nature-2020_02(68)

UNIVERSUM: ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ Научный журнал Издается ежемесячно с ноября 2013 года Является печатной версией сетевого журнала Universum: химия и биология Выпуск: 2(68) Февраль 2020 Москва 2020

УДК 54+57 ББК 24+28 U55 Главный редактор: Козьминых Владислав Олегович, д-р хим. наук; Члены редакционной коллегии: Аронбаев Сергей Дмитриевич, д-р хим. наук; Безрядин Сергей Геннадьевич, канд. хим. наук; Борисов Иван Михайлович, д-р хим. наук; Винокурова Наталья Владимировна – канд. биол. наук; Гусев Николай Федорович, д-р биол. наук; Ердаков Лев Николаевич, д-р биол. наук; Козьминых Елена Николаевна, канд. хим. наук, д-р фарм. наук; Кунавина Елена Александровна, канд. хим. наук; Ларионов Максим Викторович, д-р биол. наук; Левенец Татьяна Васильевна, канд. хим. наук; Муковоз Пётр Петрович, канд. хим. наук; Саттаров Венер Нуруллович, д-р биол. наук; Сулеймен Ерлан Мэлсулы, канд. хим. наук, PhD; Ткачева Татьяна Александровна, канд. хим. наук; Харченко Виктория Евгеньевна, канд. биол. наук; U55 Universum: химия и биология: научный журнал. – № 2(68). М., Изд. «МЦНО», 2020. – 96 с. – Электрон. версия печ. публ. – http://7universum.com/ru/nature/archive/category/2-69 ISSN : 2311-5459 DOI: 10.32743/UniChem.2020.68.2 Учредитель и издатель: ООО «МЦНО» ББК 24+28 © ООО «МЦНО», 2020 г.

Содержание 5 5 Биологические науки 5 Общая биология 5 Микробиология 8 СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ КЛЕТОК 8 Халимова Шахина Эминжановна 12 Почвоведение 16 ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЛЕЧНИКОВЫХ ПОЧВ ФЕРГАНСКОЙ ОБЛАСТИ 16 И ИХ ПУТИ К УЛУЧШЕНИЮ Зокирова Саноат Хамдамовна 16 Акбаров Рахматилло Файзуллаевич Кадирова Нафиса Баннобовна 21 Махсталиев Навруз Солижон угли 21 ИЗУЧЕНИЕ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ ХЛОПЧАТНИКА В УСЛОВИЯХ ГИДРОМОРФНЫХ 21 ПОЧВ Зокирова Саноат Хамдамовна 31 Халматова Шохиста Мадаминовна Абдуллаева Махсуда Тулановна 31 Хаджибалаева Нозима Маъмуровна 34 Физико-химическая биология 37 Биотехнология (в том числе бионанотехнологии) 37 ПОЛУЧЕНИЕ И РЕГЕНЕРАЦИЯ ПРОТОПЛАСТОВ У ГРИБОВ – ПРОДУЦЕНТОВ ЦЕЛЛЮЛАЗ 41 Мухаммадиев Бахтиёр Курбанмуратович Ахмедова Захро Рахматовна Усманов Нурбек Абдураимович Химические науки Аналитическая химия ИССЛЕДОВАНИЕ рН-ФУНКЦИИ УГЛЕГРАФИТОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ХИНГИДРОНОМ Аронбаев Сергей Дмитриевич Аронбаев Дмитрий Маркиэлович Холмирзаева Хилола Норбой-кизи Исакова Дилноза Тошевна Нармаева Гавхар Зарифовна Биоорганическая химия ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СО2 ЭКСТРАКЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ИНГРЕДИЕНТОВ Мухаммадиев Баходир Тeмурович Джураева Лайло Рахматиллаевна СИНТЕЗ ПОЛОВОГО ФЕРОМОНА МАТКИ МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ APIS MELLIFERA Джумакулов Тургунбой Турдибаев Жахонгир Эралиевич Таджиева Сарвиноз Хасанбой кизи Высокомолекулярные соединения СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ В МАТРИЦЕ КАРБОКСИМЕТИЛХИТОЗАНА BOMBYXMORI МЕТОДОМ ОСАДИТЕЛЬНОЙ КОАЦЕРВАЦИИ Кличева Оля Бахтияровна Рашидова Сайера Шарафовна СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛИХТУЮЩИХ ИНГРЕДИЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Раззоков Хасан Каландарович Назаров Сайфулла Ибодуллоевич Назаров Нурулло Ибодуллоевич Ортиков Шерзод Шароф угли

Коллоидная химия 46 ИЗОТЕРМА И ТЕПЛОТА АДСОРБЦИИ ПАРОВ БЕНЗОЛА И Н-ГЕКСАНА 46 НА ПОЛИГИДРОКСИАЛЮМИНИЕВЫХ АДСОРБЕНТОВ Хандамов Даврон Абдикадирович 51 Хакимова Гўзал Рахматовна Бекмирзаев Акбарбек Шухратович 51 Дониёров Сарвар Алланазарович 55 62 Неорганическая химия 68 СИНТЕЗ ИССЛЕДОВАНИЕ РАДИКАЛЬНОЙ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ФТОРОКСИАЛКИЛМЕТАКРИЛАТОВ 72 Зарипова Райима Шариповна Ахмедова Нилуфар Баходировна 76 ИССЛЕДОВАНИЕ СМЕШАННО ЛИГАНДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ С d-МЕТАЛЛАМИ 76 АЦЕТАМИДА И ТИОСЕМИКАРБАЗИДА Нуралиева Гўзал Абдуҳамидовна 80 Пиримова Меҳрибон Асрор қизи 84 ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТХОДОВ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ВОЗМОЖНОСТЬ ВОЗГОНКИ МЕТАЛЛОВ В ПОРТЛАНДЦЕМЕНТНЫХ 84 СЫРЬЕВЫХ СМЕСЯХ Нимчик Алексей Григорьевич 91 Усманов Хикматулла Лутфулаевич Кадирова Зулейха Раимовна 91 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА СИНТЕЗ ЦИАНАМИДА КАЛЬЦИЯ ИЗ АММИАКА, ДИОКСИДА УГЛЕРОДА И ИЗВЕСТИ, ПОЛУЧЕННОЙ ИЗ ДЖАМАКАЙСКОГО ИЗВЕСТНЯКА Панжиев Арзикул Холлиевич Панжиев Олимжон Холлиевич Тоиров Закир Календарович РАЗЛОЖЕНИЕ И ПРОМЫВКИ МЫТОГО ОБОЖЖЁННОГО ФОСФОКОНЦЕНТРАТА ЦЕНТРАЛЬНОГО КЫЗЫЛКУМА Розиқова Дилшода Абдуллажановна Собиров Мухторжон Махаммаджанович Хамдамова Шохида Шерзодовна Рахимов Холмирзо Нефтехимия ВОЗМОЖНОСТЬ ОЧИСТКИ ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО ДЭА-РАСТВОРА ОТ СМОЛИСТЫХ ВЕЩЕСТВ И ДРУГИХ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ АДСОРБЦИОННЫМ СПОСОБОМ Менглиев Шерзод Шоимович Игамкулова Наргиса Абдувалиевна Тураев Толиб Бозорович Муталов Шухрат Ахмаджонович ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ ДИЭТАНОЛАМИНА Менглиев Шерзод Шоимович Игамкулова Наргиса Абдувалиевна Тураев Толиб Бозорович Муталов Шухрат Ахмаджонович Органическая химия СИНТЕЗ 1,7,7-ТРИМЕТИЛ-2-(2-ФЕНИЛЭТИНИЛ)БИЦИКЛО-[2.2.1]-ГЕПТАНОЛА-2 В ПРИСУТСТВИИ ВЫСОКО ОСНОВНОЙ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Отамухамедова Гузал Камариддиновна Зиядуллаев Одилжон Эгамбердиевич Тиркашева Сарвиноз Исок кизи Физическая химия ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗИИ АЦЕТОНА В СМЕСИ ДИАЦЕТАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С ПОЛИ-2-МЕТИЛ-5-ВИНИЛПИРИДИНОМ МЕТОДОМ СОРБЦИИ Атоев Эхтиёр Худоёрович

№ 2 (68) февраль, 2020 г. БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ МИКРОБИОЛОГИЯ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ КЛЕТОК Халимова Шахина Эминжановна ассистент Бухарского государственного университета, Узбекистан. г. Бухара E-mail: [email protected] STRUCTURES AND FUNCTIONS OF BIOLOGICAL CELLS Shakhina Halimova Assistant of Bukhara State University Uzbekistan, Bukhara АННОТАЦИЯ В статье рассматриваются межклеточные вещества, присутствующие во внеклеточных организмах, их струк- тура и функции в живых организмах. Анализируется жизненно важные свойства клеток от белков, уточняется роль гликокаликсов в пасщеплении эпительных клеток. Уточняются эндоплазматический вид мембран, приводятся характеристические свойства видов этих мембран а также роль этих клетов при синтезе липидов и гликогенов. ABSTRACT The article considers intercellular substances present in extracellular organisms, their structure and functions in living organisms. The vital properties of cells from proteins are analyzed, the role of glycocalyxes in the cleavage of epithelial cells is specified. The endoplasmic appearance of the membranes is specified, the characteristic properties of the types of these membranes, as well as the role of these cells in the synthesis of lipids and glycogens, are given. Ключевые слова: многоклеточный организм, клеточная теория, одноклеточный организм, цитоплазма, метаболизм, гликокаликс, гликопротеиды, плазматические мембраны, биологические мембраны. Keywords: multicellular organism, cellular theory, unicellular organism, cytoplasm, metabolism, glycocalyx, glyco- proteins, plasma membranes, biological membranes. ________________________________________________________________________________________________ Клетка - это элемент организма, способный жить уровне является основой современных биологиче- самостоятельно, создавать и развивать себя. Клетка ских исследований. является основой строения и жизнедеятельности всех Структура и функции каждой клетки характерны живых организмов и растений. Клетки могут суще- для всех клеток, отражая единство, которое исходит ствовать как в качестве самостоятельного организма, от первичного органического вещества. Характери- так и в составе многоклеточных организмов (ткане- стики различных клеток являются результатом их вых клеток). Термин «клетка» был предложен ан- специализации в процессе эволюции. Таким образом, глийским микроскопистом Р. Хука. Особый раздел все клетки одинаково регулируют обмен веществ, клеточной биологии является темой цитологических удваивая и используя свои наследственные матери- исследований. Дальнейшее систематическое изуче- алы, поглощая и потребляя энергию. В то же время ние клеток началось в 19 веке. Одной из крупнейших разные одноклеточные организмы (амёбы, туфельки, научных теорий того времени была Теория клеток, инфузории и т.д.) довольно сильно различаются раз- которая подтвердила единство структуры всех жи- мерами, формой, поведением. вых существ. Изучение любой жизни на клеточном Клетки у человека и животных отличаются по размеру, форме и структуре. Клетки имеют разные __________________________ Библиографическое описание: Халимова Ш.Э. Структуры и функции биологических клеток // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8665

№ 2 (68) февраль, 2020 г. формы в зависимости от их функции. В жидкой среде Гладкая эндоплазматическая сетка хорошо развита в клетках, которые продуцируют небелковые клетки сильно изменчивы и вызывают псевдоподию. продукты (клетки желудка). В основном он участвует в синтезе липидов, гликогена. Слизистая Клетки, которые находятся близко друг к другу, эндоплазматическая сетчатка обнаружена в сальных железах. В то же время сеть участвует в расщеплении однако, имеют особую форму. Например, гликогена. эпителиальная клетка кожи является плоской, В конце гидролитического расщепления образу- ются окаменелые тела, которые являются полностью сократительной, а мышечные клетки находятся в фагоцитированным материалом. Образование лизо- сом связано с передним G-комплексом. Первичные форме двуколки. Нервные клетки, которые изменяют лизосомы расположены вокруг переднего резервуара G в виде небольших пузырьков или плотных тел. пульс, будут иметь более длинные опухоли. Клетки у Присутствие кислой фосфатазы в переднем G-ком- плексе указывает на то, что передний G-комплекс иг- человека и большинства млекопитающих имеют рает роль в образовании лизосом. Ферменты лизо- сомы синтезируются эндоплазматическим типом. размер от 5-7 до 200 мкм. Лизосомы также образуются из плазматической мем- браны. Жизненные свойства клетки зависят от белка, Цитоплазматические включения - входные дан- который она содержит. Новый метаболизм является ные являются непостоянными компонентами цито- плазмы. Они вызваны проникновением веществ из основой жизненного процесса в клетке. Это внешней среды в процессе внутриклеточного метабо- лизма, секреции и образования пигментов, а также поглощение или превращение веществ в фагоцитоза. промежуточной среде в цитоплазму (естественный Под микроскопом вставки видны в виде гранул или жидких вакуолей различной интенсивности. Хи- синтез) - растворение веществ в цитоплазме до мический состав добавок различен. Есть несколько групп, чтобы сделать: энергии клетки: рост определенных частей 1. Глубокие добавки (жиры, протеиновые гра- цитоплазмы, образующихся при образовании белка и нулы, наборы гликогена, витамины) углерода воды. Это можно рассматривать как 2. Секреторные соединения (зимогенные гра- нулы и другие вещества: гемоглобин, меланин, миго- непрерывную структуру под электронным фусцин и др.) микроскопом. Поскольку гликокаликс является 3. Экспрессорные входы (желчная кислота, моче- вина) самым внешним слоем, он играет важную роль в 4. Пигментные добавки (гемоглобин, меланин, коммуникации клетки с внешней средой. мигофусин и др.) Химический состав зоны гликокаликса отличается от Другим важным компонентом растительной клетки являются ее бляшки. Существует три вида химического состава различных клеток. пластмасс: хлоропласт - зеленые пластиды, хромо- пласт - красные или другие цветные пластинки, лей- В некоторых клетках гликокаликс богат копласты - бесцветные пластиды. Растительная клетка также содержит вакуоли. Клеточный сок хра- энзимами, которые расщепляют вещества, тогда как нится в них. Известно, что вакуольная часть цито- плазмы клетки называется тонопластом. С возрастом гликопротеиды в других клетках обладают клеток тонопласт увеличивается с ростом вакуолей. У животных существует вакуум пищеварения и со- иммунологическими свойствами. Гликокаликс кращения. Таким образом, клеточная стенка (состоя- щая из целлюлозы в растении) является основным играет важную роль в расщеплении и смещении органоидом, который дифференцирует вакуоли, пла- стиды, клетки растений и животных. Пластины со- эпителиальных клеток кишечника (энтероцитов) на держат хлорофилл, хлорофилл, ксантофилл, фенок- сантиновые пигменты, а также некоторые ароматиче- микрососудистой мембране. Он сохраняет ские соединения. энтероцидные клетки под воздействием химических Как правило, молодая клетка с протопластом, ко- торый является просто плодом, имеет множество не- веществ и определенных микробов, определяя силу больших вакуолей с округлой или вытянутой фор- мой. Эти вакуоли заполнены растворенными веще- апикальной части микрососудистой части клетки. ствами и коллоидом в форме геля. Вакуоли затем рас- тут и становятся системой трубок, заполненных кле- Средняя зона состоит из плазматической мембраны (плазмолеммы), наиболее важной и сложной структуры плазматической коры. Плазматические мембраны имеют элементарную биологическую мембранную структуру и состоят из миопротеидов. Он состоит из тонкого среза цитоплазмы, который касается плазматической мембраны в четких поперечных срезах. Здесь это заканчивается отсутствием органоидов от цитоплазмы до микроэлементов. Это определяется образованием псевдотел и образованием биоточей в процессах фагоцитоза и пиноцитоза. Эндоплазматический ретикулум - гранулярные и беззерновые эндоплазматические виды различаются в зависимости от рибосом в мембране. Эндоплазматический вид состоит из системы внутриклеточных протоков, вакуолей и цистерн, окруженных плазматической мембраной. Гранулярная эндоплазматическая сетка хорошо развита в секреторных клетках, таких как клетки поджелудочной железы и клетки печени, толщина мембран эндоплазматических видов составляет 4-7,5 нм, рибонуклеопротеидные зерна расположены на внешней стороне, зернистая передняя мембрана ядра зернистая также связан с цистернами. Гранулярная эндоплазматическая сетка хорошо развита в клетках, которые продуцируют оксил. 6

№ 2 (68) февраль, 2020 г. точным соком. Затем вакуоли частично сокраща- бавляют в одну большую центральную вакуоль. Про- ются, увеличиваются, соединяются, уменьшаются в топлазма в это время расположена вокруг клеточных количестве и округляются. За это время вода в ваку- стенок; Ядром этого слоя является. В некоторых слу- олях увеличивается, и большинство растворенных чаях ядро находится в центре клетки; заключен в суб- веществ в вакууме становятся нейтральными. Тогда клеточную протоплазму клетки с помощью выдвиж- реальные решения формируются. Вакуоли затем до- ных ящиков и пластинок, проходящих через полость вакуолей протоплазмы, окружающих ее. Список литературы: 1. Беликов В.Г. Фармацевтическая химия. М.: Высшая школа, 1993. 2. Ганиев М.М., Недорезков В.Д. Химические средства защиты растений. М.: Колос, 2006. 3. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия. М.: Высшая школа, 2000. 4. Кольман Я., Рём К.-Г. Наглядная биохимия. М.: Мир, 2000. 5. Николаев А.Я. Биологическая химия. М.: Медицинское информационное агентство, 2004. 6. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: в 3 т. М.: Мир, 2001. 7

№ 2 (68) февраль, 2020 г. ПОЧВОВЕДЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЛЕЧНИКОВЫХ ПОЧВ ФЕРГАНСКОЙ ОБЛАСТИ И ИХ ПУТИ К УЛУЧШЕНИЮ Зокирова Саноат Хамдамовна д-р с.-х. наук, Ферганский государственный университет, Узбекистан, г. Фергана E-mail: [email protected] Акбаров Рахматилло Файзуллаевич ассистент, Ферганский государственный университет, Узбекистан, г.Фергана, E-mail: [email protected] Кадирова Нафиса Баннобовна ассистент, Ферганский политехнический институт, Узбекистан, г.Фергана E-mail:[email protected] Махсталиев Навруз Солижон угли студент, Ферганский государственный университет, Узбекистан, г.Фергана E-mail: [email protected] CHARACTERISTICS OF PEBBLE SOILS IN THE FERGHANA REGION AND THEIR PATH TO IMPROVEMENT Zokirova Sanoat Doctor of Agricultural Sciences, Ferghana State University, Uzbekistan, Ferghana, Akbarov Rakhmatillo assistant, Ferghana State University, Uzbekistan, Ferghana, Nafisa Kadirova assistant, Ferghana Polytechnic Institute, Uzbekistan, Ferghana Makhstaliev Nowruz student of the Ferghana state University, Uzbekistan, Fergana АННОТАЦИЯ Для выращивания сельскохозяйственных культур в условиях галечниковых почв потребуется больше водно- питательных ресурсов, чем в типичных сероземах. В связи с незначительным количеством пылевато-иловатых фракций влагосодерживающые свойства галечниковых почв низки. Кроме того, они характеризируются малым содержанием гумуса. Влияние в галечниковых почвы навозы из расчета 30 т/га осуществление полива способствует повышению увеличения количества гумуса в почве. __________________________ Библиографическое описание: Характеристика галечниковых почвы Ферганской области и пути её улучшения // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. Зокирова С.Х. [и др.]. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8665

№ 2 (68) февраль, 2020 г. ABSTRACT For growing crops in pebble soils, more water and nutrient resources will be required than in typical gray soils. Due to the small amount of dusty-silt fractions, the moisture-containing properties of pebble soils are low. In addition, they are characterized by a low humus content. The influence of manure at a rate of 30 t / ha in pebble soil irrigation contributes to an increase in the amount of humus in the soil. Ключевые слова: вода, адырных земель, камней, гумуса, фракций, погода, галечниковые почвы, серозём, сельское хозяйство. Keywords: water, adyr lands, stones, humus, fractions, weather, pebble soils, gray earth, agriculture. ________________________________________________________________________________________________ Галечниковых почвы по Ферганской долине рас- метровом слое мелкозема. Значительная часть кор- пространены повсюду, начиная от Ошского области ней сосредотачивается почти у самой поверхности, Киргизии кончая Худжандом в Республике Таджики- на глубине всего 3-5 см, хотя мощность мелкоземи- стане. Продуктивность этих почв на 50 % по сравне- стого слоя обеспечивает более глубокое залегание. У нию с обычной сероземной почвой. Для выращива- взрослых /20-летних/ деревьев скелетные корни до- ния сельскохозяйственных культур в условиях галеч- стигают глубины 150-200 см. Но основной зоной раз- никовых почв потребуется больше водно-питатель- мещения корневой системы на галечниках остается ных ресурсов, чем в типичных сероземах. В связи с мелкоземистой покров наносов и переходной гори- незначительным количеством пылевато-иловатых зонт. фракций влагосодерживающые свойства галечнико- вых почв низки. Кроме того, они характеризируются Таким образом, при задернены корни плодовых малым содержанием гумуса. С целью улучшения аг- растений могут не менее активно расти и разви- рохимических и агрофизических свойств этих почв ваться, чем при механической обработке почвы. нами проводится полевые опыты в фермерских хо- зяйствах. При этом мы поставили перед собой следу- Как известно, с ростом корневой системы корре- ющие задачи: а) Изучить влияние внесение навоза на лятивно связан рост надземной части плодовых дере- продуктивность почвы на фоне высоких доз мине- вьев. ральных удобрений; б) Определить влияние водного режима почвы на динамику в ней гумуса, азота, фос- Показано важное значение травяного покрова фора и калия. как компонента создаваемого на мелиорируемых га- лечниковых землях садового агроценоза и необходи- Сильная склетность галечниковых почв практи- мость его регулирования. чески исключает возможность механической обра- ботки их. Поэтому сады на галечниковых землях с Изучены различные режимы скашивания траво- поверхностным залеганием камней с момента по- стоя как способ повышения его фитомелиоративного садки и на протяжении всего периода эксплуатации эффекта и продуктивности садовых насаждений.[2] содержатся под естественным задернением. Из-за не- возможности обработки почвы и заделки органиче- Практическая ценность. На основании проведен- ских удобрений естественный травяной покров здесь ных исследований разработаны системы содержания рассматривается в качестве основного источника и удобрения плодового сада в специфических поч- обогащения галечниковых почв органическим веще- венных условиях, обеспечивающие повышение ста- ством и решающим фактором повышения их плодо- бильности плодоношения и продуктивности плодо- родия. вых культур, рентабельности садоводства на мало- пригодных для сельского хозяйства землях. При достаточной обеспеченности водой и внесе- нии минеральных удобрений естественная травяни- В связи с поставленной целью проведены иссле- стая растительность под плодовыми насаждениями дования, направленные на решение следующих за- на галечниковых землях способна образовывать дач: большое количество биомассы. Огромное количе- ство органического вещества, ежегодно поступаю-  изучить влияние регулирования травяного по- щее в почву с отмирающими органами и частями рас- крова в саду путем частоты скашивания на почвенное тений невозможно компенсировать путем внесения плодородие и продуктивность садовых растений; органических удобрений, так как даже при наличии в достаточном количестве удобрений их практически  установить оптимальные дозы и сочетания ми- невозможно заделать в почву в связи с сильной ее ка- неральных удобрений для плодовых насаждений, со- менистостью.[1] здаваемых на галечниковых землях; На галечниковых землях при задерненные у пло-  выявить эффективность применения дробного довых растений формировалась четко выраженная азотного удобрения при выращивании садовых куль- корневая система со значительным радиусом распро- тур в условиях сильно дренируемых почв; странения корней в горизонтальном направлении. До 80-90 % их количества размещается в 0-10-20 санти- Научная новизна. Впервые в условиях галечни- ковых земель изучено влияние различных доз азот- ных и сочетания видов минеральных удобрений на питательный режим скелетных почв, рост и продук- тивность яблони. Выявлена эффективность примене- ния в садах на этих почвах дробного азотного удоб- рения. В контрольные опытные делянки засевали райо- нированный сорт хлопчатника С-6524. За все годи 9

№ 2 (68) февраль, 2020 г. исследования нами проводилось фенологическое последние годы, повышению содержания азота и по- наблюдение и учет по изучению разный полив скоро- движного фосфора. Как выше отмечалось в опытные сти роста главного стебля. В контрольных вариантах, делянки в двух хозяйствах был засеян сорт хлопчат- при поливе по схеме полива 3-6-1 содержание гумуса ника С-6524. После проводили 5-12 апреля трактор- было на 0,119 % больше чем при схеме полива 2-5-1. ной сеялкой с шириной 60 см и густотой стояния 105 Это свидетельствует о том в маломощных галечнико- тыс./га (в типичных сероземах густота стояния дан- вых почвах при нормальной влажности (64-70 % от ного сорта 85-90 тыс/га). В течение последние трех ППВ) превращение растительных (корней, опив- лет с опытных делянок двух хозяйств с густотой сто- шихся листьев и других частей гуазпаи) в гумус про- яния 105 тыс/га получили высокий урожай по срав- исходит более интенсивно. Таким образом, внесении нению до внесения навоза урожайность хлопчатника в галечниковые почвы органических удобрений в по- была достаточно высока особенно при поливе по рядке 30 тонн гектар в течение 3-х лет повышает пло- схеме 3-6-1. В Узбекистане осваиваются значитель- родие почвы, тем самым обеспечивает получение вы- ные площади адырных земель в основном представ- соких и качественных урожаев хлопчатника и других ление скелетными типичными сероземами, подвер- культур. Осуществление навоз оборота с улучше- женными в той или иной степени эрозии. Только в нием водного режима почвы еще более повышает ее Ферганской области площадь мелкоземистой-скелет- плодородие. В опытах применялся режим полива по ных (галечниковых) почв составляет более 140 схемам 2-5-1 и 3-6-1 с кормой расхода воды соответ- тыс/га. Эти почвы интенсивно осваиваются, однако ственно 6540 из/га и 6912 м2/га., т.е. придерживалась агротехника возделывания хлопчатникам плодовых одинаковая норма как на опытах первых трех лет. культур фермерское хозяйства. Предлагает оцени- Следовательно, нормы поливов и их кратность не ме- вать устойчивость почвы к выдуванию по наличию в нялись. Перед каждым поливом хлопчатника по двум ней почвенных агрегатов крупнее 0,84 мм. Большое схемам нами была определена влажность почвы. При количество таких агрегатов придает почве высокую этом мы убедились в том, что при поливе по схемам устойчивость к ветровой эрозии. Стерня высокою 15 2-5-1 в связи с быстрым осушением почвы галечни- см ширине полосы 0,9 м будет улавливать в среднем ковых земель двух хозяйств влажность почвы была 85% почвенных частиц. Гребни, запаханные поперек на 10-15% меньше чем от нормы особенно в период направления господствующих ветром, задерживают цветения и плод образования. Это привело к опреде- почвенные частички, перемещающиеся перекатыва- ленному увяданию тканей растений и в свою очередь нием. Одним из средств защиты орошаемых почв от к опадению плодовых органов. При поливе по схеме ветровой эрозии К.М.Мирзажанов считает кулисные 3-6-1 влажность почвы перед каждым поливом со- посевы из пшеницы, кукурузы, ржи и других куль- ставляла 70, 2-69,1 (за вегетационный период) про- тур. Специальные опыты показали, что коробочек на цента от ППВ. Полив хлопчатника по схеме 3-6-1 по- хлопчатнике на участке с кулисами 6,5 или 35 % ложительно повлиял на ряд факторов, обеспечиваю- больше чем на ощущенном месте -4,8. В других усло- щих высоких урожай. Например, определение по виях, например, в Средней Азии, где почвы пустын- схеме 3-6-1 показало, что внесение органических ные сероземные, крайне недостаточно влаги, и без удобрений на фоне высоких доз минеральных удоб- искусственного увлажнения (орошения) невозможно рений способствует увеличению содержания азота, получить высокие урожай сельскохозяйственных подвижного фосфора, калия и других элементов пи- культур. Речное воды, которые в основном исполь- тания, в различных ее горизонтах, чем при поливе по зуют для орошения сельскохозяйственных культур схеме 2-5-1. Как известно, в почве с достаточным ко- на территории Узбекистан распределены неравно- личеством гумуса и питательных элементов содержа- мерно. Условий Узбекистана разработаны против-де- ния больше микроорганизмов, так как нормальная фляционные мероприятия, осуществлено гидромо- [3]. дульное районирование, изучены режимы орошения сортов хлопчатника в зависимости от почвенно-кли- Аэрация оптимальная влажность, начиная с эле- матических факторов. Установлены схемы, сроки, ментов питания способствуют быстрому размноже- способы поливов. Однако вопросы получения высо- нию микроорганизмов. Улучшение деятельности ких урожаев хлопчатника на вновь осваиваемых оро- микроорганизмов, в свою очередь, приводить к повы- шаемых скелетных дефелированныйх светлых серо- шению плодородия почв. Таким образом, внесение в земах изучены недостаточно, а режимы орошения и галечниковые почвы навозы из расчета 30 т/га осу- питания различных сортов мало не изучены [4]. ществление полива по схеме 3-6-1 способствует по- вышению увеличения количества гумуса в почве в Список литературы: 1. Зокирова С. Влажность и полевая влагоемкость почв // Ўзбекистон қишлоқ хўжалиги журнали. – Тошкент, 2009. №8. 2. Юлдашев Г., Зокирова С., Исагалиев М. Орошаемых земельный фонд Ферганской долины // Ўзбекистон қишлоқ хўжалиги журнали. – Тошкент, 2008. №8. 3. Закирова.С., Эгамбердиев С. Характер развития корневой системы хлопчатника при различных режимах оро- шения в условиях галечниковых почв. Центральная Азия проблемы опустынивания журнал. – Ашхабад, 2000. № 22. 10

№ 2 (68) февраль, 2020 г. 4. Закирова.С.Х. Режим орошение различных сортов хлопчатника на склети дефелированных светлых сероземов Ферганской долины. Автореферат. Ташкент 1987. 5. Генезис пустынно-песчаных почв Центральной Ферганы // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Зокирова С.Х. [и др.]. 2019. № 12(69). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8588 (дата обра- щения: 14.01.2020). 11

№ 2 (68) февраль, 2020 г. ИЗУЧЕНИЕ РЕЖИМА ОРОШЕНИЯ ХЛОПЧАТНИКА В УСЛОВИЯХ ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВ Зокирова Саноат Хамдамовна д-р с.-х. наук. Ферганский государственный университет, Узбекистан, г.Фергана, E-mail: [email protected] Халматова Шохиста Мадаминовна канд. с.-х. наук, Ферганский государственный университет, Узбекистан, г.Фергана, E-mail: [email protected] Абдуллаева Махсуда Тулановна канд. с.-х. наук, Ферганский государственный университет, Узбекистан, г.Фергана, E-mail: [email protected] Хаджибалаева Нозима Маъмуровна Ассистент, Ферганский государственный университет, Узбекистан, г.Фергана, E-mail: [email protected] STUDY OF THE COTTON IRRIGATION MODE UNDER CONDITIONS OF HYDROMORPHIC SOILS Zokirova Sanoat Doctor of Agricultural Sciences, Ferghana State University, Uzbekistan, Ferghana, Halmatova Shahista Ph D. of Agricultural Sciences, Ferghana State University, Uzbekistan, Ferghana, Abdullayeva Mahsuda Ph D. of Agricultural Sciences, Ferghana State University, Uzbekistan, Ferghana, Hajibalayeva Nosema assistant, Ferghana State University, Uzbekistan, Ferghana, АННОТАЦИЯ Изучение режима орошения хлопчатника на гидроморфных почвах с близким залеганием слабоминерализо- ванных грунтовых вод, который обеспечивал урожай хлопка-сырца с ранним созреванием, не ухудшая мелиора- тивного состояния земель. ABSTRACT Study of the regime of irrigation of cotton on hydromorphic soils with a close occurrence of weakly mineralized groundwater, which ensured the harvest of raw cotton with early maturation, without leaving the land reclamation state. Ключевые слова: орошения, почвы, грунтовые вод, хлопчатник, урожай, вегетация. Keywords: irrigation, soil, groundwater, cotton, crop, vegetation. ________________________________________________________________________________________________ Исследования проводилось нами на староороша- Почва опытного участке с верху песчаная, и низу емых среднескультурованных землях Центральной лугового-сазовая, по механическому составу от сред- Ферганы на территории Язъяванского района Фер- него до тяжелого. Грунтовые воды в вегетационный ганской области. __________________________ Библиографическое описание: Изучение режима орошения хлопчатника в условиях гидроморфных почв // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. Зокирова С.Х. [и др.]. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8740

№ 2 (68) февраль, 2020 г. период нолеюлются от 1,2 до 1,4 м, имеются горизон- тальные открытие дрены глубиной 2,5 м расстояние между ними 500 м. Схема опыта Таблица 1. Схема полива Созревание 900 № варианта До цветения Цветение-плодо обра- 900 зование 900 1 Хозяйственная схема 2 0-2-1 - 1200-1300 3 1-2-1 900 1000 4 1-3-1 900 1000-1100 В задачу опыта входило изучение режима ороше- 0,6 м, высеваемый сорт хлопчатника –С-6524. С по- ния хлопчатника на гидроморфных почвах с близким явлением всходов проводили прореживание, после залеганием слабоминерализованных грунтовых вод, чего оставляли на каждый погонный метр 6-7 расте- который обеспечивал урожай хлопка-сырца с ранним ний. Междурядная обработка проводилась тракто- созреванием, не ухудшая мелиоративного состояния рями культиватором согласно схеме поливов. земель. Размер делянок составлял 960 м2 т.е. четыре прохода сеялки, подопытная площадь – 1,54 га, длина Как известно, в условиях о близким залеганием каждой делянки – 100 м, ширина - 9,6 м. грунтовых воды и тем, где проведены поливы, пер- вый вегетационный полив проводится в более повде- На опытном участие проводили зяблевую ний срок, т.к. запас влаги в почве может обеспечить вспашку на глубину 28-30 см. после вяби в марте про- потребности хлопчатника до наступления фазы цве- водили промывные поливы. Предпосевная обработка тения. Исходя из этого, первый полив мы начали почвы состояла на боронавания-чизелевания-боро- июня. В таблице 2 проводятся сроки и оросительная нования-малования. Хлопчатник сеяли тракторной норма поливов. сеялкой 20 апреля рядовых способом, междурядые - Таблица 2. Срока проведения, поливные и оросительные нормы. № Наименование Поливы Оросит. Схема по- лива вари элементов по- 1 2 3 4 5 Норма 17.08 м3/га анта лива 12.06 12.07 28.07 1000 28.08 1000 1100 1150 950 1 Сроки полива 28.06 30.07 27.08 30.08 1063 1121 1227 950 Влито воды, м3/га 10.06 10.07 3.08 8.07 4250 1-3-0 900 1000 1100 1100 2 Сроки полива 6.06 28.06 18.07 960 1150 1150 Влито воды, м3/га 3411 0-2-1 3 Сроки полива Влито воды, м3/га 3950 1-2-1 4 Сроки полива Влито воды, м3/га 8210 1-3-1 Проведение полевые опыты показали, что на ста- вых вод в течение года. В таблица 3 проводится дан- роорашаемых, с близким залеганием грунтовых вод, ные анализа по минерализации грунтовых и ороси- подверженных засолению почвах необходимо при- тельных вод. менять более повышенные поливные нормы для ослабления концентрации почвенного раствора. На Наблюдения за динамикой залегания и минера- опытном участке для проведения промывных и веге- лизацией грунтовых вод показывают, что минимум тационных поливов была использована коллекторная залегания наблюдаются в мае, когда еще не начаты вода, в которой содержится около 1,5 г/л водораство- вегетационные поливы и после промывного полива, римых солей. в этот период минерализация достигает максимума. С началом вегетационных поливов грунтовая вод Минерализация коллекторных вод по отдельным начинает поднимаются. периодам года бывает различна и находится в боль- шой зависимости от размера с обрасовых вод, Анализ во минерализации оросительной воды очистки и заглубления коллекторно-дренажных се- показал, что когда сброс больше концентрация ее тей, интенсивности и количества промывных поли- слабее, когда меньше, концентрация увеличиваются. вов, соответственного колебания горизонта грунто- Известно, что содержание солей в активном слое почвы находится в прямой связи с режимой ороше- ния. 13

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Таблица 3. Минерализация грунтовых и оросительных вод Грунтовая вода Оросительная вода Дата наблюдения Глубина залегания в см Минерализация г/л Дата наблюдения Минерализация г/л 7,360 10.04 1,60 7,515 6.06 0,560 8,110 21.04 1,71 8,115 27.06 1,601 8,116 3.05 1,73 8,200 17.07 1,350 6,010 12.05 1,73 5,815 8.08 1,485 23.05 1,75 25.08 1,460 5.06 1,78 1.07 1,35 15.07 1,30 При поливах небольшими поливных нормал- некоторой степени замедляли бы или прекращали ними процесс накопления солей в корнеорбитаемом процессы поднятия солей по капиллярам в корнеоби- слое почвы идет быстрее а при применении повы- таемые горизонты почвы. шенной нормы происходить рассоление. Поэтому при возделивании культурных растений на подвер- При всех мероприятиях по возделыванию сель- женных засоленнию почвах следует применять такие скохозяйственных культур необходимо уровень режимы орошения и агромелиоративные приемы, ко- грунтовых вод поддерживать ниже критического торые усиливали бы процессы расслоения почвы и в уровня и обеспечивать хорошее состояние коллек- торно-дренажной системы. Таблица 4. Содержание воднорастворимых солей к почвогрунтах в процентах и весу почвы (средняя глубина, см) № варианта Горизонты, см Плотный оста- Состав солей (ионы) 1 0-100 см ток HCO3 Cl SO4 2 3 0-100 см До поливов и обработок 0,910 4 0-100 см 0-100 см 0,120 0,021 0,011 0,887 0-100 см 1,009 После всех поливов и обработок 1,066 0,935 1,310 0,041 0,010 1,390 0,023 0,007 1,356 0,028 0,010 1,615 0,025 0,012 Рассматривая данные анализа по горизонтам чего происходило небольшое засоление верхнего го- почвы, можно утверждать, что содержание воднорас- ризонта почвы. творимых солей во всех вариантах опыта до поливов и обработок было несколько меньше, чем в конце ве- Анализируя урожай хлопка-сырца по вариантам гетации, что видимо объясняется тем, что после про- опыта мы видим, что при поливе по принятой в хо- мывных поливов воднорастворимые соли вымыва- зяйстве схеме 1-3-0 (вар.1), получен урожай 30,1 ц/га. лись вниз, а к концу вегетации, после прекращения В данном варианте в фазе созревания полива не про- вегетационных поливов, они поднимались копилляр- водили. Общий расход воды за 4 полива составил ными тонкимые грунтовых вод вверх, вследствие 4250 м3/га. Таблица 5. Урожай хлопка-сырца, ц/га № варианта Фактическая 1 Сборы 3 Всего за 4 схема поливов 9,30 2 5,00 4 сборе 1 10,50 14,0 5,70 1,80 36,1 2 1-3-0 10,40 12,20 5,80 3,80 32,2 3 0-2-1 8,80 12,91 5,60 4,20 33,3 4 1-2-1 13,00 1,70 29,1 1-3-1 Во втором варианте было проведено 3 полива по схеме 1-2-1 (вар.3), где проведено 4 полива ороси- тельной нормой 3950 м3/га, был получен самые высо- схеме 0-2-1. Здесь до цветения поливов не проводи- кий урожай 33,4 ц/га, здесь прибавка урожая соста- лось, общий расход воды за вегетацию составил 3411 м3/га, т.е. немного меньше по сравнению с другими вила 3,3 ц/га по сравнению с контролем. При поливе вариантами. Урожай хлопка-сырца составил 32,3 по схеме 1-3-1 (вар.4), было проведено 5 поливов, об- щий расход воды 5210 м3/га. В этом варианте в фазе ц/га. В данном варианте прибавне урожая по сравне- нию с контролем составила 2,1 ц/га. При поливе по 14

№ 2 (68) февраль, 2020 г. цветения-плодообразования было проведено 3 по- по сравнению со схемой полива 1-3-0, принятой в лива. Здесь за счет одного полива нерасходовано большее количество воды урожай снизился на 1,4 данном хозяйстве. ц/га и составил 29,1 ц/га. 2. Увеличение оросительной нормы воды до Выводы 5210 м3/га схеме 1-3-1 по сравнению с оросительной 1. В условиях слабозасоленных почв Ферган- нормой 4250 м3/га снижало урожай хлопка на 1,4- ской области проведение поливов по схеме 1-2-1 4,2 ц/га. обеспечивает более разномерное развитие хлопчат- ника и увеличение урожай хлопка-сырца на 3,3 ц/га 3. Наилучшей схемой орошения в нашем опыте оказалась схеме 1-2-1 по сравнению со схемами 1-3-0, 0-2-1 и 1-2-1. Список литературы: 1. С.Закирова, Р.Акбаров. Распространение песков в Центральной Фергане. Международный научно-практиче- ский журнал №2(3). Казахстан 2019. 2. Генезис пустынно-песчаных почв Центральной Ферганы // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Зокирова С.Х., Зокирова С.Х., Акбаров Р.Ф., Кадирова Н.Б., Кодиров З.З. 2019. № 12(69). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/8588 (дата обращения: 18.01.2020). 3. Характеристика галечниковых почвы Ферганской области и пути её улучшения // Universum: Химия и био- логия: электрон. научн. журн. Зокирова С.Х., Акбаров Р., Кадирова Н., 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8665 (дата обращения: 18.01.2020). 15

№ 2 (68) февраль, 2020 г. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ (В ТОМ ЧИСЛЕ БИОНАНОТЕХНОЛОГИИ) ПОЛУЧЕНИЕ И РЕГЕНЕРАЦИЯ ПРОТОПЛАСТОВ У ГРИБОВ – ПРОДУЦЕНТОВ ЦЕЛЛЮЛАЗ Мухаммадиев Бахтиёр Курбанмуратович канд. биол. наук, доцент Ташкентского государственного аграрного университета, Узбекистан, г.Ташкент E-mail:[email protected] Ахмедова Захро Рахматовна д-р биол. наук, профессор, Институт микробиологии АН РУз, Узбекистан, г.Ташкент Усманов Нурбек Абдураимович докторант, научно исследовательский институт Растениеводство АН РУз, Узбекистан, Ташкентская область, Кибрайский район, пос. Ботаника RECEIVING AND REGENERATION OF PROTOPLAST FUNGIS - CELLULASE PRODUCERS Bakhtier Mukhammadiev сandidate of Biological Science, dotcent Tashkent State Agrarian University, Uzbekistan, Tashkent Zahro Akhmedova Doctor of Biological Science, Professor, Institute of Microbiology, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent Nurbek Usmanov Doctorant, Research Institute Plant Production, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ В статье приведены методы получения протопластов у ряда микроскопических грибов рода Trichoderma. Установлено, что оптимальными стабилизаторами при образовании протопластов у испытанных культур явля- ются сорбит и маннит. Наиболее активной лизирующий системой, позволяющей получать стабильные протопла- сты является система, состоящая из ПСУ, целлолигнорина и целлоафганина. ABSTRACT The article presents methods for obtaining protoplasts in a number of microscopic fungi of the genus Trichoderma. It was established that sorbitol and mannitol are the optimal stabilizers in the formation of protoplasts in the tested cul- tures. The most active lysing system that allows obtaining stable protoplasts is a system consisting of PSU, cellolignorin and celloafganin. Ключевые слова: гриб, протопласт, микроскопический, стабилизатор, культура, лизирующий, система, ак- тивный. Keywords: fungus, protoplast, microscopic, stabilizer, culture, lysing, system, active. ________________________________________________________________________________________________ Введение: Весьма актуальное значение приобре- разщепление целлюлози до конечного продукта гид- тает проблема изучения ферментов, катализирующих ролиза–глюкозы и практическое использование этих ферментов в народном хозяйстве. __________________________ Библиографическое описание: Мухаммадиев Б.К., Ахмедова З.Р., Усманов Н.А. Получение и регенерация прото- пластов у грибов – продуцентов целлюлаз // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8706

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Целлюлоза представляет собой наиболее распро- дрожжеподобных грибов (кроме Saccharomyces страненное в природе органическое соединение. Она является главной составной частью оболочки клеток pombe), причем все они, за исключением А.pullulans высших и низших растений. В большом количестве целлюлоза собирается с урожаем различных расте- относятся к аскомицетам. Такие результаты подтвер- ний в виде хлопка, лына, конопли и других лубяных культур, соломы, оболочек семян, плодов и т. д. ждают уже известные данные о дифференцирован- В то время, как синтез целлюлозы осуществля- ном действии различных литических ферментных си- ется почти исключительно зелеными растениями, распад её в процессе круговорота вещества в природе стем на некоторые группы дрожжеподобных грибов, совершается в основном различными микроорганиз- мами. Как теперь известно, даже жвачные животные, связанном с различным отроением их клеточных сте- употребляющие значительное количества целлюло- зосодержащих кормов, синтезируют фермента цел- нок. Низкий выход протопластов у S.pombe объясня- люлазы и разложение целлюлозы в рубце происходит под воздействием различных обитающих в нем мик- ется тем, что, клетки этого гриба богаты λ (1–3) глю- роорганизмов. Целлюлаза наряду с другими фермен- тами, гидролизующими углеводные полимеры, мо- каном и для эффективного получения протопластов жет быть применена для осахаривания отходов раз- личных производств, использующих растительное необходимо обработать клетки смесью ПСУ и λ–и β сырье. Гидролизованная таким образом масса с по- выщенным содержанием более легкоусвояемых уг- (1–3) – глюканазы. леводов может сама служить кормом для скота, либо использоватьоя для выращивания кормовых В отличие от дрожжей рода Saccharomyces и Can- дрожжей. dida дрожжи рода Rhodotorula образуют протопла- Для поисков продуцентов с полным набором ферментов необходим новый подход к оценке био- сты при инкубации с улиточным ферментом только технологичности ферментов и выделение с заранее заданными характеристиками. Эти задачи можно ре- после длительного периода инкубации [6]. Исследо- шить с помощью современных методов микологии, микробиологии, молекулярной генетики и генной ин- ватели предлагают способ ускорения этого процесса женерии. В связи с этим необходимо вести исследо- вания по выделению из природы новых высокоактив- путем суспензирования клетки в смеси либо β-глю- ных грибов, конструированию целлюлолитически активных высокобелковых форм микромицетов ме- коронидазы (1000 Е/мл) и дриcелазы (по 50 мг/мл) тодами генной и клеточной инженерии, изучению биотехнологии синтеза ферментов и белка. каждого фермента. Для получения протопластов из клеток микроор- Протопласты бактерий являются более удобной ганизмов используются механические или автолити- ческие методы, методы в результате которых созда- по сравнению с клетками моделью для фундамен- ются условия, задерживающие образование клеточ- ной стенки [1], а также методы, основанные на фер- тальных и прикладных исследований, так как отсут- ментативном растворении клеточной стенки пищева- рительным соком виноградных улиток, насчитываю- ствие такого важного биологического барьера, как щим более 30 литических ферментов [2] или коммер- ческими препаратами, выделяемыми из некоторых клеточная стенка, облегчает слияние протопластов и актиномицетов или грибов базидиомицетов. проникновение в них ДНК. Действие этих литических комплексов на от- тенку грибов авторы объясняют присутствием λ-1,3– Багдасарян С.Н. и Авакян З.Т [7] подобрали усло- глюканазы, β-1,3–глюканазы, хитизаны, целлюлазы [3]. вия массового образования протопластов у клеток Применение методов электронной микроскопии бактерий Bac.thuringiensis, Bac.cepomunoe, Bac.cau- позволило проследить основные этапы получения протопластов у почкующихся дрожжей Saccharomy- casicus и шт. Bac.popieliae. Авторы установили высо- ces cerevisiae [4]. Растворение клеточной стенки, как правило, начинается в точке, противоположной кую устойчивость вeгетативных клеток Bac.popieliae рубцу, образующемуся в месте предшествующего почкования. После этого клеточная стенка сползает с к действию лизоцима и разработали способ образова- клетке, в результате чего остается протопласт, окру- женный клеточной мембраной. ния протопластов Bac.popieliae с использованием Кожиной с соавторами [5] удалось с достаточна культуральной жидкости Bac.thuringiensis эффективностью получить протопласты у ряда var.galleriae. Стрижковой А.М. и др. [8] был разработан метод получения протопластов и их регенерация у Вас.polymixa. Исследователями подобраны опти- мальные условия для выращивания, максимального выхода и регенерации. Установлено, что антибиоти- ческая активность у 30–40% ревертантов значи- тельно повышается, однако стабильно сохраняется только у 5% проверенных ревертантов. Интенсивно развиваются такие исследования по изучению образования и регенерации протопластов у стрептомицетов [9]. Так Сугахара с соав. [10] показали, что клеточная стенка стрептомицетов становится более чувстви- тельной к действию литических ферментов, если культуру предварительно выращивать на ореде с ин- гибирующим рост концентрациями глицина. Материалы и методы исследований. Материа- лом исследований служили виды грибов рода Trichoderma, выделенные из почвы Ташкентской об- ласти. С целью изучения возможности получения протопластов у исследуемых культур, грибы выра- щивали глубинным способом на жидкой среде Ман- дельса в течение 24-48 часов при 300С. Выросший мицелий, осажденный центрифугиро- ванием в стерильных условиях при 3000 об/мин в те- чение 10 мин. Отмывали от среды сначала 2 раза ди- 17

№ 2 (68) февраль, 2020 г. стиллированной водой, а затем дважды раствором ос- Проводя несколько последовательных разведе- мотического стабилизатора. Отмытый мицелий обра- ний в осмотическом стабилизаторе, с помощью под- батывали литической смесью. счетов в камере Горяева определялось число прото- пластов в исходной суспензии. В дальнейшем ис- При изучении влияния литических ферментов на пользовалась суспензия с концентрацией 106 прото- выход протопластов, взятых в опыт культур, в каче- пластов в 1 мл. 0,25 мл суспензии вливали в 50 мл стве литической смеси для получения протопластов теплой растопленной среды Чапека с осмотическим использовали лиофилизированный препарат пищева- стабилизатором, эта смесь разливалась на поверх- рительного сока виноградной улитки Helix pomatia ность 5 чашек Петри с заранее разлитой средой того (ПСУ) в растворе осмотического стабилизатора (10 же состава. Эта среда должна обеспечить регенера- мг/мл), лизоцим (10 мг/мл), ферментный препарат, цию клеточной стенки. Для контроля то же количе- полученный из культуральной жидкости Strepto- ство протопластов высевали непосредственно на по- myyces afghaniensis - 7 (10 мг/мл), обладающий актив- верхность среды Чапека, не содержащей осмотиче- ностью целлобиазы, протеазы, пектиназы и амилазы, ского стабилизатора. Число регенерирующих прото- смесь, состоящую из ПСУ (10 мг/мл) и лизоцима (5 пластов выражали в процентах от числа протопла- мг/мл), смесь ферментного препарата Streptomyyces стов в суспензии. afghaniensis - 7 (10 мг/мл) и лизоцима (5 мг/мл). Кроме вышеуказанных литических ферментов в ра- Результаты исследований и обсуждение. Це- боте использовали фермент из Trichoderma lignorum лью этой части нашей работы явилось изучение воз- (целлолигнорин). В качестве соматического стабили- можности применения к различным микроскопиче- затора во всех случаях использовали 0,7 М раствор ским грибам рода Trichoderma методики, ранее ис- NaCl. Литическую смесь стерилизовали через бакте- пользованной для дрожжей-сахаромицетов и обеспе- риальный фильтр с диаметром пор 0,23 мкм и хра- чивающей высокоэффективное получение протопла- нили при 50С. стов у этого объекта [11]. В опытах по изучению влияния осмотических Первые опыты по получению протопластов мик- стабилизаторов на частоту образования и процесс ре- роскопических грибов проводили с мицелием 24 ча- генерации протопластов у Trichoderma и Aspergillus сового возраста. Под влиянием пищеварительного в качестве стабилизаторов были использованы NaCl, сока улитки (ПСУ) в течение 12 часов микроколонии KCl, MgSO4, сахароза, маннит. Все испытанные ста- культур распадались на отдельные короткие фраг- билизаторы были взяты в концентрации 0,4 и 0,7 М и менты. Однако, в большом количестве сохранились 0,2 М K-Na фосфатном буфере, рН 6,0-6,2. более длинные гифы, которые были сегментированы на темные и светлые участки разной величины. Мицелий грибом инкубировали в литической смеси при 300С в течение 4-6 часов. Контроль за об- Через 24 часа инкубации с ПСУ отмечается даль- разованием протопластов проводили методом свето- нейший распад мицелия на короткие фрагменты и не- вой микроскопии окрашивая клетки слабым водным которое увеличение сегментированных участков. Че- раствором метиленового синего. Пробы отбирали рез 36 часов и далее распад мицелия увеличивался, каждые 30 мин. В течение всего времени инкубации. но не все фрагменты его превращались в сфериче- ские формы – протопласты. Через 4-6 часов от начала инкубации в литиче- ской смеси образовавшиеся протопласты осаждали с Таким образом, под влиянием ПСУ происходит помощью центрифугирования, при этом число обо- распад мицелия у грибов на отдельные фрагменты ротов снижали до 1000 об/мин., так как протопласты различных размеров, из которых формируются про- чувствительны к повышенным нагрузкам. Затем про- топласты. Особых различий в формировании прото- топласты дважды промывали в растворе осмотиче- пластов у опытных культур мы не наблюдали. В ос- ского стабилизатора от литической смеси, отделяли новном тот процесс по морфологии был одинаков. от мицелий фильтрованием через стеклянный фильтр Для дальнейших исследований нами была взята куль- №3 и учитывали количество клеток в камере Горяева. тура Trichoderma harzianum. Регенерацию протопластов осуществляли на После образования протопластов проводили ре- среде Чапека с осмотическим стабилизатором по ме- генерацию клеточной стенки. На основании получен- тоду, в основу которого был положен способ регене- ных результатов нам не удалось с достаточно высо- рации, предложенный Кожиной с соав.[5]. кой эффективностью получить протопласты у опыт- ных культур. 18

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Таблица 1. Результаты опытов по получению и регенерации протопластов грибов рода Trichoderma Название гриба Образование протопластов (в %) Степень регенерации (в %) Trichoderma aureovviride 75 25 Trichoderma viride 70 25 Trichoderma koningi 75 30 Trichoderma harzianum 80 35 Trichoderma longibrachiatum 65 30 Оптимальной температурой для образования В работе было изучено влияние стабилизаторов протопластов является температура 28-300С. При 35- на образование протопластов из 24-часового мице- 370С у исследованных культур протопласты не обра- лия. В качестве стабилизаторов использовали сорбит, маннит и калий хлор. Лизис мицелия продолжался 24 зовывались, так как наблюдался лизис мицелия. При часа. более низких температурах 5-100С изменение мице- Таблица 2. лия наступало очень медленно и требовалась более длительная экспозиция (5-7 дней). Влияние стабилизаторов на выход протопластов у культур рода Trichoderma Стабили-затор Количество протопластов (х104) в 1 мл. среды и его концентра- Tricho- Tricho- Tricho- Tricho- Tricho- ция, М derma au- derma harzi- derma longibra- reov-viride derma viride derma koningi Сорбит 1 М anum chiatum Маннит 7,5 KCl 8,0 9,2 9,5 8,0 9,6 9,3 8,5 10,0 8,0 0,5 9,0 9,4 10,0 7,8 На стабильность протопластов заметно влияет получения протопластов были испытаны различные реакция суспензирующий среды. В наших опытах оп- лизирующие ферменты и их смеси (табл). ПСУ до- тимальным для стабильности протопластов оказался бавляли в количестве 1 мл, целлолигнорин и целло- рН 6,6-6,7. В дальнейших исследованиях нами для афганин-10 мг/мл. Таблица 3. Влияние состава лизирующий смеси на образование протопластов гриба Trichoderma harzianum (температура 280С) Количество протопластов в 1 мл х 104 Состав лизирующий смеси, мг/мл 24-х час.мицелий 48-час.мицелий ПСУ Длительность лизиса, час Целлолигнорин Целлоафганин 12 24 12 24 Целлолигнорин+целлоафганин ПСУ+целлолигнорин Начало лизиса 4 3 4 ПСУ+целлоафганин ПСУ+целлолигнорин+целлоафганин 5 84 5 6 10 4 7 12 14 9 11 6 95 6 7 10 6 7 14 16 10 9 После 12-ти часового лизиса 24-х часового мице- Таким образом, описанным методом нам удалось лия отмечено наибольшее образование протопластов получить протопласты у ряда микроскопических гри- в тех вариантах, в состав которых входил целлолиг- бов рода Trichoderma. норин, целлоафганин+ПСУ. При лизисе 48-ми часо- вого мицелия гриба протопласты были обнаружены в Установлено, что оптимальными стабилизато- меньшем количестве. Более медленное образование рами при образовании протопластов у испытанных протопластов в этом случае, вероятно, связано с воз- культур являются сорбит и маннит. растными изменениями в клеточной стенки гриба. Наиболее активной лизирующий системой, поз- воляющей получать стабильные протопласты явля- ется система, состоящая из ПСУ, целлолигнорина и целлоафганина. 19

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Список литературы: 1. Foury F. , Goffen A. Combination of 2-deoxy-D-glucose and snailgut enzyme treatments for preparing spheroplaste of Sohizo saccharomyces pombe. // J. Gen. Microbiol. 1973. V.75. N 1. P.227-229 2. Стенько А.С., Бескоровайная Н.К. Получение и регенерация протопластов Streptomyces griscus. // Микро- биол. ж. I983. T.45. Н 2. С. 29-33 3. Nayak K.K., Padbidri A.Y., Hirlekar M.G., Pandley N.K. A rapid method for preparation of Rhodotorula glutinis. // Curr. Sci. India. -1986. V.55. N 18. P.926-927 4. Багдасарян С.Н. , Авакян З.Т Ополучении протопластов энтомопатогенных бактерий Вас. popiliae и Вас. thu- ringiensis // Биол. Армении. Ереван. 1985. № 3. рук. Деп. в ВИНИТИ, 14 авг. № 6017-85 (Деп). 5. Deshpande M.V. , Balkrishnan H. , Ranjukar P.K , Shankar V. Isolation and immobilization of Sclerotium rolefsii protoplasts. // Biotechnol. Lett. 1987. V. 9. N.1. P.49-52 6. Longley R.R., Rose A.H. , Kniths B.S. Composition of the protoplast membrane from Saccharomyces cerevisiae. // Biochem. J. 1968. V. 108. N. 3. P. 401-412 7. Кожина Т.Н., Мироненка Н.В. и Чепурная О.В. Получения и регенерация проторластов у дрожжеподобных грибов. // Микол. и фитопатол. I983.Т.17. Вып. 3. С. 248-251 8. Стрижкова А.М., Осничук Л.Ф., Мацелюх Б.П., Кравец О.М., Богацкий М.А., Евсеева Р.А. Селекция Вас.polymixa методом протопластирования. //Персп. создания лекарств. средств с использ. биотехн. Тезисы докл. Всесоюзн. конф. Москва 20-21 ноября. М. I985. С-30 9. Okanischi M., Suzuki., Umesave M. Formation and reversion of Streptomycete protoplasts culture condition and morghological study.//J.Gen.Microbiol., 1974.V.80.N.2.P.389-400 10. Sugoracha G., Fucni K., ota F.et al. Rapid formation of protoplast of S.griseoflavus and their fine structure. //Jap.J.Mi- crobiol. 1971. V. 15.N.1. P. 73-84. 11. Кожина Т.Н., Чепурная О.В. Слияние протопластов как метод получения гибридов у дрожжей – сахаромице- тов.//Генетика, I980. Т.16. №2. С.360-363 20

№ 2 (68) февраль, 2020 г. ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ИССЛЕДОВАНИЕ рН-ФУНКЦИИ УГЛЕГРАФИТОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ ХИНГИДРОНОМ Аронбаев Сергей Дмитриевич д-р хим. наук, член-корреспондент Российской академии естествознания, профессор кафедры неорганической химии химического факультета Самаркандского государственного университета, Узбекистан, г. Самарканд Е-mail: mailto:[email protected] Аронбаев Дмитрий Маркиэлович канд. хим. наук, профессор Российской академии естествознания, доцент кафедры неорганической химии химического факультета Самаркандского государственного университета, Узбекистан, г. Самарканд Е-mail: [email protected] Холмирзаева Хилола Норбой-кизи магистрант II года обучения, химический факультет Самаркандского государственного университета, Узбекистан, г. Самарканд Исакова Дилноза Тошевна магистрант II года обучения, химический факультет Самаркандского государственного университета, Узбекистан, г. Самарканд Нармаева Гавхар Зарифовна докторант Самаркандского государственного университета, Узбекистан, г. Самарканд STUDY OF pH-FUNCTION OF GRAPHITE ELECTRODES MODIFIED BY QUINHYDRON Sergey Aronbaev Doctor of Chemistry, Corresponding Member of the Russian Academy of Natural Sciences, Professor, Department of Inorganic Chemistry, Faculty of Chemistry, Samarkand State University, Uzbekistan, Samarkand Dmitry Aronbaev Ph.D., professor of the Russian Academy of Natural Sciences, Associate Professor, Department of Inorganic Chemistry, Faculty of Chemistry, Samarkand State University, Uzbekistan, Samarkand Hilola Xolmirzaeva undergraduate II year of study, Department of Chemistry, Samarkand State University, Uzbekistan, Samarkand Dilnoza Isakova undergraduate II year of study, Department of Chemistry, Samarkand State University, Uzbekistan, Samarkand __________________________ Библиографическое описание: Исследование рН-функции углеграфитовых электродов, модифицированных хин- гидроном // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Аронбаев С.Д. [и др.]. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8650

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Gavkhar Narmaeva PhD student, Samarkand State University, Uzbekistan, Samarkand АННОТАЦИЯ Разработаны варианты твердых хингидрон-графитовых электродов и изучена их рН-функция в широком ин- тервале рН. Показано, что на диапазон функционирования электродов с субнернстовской зависимостью потен- циала от рН, влияет способ модификации графита хингидроном. Так, при вакуумной пропитке графитовых стержней насыщенным раствором хингидрона рН-функция с крутизной -55,8 ± 1,4 мВ/рН выполняется в том же диапазоне рН, что и для классического хингидронного электрода. Расширение границ применения хингидрон- ного электрода до рН 10-12 возможно при применении пастового и твердого электродов, состоящих из смеси графитового порошка и связующего (в первом случае вазелинового масла, во втором – парафина). Крутизна элек- тродной функции для этих электродов составляет -52,4 ± 2,0 мВ/рН и -36,0 ± 2,0 мВ/рН, соответственно. Показана возможность применения хингидрон-графитовых электродов в потенциометрическом титровании сильных и сла- бых кислот, включая плавиковую. Разработанные электроды дают адекватный аналитический отклик в потенциометрическом определении рН и кислотно-основном титровании при нахождении функциональных групп биополимеров клеточных стенок дрожжей и установлении их констант ионизации. ABSTRACT Variants of solid quinhydron-graphite electrodes have been developed and their pH-function in a wide pH range has been studied. It has been shown that the range of operation of electrodes with a sub-Nernst' dependence of the potential as pH is affected by the method of modifying graphite with quinhydron. So, in vacuum impregnation of graphite rods with a saturated quinhydron solution, the pH function with a slope of 55.8 ± 1.4 mV / pH is performed in the same pH range as for the classical quinhydron electrode. The expansion of the scope of application of the quingidron electrode to pH 10-12 is possible with paste and solid electrodes, consisting of a mixture of graphite powder and a binder (in the first case of paraffin oil, in the second - paraffin). The steepness of the electrode function for these electrodes is 52.4 ± 2.0 mV / pH and 36.0 ± 2.0 mV / pH, respectively. The possibility of using quinhydron-graphite electrodes in potentiometric titration of strong and weak acids, including hydrofluoric acid, is shown. The developed electrodes give an adequate analytical response in potentiometric determination of pH and acid-base titration when finding functional groups of biopolymers of yeast cell walls and establishing their ionization constants. Ключевые слова: определение рН, хингидронный электрод, модифицированные хингидрон-графитовые электроды, субнерстовская зависимость, потенциометрическое титрование. Keywords: pH determination, quinhydron electrode, modified quinhydron-graphite electrodes, sub-Nernst depend- ence, potentiometric titration. ________________________________________________________________________________________________ 1. Введение В этом отношении потенциометрический метод, Необходимость определения рН среды обуслав- основанный на измерении ЭДС электродной си- ливается важным значением водородного показателя стемы, состоящей из индикаторного электрода и для осуществления целого ряда процессов в химии, электрода сравнения, в качестве которого обычно вы- химической технологии, биологии, агрохимии, фи- ступает насыщенный хлорид серебряный электрод, зиологии растений и животных, медицине и других значительно точнее, проще и экономичнее [1,9]. При областях науки и техники [1-6]. В частности, под вли- этом прямой потенциометрический метод измерения янием рН могут изменяться растворимость, фильтра- рН, по праву, можно отнести к неразрушающим ме- ция, реологические характеристики, сорбция, набу- тодам контроля водных растворов. Основным эле- хание и другие свойства [7,8]. ментом потенциометрической системы является рН- Из большого арсенала методов определения рН чувствительный стеклянный электрод, изготовлен- растворов следует выделить два основных метода: ный из специального стекла, обладающего ионооб- колориметрический и потенциометрический. менными свойствами. Этот электрод нашел свое при- Колориметрический метод основан на примене- менение в обыденной лабораторной практике, так нии фотоколориметров или спектрофотометров, с как позволяет проводить измерения в широком диа- помощью которых измеряют изменение оптической пазоне pH и в присутствии окислителей. плотности раствора в присутствии кислотно-основ- ного индикатора, в зависимости от величины рН. Эволюция развития потенциометрического ме- Этот метод недостаточно точен, требует введения со- тода измерения рН привела к тому, что помимо стек- левых и температурных поправок, практически не лянного электрода были найдены и другие системы с применим при малой минерализации исследуемой использованием хингидронного, сурьмяного, висму- воды, а также окрашенных и мутных вод, растворов, тового, некоторых других металлооксидных электро- содержащих сильные окислители или восстанови- дов [10-20]. Каждый из этих электродов не лишен тели. определенных недостатков. Однако применение не- которых из них в лабораторной практике открывает 22

№ 2 (68) февраль, 2020 г. широкие возможности конструирования специаль- рН растворов проводили обычным способом с помо- ных аналитических платформ, предназначенных для щью стеклянного электрода ЭСЛ 63-07 в паре с насы- определения рН в небольших объемах образцов и щенным хлоридсеребряным электродом ЭСЛ1-М3, микрообъектах. подключенных к иономеру И-130М. В работе была изучена рН функция графитовых электродов, под- Из приведенных примеров рН чувствительных вергнувшихся модификацией хингидроном различ- систем, хингидронный электрод обладает специфи- ными способами. ческими свойствами, так как его аналитический сиг- нал снимается платиновой проволокой [1,9]. Первый вариант (электрод I) модификации хин- гидроном заключался в пропитке под вакуумом гра- При определении рН растворов методом хингид- фитовых стержней диаметром 6 мм и длиной ~ 70 мм ронного электрода используется электрохимически насыщенным водным раствором хингидрона. Насы- обратимая окислительно-восстановительная пара хи- щение хингидроном продолжали практически до нон-гидрохинон, соотношение окисленной и восста- полного прекращения выделения пузырьков воздуха. новленной форм которой зависит от активности Затем электроды извлекали и сушили на воздухе ионов водорода в анализируемом растворе. Для изме- между слоями фильтровальной бумаги. рения рН в этом случае в анализируемый раствор вводят небольшое количество хингидрона, представ- Второй вариант (электрод II) модификации за- ляющего собой эквимолекулярную смесь хинона и ключался в приготовлении углеродсодержащей гидрохинона (1:1). ЭДС созданного гальванического пасты, состоящей из смеси графитового порошка и элемента снимается между платиновой проволокой и хингидрона в вазелиновом масле [25]. Этой пастой хлоридсеребряным электродом сравнения, погру- заправляли поливинилхлоридную трубку, в которую, женными в анализируемый раствор. К недостаткам затем, вставляли медную проволоку, диаметром 1 такой измерительной системы следует отнести огра- мм. ниченность диапазона определения рН (<8), ввиду того, что в щелочной среде гидрохинон разлагается, Третий вариант (электрод III), в принципе, анало- а также некоторые неудобства, связанные с эксплуа- гичен предыдущему, но отличающийся тем, что элек- тацией такого электрода при рутинных измерениях. троактивную рН чувствительную пасту получали Если же учесть, что растворимость хингидрона при смешением порошка графита и хингидрона с рас- комнатной температуре составляет 3,94 г на 100 мл плавленным парафином, которой заполняли лунку, воды [21], то очевиден перерасход дорогостоящего находящуюся на торце корпуса электрода, выполнен- реагента. ного из цельного графитового стержня, с изоляцией из термоусадочной пленки [26]. В связи с этим возникает необходимость изуче- ния возможности определения рН с использованием 3. Результаты и их обсуждение углеграфитового электрода, объемно модифициро- Теория хингидронного электрода [1,27] основы- ванного хингидроном. Побудительным мотивом и вается на обратимости окислительно – восстанови- целью настоящей работы является создание устрой- тельной реакции перехода гидрохинона в п-бензохи- ства, допускающего расширение границ области из- нон. При этом хингидрон, представляющий собой эк- мерения рН, по сравнению с традиционным хингид- вимолекулярную смесь хинона и гидрохинона, дис- ронным электродом. социирует по уравнению 2. Материалы и методы (С6Н4)2О2(ОН)2 ↔ С6Н4О2 + С6Н4 Реактивы и растворы. В работе использовали хингидрон, представляю- (ОН)2 щий собой окислительно-восстановительную пару гидрохинон / n-бензохинон (CAS # 106-34-3) ЗАО хингидрон хинон гидрохи- ВЕКТОН (Россия); графит особой чистоты для спек- трального анализа по ГОСТ 17818.15-90 или ТУ нон 3497-001-51046676-2008; фиксаналы стандарт-тит- ров для измерения рН по ГОСТ 8.134-98. Калибро- (1) вочные растворы с другими значениями рН готовили по методикам [22] для приготовления ацетатно-бу- Электрохимический процесс, зависимый от кон- ферных и фосфатно-буферных растворов. центрации ионов водорода, представлен следующей Оборудование и приборы. схемой: В работе была использована компенсационная схема измерения ЭДС, включающая потенциометр Р O OH 307, элемент Вестона, гальванометр, аккумулятор- ную батарею [23,24]. В качестве нуль-индикатора + 2H+ + 2e- служил рН-метр рН 121. Все измерения с точностью ± 0,1 мВ, проводили относительно насыщенного хло- O OH (2) ридсеребряного электрода при постоянном переме- шивании магнитной мешалкой. В качестве измери- Хинон Гидрохинон тельного рН-чувствительного электрода служил электрод из спектрально чистого графита, модифи- Тогда, потенциал Е хингидронного электрода в цированный хингидроном. Контрольные измерения зависимости от концентрации ионов водорода Н+ мо- жет быть описан уравнением 23

№ 2 (68) февраль, 2020 г.     E  E0  0,059 lg хинон  0,059 lg H 2  K1 H   K1K2 (3) 2 гидрохинон 2 где Е – окислительно-восстановительный потен- Зависимости аналитического сигнала модифици- циал хингидронного электрода; Е0- стандартный рованных углеграфитовых электродов от рН пока- электродный потенциал, измеренный относительно заны на рисунке 1. водородного электрода; К1 и К2 – первая и вторая кон- станты диссоциации, равные 10-10 и10-12, соответ- Теоретическую зависимость в диапазоне рН 1 - 8 ственно [21]. рассчитывали по уравнению (5) при полном выпол- нении уравнения Нэрнста с теоретическим наклоном В слабощелочных растворах, когда рН< 8, ввиду прямой (крутизной) 59,0 мВ/рН. чрезвычайно малых констант диссоциации, по срав- нению с концентрацией ионов водорода, величинами рН-функция электрода I с крутизной не менее - К1[H+] и К1К2 можно пренебречь. Тогда при равен- 55,8 мВ/рН сохранялась практически в том же диапа- стве молярных концентраций хинона и гидрохинона, зоне рН, что и расчетном, теоретическом случае. уравнение 3 принимает вид: Механизм отклика электрода может быть пред-  E  E0  0,059lg H  ставлен следующим образом. Аналит с определен- ным значением рН проникает в поры графитового или E  E0  0,059pH , так как электрода, в котором в сухом состоянии находится хингидрон. Хингидрон растворяется в аналите. При lg хинон  lg1  0 (4) этом в микрообъеме поры происходит насыщение гидрохинон аналита хингидроном. В этом случае углеграфито- вый электрод, модифицированный хингидроном, а отсюда следует: pH  E0  E (5) представляет собой ансамбль из множества хингид- 0,059 ронных микроэлектродов. Выполнение Нэрнстов- ской зависимости с наклоном -55,8±1,4 мВ/рН со- Практический вывод, вытекающий из приведен- блюдается практически до рН=8. ных теоретических выкладок, заключается в том, что рН анализируемого раствора может быть вычислен, Для электрода II рН-функция с наклоном -52,4 ± измерив ЭДС гальванической ячейки, составленной 2,0 мВ/рН соблюдается уже в диапазоне рН 1,0 – 10,2. из измерительного хингидронного и сравнительного Излом на графике зависимости Е от рН наблюдается – хлоридсеребряного электродов. при рН от 10 до 12. Однако, здесь следует учитывать, что уравнение Такое расширение возможного диапазона ис- (4) адекватно описывает электрохимический про- пользования твердого графит-хингидронного элек- цесс, когда значение рН раствора менее 8, и в рас- трода можно объяснить тем, что после обновления творе не должно быть сильных окислителей или вос- поверхностного слоя углеграфитовой пасты выдав- становителей для сохранения эквимолекулярности ливанием новой ее порции, хингидрон, входящий в хинона и гидрохинона. состав пасты, растворяясь в приэлектродном слое аналита, не успевает разложиться [18,25,27]. Таким образом, адекватное функционирование классического хингидронного электрода ограничива- Очевидно, аналогичное происходит и с электро- ется кислой и нейтральной областью значений рН, в дом III, рН-функция которого уже простирается забуференных растворах в пределах величин рН от 0 вплоть до рН=13. Однако для этого типа графит-хин- до 7,5-8,0. гидронного электрода наклон рН–функции не превы- шает -36÷-38 мВ/рН. И вот здесь, нами было выдвинуто предположение, что рН чувствительный электрод из Интересно отметить тот факт, что для электрода графита, объемно модифицированного хингидроном, I рН-функция, почти с первоначальным наклоном позволит расширить границы его применения. может соблюдаться в течение нескольких суток. Для этого достаточно обмыть небольшим количеством Исследование условий выполнения рН-функции дистиллированной воды поверхность электрода по- для графитовых электродов, модифицированных сле завершения измерений и высушить его при ком- хингидроном, проводили, как описано в части 2 дан- натной температуре. ной статьи. Рисунок 2 показывает стабильность сигнала от- клика графит-хингидронного электрода во времени. 24

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Рисунок 1. Зависимость аналитического сигнала модифицированных хингидроном углеграфитовых электродов от рН Рисунок 2. Стабильность величины аналитического сигнала хингидрон-графитовых электродов от времени их эксплуатации 25

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Как видно, электрод I более подвержен колеба- Работоспособность любого сенсорного устрой- ниям, по сравнению с электродом III, что очевидно ства, в том числе и разработанного рН-датчика, зави- связано с бόльшим вымыванием хингидрона из пор сит от присутствия в анализируемой среде посторон- графита, в то время, как у другого электрода после них ионов. Возможность функционирования хингид- обновления поверхности простым трением о филь- ронного электрода существенно ограничивается, тровальную бумагу, каждый раз образуется доста- если в анализируемом растворе находятся сильные точное для насыщения анализируемого раствора окислители или восстановители, недопустимо высо- возле электродной поверхности количество хингид- кие концентрации нейтральных солей, приводящих к рона. При этом электрод III показывает довольно ста- солевой ошибке, а также вещества, проявляющие бильный отклик, хоть и отличающийся от Нэрнстов- комплексообразующее действие с диоксибензолами ской зависимости, даже в щелочных растворах, что, [25,27]. как уже отмечалось выше, обусловлено тем, что рас- творившиеся молекулы компонентов хингидрона не Количественная оценка селективности пастового успевают разложиться. хингидрон-графитового электрода по отношению к некоторым мешающим ионам была проведена авто- рами [29]. Результаты этого исследования представ- лены в таблице 1. Таблица 1. Расчетные коэффициенты селективности [29] Мешающий ион (В) Коэффициент селективности КА/В 0,02 М Сu2+ 1,78∙10-4 1,00∙10-3 0,10 M Сu2+ - 0,02 M Fe3+ 5,41∙10-5 8,92∙ 10-4 0,10 M Fe3+ 6,81∙10-4 8,58∙10-4 0,02 M SO32- 3,98∙10-5 0,01 M SO32- 0,02 M S2O32- 0,01 M S2O32- Судя по значениям КА/В, электрод обладает до- потенциал электрода будет малочувствителен к не- вольно хорошей селективностью даже в присутствии таких известных ионов-окислителей, как Fe3+и вос- большим изменениям активности иона В+. становителей SO3-2. Однако следует указать, что большинство спосо- Нами было изучено влияние этих и некоторых других ионов - MnO4-; Cr2O72- ; Fe3+;Cu2+; Fe2+; S2O32-; бов определения коэффициента селективности, SO32- . С этой целью нами был проведен эксперимент по установлению коэффициентов селективности раз- включая метод, применяемый в нашем эксперименте, работанных электродов по отношению к Н+-ионам в может являться только оценочным, позволяющий присутствии веществ, диссоциирующих с образова- нием указанных ионов. сравнивать ионы по степени их влияния на выполне- Определение коэффициентов селективности ние рН-функции хингидрон-графитового электрода. хингидрон-графитового электрода по отношению к Так, нами были получены значения lgKA/B для ис- одному из мешающих ионов, проводили методом следуемых ионов, которые мало, или, вообще, не кор- раздельных растворов, путем измерения потенциала релируют с результатами работы [29]: электрода в растворе 0,001 М HCl и в растворе для ионов MnO4-; Cr2O7-2; Fe+3; Fe+2; S2O3-2; SO3-2, мешающего иона в той же концентрации [28]. взятых в концентрации Вычисления проводили по формуле: 10-3М расчетные значения lgKA/B равнялись -5,15; 0,74; -4,11; 2,93; 2,92; 3,33, соответственно. Значительные различия в величинах коэффици- ентов селективности, найденных разными авторами, можно объяснить применением не одинаковых мето- дов их определении, т.е. метода раздельных раство- lg KA  E1  E (6) ров или метода смешанных растворов, а также не до- S B пустимости применения традиционных подходов оценки влияния посторонних ионов на катионную где КА/В – коэффициент селективности по отно- функцию хингидронного электрода [30]. шению к мешающему иону В; Однако проведенный эксперимент позволил оце- Е1 – потенциал электрода в растворе мешающего иона; нить степень влияния посторонних веществ в рас- Е – потенциал электрода в растворе с заданным творе на работу хингидрон-графитового электрода: значением рН. для ионов окислителей: для ионов – восстано- S – крутизна рН-функции, соответствующая ис- пытуемому электроду. вителей: Очевидно, что если KA/B соответствует высокой MnO4- > Fe3+ > Cr2O72- SO32- > Fe2+~ S2O32- селективности электрода по отношению к иону Н+, то Введя эти ограничения на присутствие посторон- них ионов в растворе, нами был проведен экспери- 26

№ 2 (68) февраль, 2020 г. мент по оценке возможности использования хингид- Однако на рисунке 4 имеется два ярко выраженных рон-графитовых электродов в качестве индикатор- скачка потенциалов, соответствующих 1 точке экви- ного в потенциометрическом кислотно-щелочном валентности, которую можно рассчитать по формуле титровании. рН = pK1  pK2 = 4,5 и 2 точке эквивалентности: рН На рисунках 3 и 4 приведены кривые потенцио- 2 метрического кислотно-щелочного титрования силь- = pK2  pK3 = 9,5. ных и слабых одно- и трех-основных кислот: HCl, и H3PO4 . 2 Как видно из рисунка 4, форма кривой титрова- Из представленных кривых титрования, более ния и экспериментально найденные точки эквива- интересным случаем является потенциометрическое лентности, находятся в хорошем соответствии друг с титрование ортофосфорной кислоты гидроокисью другом. Однако, все еще остается опасение, что натрия (рис. 4). Так как ортофософрная кислота от- ошибка при титровании до второй точки эквивалент- носится к трехосновным кислотам, диссоциация ко- ности увеличивается вследствие того, что показания торых протекает по трем ступеням с рК1=2, рК2=7 и хингидронного электрода в щелочных растворах рК3=12, кривая титрования щелочью также должна ненадежны. характеризоваться тремя точками эквивалентности. Рисунок 3.Кривая потенциометрического Рисунок 4.Кривая потенциометрического титрования 0,1М HCl раствором 0,1 М NaOH титрования 0,1М Н3РО4 раствором 0,1 М NaOH В то же время создание твердого хингидрон-гра- В связи с этим нами проведены исследования по фитового электрода открывает дополнительные воз- оценке возможности применения хингидрон-гафито- можности проведения потенциометрического титро- вого электрода в потенциометрическом титровании вания в средах, где традиционное титрование со стек- разбавленных растворов плавиковой кислоты лянным электродом в принципе невозможно [31]. (Рис.5.). Это касается, в первую очередь, потенциометриче- ского титрования плавиковой кислоты в травильных и фторирующих растворах. Нами было найдено всего несколько работ, описывающих определение плави- ковой кислоты потенциометрическим способом с ис- пользованием хингидронного, металлооксидного и ионселективного электродов [32-35]. Однако, иссле- дования последних лет, связанные с титрованием плавиковой кислоты и определением рН фторсодер- жащих растворов, показывают, что указанная про- блема остается актуальной и в настоящее время [36,37]. 27

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Хингидрон-графитовый электрод был применен в потенциометрических исследованиях для установ- ления функциональных групп биополимеров клеточ- ных стенок пивоваренных дрожжей Saccharomyces cerevisiae и определения констант ионизации этих групп [38 ] . Для получения Н+ - формы [39] биосорбента было проведено протонирование биомассы дрожже- вых клеток обработкой 1 г биомассы 50 мл 0,1н. HCl в течении 3 часов при комнатной температуре и встряхивании колб с суспензией на шейкере с часто- той 150 качаний/мин. Затем проводили потенциомет- рическое титрование содержимого колбы 0,1н. NaOH с хингидрон-графитовым электродом. Кривая потенциометрического титрования и ее дифференциальная производная представлена на ри- сунке 6. Рисунок 5. Кривая потенциометрического титрования 0,1 М плавиковой кислоты раствором 0,1 М NaOH Рисунок 6. Кривая потенциометрического титрования и ее дифференциальная производная протонированных клеточных стенок дрожжей Saccharomyces cerevisiae раствором 0,1 М NaOH с использованием хингидрон-графитового электрода Из кривых титрования, выражающих зависи- Таким образом, нами визуализировано, по край- мость величины рН от количества добавленной ще- ней мере, три функциональные активные группы с лочи, можно сделать качественные заключения о зна- чении рК и количестве активных групп. Каждый пе- общей концентрацией 2,9-3,2 ммоль/г, соответствую- региб на кривой титрования соответствует опреде- щей статической емкости сорбента по Н+ - ионам. ленной функциональной группе биополимеров кле- точных оболочек дрожжей. Причем первую из них, мы идентифицировали как карбоксильную, вторую – фосфорильную и третью – 28

№ 2 (68) февраль, 2020 г. аминогруппу, с рК равными 4,92; 6,62; 9,62, соответ- этих случаях крутизна электродной функции состав- ственно, что хорошо согласуется с результатами бо- ляет -52,4 ± 2,0 мВ/рН и -36,0 ± 2,0 мВ/рН, соответ- лее ранних наших работ [40,41]. ственно, что не мешает применению всех разработан- ных хингидрон-графитовых электродов в потенцио- Выводы метрическом титровании, при их использовании в ка- 1. Изучена рН-функция различных твердых честве индикаторных для установления конечной электродов на основе графита, модифицированного точки титрования. хингидроном. Показано, что диапазон рН и крутизна рН-функции, зависит от способа модификации хин- 3. Хингидрон-графитовые электроды приме- гидроном. Так, при вакуумной пропитке графитовых нимы в средах, содержащих свободную плавиковую стержней насыщенным раствором хингидрона рН- кислоту и фторид-ионы. Разработанные электроды функция с субнерстовским наклоном -55,8 ± 1,4 показывают адекватный аналитический сигнал в по- мВ/рН выполняется в том же диапазоне рН, что и для тенциометрическом определении рН и кислотно-ос- классического хингидронного электрода. новном титровании при нахождении функциональ- 2. Расширение границ применения хингидрон- ных групп биополимеров клеточных стенок дрожжей ного электрода до рН 10-12 возможно при примене- и установлении их констант ионизации. нии пастового и твердого электродов, состоящих из смеси графитового порошка и связующего (в первом 4. Разработанные электроды способны расши- случае вазелинового масла, во втором – парафина). В рить возможности потенциометрических методов анализа. Список литературы: 1. Бейтс Р. Определение рН. Теория и практика . Изд. 2-е, испр.– М.: Химия, 1972.–226 с. 2. Кузнецов В.В. Определение рН. – М.: Соросовский образовательный журнал.–том 7.–№ 4, 2001.–44 с. 3. Eisenman G. Glass Electrodes for Hydrogen and other Cations. Principles and practice / Edited by G. Eisenman. NY: M. Dekker.–1967.–582 P. 4. Афанасьева И.А., Левин М.Я., Дальский Д.Д. Значение определения рН ротовой жидкости в профилактике стоматологических заболеваний у спортсменов // Научно-теоретический журнал «Ученые записки».– 2015. - №1 (119). – С.32-37. 5. Русин Г.Г. Физико-химические методы анализа в агрохимии. –М.: Агропромиздат, 1990. – 303 с. 6. Van Kempen L.H.J, Deurenberg H., Kreuzer F. The CO2 -quinhydrone electrode. A new method to measure partial CO2 pressure in gases and liquids // Respiration Physiology. – 1972. - vol. 14. pp. 366-381. 7. Сборник трудов «Высокие технологии в современной науке и технике» //V Международная научно-техниче- ская конференция молодых ученых, аспирантов и студентов, г. Томск, 5~7 декабря 2016 г.: сборник трудов. - Томск: STT, 2016. ~ 562 с 8. Иконникова К.В., Иконникова Л.Ф., Минакова Т.С., Саркисов Ю.С. Теория и практика рН-метрического определения кислотно-основных свойств поверхности твердых тел. -Томск.: Изд-во ТПУ, 2011. – 85 с. 9. Швабе К. Основы техники измерения pH / К. Швабе. – Пер. с нем. канд. техн. наук Я. А. Гурвича, С. Т. Кумок; Под ред. Л. С. Солодаря.–М: Изд-во иностр. лит., 1962.–471 с. 10. Scholz F., Düssel H., Meyer B., Fresenius J. A new pH-sensor based on quinhydrone // Anal. Chem.– 1993.–Vol. 347.–P. 458-459. 11. Srivastava A.K., Samant R.A. Some conductance and potentiometric studies in 20 mass % propylene carbonate + ethylene carbonate: application of hydrogen and quinhydrone electrodes // Journal of Electroanalytical Chemistry. - 1995.- vol. 380. –P. 29-33. 12. Wang M., Yao S. A long-term stable iridium oxide pH electrode // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2002. – vol. 81(2-3). – P.313. 13. Teixeria M.F.S., Ramos L. A., Cassiano N.M., Fatibello-Filho O., Bocchi N. Evaluation of a Fe2O3 based graphite- epoxy tubular electrode as pH electrode in flow injection Potentiometry // J. Braz. Chem. Soc -2000.- # 11: (1). – P. 27-31. 14. Teixeria M.F.S., Ramos L.A., Nevs E.A., Fatibello-Filho O. Potentiometric determination of acids and base using a silica gel based carbon-epoxy electrode // Fresenius J. Anal. Chem. – 2000.-vol. 367. – P. 86-89. 15. Teixeira M.F.S., Ramo L.A., Neves E.A. , Cavalheiro E.T.G. A Solid Fe2O3 Based Carbon-Epoxy Electrode For Potentiometric Measurements of pH // Portugaliae Electrochimica Acta.- 2002. vol.20.- P. 139-149. 16. Pásztor K., Sekiguchi A., Shimo N., Kitamura N., Masuhara H. Iridium oxide-based microelectrochemical transistors for pH sensing. Sens.Actuators. B. -1999. – vol. 12. – P. 225-230. 17. Teixeira M. F. S., Moraes F. C., Fatibello-Filho O., Ferracin L. C., Rocha-Filho R. C. and Bocchi N. A novel λ- MnO2- based graphite–epoxy electrode for potentiometric determination of acids and bases // Sensors and Actuators. B. -1999.–vol. 56. –P.169-174. 18. Романенко С.В., Кагиров А.Г., Раденков Т.А. Композитный хингидронный датчик для контроля pH природ- ных вод // Контроль. Диагностика, 2011.– спец.выпуск. – С.146–148 . 19. Dtissel H., Komorsky-Lovric S., Scholz F. A solid composite pH sensor based on quinhydrone // Electroanalysis. - 1995.- vol.7. Iss.2. – P.889-894 https://doi.org/10.1002/elan.1140070917 29

№ 2 (68) февраль, 2020 г. 20. Teixeria M.F.S, Ramos L. A., Cavalheiro E. T. G., Fatibello - Filho O. PbO2-based graphite–epoxy electrode for potentiometric determination of acids and bases in aqueous and aqueous–ethanolic media // Fresenius J. Anal Chem. -2001.-vol 370. – P. 383-386. 21. Никольский Б.П. Справочник химика. т.IV. второе издание –Л.: Изд-во Химия, 1967. 22. ГОСТ4919.2-77 Методы приготовления буферных растворов. – Москва: Стандартинформ, 2005. 23. Компенсационный и некомпенсационный способы потенциометрического титрования /https://studfile.net/preview /3321050/page:9/. Дата обращения 28.12.2019. 24. Балезин С.А. Практикум по физической и коллоидной химии. – М.: Просвещение, 1980. -271 с. 25. Скворцова Л. И., Карунина О. В., Бек Р. Ю. Исследование рН-функции механически обновляемого графито- хингидронного индикаторного электрода // Журн. аналит. химии. - 2010. - Т. 65. - № 8. - С. 873-879. 26. Аронбаев Д.М., Аронбаев С.Д., Нармаева Г.З., Исакова Д.Т. Индикаторный угольно-пастовый электрод для вольтамперо-метрического анализа // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2020. - №2. (в пе- чати). 27. Михеев А.Ю., Лемеш М.В., Пендин А.А. Свойства графитовых электродов, модифицированных системой хинон-гидрохинон // Журнал физическом химии, 2009. - том 83, № 7. – С. 1210-1213. 28. Камман К. Работа с ионселективными электродами. – М.: Мир, 1980. -285 с. 29. Tan J., Lacson M., Sevilla F.G. Potentiometric pH sensor based on an oil paste containing quinhydrone // Asian Conference on Sensors and the International... 2005. doi:10.1109/ASENSE.2005.1564501 30. Здрачек Е.А., Егоров В.В., Назаров В.А. Метод определения неискаженных значений коэффициентов селек- тивности ионселективных электродов для случая однозарядного основного и двухзарядного постороннего ионов // Вестник БГУ. Сер. 2.- 2015.- № 2. – С.3-11. 31. Киприанов А.А., Пономарёв И.А. Об устойчивости стеклянного электрода к действию фторидсодержащих растворов // Вестник С-Пб. университета. Сер.4. – 2013. – Вып 3. – С.63-71. 32. Warren L.J. The measurement of pH in acid fluoride solutions and evidence for the existence of (HF)2 //Anal. Chim. Acta. 1971. – vol. 53. – P.199-202 doi.org/10.1016/S0003-2670(01)80089-1 33. Lindroos K. Determination of free hydrofluoric and nitric acids in pickling bath liquors using a fluoride-selective electrode and alkalimetric titration // Analyst. - 1987. vol.112. - P 71-73. https://doi.org/10.1039/AN9871200071 34. Christian J.D., Illum D.B., Murphy J.A. Metal electrodes for continuous amperometric measurement of free hydro- fluoric acid in acidic solutions containing complexing ions //Talanta - 1990, Vol. 37, Issue 6. - P. 651-654. https://doi.org/10.1016/0039-9140(90)80212-X 35. Казак А.С., Родионова С.А., Трофимов М.А., Пендин А.А. Твердотельный рН-электрод для анализа фторид- содержащих водных растворов // Журн. аналит. хим. -1996.- Т. 51, № 9. - С. 970–974. 36. Huang C., Shen C., Jin L., Cai H. Determination of Trace Amounts of Hydrofluoric Acid in Non-Aqueous Solutions by the Coulometric Titration Method // Sensors - 2018, 18. - 4439- 4446: doi:10.3390/s18124439 37. Киприанов А. А., Панкратова Н. М., Пономарёв И. А. Потенциометрические датчики pH для измерений во фторид-содержащих растворах // Журн. прикл. химии.- 2011.- № 11.- С. 1797–1804. 38. Альберт А., Сержент Е. Константы ионизации кислот и оснований. М.: Химия, 1964. - 179 c. 39. Полянский Н.Г., Горбунов Г.В., Полянская П.Л. Методы исследования ионитов. — М.: Химия. 1976. – С. 163-166. 40. Аронбаев Д.М., Насимов А.М., Аронбаев С.Д. Потенциометрическое определение констант ионизации функциональных активных групп биополимеров клеточных стенок пивоваренных дрожжей // Austrion Jornal of Technical and Natural Sciences. - 2014. - №5. - С.174. 41. Аронбаев С.Д., Насимов А.М., Аронбаев Д.М. Применение физико-химических методов в исследовании кле- точных стенок дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Вестник Московского Государственного областного Уни- верситета (МГОУ).- 2013.- №2. – С.84-89. 30

№ 2 (68) февраль, 2020 г. БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СО2 ЭКСТРАКЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ИНГРЕДИЕНТОВ Мухаммадиев Баходир Тeмурович доцент Бухарского инженерно-технологического института, Узбекистан, г. Бухара Джураева Лайло Рахматиллаевна ассистент Бухарского инженерно-технологического института, Узбекистан, г. Бухара THE PARAMETRIC ANALYSIS СО2 EXTRACTION OF VEGETABLE INGREDIENTS Bahodir Muhammadiyev Associate Professor of Bukhara Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Bukhara Laylo Jurayeva Assistant, Bukhara Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Bukhara АННОТАЦИЯ Исследовали процесс экстракции двуокисью углерода биологически активных веществ из сырья раститель- ного происхождения: семян дыни, листьев мяты, корней солодки, плодов щелковицы, цветков джиды и др при до- и сверхкритических параметрах разработана лабораторная установка для проведения экстракции раститель- ного сырья сжиженными газами и сверхкритическими флюидами при давлениях 5-25 МПа и температурах 20- 600С. Показано, что максимальный выход экстрагируемого вещества для использованных видов растительного сырья имеет место при давление и температуре, превышаюшие критические для CO2 ( 35-450С, 15-25 МПа). ABSTRACT We studied the process of carbon dioxide extraction of biologically active substances from plant-derived raw mate- rials: melon seeds, mint leaves, licorice roots, alkaline fruits, jida flowers, etc. at sub- and supercritical parameters. A laboratory setup was developed for the extraction of plant materials with liquefied gases and supercritical fluids at pres- sures 5-25 MPa and temperatures of 20-600С It was shown that the maximum yield of extractable substance for the used types of plant materials occurs at pressures and temperatures exceeding critical values for CO2 (35-450С, 15-25 MPa). Ключевые слова: Экстракция, углекислота, флюид, растительные ингридиенты. Keywords: Eхtraction of carbon dioxide, fiuid, plant ingredients. ________________________________________________________________________________________________ Введение ния, показано в рядя работ (1;2) промышленные спо- Применение углекислоты (CO2) вместо широко собы и установки для получения СК-СО2 экстрактов применяемых в пищевой и фармацевтической про- из растительного сырья очень разнообразны ( 3;5 ). мышленности органических растворителей (ацетон, В соответствием с Республиканским грантом А- бензин, спирт, и др) для экстракции из растительного 9-1 создана лабораторная установка, на которой от- сырья биологически активных веществ (БАВ) и пи- работана методика проведения извлечения с помо- щевых добавок (ПД), ингредиенты для получения ле- щью СК-СО2 в до- и сверхкритических условиях, карственных препаратов является актуальным и пер- позволяюших оптимизировать рабочие параметры спективным направлением технологии. Селектив- технологического процесса при применении различ- ность и растворяющая способность сверхкритиче- ного сырья растительного происхождения ской СК - CO2 определяется его фазовым состоянием, которое в свою очередь зависит от параметров про- Экспериментальная часть цесса извлечения-температуры и давления (1,2) Лабораторная установка позволяет проводить из- влечение при подаче СО2 плунжерным насосом вы- Наличие ряда преимуществ СК-CO2 экстракции, сокого давления в непрерывном режиме в до- и по сравнению с традиционными методами извлече- сверхкритическом состоянии с использованием теп- лового насоса (1). __________________________ Библиографическое описание: Мухаммадиев Б.Т., Джураева Л.Р. Параметрический анализ СО2 экстракции рас- тительных ингредиентов // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8733

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Диапазон давлений 6-20МПа, температур 295- Молотые семена тыквы и дыни массой 1 кг, влажностью 9%, с размером частиц 0,5-2 мм помеша- 310 К, объемный расход СК-СО2 800-900 г СО2/г/см лись в корзину, изготовленной из тонко- стенной 10 л СО2. трубы диаметром 25 мм и высотой 420 мм, которая закрывается дверчатыми крышками с сеткой. Данные Для определения параметров процесса до – и этих опытов сведены в табл. 1,2. сверхкритической СО2 экстракции на установке про- Таблица 1. водились опыты со цветками джиды и розы, листь- ями мяты и щелковицы, молотыe семенами тыквы и дыни. Результаты опытов с молотыми семенами дыни Время Масса экстракта экстракции, № Параметры Экс- Сбор- Сбор- (масло), г oпытов процесса трактор ник (1) ник (2) час Сбор- Сбор- 293 0,5 3,0-4,0 ник (1) ник (2) 1 1. Т, К 305 308 293 4,0 4,0 (масло+воск) Р, МПа 15 7,0-8,0 3,0-4,0 2 2 Т, К 320 323 293 2 12,0 20,0 (масло кремо- Р, МПа 15 7,0-8,0 3,0-4,0 вого цвета) 3 Т, К 320 7,0-8,0 313 12,0 18,0 (масло кремо- Р, МПа 15 325 3,0 вого цвета) 4 Т, К 290 292 3,0 3,0 (масло кремо- вого цвета) Р, МПа 4,0 4,0 В результате 4-х последовательно проведенных веществ. За общее время экстракции 2,5 часа через циклов экстракции на одной загрузке при сверхкри- реактор прокачено 20 кг СО2 (25 л при 290 К и 6,8 тических параметрах СО2 (315-330К; 13-23МПа) МПа), при этом среднее содержание масла в экс- убыль массы семян дыни составили 90 г, (тыквы 80г), тракте составляет 4г на 1кг СО2 (3.0г на 1л СК-СО2). что совпадает с общим содержанием экстрагируемых Таблица 2. Результаты опытов со цветками джиды № Параметры Экс- Сбор- Сбор- Время экс- Масса сырья, г Экстрагируемое процесса трактор ник 1 ник 2 тракции До после вещество, г час 450 438 Сборник 2 1 Т,К 330 320 315 Р,МПа 15,0 10,0 4,0 3 448 434 10-паста зеленого 330 320 315 цвета 2 Т,К 10,0 8,0 6,0 2,5 Р,МПа 5-паста зеленого цвета При извлечении в докритических условиях (300 Снижении давления в реакторе до 10 МПа и в К, 6,0 МПа) в сборнике выделено 4г экстракта желто- сборнике 1 до 6 МПа приводит к выделению экстра- зеленого цвета, который по внешнему виду отлича- гируемого вещества в сборнике 1 в виде жидкой фазы ется от масла, экстрагированного при сверхкритиче- желтого цвета (2 г) и твердой фазы (3 г), состоящей ских условиях (табл.1). примерно из равных количеств двух компонентов – белого и зеленого цвета. В целом, максимальное ко- Результаты опытов с молотыми семенами дыни личество твердого экстрагируемого вещества -2% от представлены в табл.2. При давлении в экстракторе массы сырья получено при температуре в экстрак- 15 МПа извлеченное вещество выделяется только в торе 308К и давлении 15 МПа. При экстракции в до сборнике 2 и имеет 2 фазы: жидкую и твердую желто- критических условиях в сборнике 2 жидкая фаза от- коричного цвета. сутствовало, в нем выделялась только паста желто- зеленого цвета. В результате опытов влажность сырья уменьши- лась на 2%, т.е. из сырья было извлечено около 20 г При до критических параметрах СО2 количество воды, но в сборнике №2 было собрано всего 12 г жид- экстрагируемого вещества уменьшилось около 2 раз. кости. Измельчении сырья до размера 1-2 мм привело При этом влажность сырья не изменялась, что свиде- к росту количества экстрагируемого вещества почти тельствует о том , что в жидком СО2 вода практиче- в 1,5 раза. Влажность сырья после экстракции также ски не растворяется. уменьшилась почти на 2%, по в сборнике жидкости было мало. Очевидно, что пары воды уносятся в кон- Результаты процессов извлечения из молотых се- денсатор. мян дыни, тыквы и корней солодки, а также листьев мяты, шелковицы и цветков джиды подтверждают, что максимальный выход экстрагируемого вещества 32

№ 2 (68) февраль, 2020 г. достигается при сверхкритических параметрах СО2 в роком диапазоне и обеспечивает определения опти- экстракторе (310 К, 15-18 МПа). При извлечении мальных параметров технологического процесса как жидким СО2 (300 К и 8-10 МПа) экстрагируется до в экстракторе, так и в сепараторах –сборниках извле- 2% вещества желтого цвета, по виду не отличающе- каемого ингредиента. еся от СК-экстракта. Для исследованных видов растительного сырья- Заключение семян дыни и тыквы, цветков джиды, листьев мяты и Разработана лабораторная экспериментальная шелковицы, корней солодки- получены эксперимен- установка, которая позволяет проводить экстракцию тальные данные по экстракции с СО2 в до и сверхкри- ингредиентов из растительного сырья двуокисью уг- тических условиях в экстракторе (300-310 К, 8-20 лерода при до и сверхкритических параметрах в ши- МПа) и параметрах в сборнике (298-303 К, 5-6 МПа). Список литературы: 1. Сафаров О.Ф., Мухаммадиев Б.Т., Рузиева К.Э. «Состояние технологий использующих сверхкритическую СО2 » Матер 5 межд. конф. «Новое в технологии и технике функ. прод.» Воронеж, 2015, 18. 2. Tuan D.Q., Zollweg. Concentration dependence of the diffusion coefficient of lipid in supercritical СО2. Ind. Eng. Chem. Research. 1999, 38(7)2781. 3. Flory P.J. Thermodynamics of high polymer solutions. Journ. Chem. Plys., 1992, 10(1),51. 4. Mishima K. et all. Solubilityof polimer in the mixtures containing supercritical СО2 and antisolvent. Fluid phase Equilibria, 2008, 204(1), 309. 5. Iwai Y.et all. Monte Carlo calculation of solubility of high-boiling component in supercritical СО2. Jour chem. Eng. Japan, 2004, 47,(1), 114/ 33

№ 2 (68) февраль, 2020 г. СИНТЕЗ ПОЛОВОГО ФЕРОМОНА МАТКИ МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ APIS MELLIFERA Джумакулов Тургунбой канд. хим. наук, доцент, Альмалыкский филиал Ташкентского Государственного технического университета им. Ислам Каримова, Узбекистан, г. Алмалык Е-mail: [email protected] Турдибаев Жахонгир Эралиевич ст. преп., Альмалыкский филиал Ташкентского Государственного технического университета им. Ислам Каримова, Узбекистан, г. Алмалык Е-mail: [email protected] Таджиева Сарвиноз Хасанбой кизи студент 3 курса бакалавриата, Альмалыкский филиал Ташкентского Государственного технического университета им. Ислам Каримова, Узбекистан, г. Алмалык THE SYNTHESIS OF UTERUS SEX PHEROMONES OF A HONEY BEE APIS MELLIFERA Turgunboy Jumakulov Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor, Almalyk Branch of Tashkent State Technical University named after Islam Karimov, the Republic of Uzbekistan, Almalyk Jahongir Turdibayev Senior Lecturer, Almalyk Branch of Tashkent State Technical University named after Islam Karimov, the Republic of Uzbekistan, Almalyk Sarvinoz Tajieva 3-year student of bachelor’s degree program, Almalyk Branch of Tashkent State Technical University named after Islam Karimov, the Republic of Uzbekistan, Almalyk АННОТАЦИЯ Найдены оптимальные условия гидролиза по реакции Виттига из моноацеталей глутаканового и глутарового альдегида взаимодействием с ацетилметилентрифенилфосфораном и диэтилфосфоацетоном с последующим гид- рированием, и реакцией с этоксикарбонилметилентрифенилфосфораном получен этиловый эфир 9-оксо-транс-2- деценовой кислоты полового ферромона матки медоносной пчелы Apis mellifera. Представлен формулы реакции. Строение продуктов реакцией исследовано спектральными методами. Дан- ные элементного анализа подтверждают состав синтезированных веществ. ABSTRACT Optimal hydrolysis conditions have been found by the Wittig reaction from monoacetals of glutacan and glutaralde- hyde by reaction with acetylmethylene triphenylphosphorane and diethylphosphoacetone followed by hydrogenation and reaction with ethoxycarbonylmethylene triphenylphosphorane, 9-oxo-trans-2-decenoic acid ethyl ester of the sex uterine ferromone of the honey bee Apis mellifera has been obtained. The reaction formulas are presented. The structure of the products by reaction has been studied by spectral methods. Elemental analysis data confirm the composition of the synthesized substances. Ключевые слова: глутакановой альдегид, глутаровой альдегид, ацетилметилен-трифенилфосфоран, спек- тральные данные, гидрирование, гидролизующие агенты. Keywords: glutacanaldehyde; glutaraldehyde; acetylmethylene-triphenylphosphorane; spectral data; hydrogenation; hydrolyzing agents. ________________________________________________________________________________________________ Наиболее удобные методы синтеза 9-оксо-транс- пчелы Apis mellifera, и её эфиров основаны на превра- 2-деценовой кислоты, ферромона матки медоносной щении 7- оксооктаналя (VI) c малоновой кислоты[2, __________________________ Библиографическое описание: Джумакулов Т., Турдибаев Ж.Э., Таджиева С.Х. Синтез полового феромона матки медоносной пчелы Apis mellifera // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8723

№ 2 (68) февраль, 2020 г. 3] или конденсацией с этоксикарбонилметилентри- соответственно образует диеновый кетоацеталь (IV), фенилфосфораном [4] с последующим гидролизом в который гидрированием над окисью платины превра- конечное соединение. В связи с этим имеется необ- щали в предельный кетоацеталь (V). Последний гид- ходимость в разработке простых синтезов 7- оксоок- ролизовали разбавленной сольяной кислотой до ке- таналя (VI) или его производные. Ранее показано [5], тоальдегида (VI). Взаимодействие кетоальдегида (VI) что ацетилметилентрифенилфосфоран (II) реагирует с этоксикарбонилметилентрифенилфосфораном из- с глутаровым альдегидом 7-оксо-транс-5-октеналя, бирательно протекает по альдегидной группе и с вы- который гидрированием легко превращается в 7- ок- ходом 61% образуется этиленовый эфир 9-оксо- сооктаналь (VI), но выход непредельного альдегида транс-2-деценовой кислоты (VII). Транс конфигура- не превышает 40%. ция заместителей у двойной связи приписана на ос- новании литературных данных [7] об образовании В настоящем сообщении мы описываем синтез транс двойной связи в реакциях алифатических аль- этилового эфира 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты дегидов с устойчивыми фосфоранами. Кроме того, исходя из доступных моноацеталей глутарового и константа спин-спинового взаимодействия протонов глутаконового [1] альдегидов. Монодиэтил ацеталь двойной связи в спектре ПМР кетоэфира (VII) равна глутаконового альдегида (I) с ацетилметилентрифе- 16 Гц, что характерно для транс изомера [7]. нилфосфораном (II) в кипящем бензоле или с диэтил- фосфоацетоном (III) в эфире выходами 45% и 28% OHCCH CHCH2CH(OEt)2 Ph3P CIIHCOCH3 (EtO)2 PCH2COCH3 I O III CH3COCH CHCH CHCH2CH(OEt)2 CH3CO(CH2)5CH(OEt)2 H3O+ IV V CH3CO(CH2)5CHO Ph3P CHCOOEt CH3CO(CH2)5CH CHCOOEt VI VII Таблица 1. Выход, физико – химические и спектральные характеристики полученных соединений № Наименование Выход % ������������������������ R X ЯМР 1Н (б, м, д., т) 8,8 – диэтокси – транс 45 1,4952 6Н, CH3 CH3CO 1 – 3, транс – 5 – окта- 3Н =CHCH2 1,18 м 2Н CHOCH2 2,20 с диен – 2 – он 4Н C2H5OCHOC2H5 2,50 м 1Н CH=CH-CH=CH 3,50 м 2 8,8 – диэтокси – 2 – 63 1,4320 4Н 4,50 т октанон CH2 5,8 –6,8 м 6Н, CH3 CH3CO 1,18 т 3 7 – оксооктаналь 59 1,4420 8H CH2CO 1,42 м 3H CH2OCHOCH2 2,05 с Этиловый эфир 9- 61 1,4590 2H CH2OCHOCH2 2,30 м 4 оксо-транс-2-децено- 4H 3,50 м 1H CH2 4,31 т вой кислоты 6Н CH3CO 1,43 м 3H OHCCH2CH2CO 2,10 с 4H CHO 2,20 – 2,45 м 1H 9,71 т 3H CH3 1,26 т 6H CH2 1,45 м 2H CH2CH=CH 2,00 м 3H CH3CO 2,05 с 2H CH3CO 2,30 м 2H CH2O 4,10 кв 2H CH=COOC2H5 5,70 – 6,70 м 35

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Таблица 2. ИК - спектры полученных соединений № Наименование ИК – спектры, ������, см-1 1 8,8 – диэтокси – транс – 3, транс – 5 – октадиен – 2 – он CH3 CHO C=0 CH2-OC2H5 2 8,8 – диэтокси – 2 – октанон 980 1120 1635 1650 3 7 – оксооктаналь 1050 1440 1680 4 Этиловый эфир 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты 3015 1050 980 1120 1680 1715 970 1447 1680 2710 1640 1720 1715 Масс спектры природных компонентов матки ме- лось, на что потребовалось 1,5 гр, прибавляли по кап- доносной пчелы Apis mellifera практически совпадали с лям раствор 2,0 альдегида(I) в 10 мл абсолютного эфира этиловым эфиром 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты. при 00С. Перемешивали 4 часа при 20 – 23 0С, эфирный слой отделяли, промывали водой, сушили сульфатом Этиловый эфир 9-оксо-транс-2-деценовой кислоты натрия. После упаривания остаток подвергали двукрат- полового феромона матки медоносной пчелы Apis mel- lifera и их изомерная чистота, определенная методом га- ной очистке препартивной ТСХ в системе эфир – гек- зожидкостной хроматографии на капиллярной колонке сан, 1:2. Получили 0,7 гр ацеталья (VI), Ткип 130 – 133 0 с умеренно полярной фазой (карбавакс 20м) и на набив- С, 1,5 мм. рт. ст. ной колонке со стереоспецифической фазой OV – 275, состовлает 96 – 97%. 8, 8 – диэтокси – 2 – октанон (V). Гидрировали 2,0 гр ацеталя () в присутствии ИК – спектры растворов веществ в CCl4 сняты на 60 мл окиси платины в растворе 25 мл эфира. После приборе JR – 75, кювете из NaCl, толшина слоя того как поглощение водорода прекратилось, катализа- 0,125 мкм, дифракционные решетки. Спектры ПМР по- тор отфильтровывали, раствор упаривали, остаток пе- лучены на спектрометре Tesla BS – 467A в CCl4, рабо- регоняли. Получили 1,3 гр ацеталья (VI), Ткип 105 – 107 чая частота 60 МГц внутренний стандарт – гексаметил- 0 С, 1 мм. рт. ст. дисилоксан. Препаративная ТСХ на пластине разме- Найдено %: С 66,31; Н 11,48; С12Н24О3 вычис- шены размером 20х20 см, на сликагеле L 40/100, тол- лено %: С 66,63; Н 11,18. щина слоя 2 мм. 7 – оксооктаналь (VI). Исходя из моноацеталей глутарового альдегида Раствор 1,1 гр кетоацеталя (V) 3,7 мл 10% - ной со- разработаны новые пути синтеза компонентов 9-оксо- ляной кислоты в 10 мл ацетона перемешивали 2 часа 20 2Е-деценовой кислоты – феромона пчелиной матки – 23 0С. Ацетон удаляли, остаток экстрагировали эфи- Apis mellifera. ром, эфирный экстракт промывали раствором соды, во- ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. дой и сушили сульфатом натрия, упаривали, остаток пе- 8, 8 – диэтокси – транс – 3, транс – 5 – октадиен – регоняли. Получили 0,5 гр кетоальдегида (VI). 2 – он (IV). А. Раствор 4,1 гр альдегидоацеталья (I) и 8,9 гр фос- Ткип 150 – 153 0 С, 3 мм. рт. ст. форана (II) в 30 мл бензола нагревали при кипении 4 Найдено %: С 67,19; Н 10,08; С8Н14О2 вычислено %: часа. С 67,57; Н 9,92. Бензол отгоняли, остатки извлекали смесью гексан: эфир, 80:20 (5х40) мл, упаривали, остаток перегоняли. Этиловый эфир 9-оксо-транс-2-деценовой кис- Получили 2,4 гр ацеталя (IV), Ткип 123-1250 мм. рт. ст. лоты (VII). Найдено %: С 67,49; Н 9,44; С12Н20О3 вычислено %: С 67,89; Н 9,84. Раствор 0,40 гр кетоальдегида (VI) и 1,40 гр этокси- Б. К суспензии 0,35 гр гидрида натрия в 15 мл абсо- карбонилметилентрифенилфосфорана в течение 4 часа лютного эфира добавляли при 00С и перемешивали нагревали при кипении в 15 мл бензола. Бензол упари- раствор 2,7 гр фосфоната (III) в 10 мл абсолютного вали в вакууме. Кетоэфир (VII) выделяли методом ТСХ эфира. После того как выделение водорода прекрати- в системе эфир – гексан 1:3. Получили 0,30 гр , Ткип 170 – 172 0 С, 3 мм. рт. ст. Найдено %: С 67,69; Н 9,71; С12Н20О3 вычислено %: С 67,89; Н 9,50. Список литературы: 1. Ишмуратова Н.М., Ишмуратов Г.Ю., Яковлева М.П., Тамбовцев К.А., Исмагилова А.Ф., Толстиков Г.А. Ма- точное вещество медоносных пчел: свойства, синтез, применение в пчеловодстве и шмелеводстве. М.: Наука. 2015, 176стр. 2. Макин С.М., Кругликова Р.Н., Попова Т.П., Чернышев А.М. – Журн.Орг.хим, 1982, Т 18, вып.5 3. Barbier M, Lederer E, Nomura T – Bull. Soc. Chim. 1961. 4. Одиноков В.Н., Ишмуратов Г.Ю., Ладенкова И.М., Толстиков Г.А. – ХПС, 1986. №5. 5. Bestmann H.J., Kunstmann R., Schulz H. – Lieb. Ann 1966, Bd 699 6. Ковалев Б.Г., Джумакулов Т., Абдувахобов А.А. – ХПС, 1986.№1 7. Schosser M., Christmann K.F. – Lieb. Ann, 1967, Bd 708. 8. Гюнтер Х. Введение в курс спектроскопии ЯМР. Мир., 1984. 36

№ 2 (68) февраль, 2020 г. ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ В МАТРИЦЕ КАРБОКСИМЕТИЛХИТОЗАНА BOMBYXMORI МЕТОДОМ ОСАДИТЕЛЬНОЙ КОАЦЕРВАЦИИ Кличева Оля Бахтияровна доктор философии по химическим наукам (PhD), младший научный сотрудник Института химии и физики полимеров АН РУ, Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected] Рашидова Сайера Шарафовна академик Академии наук Республики Узбекистан, Институт химии и физики полимеров АН РУ, Узбекистан, г. Ташкент SYNTHESIS OF NANOPARTICLES IN THE BOMBYX MORI CARBOXYMETHYLCHYTOSAN MATRIX BY THE METHOD OF DEPOSITORY COACERVATION Olya B. Klicheva Doctor of Philosophy in Chemical Sciences (PhD), Junior Researcher, Institute of Chemistry and Polymer Physics, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan Uzbekistan, Tashkent Sayera S. Rashidova Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan Institute of Chemistry and Physics of Polymers AN RU Uzbekistan, Tashkent АННОТАЦИЯ Для формирования наночастиц методом осадительной коацервации, использован водорастворимый N-карбоксиметилхитозан, полученный на основе национального сырья, куколок тутового шелкопряда Bombyx mori. С помощью метода атомно-силовой микроскопииопределена сферическая форма и размер наночастиц от 5 до 116 нм в зависимости от условий процесса.Изменение размера образованных наночастицкарбоксиметилхито- зана объяснено термодинамическим качеством растворителя и концентрацией звеньев КМХЗ участвующих в парном столкновении. ABSTRACT For the formation of nanoparticles by sedimentary coacervation, a water-soluble N-carboxymethylchitosan is used, obtained on the basis of national raw materials, Bombyxmori silkworm pupae. The spherical shape and size of nanopar- ticles is from 5 to 116 nm, depending on the process conditions. A change in the size of the formed carboxymethylchitosan nanoparticles explains the thermodynamic quality of the solvent and the concentration of CMChZ units involved in the pair collision. Ключевые слова: N-карбоксиметилхитозан, наночастицы, осадительная коацервация. Keywords: N-carboxymethylchitosan, nanoparticles, precipitation coacervation. ________________________________________________________________________________________________ Интерес к наноразмерным частицам (НРЧ) различ- ствами, а сами процессы характеризуются принципи- ных веществ, связан с их высокой химической активно- ально новыми кинетическими и термодинамическими стью и возникновением необычных поверхностных яв- свойствами и закономерностями. Научное осмысление лений и реакций. Как следствие, частицы размером по- и практическая реализация наноразмерных эффектов и рядка 1 нм практически безактивационно вступают в подходов является основой для появления нового реакции с другими химическими соединениями, в ре- направления в науке и технологии [1]. К настоящему зультате которых получаются вещества с новыми свой- времени одним из наиболее известных методов форми- __________________________ Библиографическое описание: Кличева О.Б., Рашидова С.Ш. Синтез наночастиц в матрице карбоксиметилхито- зана Bombyx mori методом осадительной коацервации // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8737

№ 2 (68) февраль, 2020 г. рования наночастиц (НЧ) является осадительная ко- Кондуктометрическое титрование. Степень заме- ацервация, основанная на получении НЧ без использо- щения N-КМХЗ определяли с помощью кондуктомет- вания токсичных сшивающих агентов, что особенно рического титрования на приборе EC 214. Для осу- важно при дальнейшем использовании полимерных ществления кондуктометрии приготовлены растворы препаратов для медицинских целей. Для этого могут ХЗ и N-КМХЗ 1 г/л в 0,1N растворе НСI. Полученные быть использованы как синтетические, так и природ- растворы полимеров оттитровывали 0,5н. раствором ные полимеры, в частности, хитозан (ХЗ) и его водорас- NaOH. При этом контролировали изменения электро- творимые производные. Актуальность исследований, проводимости (Gsm) в зависимости от объема (V), до- связанных с изучением свойств хитозана, подтвержда- бавленного титранта [6]. ется тем, что на основе данного полимера можно синте- зировать водорастворимые производные, в частности – ЯМР спектроскопия. Спектры ЯМР 13С и 1H реги- карбоксиметилхитозаны (КМХЗ), которые представ- стрировали на приборе VARIAN 400 USA относи- ляют интерес при использовании их в медицине [2]. Для тельно сигналов растворителя при комнатной темпера- получения природных полимеров, необходим постоян- туре. В качестве растворителя использовали D2O/DCl ный источник сырья, в частности для Узбекистана тако- [7]. выми являются куколки тутового шелкопряда Bombyx mori. Количество отходов шелковой промышленности Определена величина внутренней энергии при ма- составляет 70-80%, что создает устойчивую базу для лых значениях числа частиц в единице объема, которая развития и создания в стране препаратов на основе на может быть разложена в степенном ряде в виде: их основе [3]. U=VkT(n2B+n3C+…) В связи с вышесказанным, цель настоящей работы состоит в исследовании процесса образования наноча- где V-объем системы, а В и С – коэффициенты раз- стиц карбоксиметилхитозана методом осадительной ложения, называемые вириальными коэффициентами коацервации. К числу преимуществ осадительной ко- (В – второй вириальный коэффициент, С – третий и ацервации следует отнести, то что, полученные ча- т.д.). стицы не обладают токсичностью и легко выводятся из организма, не вызывая побочных реакций. При высоких температурах в потенциале взаимо- действия звеньев доминирует отталкивание, а при низ- Материал и методы исследования. ких - притяжение. Это означает, что при высоких тем- Для синтеза N- КМХЗ (B.m.) использовали хитозан, пературах внутренняя энергия клубка U, а с нею и вто- полученный на основе куколок тутового шелкопряда со рой вириальный коэффициент В положительны, а вели- следующими характеристиками: молекулярная масса чины U и В должны быть отрицательны, так как наибо- (ММ) - 6.5×104; степень деацетилирования (ДА) - 85%; лее важна притягивательная часть, где функция потен- глиоксиловая кислота (ГК) - Mumbai-400086, IndiaCus- циала взаимодействия меньше нуля. tomerCareNo:022-6116 9797; бидистиллят – 18 МОм×см-1; боргидрид натрия (NaBH4), уксусная кис- Результаты и обсуждение. лота (CH3COOН), спирт этиловый (С2Н5ОН) [4]. Для формирования НЧ использовали N- КМХЗ Вискозиметрия. Для определения молекулярной (B.m.), к которому был добавлен осадитель в виде хло- массы исходного хитозана и N-КМХЗ использовали ме- рида кальция (СаСl2), концентрация раствора которого тод вискозиметрии. Характеристическую вязкость [η] составляла 0,95% в количестве 50 мкл.Структурные ис- определяли с использованием вискозиметра Уббелоде следования проводили атомно-силовой микроскопией при 25°С. Для подавления полиэлектролитного эф- (сканирующий зондовый микроскоп Agilent 5500). В фекта в случае ХЗ применяли раствор 2% уксуснокис- работе применялись кремниевые кантилеверы жестко- лого натрия (CH3COONa), а для N-КМХЗ использовали стью 9,5 Н/м2 с частотой 145 кГц. Максимальная об- - 2 % раствор хлорида натрия. Молекулярные массы ласть сканирования на АСМ по координатам Х-У со- (Мη) образцов ХЗ рассчитывали по уравнению Марка- ставляет-2.5х2.5 мкм2, по Z-1 мкм. Изучены кинетиче- Куна-Хаувинка [5]. ские закономерности образования наночастиц карбок- симетилированного хитозана с концентрацией С=0,67% в зависимости от времени истечения раствора осадителя (1 -20 мин) хлорида СаСI2 (С=1%). Получен- ные данные представлены в таблице 1. Таблица 1. Зависимость размера наночастиц КМХЗ с концентрацией С=0,67% от времени истечения осадителя № СКМХЗ =0,67%; Время истечения рас- Размер наночастиц, нм С(СаСI2)=1%. твора СаСl2, мин 200-500 1. КМХЗ 1 400-700 640-1 мкр 2. КМХЗ 5 88 3. КМХЗ 10 430 4. КМХЗ 15 5. КМХЗ 20 Выявлено, что с увеличением времени истечения дальнейшем увеличении времени истечения СаСI2 в те- осадителя -хлорида кальция наблюдается увеличение чение 15 мин размер наночастиц составил 88 нм, что яв- размера наночастиц от 200 нм до 1 мкм. Однако при ляется оптимальным временем для данного раствора 38

№ 2 (68) февраль, 2020 г. КМХЗ с концентрацией С=0,67%, поскольку далее Проведено изучение зависимости размера НЧ от (в течение 20 мин) также наблюдается увеличение раз- времени истечения раствора полимера при концен- мера НЧ и составляет значение 430 нм. трации СКМХЗ =1,0%. Таблица 2. Зависимость размера наночастиц КМХЗ при концентрации раствора С=1,0% Наименование образца, Время истечения раствора Размер наночастиц, нм СКМХЗ =1,0%; С(СаСI2)=1,0% СаСl2, мин КМХЗ 5 354 116 КМХЗ 10 294 КМХЗ 15 467 КМХЗ 20 Согласно полученным данным таблицы 2 выяв- чения осадителя, при котором размер частиц состав- лено, что при увеличении концентрации раствора по- ляет 116 нм, они имеют вид сферической формы. Та- лимера от 0,67% до 1,0% наблюдается увеличение кое явление весьма оправдано и связано с природой размера наночастиц. При этом, более оптимальным, молекулы карбоксиметилхитозана. в данных условиях является 10 минутное время исте- Проведено изучение молекулярной массы КМХЗ на размер частиц данные приведены в таблице 3. Таблица 3. Зависимость размера наночастиц КМХЗ от молекулярной массы № Наименование образца ММ Концентрация растворов Размер наночастиц, КМХЗ, % нм 1. КМХЗ 104 000 0,51 2. КМХЗ 56 000 0,53 не образуются 3. КМХЗ 48 000 65,5 4. КМХЗ 22 000 0,56 0,53 35,7 4,99 В результате проведенных исследований выяв- увеличивается, что может быть, объяснено термоди- лено, что размер наночастиц зависит от молекуляр- намическими свойствами растворителя и концентра- ной массы макромолекулярной цепи. При низких цией звеньев КМХЗ участвующих в парном столкно- концентрациях раствора полимера ~0,5% и малой мо- вении. Одним из важных термодинамических пара- лекулярной массы N-КМХЗ B.m. ~22 000 образуются метров, определяющих свойства полимерных раство- наночастицы размерами ~5 нм. Это обусловлено, ров, является параметр χ, характеризующий измене- тем, что происходят конформационные изменения и ние энергии Гиббса растворителя, при введении в увеличение плотности зарядов в макромолекулярной него некоторого количества осадителя. Особенности цепи при связывании КМХЗ с ионами кальция. термодинамического поведения растворов полиме- ров обусловлены тем, что макромолекулу можно рас- Выводы положить в растворителе большим числом способов, Таким образом, формирование НЧ карбоксиме- так как она может принимать огромное число различ- тилхитозана можно объяснить, тем, что, вероятно, ных конформаций. При наличии взаимодействия зве- наночастицы состоят из микродоменов комплексов ньев свободная энергия полимерного клубка вклю- КМХЗ/хлорид кальция, окруженных матрицей кар- чает не только энтропийное слагаемое, но и слагае- боксиметилхитозана. На основе полученных экспе- мое внутренней энергии взаимодействия звеньев, от- риментальных данных выявлено, что с увеличением ветственное за набухание клубков с исключенным концентрации растворов КМХЗ размер наночастиц объемом. Список литературы: 1. Yang J., Han S., Zheng H., Dongand H. Liu J. Preparation and application of micro/nanoparticles based on natural polysaccharides // Carbohydrate Polymers.-2015. -Vol. 123, -P. 53–66, 2. Zhiyan Yu, Xin Sun, Haixia Song, Wenqian Wang, Zhao Ye, Liyan Shi, Kaikai Ding. Glutathione-Responsive Car- boxymethyl Chitosan Nanoparticles for Controlled Release of Herbicides // Materials Sciences and Applications. - 2015, -Vol. 6. -Р. 591-604 3. Милушева Р.Ю., Рашидова С.Ш. // Хитин, хитозан Bombyx mori и наносистемы на их основе. – Ташкент.: Фан, 2016. -С.5-16. 4. Кличева О.Б., Алиев Х.У., Батырбеков А.А., Рашидова С.Ш. Синтез N-карбоксиметилхитозана Bombyx mori и его роль в оценке гематологических показателей // Химия природных соединений.- 2017. –Вып.4. –С. 619- 620. 39

№ 2 (68) февраль, 2020 г. 5. Kalliola S., Repo E., Srivastava V., Heiskanen J.P., Sirviö J.A., Liimatainen H., Sillanpää M. The pH sensitive prop- erties of carboxymethyl chitosan anoparticles cross-linked with calcium ions // Colloids and Surfaces B: Biointer- faces. -2016, V.153 -P. 229-236 6. Doshi B, Repoa E., Heiskanenb J.P., Sirviöc J.A., Sillanpää M. Effectiveness of N,O-carboxymethyl chitosan on destabilization of Marine Diesel, Diesel and Marine-2T oil for oil spill treatment //Carbohydrate Polymers. -2017, - Vol. 167 -Р. 326-336 7. Bukzem A.L., Signini R., Santos dos D.M., Lião L.M., Ascheri D.P.R. Optimization of carboxymethyl chitosan synthesis using response surface methodology and desirability function // International Journal of Biological Macro- molecules. -2016, -Vol. 85 -Р. 615-624 40

№ 2 (68) февраль, 2020 г. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШЛИХТУЮЩИХ ИНГРЕДИЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Раззоков Хасан Каландарович канд. техн. наук, доцент Бухарского государственного университета, Узбекистан, г. Бухара Е-mail:[email protected] Назаров Сайфулла Ибодуллоевич канд. техн. наук, доцент Бухарского государственного университета, Узбекистан, г. Бухара Е-mail:[email protected] Назаров Нурулло Ибодуллоевич преподаватель Бухарского государственного университета, Узбекистан, г. Бухара Е-mail: [email protected] Ортиков Шерзод Шароф угли магистрант Бухарского государственного университета, Узбекистан, г. Бухара Е-mail: [email protected] METHOD FOR PRODUCING FLUSHING INGREDIENTS BASED ON NATURAL AND SYNTHETIC POLYMERS AND THEIR APPLICATION Razzoqov Hasan Candidate of technical Sciences, associate Professor of Bukhara state University, Uzbekistan, Bukhara Nazarov Sayfulla Candidate of technical Sciences, associate Professor of Bukhara state University, Uzbekistan, Bukhara Nazarov Nurullo Teacher of Bukhara state University, Uzbekistan, Bukhara Ortikov Sherzod Graduate student of Bukhara State University, Uzbekistan, Bukhara АННОТАЦИЯ В работе изучены вязкости шлихтующих композиций, степень клейстеризации, зависимость изменения фи- зико-механических свойств пленок, полученных из различных систем. ABSTRACT In the study, the viscosity of dressing compositions, the degree of gelatinization, the dependence of changes in the physicomechanical properties of films obtained from various systems are studied. Ключевые слова: крахмал, вязкость, шлихта, степень клейстеризации. Keywords: starch, viscosity, dressing, degree of gelatinization. ________________________________________________________________________________________________ Именно присутствие синтетических полимеров в составе полимерной композиции положительно таких как ПАА (полиакриламид), ПВА (поливинила- влияет на процесс набухания, клейстеризации и об- цетат), ГПМА (гидролизованный полиметилакрилат) __________________________ Библиографическое описание: Cпособ получения шлихтующих ингредиентов на основе природных и синтетиче- ских полимеров и их применение // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Раззоков Х.К. [и др.]. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8773

№ 2 (68) февраль, 2020 г. разование золя. Установлено, что набухание, клей- той же концентрации степень клейстеризации дости- стеризация и образование золя в значительной сте- гала до 92%. пени зависят от внешних факторов: повышения тем- пературы, механического воздействия, концентра- В практике для шлихтования пряжи довольно ции компонентов, входящих в состав композиции. широко применяются смешанные шлихты на основе Учитывая это, нами изучено влияние различных смесей водорастворимых природных и синтетиче- электролитов на процесс клейстеризации крахмала, ских высокомолекулярных шлихтующих компонен- входящего в состав полимерной композиции. Состав тов. Характер вязкости смеси растворов различных полимерной композиции включили следующие ком- полимерных композиций зависит от соотношений поненты в массовых соотношениях: крахмал, ГПМА, компонентов, входящих в состав полимерных компо- ПАА, ПВА = 25: 16 1,25:0,5. В качестве расщепителя зиций. крахмала брали соли следующих электролитов: Na2CO3, NaOH, Na2SiO3, КН2РО4 и К2НРО4. Выявлено, что в большинстве случаев вязкость смеси ниже вязкости отдельных смешиваемых ком- Как видно из полученных данных (рис.1) на сте- понентов, причем для каждой пары смешиваемых по- пень клейстеризации крахмала влияние оказывает не лимеров существует определенное соотношение только концентрация электролитов, но так же и вид обоих компонентов, отвечающие минимуму вязкости используемого электролита. Например, если при кон- смеси. В свете современных представлений это явле- центрации Na2CO3 6 г/кг степень клейстеризации со- ние следует объяснить на основе данных о совмести- ставляла 41%, то в случае применения Na2SiO3, при мости смешиваемых полимерных композиций в рас- творе. Степень клейстеризации,% Количества электролитов, г/кг Рисунок 1. Зависимость степени клейстеризации крахмала от концентрации электролитов. 1 –Na2CO3; 2 – KH2PO4; 3 –K2HPO4; 4 –NaOH; 5 –Na2SiO3 При плохой совместимости макромолекулы об- При высокой степени совместимости возможно наруживают тенденцию к сворачиванию в клубки и даже некоторое дополнительное разворачивание уменьшению своей эффективности размеров, в ре- макромолекул смешиваемых синтетических и при- зультате чего число связей между ними уменьшается, родных полимеров и усиление взаимодействия и вязкость полимерной композиции понижается. Это между ними, приводящие к повышению вязкости си- сопровождается понижением устойчивости разрабо- стемы и ее устойчивости. С целью выявления влия- танного состава композиции. ния концентрации ГПМА и ПАА на вязкость крах- мального клейстера нами определены значение вяз- При высокой степени несовместимости данный кости крахмального клейстера при различных кон- процесс может привести к фазовому расслоению си- центрациях ГПМА и ПАА. стемы. Очевидно, такие составы полимерной компо- зиции не пригодны для приготовления шлихтующего раствора. 42

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Вязкость отн., Па∙ с Содержание ГПМА % Рисунок 2. Зависимость изменения вязкости крахмального клейстера от концентрации ГПМА. Концентрация крахмала %: 1 –4; 2 –5; 3 –6; 4 –7% Как показали исследования, хорошие результаты повышение вязкости крахмального клейстера. Все получаются в случае применения ГПМА в составе это может свидетельствовать об ускорении процесса полимерной композиции с крахмалом (рис.2 и 3). расщепления крахмала в присутствии ГПМА и ПАА в указанных концентрациях последних с одной сто- При введении ГПМА в состав полимерной ком- роны и, с другой стороны, это связано, по-видимому, позиции до 12% и ГПМА 5,0% сначала наблюдается со структурообразованием крахмала с синтетиче- медленное повышение вязкости крахмального клей- скими полимерами ГПМА и ПАА. стера, а при дальнейшем повышении ГПМА и ПАА до 12% и 5,0 % соответственно, наблюдается резкое Вязкость отн,. Па∙ с 1,6 4 1,4 3 Вязкость, η Пас 1,3 2 1 1,2 1,1 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Содержание ПААС,%одержание ПАА, % Рисунок 3. Зависимость вязкости крахмального клейстера от количества ПАА. Концентрация крахмала, %: 1 – 4; 2 – 5; 3 – 6; 4 - 7 На основании полученных данных по изменению натрия среди электролитов проявляет (рис.4.) более вязкости полимерной композиции при различных эффективное влияние на процесс клейстеризации концентрациях синтетических полимеров нами раз- крахмала, то это относительно более высоко выра- работан ряд оптимальных рецептов полимерной ком- жено в полимерных композициях состава: крахмал, позиции. На рис.4 представлена зависимость измене- ПАА, ГПМА и ПВА, хотя и в других составах компо- ния степени клейстеризации крахмала, входящего в зиции также представляют бинарные или тройные состав различных полимерных композиций, от коли- системы из природных и синтетических полимеров. чества метасиликата натрия. Так как метасиликат 43

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Степень клейстирации % 100 8 80 7 60 6 40 5 4 3 2 1 20 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Количество метасиликата натрия, г∕кг Рисунок 4. Зависимость клейстеризации крахмала от концентрации метасиликата натрия. Состав композиции: 1 – крахмал; 2 – крахмал +ГПМА; 3 – крахмал + ПАА; 4 – крахмал + ПВА; 5 – Крахмал +ПВА+ ПАА; 6 – Крахмал + ПВА +ГПМА; 7 – Крахмал +ГПМА + ПАА; 8 – Крахмал +ГПМА + ПАА + ПВА Это объясняется, по-видимому, тем, что из-за Немаловажное значение имеет изучение струк- наличия в структуре полимерной композиции раз- турно-механических и реологических свойств ком- личных функциональных групп, они в композиции позиции, так как при введении в состав крахмала син- выполняют функции и модификатора, и поверх- тетических полимеров и щелочного агента для клей- ностно активного вещества, образуя на поверхности стеризации значительно изменяются структурно-ме- пряжи тонкую пленку, которая препятствует удале- ханических свойства крахмала. Поэтому, учитывая нию влаги, повышает эластические свойства, в ре- вышеизложенное, нами изучена (рис.5.) зависимость зультате чего снижается обрывность, увеличивается изменения вязкости различного состава полимерной производительность и улучшаются её физико-хими- композиции от количества метасиликата натрия. ческие, физико-механические и эксплуатационные свойства. Вязкость отн., Па∙с 1,6 8 1,5 7 6 1,4 1,3 5 4 1,2 3 2 1,1 1 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 Количество метасиликата натрия, г/кг Рисунок 5. Зависимость вязкости шлихтующих композиций при варке от концентрации метасиликата натрия Состав композиции: 1 – крахмал; 2–крахмал +ГПМА; 3– крахмал + ПАА; 4 – крахмал + ПВА; 5 – Крахмал + ПВА + ПАА; 6 – Крахмал + ПВА+ ГПМА; 7 – Крахмал + ГПМА + ПАА; 8 – Крахмал + ГПМА + ПАА + ПВА 44

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Шлихтующие компоненты на основе природных связи между волокнами внутри пряжи и покрытие на и синтетических полимеров при высыхании спо- поверхности ее. собны образовывать прочные и эластичные пленки. Поэтому нами изучены физико-механические Способность композиции к пленкообразованию свойства пленки на основе природных и синтетиче- крайне необходимое свойство при шлихтовании. ских полимеров, выдержанных при 65%-ной влажно- Шлихтующие материалы, нанесенные на пряжу из сти воздуха, которые представлены в таблице 1. растворов, при высыхании образуют пленочные Таблица 1. Зависимость изменения физико-механических свойств пленок, полученных из различных систем Вид пленки Зажимная Ширина Толщина Прочность Удлинение длина пленки пленки, пленки, мк пленки, % Крахмал при разрыве, мк мк кг/мм2 Крахмал-ПАА 0,314 1,6 27 Крахмал-ПВА 50 50 0,276 21 Крахмал-ГПМА 50 50 0,234 2,3 18 Крахмал-ПВА-ПМА 50 50 0,184 16 Крахмал-ГПМА-АА 50 50 0,196 2,6 15 Крахмал-ГПМА-ПАА-ПВА 50 50 0,163 14 50 25 0,157 3,1 13 50 25 3,8 4,2 4,5 Из полученных данных видно (рис.5), что интен- напряжений при трении, изгибе, кручении и вытяжке сивная клейстеризация крахмала во всех составах пряжи, которая подвергается на шлихтовальных ма- композиции начинается (363К) при введении метаси- шинах и ткацких станках. ликата натрия в количестве 5,5 – 6,0 г/кг на шлихту- ющий раствор. При этом вязкость шлихтующих по- Таким образом, из результатов физико-механи- лимерных композиций колеблется в пределах 1,30- ческих, реологических и структурных исследований 1,60 Па·с, что достаточно для обработки пряжи. выявлено наличие полимерных композиций на по- верхности пряжи, в достаточном количестве, чтобы Из таблицы 1 видно, что у пленки на основе крах- уменьшить обрывность пряжи в ткачестве. Кроме мал – ГПМА – ПАА – ПВА прочность 1,3-2,5 раза того, разработанная шлихтующая полимерная ком- выше, чем у пленки крахмал – ПВА или других трех- позиция обладала достаточной гигроскопичностью, компонентных систем. Такое свойство пленки необ- поскольку на отделочных фабриках шлихту удаляют ходимо для создания на пряже прочной и эластичной из суровой ткани. В состав шлихты должны входить пленки с пониженным коэффициентом трения, а компоненты, легко удаляемые из ткани и не ослож- также способности пленки выдерживать комплекс няющие ее дальнейшую обработку. Список литературы: 1. Раззоков Х.К., Назаров С.И., Назаров Н.И. Изучение зависимости разрывных характеристик хлопчатобумаж- ной пряжи от состава шлихтующей композиции // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2019. № 5(62). 2. Назаров С.И., Ширинов Г.К. Изучение физико-механических свойств крахмалофосфатных загусток // Уче- ный XXI века. – 2017. - № 1-3. – С. 3-7. 45

№ 2 (68) февраль, 2020 г. КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ ИЗОТЕРМА И ТЕПЛОТА АДСОРБЦИИ ПАРОВ БЕНЗОЛА И Н-ГЕКСАНА НА ПОЛИГИДРОКСИАЛЮМИНИЕВЫХ АДСОРБЕНТОВ Хандамов Даврон Абдикадирович д-р хим. наук, доцент Ташкентского химико-технологического института, Узбекистан, г. Ташкент E-mail: mailto:[email protected] Хакимова Гўзал Рахматовна ст. преп. Ташкентского химико-технологического института, Узбекистан, г. Ташкент Бекмирзаев Акбарбек Шухратович ст. преп. Каршинский инженерно-экономический институт Узбекистан, г. Карши E-mail: akbarbek @ mail Дониёров Сарвар Алланазарович ст. преп. Каршинский инженерно-экономический институт, Узбекистан, г. Карши ISOTHERM AND HEAT OF ADSORPTION OF BENZENE AND N-HEXANE VAPORS ON POLYHYDROXYALUMINIUM ADSORBENTS Davron Handamov Doctor chem. sciences., associate professor of the Tashkent Institute of Chemical Technology, Uzbekistan, Tashkent Go’zal Khakimova Senior lecturer, Tashkent Institute of chemistry and technology, Tashkent, Uzbekistan Akbarbek Bekmirzaev Senior lecturer, Karshi engineering and economics institute Uzbekistan, Karshi Sarvar Doniyorov Senior lecturer, Karshi engineering and economics institute Uzbekistan, Karshi АННОТАЦИЯ Исследовано влияние термической дегидратации монтмориллонита с полигидросиалюминиевыми катио- нами (ПГАК) на адсорбцию и энергетику адсорбции паров бензола и н-гексана. По температурной зависимости адсорбции установлено, что переход ПГАК в алюмооксидные кластеры при термической обработке модифици- рованной глины приводит к сокращению объема микропор и уменьшению теплоты адсорбции паров бензола и н-гексана. ABSTRACT The effect of thermal dehydration of montmorillonite with polighydrosialuminum cations (PHAC) on the adsorption and energy of adsorption of vapors of benzene and n-hexane was studied. From the temperature dependence of adsorption, it was found that the transition of PHAC into alumina clusters during the heat treatment of modified clay leads to a decrease in micropore volume and a decrease in the heat of adsorption of benzene and n-hexane vapors. __________________________ Библиографическое описание: Изотерма и теплота адсорбции паров бензола и н-гексана на полигидроксиалюми- ниевых адсорбентов // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. Хандамов Д.А. [и др.]. 2020. № 2(68). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/8709

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Ключевые слова: Монтмориллонит, полигидроксиалюминий монтмориллонит, модификация, адсорбция, изотерма, бензол, н-гексан, адсорбент, теплота адсорбции. Keywords: Montmorillonite, polyhydroxyaluminium montmorillonite, modification, adsorption, isotherm, benzene, n-hexane, adsorbent, heat of adsorption. ________________________________________________________________________________________________ Модифицированные глины, полученные замеще- обработкой 3%-ной суспензии Na-монтмориллонита нием обменных ионов монтмориллонитовых глин на раствором гидрохлорида алюминия с молярным олигокатионы алюминия, железа, хрома, циркония и соотношением ОН/Al=2.37,по методике [1, Р 1795]. других, являются термостабильными микропори- При такой основе раствора образуется комплекс с се- стыми адсорбентами. Изучению таких адсорбентов мизарядными ПГАК [Al13O4(OH)12(H2O)24]7+ . На тер- придается большое значение в связи с тем, что они мограмме модифицированной глины наряду с эндо-и обладают высокой адсорбционной емкостью, при- экзоэффектами, характерными для Na-формы мине- годны для очистки газов и жидкостей, для катализа, рала, обнаружен слабый экзоэффект при 603К, свя- для адсорбционной технологии, особенно в процес- занный с переходом обменных олигокатионов алю- сах, протекающих при высоких температурах [9, С миния в алюмооксидные кластеры типа Al2O3  qH2O 206]. Полигидроксиалюминиевые катионы (ПГАК) 7, С 118. замещая обменные ионы, создают в межслойном пространстве монтмориллонита микропоры, доступ- Адсорбция измерялась гравиметрическим и изо- ные многим полярным и неполярным молекулам стерическим методами [4, С 389]. Перед измерением [10,С 508; 5, С 32; 6 С 119 ]. адсорбции, модифицированная глина вакуумирова- лась при 423 и 773 К (до остаточного давления в си- Условия получения, адсорбциоонные свойства стеме 1.3310-4 Па). Откачка продолжалась в течение монтмориллонитовой глины модифицированной 8 ч. Образцы, дегидратированные при указанных полигидроксиалюминиевы катионами (ПГАК), и температурах, соответственно обозначались ПГАМ- теплоты адсорбции на некоторых веществ описаны в 1 и ПГАМ-2. (Изучая равновесную адсорбцию угле- работах [3, С 33-34]. Усталонлено, что различные родов на дегидратированных образцах, можно вы- ПГАК при внедрении в обменные позиции монтмо- явить влияние структурных изменений на адсорбци- риллонита раздвигают слои по оси с, создавая глини- онное взаимодействие адсорбат-адсорбент.) Изо- стые адсорбенты со щелевидной микропористостью. термы адсорбции паров бензола и н-гексана (Рис.1) С учетом того, что дегидратирование на образцах модифицированной глины измерялись модифицированнных глин при определенных усло- при 293К. виях сопровождается переводом ПГАК в оксидные кластеры [11,С 52-53], в данной работе изучены зако- Изотерма адсорбции паров бензола на ПГАМ-1 номерности изменения адсорбции и теплоты адсорб- оказалась необратимой и характеризовалась узкой ции паров бензола и н-гексана на модифицированном петлей гистерезиса в области Р/Рs 0,2. Изотерма ад- монтмориллоните с введенными ПГАК, термообра- сорбции бензола на ПГАМ-2 и н-гексана, измерен- ботанными при температурах ниже и выше темпера- ные на двух дегидратированных образцах, были об- туры перехода ПГАК в алюмооксидные кластеры. ратимыми и имели форму, характерную для микро- пористых адсорбентов: значительная адсорбция при Объектом исследования является Навбахорский начальных относительных давлениях и слабое увели- щелочной бентонит (ПБВ марки) (Узбекистан), чение ее в широком интервале Р/Рs (0.1-0.8). Сорбци- состоящий в основном из натриевого монтмо- онные объемы дегидратированных образцов моди- риллонитового минерала, характеризующийся фицированной глины по бензолу (I) и н-гексану (II) емкостью катионного обмена E=0,73 мг-экв/г и хими- при различных Р/Рs, рассчитанные на основании дан- ческим составом (в мас %): SiO2 -57,91, TiO - 0,35, ных изотерм адсорбции, приведены в таблице. Al2O3-13,69, Fe2O3-5,10, CaO-0,48, MgO-1,84 SO3- 0,75, K2O-1,75, P2O5 -0,43, CaO -0,48, Na2O-1,53, по- Таблица 1. тери при прокаливании 16,17 [11, С 80 Исследуемый гидроксиалюминиевый адсорбент был приготовлен Сорбционные объемы (м3/кг) дегидратированных образцов модифицированной глины ПГАМ по бензолу (I) и н-гексану (II) Адсорбент W W0 Vs Wме ПГАМ-1 I II I II I II I II ПГАМ-2 0.119 0.094 0.144 0.138 0.019 0.038 0.086 0.091 0.125 0.100 0.146 0.143 0.051 0.043 0.095 0.100 Адсорбция бензола на ПГАМ-1 при малых отно- также больше, чем на ПГАМ-2, но в меньшей сте- сительных давлениях значительно превышает ад- пени, чем по бензолу. Объем микропор W0 интерка- сорбцию на ПГАМ-2. Адсорбции н-гексана на лированной глины ПГАМ-1 по бензолу превышает ПГАМ-1 в этом интервале равновесных давлений объем ПГАМ-2 на 24%, а по н-гексану они равны. 47

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Начиная с P/Ps=0.014 изотермы н-гексана на дегидра- н-гексана на ПГАМ-2 больше, чем на ПГАМ-1. Ад- тированных образцах постепенно сближаются и в ин- сорбция паров углеводородов при P/Ps>0.4 приводит тервале P/Ps от 0.4 до 0.6 совпадают. При более высо- в основном к заполнению объема мезопор (Wм). ких относительных давлениях, наоборот, адсорбция Рис.унок 1. Изотермы адсорбции паров бензола (1,2) и н-гексана (3,4) на ПГАМ-1 (1,3) и ПГАМ-2 (2,4) Объемы микропор ПГАМ-1по бензолу и н-гек- По наклонам линейных изостер в координатах lgP-T-1 рассчитывали дифференциальные изостери- сану составили 87 и 72% от общего объема пор соот- ческие теплоты адсорбции (Qst) бензола и н-гексана ветственно; образца ПГАМ-2 65 и 70%. Судя по ад- на ПГАМ-1 и ПГАМ-2. Из рис.2 видно, что зависи- сорбционным данным, образец ПГАМ-1 обладает бо- мость теплоты адсорбции паров бензола и гексана от лее регулярной микропористой структурой, чем степени заполнения θ = а/а0 (где а0 предельная ад- сорбция, т.е. адсорбция при P/Ps = 0.4) имеет экстре- ПГАМ-2. Сравнивая полные сорбционные объемы мальный характер. Общим в изменении Qst паров обоих веществ является относительное уменьшение при P/Ps =1.0, можно убедиться, что термическая де- Qst в области заполнения объема микропор при тер- гидратация в интервале 423-773 К приводит к росту мической дегидратации модифицированной глины. Vs по обоим адсорбатам всего на 2-4 %. Незначитель- Независимо от условий дегидратации адсорбента ное повышение Vs по бензолу по сравнению с н-гек- максимум на кривых теплот адсорбции бензола и н- гексана обнаруживается при одних и тех же степенях саном, по-видимому, результат более плотной упа- заполнения (θ = 0.8). В этой области θ рост темпера- ковки молекул бензола в мезопорах при образовании туры предварительной теплоты адсорбции бензола в полислоев и капиллярного конденсата. Следова- большей степени, чем н-гексана. Более того, началь- тельно, разрушение ПГАК монтмориллонита при ный участок кривой теплоты адсорбции бензола на термической обработке модифицированного обоих дегидратированных образцах модифицирован- сорбента при температурах выше температуры ной глины имеет ниспадающий характер, что согла- образования алюмооксидных кластеров вызывает суется с изменением Qst бензола от адсорбции на Na- монтмориллоните [8, С 89]. Следовательно, в этой сокращение объема микропор по бензолу и области заполнения (как и на Na-форме минерала) увеличение объема мезопор по обоим адсорбатам. молекулы бензола адсорбируются на внешней по- Энергетические данные определены по верхности модифицированной глины и из-за неодно- температурной зависимости параметров родности поверхности величина Qst уменьшается с ростом θ. адсорбционного равновесия бензола и н-гексана на модифицированном монтмориллоните, обработан- ном при 423 и 773 К. Для этого измеряли семейства изостер адсорбции паров бензола и н-гексана, соот- ветствующие заполнениям от доли объема микропор до полного насыщения в интервале 250-340 К. 48

№ 2 (68) февраль, 2020 г. Рисунок 2. Дифференциальная изостерическая теплота адсорбции паров бензола (1, 2) и н-гексана (3, 4) на ПАГАМ-1 (1, 3) и ПГАМ-2 (2, 4) Различие в зависимостях теплот адсорбции н- сидные кластеры [1, Р 368]) и изменением концентра- гексана на термообработанных образцах модифици- ции активных центров, какими являются гидроксиа- рованной глины заключалось в том, что для системы люминиевые ионы, гидроксильные группы, свобод- н-гексан-ПГАМ-2 обнаруживается горизонтальный ная кислородная поверхность алюмосиликатных участок при малых заполнениях (0.2˂ θ ˂ 0.6). В этой слоев и другие. области заполнений теплота постоянная Критерием различия во взаимодействии молекул ( 51 кДж/моль); затем Qst растет, достигая макси- адсорбата, обладающих различным электронным строением, является чистая теплота адсорбции (q), мального значения ( 54 кДж/моль). При адсорбции определяемая по разности между дифференциальной н-гексана на ПГАМ-1при 0,4˂0˂0,8 теплота значи- теплотой адсорбции и теплотой конденсации. Чистая теплота адсорбции бензола на ПГАМ-1 и ПГАМ-2 тельно возрастает (от  50 до 59 кДж/моль). Рост теп- при θ =0.8 составила 20.1 и 17,6 кДж/моль, а н-гек- лоты адсорбции бензола и н-гексана при адсорбциях, сана -26,5 и 20,5 кДж/моль. Следовательно, величина близких к завершению заполнения объема микропор, q для н-гексана на соответствующих образцах на 6,4 обусловлен адсорбцией молекул в щелевидных мик- и 2,9 кДж/моль больше, чем для бензола. Молекулы ропорах модифицированной глины, характеризуе- н-гексана в соответствии с геометрией укладываются мых большим энергетическим полем. При θ>0.8 теп- на наиболее выгодных участках микропор и взаимо- лота адсорбции бензола и н-гексана резко уменьша- действуют с активными центрами и между собой с ется, приближаясь к теплоте конденсации объемной большей энергией, чем молекулы бензола. Воз- фазы (которая для С6Н6 и С6Н14 составляет соответ- можно, что π-электроны адсорбированных молекула ственно 33.8 кДж/моль). Более уменьшение теплоты бензола, образуют кольцевой квадруполь и при опре- адсорбции н-гексана и бензола на ПГАМ-2, чем на деленных заполнениях испытывают электростатиче- ПГАМ-1, по-видимому, обусловлено ослаблением ское отталкивание, вследствие чего значение q для взаимодействий адсорбат-адсорбент (при структур- бензола на модифицированной глине в области за- ных изменениях адсорбента, вызванных термической полнения микропор ниже, чем для паров н-гексана. обработкой, вследствие перехода ПГАК в алюмоок- Список литературы: 1. Matsumoto M., Shinoda S., Takashahi H., Saito Y. // Bull.Chem.Soc.Jpn. 1984.V.57.№ 7.P.1795. 2. Pinnavaia T.J. Intercalated clay catalysts // Science.-1983.-V.220.-№4595.- Р.365-371. 3. Гулямова Д.Б., Муминов С.З. Адсорбция, устойчивость, структурообразование в минеральных дисперсиях. Ташкент: ФАН, 1990. С.49-60. 4. Киселева А.В., Древинга В.П Экспериментальные методы в адсорбции и хроматографии. - Москва.:МГУ, 1975. - 447 с. 5. Муминов С.З., Гулямова Д.Б. Адсорбция н-гептана на интеркалирован-ном глинистом адсорбенте // Узб. хим.журн.-1998.-№4.-С.30-34. 49