь

Соединения класса 4-хинолонов проявляют различные виды биологической активности в зависимости от природы заместителей вокруг ключевого фрагмента. Известны 4-хинолоны, обладающие противоопухолевой, противовирусной (ВИЧ) и другими видами активности, широко применяются в медицинской практике антибактериальные 4-хинолоны [1, 2]. Исследования соотношений «структура – активность» и поиск новых биологически активных 4-хинолонов до сих пор остаются актуальными.

С развитием методов биотехнологии широкое распространение получило использование ферментативного метаболизма микробов для получения и трансформации антибиотиков и других веществ [3, 4]. Из литературы известны примеры микробной трансформации 4-хинолонов, Так, культуры Beauveria bassiana,

81

Streptomyces achromogenes гидроксилируют норфлоксацин [5]; культуры гриба Penicillium adametzi гидроксиметилируют налидиксовую кислоту [6]; Gloeophyllum striatum деметилируют моксифлоксацин [7] и т.д.

Целью исследования являются синтез 3-бензоилхинолин- 4(1Н)-она и его биотрансформация при помощи биомассы микроорганизмов.

В продолжение исследований по биотрансформации соединений, содержащих 4-хинолоновый фрагмент [8], был синтезирован 3-бензоилхинолин-4(1Н)-он с использованием известных реакций термического декарбонилирования метил 1-фенил-4,5- диоксо-4,5-дигидро-1Н-пиррол-2-карбоксилата, с последующим гидролизом полученного метилового эфира и декарбоксилированием соответствующей кислоты [9, 10].

Трансформацию 3-бензоилхинолин-4(1Н)-она в концентрациях, мг/мл: 0,006, 0,0125, 0,025, 0,1 проводили с использованием биомассы исследуемых штаммов в 30 мл 10 мМ калийнатрий фосфатного буфера, pH 7,2 ± 0,2 в колбах Эрленмейера на шейкере (120 об/мин), при температуре 30 °С в течение 7 сут. Далее проводили экстракцию этилацетатом. Для оценки субстратов и продуктов метаболизма 3-бензоилхинолин-4(1Н)-она в супернатанте использовали методы хромато-масс-спектро-

метрии на аппарате 689/573Т MSD (“Agilent, Hewlett Packard”), ТСХ и ВЭЖХ (Shimadzu Prominence XR).

Установлено, что селекционированные культуры способны к медленному росту с использованием 3-бензоилхинолин-4(1H)- она в качестве единственного ростового субстрата. В экстрактах культуральных жидкостей был обнаружен исходный 3-бензоил- хинолин-4(1Н)-он. Использованные аналитические методы в условиях предложенной схемы эксперимента не позволили выявить продукты биотрансформации, что свидетельствует в пользу биодеградации исследуемых соединений или адсорбции клетками продуктов биотрансформации.

82

Список литературы

1.Mugnaini C., Pasquini S., Corelli F. // Curr. med. chem. – 2009. – Vol. 16. – №. 14. – P. 1746–1767.

2.Daneshtalab M., Ahmed A. // J. Pharm. Pharm. Sci. – 2011. – Vol. 15. – № 1. – P. 52–72.

3.Vejvoda V. [et al.] // Biotech. let. – 2007. – Vol. 29. – № 7. – P. 1119–1124.

4.Seeger M. [et al.] // App. envir. microbiol. – 2003. – Vol. 69. – № 9. – P. 5045–5050.

5.Kieslich K. [et al.] // Chemi. Berich. – 1973. – Vol. 106. – №. 8. – P. 2636–2642.

6.Hamilton P.B. [et al.] // App. microbiol. – 1969. – Vol. 17. – №. 2. – P. 237–241.

7.Wetzstein H.G., Dalhoff A., Karl W. // 37th Interscience Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy. – Toronto, Canada (p. 172, abstract F-157). – 1997.

8.Кивилёв Е.В. Химия. Экология. Биотехнология: тез. докл. XVII регион. науч.-практ. конф. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – С. 66–68.

9.Андрейчиков Ю. С. [и др.] // ЖОрХ. – 1989. – № 2. –

С. 1045–1053.

10.Larina N.A. [et al.] // Tetrahed. – 2010. – Vol. 66. – № 42. – P. 8291–8299.

83

УДК 579.66

А.А. Глушкова1, Ю.Г. Максимова2

ВЫДЕЛЕНИЕ ШТАММОВ БАКТЕРИЙ, ДЕГРАДИРУЮЩИХ АНИЛИН

1Пермский национальный исследовательский политехнический университет

2Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, г. Пермь

Анилин – представитель класса ароматических аминов, токсичное вещество, которое может проникать в организм через органы дыхания в виде паров, а также через кожу и слизистые оболочки. Анилин и его производные попадают в окружающую среду в составе сточных вод нефтяной, бумажной, угольной

ихимической промышленности. Выброс в окружающую среду анилина в виде отходов соответствующих производств постоянно возрастает и в настоящее время является проблемой. Очистка почвы и вод, загрязненных анилином, может производиться биотехнологическим путем с помощью микроорганизмов, селекционированных в направлении повышения их анилин-дегра- дирующих способностей.

Цель работы – выделение штаммов микроорганизмов, использующих анилин в качестве источника углерода или азота,

иизучение их биодеградирующих способностей по отношению

канилину.

Входе работы из садовой почвы с превышением ПДК акрилонитрила в 100 раз, осадка с внутренней поверхности труб коммуникаций завода «Минеральные удобрения» и активного ила

биологических очистных сооружений коммунальных стоков г. Перми было выделено шесть изолятов бактерий, способных расти на анилине в качестве источника углерода или азота. Только из активного ила БОС был выделен изолят, использующий анилин

84

вкачестве единственного источника углерода иазота. Из образцов биообрастаний труб завода минеральных удобрений и из почвы,

вкоторой ПДК акрилонитрила экспериментально был превышен

в100 раз, были выделены изоляты микроорганизмов, использующие анилин либо в качестве источника углерода, либо в качестве источника азота. Проведена первичная идентификация штаммов. Все штаммы были неферментирующими, грамотрицательными, оксидазоположительными, 3 штамма из 6 были каталазоположительными. Все выделенные штаммы росли на сахарах, значительный рост был отмечен на маннозе, арабинозе, галактозе, сахарозе, цитрате, мальтозе, орнитине, ацетате.

Изучен рост штаммов на высоких концентрациях анилина

вкачестве единственного источника углерода. Отмечено помутнение водной фазы, а также образование биопленок бактерий на гидрофобной фазе анилина. Выделенные штаммы могут быть подвергнуты дальнейшей селекции с целью повышения их биодеградативной способности по отношению к анилину.

УДК 579

А.Ю. Максимов, Н.Б. Ремезовская, Е.Д. Гилева

БИОТРАНСФОРМАЦИИ, КАТАЛИЗИРУЕМЫЕ ЭСТЕРАЗАМИ В ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМАХ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Эстеразы – ферменты, катализирующие в клетках гидролитическое расщепление сложных эфиров на спирты и кислоты при участии молекул воды (гидролиз). Эстеразы активно используются в различных отраслях. Они применяются в химической и фармацевтической промышленности, а также играют важную роль в пищевой промышленности, например, при производстве вкусовых и ароматических веществ. Одним из интен-

85

сивно развивающихся направлений в биотехнологии является использование иммобилизованных эстеразосодержащих микроорганизмов.

Иммобилизация на нерастворимых носителях – один из наиболее эффективных методов стабилизации клеток. Такие системы позволяют использовать их многократно с высоким выходом целевых продуктов, при этом техническое решение таких процессов существенно упрощено по сравнению с процессами на основе свободных клеток.

Объектом исследования является штамм актинобактерий Rhodococcus erythropolis П3-8, обладающий карбоксилэстеразной активностью (штамм получен из лабораторной коллекции, выделен из лесной почвы в г. Перми).

В ходе работы была проведена иммобилизация исследуемого штамма путем адсорбции на КВУ (каталитически волокнистый углерод) на вермикулите, а также были изучены условия, параметры и эффективность биоконверсии эфиров карбоновых кислот (БА) на свободных клетках и полученных сорбентах.

УДК 544

Н.С. Воронина, И.А. Пермякова, В.В. Вольхин

РАЗРАБОТКА СТАДИИ ПРЕДПОДГОТОВКИ ОТРАБОТАННОГО РАСТИТЕЛЬНОГО МАСЛА

КПРОЦЕССУ ТРАНСЭТЕРИФИКАЦИИ

ВМАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА БИОДИЗЕЛЯ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Согласно Парижской климатической конференции 2015 года, проводимой в рамках Конвенции ООН об изменении климата, многие страны подписали международное соглашение о том,

86

что они должны стремиться ограничить прирост средней температуры на Земле в пределах не более чем на 1,5 ºС. Такое решение может оказать влияние на энергетический сектор во всем мире, в том числе и в России, способствуя сокращению роли ископаемого топлива и увеличению роли возобновляемой энергетики. Поэтому всё более актуальным становится постепенное замещение традиционного дизельного топлива биодизелем, одним из главных преимуществ которого называют сокращение несбалансированных выбросов парниковых газов.

Внастоящее время биодизельное топливо получают трансэтерификацией чистых пищевых растительных масел с низкомолекулярными спиртами. Но в последние годы наблюдается тенденция к использованию вторичного сырья. В качестве такового при производстве биодизеля могут использоваться некондиционные растительные масла, которые не пригодны для дальнейшего применения в пищевых целях (например, масла, остающиеся после жарки, или с истекшим сроком годности).

Но в таких маслах содержится большое количество свободных жирных кислот, наличие которых не позволяет провести традиционную реакцию трансэтерификации с щелочным катализатором из-за побочного процесса их омыления. Поэтому данный вид сырьянуждаетсявдополнительнойстадиипредподготовки.

Вданной работе предложено проводить предварительную очистку отработанных масел от свободных жирных кислот с последующей их переработкой по традиционной технологии.

Разработанная технология предподготовки предусматривает переходсвободныхжирныхкислотизмаслянойфазывспиртовую. Результаты такого перехода зависят от нескольких факторов, что потребовало оптимизации ряда зависимостей. Необходимым оказалосьтакжеисследованиефазовогосоставасмесейреагентов.

Осуществление процесса предподготовки отработанного масла позволило понизить содержание в нем свободных жирных кислот до приемлемого уровня.

Очищенное после такой предподготовки отработанное растительное масло уже беспрепятственно может быть использова-

87

но для проведения реакции трансэтерификации при взаимодействии с низкомолекулярным спиртом в присутствии щелочного катализатора.

УДК 661.832.321

С.В. Вавилин, О.А. Федотова, В.З. Пойлов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКОПА ДЛЯ ГРАНУЛИРОВАНИЯ ХЛОРИДА КАЛИЯ МЕТОДОМ ПРЕССОВАНИЯ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

При производстве бумаги и картона на фильтрах водоочистных сооружений целлюлозно-бумажных комбинатов оседает

инакапливается «скоп» – масса, состоящая из целлюлозных волокон, глины, различных органических и неорганических примесей. До настоящего времени скоп практически не используется, вывоз его в отвалы требует значительных затрат. Отвалы занимают большие площади, зачастую пригодные для земледелия.

Из анализа научной и патентной литературы ряд ученых предлагают применять скоп в качестве выгорающей добавки для производства керамического кирпича, дренажных труб и керамзита, материалов строительного назначения. Разработаны технологии изготовления конструкционно-теплоизоляционных материалов, таких как плиты несъёмной опалубки на основе скопа

ипортландцемента и жёсткие теплоизоляционные плиты из скопа с заполнителем.

Однако в настоящее время трудно назвать направление деятельности, которое бы полностью решало проблему утилизации древесных отходов, а именно скопа.

На кафедре химических технологий ПНИПУ проводятся исследования по использованию скопа в качестве связующего

88

для гранулирования флотационного хлорида калия методом прессования.

Объектами исследований являлись таблетки, полученные путем прессования флотационного хлорида калия в ПАО «Уралкалий» (г. Березники) с использованием в качестве связующего скопа – отхода целлюлозно-бумажной промышленности ОАО «Соликамскбумпром» (г. Соликамск). В состав скопа входят целлюлозное волокно (88,6–92,4 %), древесина (7,6– 11,4 %). Был проведен фотомикроскопический анализ для изучения поверхности скопа с использованием электронного микроскопа «S-3400N» японской фирмы «Hitachi». Установлено, что поверхность скопа представляет собой волокнистую структуру, имеются вкрапления древесных опилок.

В результате проведенных исследований установлена принципиальная возможность использования скопа в качестве связующего для гранулирования флотационного хлорида калия методом прессования. Определены условия гранулирования методом прессования, которые позволяют получить таблетки с высокими товарными характеристиками (высокая статическая прочность и низкая гигроскопичность).

УДК 66-971

К.В. Глушанков, Е.А. Фарберова, А.Р. Кобелева

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ ПОГЛОТИТЕЛЯ «КУПРАМИТ»

НА ЕГО АКТИВНОСТЬ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Одной из сложнорешаемых экологических и технологических проблем является очистка отходящих газов от аммиака, аминов, азотсодержащих органических соединений и сероводо-

89

рода. Решение этой проблемы актуально и при создании средств индивидуальной и коллективной защиты органов дыхания от этих высокотоксичных примесей.

В качестве средств защиты органов дыхания широко используют химические поглотители, получаемые импрегнированием пористой основы активными компонентами.

Для очистки газов от аммиака, сероводорода и прочего используют химический поглотитель «Купрамит», получаемый методом обработки активных гранулированных углей АГ-3

иАГ-5 раствором сернокислой меди определенной концентрации с последующей термообработкой продукта.

Эффективность поглотителя зависит от условий проведения процесса, содержаниявнеммеди, температурыиспособасушки.

Целями работы являются обоснование технологических параметров получения поглотителя «Купрамит» на углеродной основе и исследование влияния процесса сушки поглотителя на его активность. В качестве основы поглотителя использован образец гранулированного активного угля АГ-5 партии №16 производства АО «Сорбент».

Исследованы пористая структура, фазовый состав добавки, химический состав образцов поглотителей «Купрамит». Изучена кинетика сушки пропитанного продукта при температурах 100

и200 оС. Установлена зависимость изменения пористой структуры поглотителяотсодержанияактивнойдобавкинаегоповерхности.

Врезультате фазового анализа показано, что на поверхности активного угля при нанесении сульфата меди образуется фаза гидроксосульфата меди.

Работа будет продолжена в направлении изучения зависимости каталитических свойств поглотителя от условий сушки пропитанного продукта.

90