3235

1. БИОТЕХНОЛОГИИ

УДК 663.4

БИОСОВМЕСТИМЫЕ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ НАНОСЕНСОРЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СВЕЖЕСТИ ПИВА

Ю.В. Пожидаева, А.В.Паршина, О.В.Бобрешова Воронежский государственный университет

E-mail: ledi601@mail.ru

При несоблюдении условий производства, бутилирования и хранения в непастеризованном пиве в результате ферментативных окислительно-восстановительных процессов образуются токсичные вещества, приводящие к снижению срока годности продукта. В связи с этим необходимо контролировать степень свежести пива на производстве, при приеме товара и непосредственно при розливе. Однако, существующие на сегодняшний день приборы для анализа пива (на основе оптических методов, методов дифференциального нефелометрического титрования, фотоколориметрии, ионной хроматографии) направлены на контроль основных физикохимических показателей пива (содержания спирта, сухого остатка, экстрактивности начального сусла и др.) и не позволяют проводить in situ анализ (в «полевых» условиях) степени свежести пива. Использование вышеперечисленных методов для контроля качества пива предполагает длительность, сложность анализа и пробоподготовки, наличие высококвалифицированного персонала, использование дорогостоящего импортного оборудования (Германия, FunkeGerber, Pfeuffer). Данный проект направлен на исследование

иразработку простых, автоматизированных, стабильных, чувствительных, экспрессных потенциометрических биосовместимых наносенсоров и мультисенсорных систем для in situ определения степени свежести пива, которые будут доступны для всех категорий изготовителей, переработчиков, контролирующих организаций

ипотребителей.

Целью проекта является создание новых потенциометрических наносенсоров и мультисенсорных систем на основе оригинального метода оценки потенциала Доннана [1], алгоритмов многомерного анализа, оригинальных способов модификации биосовместимых материалов наносенсоров, современных методов исследования

11

электрохимических свойств и субмикроструктуры биосовместимых материалов наносенсоров, предназначенных для экспрессного in situ определения степени свежести пива в аналитических лабораториях ОТК пивоваренных заводов, частных малых пивоварнях, а также сети ресторанов и пабов.

В качестве решения заявленных проблем мы предлагаем биосовсестимые наносенсорные системы для определения степени свежести пива. Нами разработан и запатентован наносенсор [2] на основе биосовместимых перфторированных сульфокатионитовых полимеров (ПСП), аналитическим сигналом которого является потенциал Доннана. Оригинальная организация биосовместимого наносенсора позволяет нивелировать влияние миграции и диффузии на аналитический сигнал, составляющих проблему для известных ионоселективных электродов и повысить, таким образом, точность, стабильность и чувствительность анализа. Преимуществом наносенсоров является использование биосовместимых электродоактивных перфторированных ионообменных полимеров (в том числе наномодифицированных), что позволяет варьировать чувствительность и селективность сенсоров к компонентам сложных водно-органических сред. Потенциалопределяющие ионообменные и протолитические реакции позволяют использовать биосовместимые наносенсоры в качестве кросс-селективных для создания мультисенсорных систем. В настоящее время разработаны и запатентованы ряд мультисенсорных измерительных комплексов для определения органических и неорганических электролитов при совместном присутствии в водных растворах и пищевых продуктах

[3-4].

Литература

1.Пат. 2250456 РФ. / Бобрешова О.В., Кулинцов П.И., Новикова Л.А.; заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. ун-т. – № 2003125467; заявл. от 18.08.2003; опубл. 20.04.2005.

2.Пат. 2376591 РФ. / Бобрешова О.В., Паршина А.В., Агупова М.В., Тимофеев С.В., заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. ун–т.

3.Пат. 87260 РФ. / Бобрешова О.В., Паршина А.В., Тимофеев С.В., Полуместная К.А., заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. ун-т.

4.Патент РФ. № заявки 2011107416, приоритет от 25.02.2011. Потенциометрический мультисенсорный измерительный комплекс для совместного определения органических электролитов в водных растворах / Бобрешова О.В., Паршина А.В., Пожидаева Ю.В., Тимофеев С.В.

12

УДК 632.08

РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА СЕМЯН ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

А.А.Попова Воронежская государственная лесотехническая академия

E-mail: logachevaaa@rambler.ru

По данным Института космических исследований РАН, в 2010 г. на террритории РФ было пройдено огнем 5,8 млн. га. [1]. Более половины площадей этих пожаров приходятся на территории покрытые лесом. В связи с этим необходимо осуществлять лесовосстановительные работы. Основными породами древесных, поврежденных пожарами, являются хвойные деревья. После рубки вместо хвойных появляются лиственные породы, поэтому при лесовосстановлении приоритет отдают ценным лиственными породам – дуб, береза, бук, граб, липа и др. Для эффективности ведения работ по лесовосстановлению необходим качественный посадочный материал.

В связи с этим, целью данного проекта является разработка цитогенетических и молекулярно-генетических методов оценки качества семян древесных растений на примере дуба черешчатого.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: сбор семенного материала от плюсовых деревьев, фенотипически нормальных и фенотипически угнетенных деревьев; определение физиологических показателей семян (масса, размер, поврежденность); проращивание, цитогенетический анализ и молекулярногенетический анализ на генетическую вариабельность; закладка опытной площадки под посадку для выращивания саженцев; оценка развития проростков в открытом грунте. Анализ корреляционных связей между параметрами качества семян, характеристикой материнского дерева и физиологическими параметрами прорастания семян.

Материалы и методика.

Цитогенетический анализ проводится на микропрепаратах проростков желудей (1 проросток – 1 препарат). Методика приготовления давленных препаратов описана в работах Калаева [2]. На препаратах учитывается число клеток с делениями, распределение

13

стадий митоза, количество клеток с патологиями митоза и тип патологий.

Молекулярно-гентический анализ проводится с помощью ПЦР реакции на микросаттелитные ДНК с использованием ISSRмаркеров [3].

По результатам цитогентического анализа реакций проростков семенного потомства деревьев дуба черешчатого на антропогенное воздействие выявлено снижение митотической активности в клетках проростков семенного потомства деревьев дуба черешчатого, произрастающих на территории вблизи автомагистрали, по сравнению с контролем (БУНЦ «Веневитинова»), задержка митоза на разных стадиях, а также увеличение доли клеток с патологиями митоза, появление тяжелых повреждений хромосом и митотического аппарата клетки (трехполюсные митозы, агглютинации).

Т.о., на основании использования цитогенетического метода дает возможность провести оценку состояния митотической системы семенного потомства от определенного дерева. Молекуляр- но-генетический метод позволит ответить на вопрос о генетической однородности семян и о возможности применения предлагаемого метода оценки качества семян.

Литература

1.(http://smis.iki.rssi.ru/fire_reports/sum2010/s2010.htm).

2.Калаев В.Н. Цитогенетические реакции лиственных древесных растений на стрессовые условия и перспективы их использование для оценки генотоксичности окружающей среды : дис. ... докт. биол. наук / В.Н. Калаев. – Воронеж, 2009. – 414 с.

3.Гостимский C.А. Изучение организации и изменчивости генома растений с помощью молекулярных маркеров / C.А. Гостимский, З.Г. Кокаева, Ф.А. Коновалов // Генетика. – 2005. - Т. 41. - №4. – С.

480- 492.

14

УДК 665.1.09

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИМИТАТОРА МОЛОЧНОГО ЖИРА И ПРОДУКТОВ НА ЕГО ОСНОВЕ

Н.А.Подгорный, Е.С.Скрыльникова, Е.Г.Коротков, Е.И.Мельникова Воронежский государственный университет инженерных технологий

E-mail: ak198721@mail.ru

Актуальность выполненных исследований обоснована реализуемыми на государственном уровне приоритетными национальными проектами «Развитие АПК», «Здоровье» и задачами, поставленными правительством Российской Федерации в рамках Доктрины продовольственной безопасности, предусматривающими разработку и внедрение качественно новых функциональных продуктов на основе ресурсосберегающих технологий. В условиях дефицита молочного сырья особую важность приобретают вопросы утилизации подсырной сыворотки

– ценного сырьевого ресурса, не востребованного отраслью. Структура питания населения экономически развитых стран

характеризуется высокой энергоемкостью пищевого рациона, превышением потребления жиров более, чем в 2 раза. В этой связи задача снижения калорийности пищевых рационов, в частности за счет уменьшения потребляемых жиров, является весьма актуальной и своевременной.

Цель работы – получение новой пищевой композиции – имитатора молочного жира и ее реализация в производстве низкокалорийных функциональных продуктов питания.

Для достижения поставленной цели планируется решить следующие задачи:

обосновать выбор сырьевых источников, не востребованных молочной отраслью, для получения пищевой композиции, имитирующей флейвор молочного жира и повышающей пищевую ценность продуктов;

исследовать состав, в том числе аминокислотный, органолептические и функционально-технологические свойства, пищевую и биологическую ценность имитатора молочного жира, оптимизировать условия его получения и разработать технологию;

разработать технологии производства низкокалорийных

15

функциональных пищевых продуктов, в том числе, молокосодержащих на основе предложенного имитатора молочного жира;

оптимизировать рецептуры низкокалорийных функциональных пищевых продуктов;

исследовать показатели качества и безопасности низкокалорийных пищевых продуктов, установить их хранимоспособность;

провести оценку конкурентоспособности на рынке продуктов данной ассортиментной группы, промышленную апробацию и внедрение предложенных технологий на пищевых предприятиях.

Нами разработана технологическая схема модификации состава и свойств подсырной сыворотки для получения имитатора жира, которая предусматривает применение методов молекулярноситовой фильтрации и термомеханической обработки. Формирование структуры нанотрубок из белков молочной сыворотки позволяет получить пищевую композицию, имитирующую флейвор молочного жира с улучшенными функционально-технологическими свойствами (гелеобразующая, эмульгирующая способность, текстурирование).

Разработана технология йогурта, предусматривающая замену жиросодержащих компонентов новой пищевой композицией. Результаты исследования реологических и органолептических показателей йогурта позволяет сделать вывод, что замена цельного молока в традиционной нормализованной смеси позволяет получить продукт стандартного качества. Кроме того, имитатора жира характеризуется стимулирующим действием по отношению к бифидобактериям. Употребление низкокалорийного йогурта снижает риск воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, способствует укреплению защитных функций организма и профилактике заболеваний, связанных с питанием (дисбактериоз, ожирение и др.).

Реализация ценного состава и свойств имитатора молочного жира в технологии функциональных продуктов питания для полной или частичной замены пищевых жиров и масел позволит получить традиционно востребованные продукты с повышенной пищевой, биологической ценностью и низкой калорийностью.

16

УДК 630.564

ФОРМИРОВАНИЕ И РОСТ ИСКУССТВЕННЫХ ЛИНЕЙНЫХ НАСАЖДЕНИЙ В КУРСКОЙ ОБЛАСТИ

М.М.Бондарев Воронежская государственная лесотехническая академия

E-mail: vglta@vglta.vrn.ru

Для условий Курской области впервые обоснованы оптимальные параметры искусственных линейных защитных насаждений с точки зрения лесокультурной и лесоводственномелиоративной оценки. Дана оценка экологической эффективности насаждений.

Целью исследований является определение оптимальных структурных параметров искусственных защитных насаждений с учѐтом их лесокультурных и лесоводственно-мелиоративных свойств в Курской области.

Задачи исследований: изучить рост искусственных насаждений в зависимости от почвенных условий и агро-технических приемов их создания; определить степень абиотического влияния линейных насаждений; выполнить оценку продуктивности фитоценозов; установить экономическую эф-фективность защитных насаждений из различных древесных пород.

Для изучения роста и состояния искусственных линейных насаждений в 11 районах Курской области было заложено 200 временных пробных площадей с участием берѐзы повислой, дуба черешчатого, тополя бальзамического и других различных конструкций. При изучении использовались: Методика системных исследований лесоаграрных ландшафтов (1985) и общепринятые методики

влесной таксации.

Влинейных насаждениях на чернозѐмах в возрасте 35 лет, состоящих из дуба черешчатого в смешении с тополем бальзамическим и ясенем обыкновенным при размещении посадочных мест 2,5х1,0 м, дуб имеет более высокие таксационные показатели в ду- бово-ясеневых насаждениях (на 5,7...9,0 %), чем с участием тополя бальзамического. В искусственных насаждениях из берѐзы повислой в возрасте 25...40 лет уменьшение густоты посадки растений с 4000 до 3333 шт/га приводит к увеличению сохранности, средней высоты, диаметра и запаса стволовой древесины на 2,4...13,2 %.

17

Увеличение количества рядов (от 2 до 7) и ширины насаждений (от 5,0 до 17,5 м) при густоте посадки 3333...4000 шт/га в возрасте 30...37 лет способствует уменьшению сохранности берѐзы повислой на 6,4...7,7 %, показателей средней высоты, диаметра и их приростов на 5,0...5,8 %. В чистых по составу искусственных защитных насаждениях из тополя бальзамического на чернозѐмах и серых лесных почвах в возрасте 25...50 лет при размещении посадочных мест 2,5...3,0х1,0 м отмечается снижение сохранности на 2,2...3,0 %, энергии роста по высоте и диаметру на 4,1...11,6 % при увеличении рядности культур от 2 до 4 и ширины от 6,0 до 12,0 м.

Более эффективными насаждениями в агроэкологическом плане являются защитные лесополосы продуваемой конструкции, которые эффективно снижают скорость ветра до 35 Н (высот насаждения). Лесные полосы плотной конструкции наименее эффективны и их дальность влияния распространяется лишь до 21 Н. От влияния линейных насаждений продуваемой конструкции показатель продуктивности прилегающих сельскохозяйственных фитоценозов выше на 16,2 %, ажурной конструкции − 13,7 и плотной − 12,6 %. Положительный экономический эффект от дубовых насаждений продуваемой конструкции начинается с 8, ажурных − 14 и плотных − 24 лет. Насаждения с главными породами тополем бальзамическим и берѐзой повислой создают экономический эффект уже с возраста 5 лет. Наибольший прирост продукции в 10летнем возрасте наблюдается от воздействия насаждений продуваемой конструкции из березы повислой и тополя бальзамического, который составляет от 33 до 83 тыс. руб.

Вопросами создания высокоэффективных искусственных насаждений в ЦЧР и в других регионах нашей Страны посвящены работы многих авторов, таких как Редько, 1998; Манаенков, 2004; Кузин, 2005; Волков, 1982; Ахтямов, Петров, 1991; Чернодубов, 2007; Шульга, 2010; Трещевский, 1998; Постолов, 2003; Панков, 2000; Михин, 2006; Павловский, 1988; Трибунская, 1990; Родин, 2008; Попов, Ковалѐв, 1973; Константинов, 1974. Однако, для условий Курской области получены результаты подтверждающие основные закономерности лесоводственно-мелиоративных особенностей ЗЛН, но и в свою очередь имеют отличительные зональные особенности.

18

УДК 602.44

РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОАКТИВНОЙ α- L-ФУКОЗИДАЗЫ

О. С.Корнеева, С.В.Кирьянова Воронежский государственный университет инженерных технологий

E-mail: kiryanova_sv@mail.ru

Поиск новых веществ с иммунотропным действием с целью поддержания иммунитета живого организма остается актуальной проблемой. Одним из таких веществ является фукоза - структурный фрагмент гликозидов и полисахаридов наземных растений, водорослей и грибов. Наша работа направлена разработку биотехнологии высокоактивной α-L-фукозидазы с целью получения фукозы и применения ее в фармацевтической промышленности и сельском хозяйстве.

Потенциальным источником фукозы являются фукоиданы – матричные сульфатированные гетерополисахариды клеточных стенок бурых водорослей. Состав биологичеки активных веществ в зависимости от видовой принадлежности водорослей различается. Содержание фукоидана в бурых водорослях варьирует в пределах 0,6 – 7,9% на сухое вещество. Наиболее богаты фукозой полисахариды водорослей родов Fucus и Laminaria.

Фукозидазы - гликозидгидролазы, катализирующие гидролиз О-гликозидных связей основной цепи фукоиданов с образованием свободной L-фукозы. Препараты чистой фукозы обладают широким спектром биологических активностей, среди которых необычайно важным является ее роль в репродуктивных и иммунных процессах позвоночных. Установлено, что остатки фукозы сконцентрированы на определенном участке поверхности яйцеклетки, через который возможно проникновение сперматозоидов. Сперматозоиды содержат фермент фукозидазу, локализованный на акросоме. Предполагается, что с помощью этого фермента обеспечивается адгезия сперматозоида к оболочке ооцита.

Фукоза выполняет важные биологические функции в процессах онтогенеза и клеточной дифференциации. Установлено, что у мышей с нарушенным синтезом фукозилированных гликанов

19

наблюдается хронический иммунодефицит и недоразвитость ткани тимуса.

Интерес к фукозе и ее биологической роли в живых организмах обусловлен еще и тем, что она может, по всей видимости, оказывать пребиотическое действие и применяться для поддержания нормальной микрофлоры человека.

Целью работы является создание генно-инженерного штамма, продуцирующего высокоактивную α-фукозидазу, и получение препаратов чистой фукозы и фукозосодержащих олигосахаридов.

На кафедре микробиологии и биохимии ВГТА ведутся работы по разработке биологических методов получения минорных сахаров и изучению их функциональных свойств. Разработан способ выделения фукоиданов из растительного сырья, установлено положительное влияние фукозы на репродуктивную функцию мышей, что открывает путь к созданию на ее основе биологически активных и кормовых добавок для повышения репродуктивной функции сельскохозяйственных животных. Также было изучено влияние фукозы на иммунитет млекопитающих и доказано, что включение фукозы в диету приводит к повышению уровня иммунного ответа у млекопитающих.

Известные на сегодняшний день продуценты фукозидаз обладают преимущественно α-1,2-специфичностью и, соответственно, не способны гидролизовать фукоидан водорослей, содержащий в основном α-1,3-фукозидные связи.

Также низкая активность α-фукозидазы делает нерациональным применение технологии получения фукозы в промышленных масштабах.

В ходе выполнения работ будет получен стабильный генноинженерный штамм – продуцент высокоактивной α-фукозидазы. Высокая активность ферментного препарата, доступность на территории России биомассы водорослей, которая в ряде регионов является загрязнителем прибрежной зоны, значительно удешевят производство фукозы и фукозосодержащих гидролизатов в промышленных масштабах.

20