Бромелин – цистеиновая протеаза растительного происхождения, имеет высокие перспективы применения в медицине и промышленности. Растворимые формы фермента подвержены быстрой инактивации вследствие конформационных перестроек, вызванных действием многих химических веществ и физических факторов, поэтому их использование ограничено. Одним из способов преодоления названных затруднений является адсорбция бромелина на различных биополимерах. Адсорбция является наиболее простым методом иммобилизации ферментов, которая влияет на активность биокатализаторов. В связи с вышесказанным, целью исследования было получение комплексов бромелина с микро- и наночастицами карбоксиметилхитозана без и с добавлением аскорбиновой кислоты, определение каталитической активности биокатализаторов и оценка их стабильности при оптимальных условиях функционирования. В ходе работы были синтезированы микро- и наночастицы среднемолекулярного (200 кДа) и высокомолекулярного (350 кДа) карбоксиметилхитозанов без и с добавлением аскорбиновой кислоты, а также получены комплексы бромелина с микро- и наночастицами карбоксиметилхитозана. Функциональная активность препаратов снижалась в течение семи суток эксперимента. Каталитическая способность ассоциатов бромелина с микрочастицами карбоксиметилхитозана с молекулярными массами 200 и 350 кДа увеличилась на 63 и 52 % по сравнению со свободным ферментом. При получении этих же комплексов в присутствии аскорбиновой кислоты, активность увеличилась на 69 % для среднемолекулярного карбоксиметилхитоза и на 55 % для высокомолекулярного карбоксиметилхитозана. Каталитическая способность ассоциатов бромелина с наночастицами карбоксиметилхитозана с молекулярными массами 200 и 350 кДа по сравнению со свободным ферментом увеличилась на 62 и 30 %. При добавлении аскорбиновой кислоты, активность комплексов увеличилась на 65 % для среднемолекулярного карбоксиметилхитоза и на 50 % для высокомолекулярного карбоксиметилхитозана.

Эмульсии – гетерогенные системы, состоящие из двух несмешивающихся жидкостей, широко распространены в пищевой промышленности как основа некоторых продуктов (майонезы, соусы и др.) и в качестве компонентов для создания функциональных продуктов питания, содержащие системы адресной доставки биологически активных веществ (витаминов, нутрицевтиков, флавоноидов и др.). С термодинамической точки зрения эмульсии – неустойчивые системы, обладающие избыточной поверхностной энергией, поэтому для них характерно быстрое разрушение путем фазового разделения. Для решения этой проблемы применяются эмульгаторы – дифильные молекулы различной природы, снижающие поверхностное натяжение, т. е. обладающие поверхностной активностью. Однако большая часть таких стабилизаторов является синтетическими и токсичными продуктами, что значительно ограничивает области их использования в пищевой промышленности. Природные биополимеры, такие как полисахариды и белки, а также их комплексы являются амфифильными макромолекулами, сочетающими в себе как полярные, так и гидрофобные фрагменты, обладают поверхностно-активными свойствами, низкой токсичностью и отличной биосовместимостью, поэтому они могут рассматриваться в качестве перспективных стабилизаторов эмульсий пищевого назначения. Особое место среди полисахаридов занимают хитозаны и альгинаты, которые, кроме прочих названных выше достоинств, являются доступными и дешевыми материалами. Целью настоящей работы является краткий обзор перспектив использования хитозана, альгината натрия и белокполисахаридных комплексов в качестве стабилизаторов эмульсий и пен пищевого назначения. В работе обсуждены возможности применения хитозана, альгината натрия, пропиленгликоль альгината, а также различных белокполисахаридных комплексов в качестве стабилизаторов гетерогенных систем пищевого назначения – пен и эмульсий, являющихся основой многих пищевых продуктов. Кроме того, особое внимание в работе уделяется перспективам внедрения эмульгаторов на основе полисахаридов в промышленное производство и отмечены проблемы, которые предстоит решить для успешной разработки эмульсий, стабилизированных биополимерами, являющихся основой для создания функциональных продуктов питания

Поли-N-винилкапролактам и его сополимеры с N-винилимидазолом изучены в качестве носителей для иммобилизации трипсина. Показано, что иммобилизация трипсина на поли-N-винилкапролактаме практически не влияет на эстеразную активность энзима, а образование ассоциатов трипсина с сополимерами N-винилкапролактама с N-винилимид-азолом приводит к повышению уровня каталитической способности фермента на 39, 26 и 31 % при содержании в носителе винилкапролактамных звеньев 47, 64 и 79 %, соответственно. Для выявления механизма взаимодействия трипсина с полимерами был применен метод ИК-спектроскопии. Установлено, что основной вклад в образование ассоциатов фермент – носитель вносят водородные связи и гидрофобные взаимодействия. Данные результаты актуализируют применение «умных» полимеров в качестве матрицы для иммобилизации биологически активных веществ.

Синтезированы микро- и наночастицы среднемолекулярного и высокомолекулярного хитозанов без и с добавлением аскорбиновой кислоты. Получены ассоциаты бромелина с микро- и наночастицами хитозана. Ассоциаты бромелина с микро- и наночастицами хитозана обладают более высокой стабильностью по сравнению с растворимым ферментом. Снижение протеолитической активности препарата наблюдалось в течение 7 суток эксперимента. Каталитическая способность ассоциатов бромелина с частицами, синтезированными в присутствии аскорбиновой кислоты, была выше, чем с частицами обоих типов хитозанов, синтезированными при ее отсутствии: для микро- и наночастиц среднемолекулярного хитозана эта разница составила 17 и 21 %, соответственно, для микро- и наночастиц высокомолекулярного хитозана — 23 и 26 %, соответственно.

Получены микрочастицы среднемолекулярного и высокомолекулярного хитозанов без и с добавлением аскорбиновой кислоты. Сформированы комплексы этих микрочастиц с растительным ферментом папаином. При создании комплексов папаина с микрочастицами средне- и высокомолекулярного хитозанов без добавления аскорбиновой кислоты ферментативная активность уменьшилась не более чем на 8 % по сравнению со свободным папаином, при комплексообразовании в присутствии аскорбиновой кислоты активность папаина увеличилась на 18 и 10 % соответственно. Свободный фермент после 168 ч инкубации в 0,05 М трис-HCl буфере (pH 7,5) при 37 °C сохранял 15 % каталитической активности, в то время как комплексы с микрочастицами хитозана проявляли ~ 30 % (а комплекс папаина с микрочастицами высокомолекулярного хитозана, полученными с добавлением аскорбиновой кислоты, — 40 %) своей каталитической способности.

Осуществлен синтез редкосшитого гидрофильного полимерного материала со свойствами суперабсорбента, содержащего добавки минеральных элементов и гуминовых кислот. Гравиметрическим методом изучено набухание синтезированных образцов в воде и водном растворе хлорида алюминия. Установлено, что повышение содержания сшивающего агента, как и введение добавок в матрицу полимера, приводит к уменьшению степени набухания полимеров. Показана эффективность синтезированных полимерных материалов при их использовании в качестве суперабсорбента при выращивании ячменя. Внесение их в почву в количестве 10-20 кг/га способствует повышению урожайности культуры на 25 % и повышению микробиологической активности почвы в 2 раза

Изучены сорбционные свойства новых сетчатых сополимеров на основе 1-винил-3,5-диметилпиразола и этиленгликольдиметакрилата по отношения к α-аминокислотам – гистидину и триптофану – в статических и динамических условиях при различных значениях pH. Установлено, что предложенные сорбенты характеризуются высокими значениями степеней концентрирования, малым временем извлечения по отношению к аминокислотам, что позволяет использовать их для сорбционного концентрирования гистидина и триптофана. На основании проведенных исследований разработана методика сорбционно-спектрофотометрического определения гистидина и триптофана в водных растворах.

Радикальной полимеризацией получены сополимеры N-винилкапролактама и N-винилформамида с N-винилимидазолом, 1-винил-3,5-диметилпиразолом и 1-метакрилоил-3,5-диметилпиразолом. Определена их способность к растворению в воде. Для водорастворимых сополимеров изучена эксракционная способность по отношению к α-аминокислоте гистидину. Установлено, что лучшие количественные характеристики экстракционного процесса достигаются при использовании сополимеров, содержащих в макроцепи имидазольные боковые заместители. Найдено, что эффективность процесса извлечения также зависит от конформационного состояния макромолекулы в растворе

Проведено исследование взаимодействия «Линтекс-Мезогеля» с противоопухолевым препаратом паклитаксел методами УФ-, ИК-спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии. Установлено, что взаимодействие между препаратом и «Линтекс-Мезогелем» носит физический характер. Показано, что в состав образующихся при этом ассоциатов входит несколько макромолекул натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, входящей в состав «Линтекс-Мезогеля». Результаты ИК-спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии получены с использованием оборудования ЦКП НО ВГУ.

Радикальной полимеризацией синтезированы сополимеры N-винилкапролактама, N-винилформамида c N-винилимидазолом. Методами УФ- и ИК-спектроскопии определены составы сополимеров и рассчитаны константы их сополимеризации. Предложены эффективные двухфазные водно-солевые системы на основе синтезированных сополимеров для извлечения гистидина. Установлены корреляции зависимостей экстракционных параметров и характеристик сополимеров. Результаты ИК-спектроскопии получены на оборудовании Центра коллективного пользования научным оборудованием ВГУ.