AGRIS - 

2023

Минаков, Денис Викторович | Егорова, Елена Юрьевна | Маркин, Вадим Иванович | Базарнова, Наталья Григорьевна

The review is devoted to summarizing scientific data in the field of the chemical structure and properties of chitin and chitosan obtained from fungal biomass, and to analyzing directions for their modification for use in medicine and the food industry as substances with antibacterial, antiviral, wound-healing and anticoagulant activity. The features of chitin biosynthesis by fungi of the Basidiomycota, Ascomycota, Deuteromycota departments and chitosan biosynthesis by fungi of the Zygomycota department are covered. It has been shown that higher fungi contain chitin in their cell walls in the form of a chitin-glucan complex, while lower fungi (zygomycetes) contain chitin in the form of chitosan-glucan. Effective components of substrates that influence the production of polysaccharides by fungi have been identified - carbohydrates in the form of glucose, sucrose and maltose, organic forms of nitrogen in the form of yeast extract and corn flour, mineral components in the form of dihydrogen phosphate and dipotassium monohydrogen phosphate. Particular attention is paid to methods for isolating chitin and modifying it to chitosan with a detailed description of the physicochemical and biological properties of polymers. The review also presents the main reactions and methods for obtaining carboxymethyl and sulfo derivatives of chitin and chitosan. The biological properties and application of these groups of substances are described. In the carboxymethylation of chitin and chitosan, the choice of appropriate reaction conditions and reagents makes it possible to obtain carboxymethyl chitin, N-, O-, N,O-carboxymethylchitosan, or N,N-dicarboxymethylchitosan. The properties and applications of carboxymethyl derivatives of chitin and chitosan strongly depend on their structure, degree of substitution, and arrangement of amino or hydroxyl groups. The main reagents in the preparation of carboxymethyl derivatives are sodium monochloroacetate, monochloroacetic and glyoxalic acids. Carboxymethyl derivatives of chitin and chitosan are used as drug delivery systems, antimicrobial agents, in tissue engineering, as components of cosmetics and food products. Modification of chitosan with sulfate groups makes it possible to obtain chitosan 2-N-, 6-O-, 2-N-6-O- and 3-O-sulphates. The main sulfonating agents are oleum, pyridine and chlorosulfonic acid. Sulfonic derivatives of chitin and chitosan can be used as a basis for obtaining hemocompatible materials (with antithrombotic and antibacterial activities). | Обзор посвящен обобщению научных данных в области химической структуры и свойств хитина и хитозана, полученных из биомассы грибов, и анализу направлений их модификации для использования в медицине и пищевой промышленности в качестве веществ с антибактериальной, противовирусной, ранозаживляющей и антикоагулянтной активностью. Освещены особенности биосинтеза хитина грибами отделов Basidiomycota, Ascomycota, Deuteromycota и биосинтеза хитозана грибами отдела Zygomycota. Показано, что высшие грибы содержат хитин в своих клеточных стенках в виде хитин-глюканового комплекса, низшие (зигомицеты) – в форме хитозан-глюкана. Определены эффективные компоненты субстратов, влияющие на продуцирование полисахаридов грибами – углеводы в виде глюкозы, сахарозы и мальтозы, органические формы азота в виде дрожжевого экстракта и кукурузной муки, минеральные компоненты в виде дигидрофосфата и моногидрофосфата дикалия. Особое внимание уделено аспектам выделения хитина, его направленной химической модификации до хитозана, карбоксиметил- и сульфопроизводных хитиновых полимеров. Описаны биологические свойства и применение основных производных. Показано, что свойства и область применения карбоксиметилпроизводных хитина и хитозана в значительной степени зависят от их структуры, степени замещения и расположения гидроксильных и аминогрупп. Основными реагентами при получении карбоксиметилпроизводных являются монохлорацетат натрия, монохлоруксуная и глиоксалевая кислоты, выбор соответствующих условий реакции и реагентов позволяет получить карбоксиметилхитин, N-, O-, N,O-карбоксиметилхитозаны или N,N-дикарбоксиметилхитозан. Карбоксиметильные производные хитина и хитозана находят применение в составе систем доставки лекарств, противомикробных средств, в тканевой инженерии, в качестве компонентов некоторых косметических средств и продуктов питания. Основными сульфирующими агентами являются олеум, пиридин и хлорсульфоновая кислота, такая модификация позволяет получать 2-N-, 6-O-, 2-N-6-O- и 3-O-сульфаты хитозана. Сульфопроизводные хитина и хитозана могут быть использованы в качестве основы для получения гемосовместимых материалов (с антитромботической и антибактериальной активностями).

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2023

Яркова, Татьяна Александровна

Гуминовые кислоты различного происхождения возможно подвергать целенаправленному изменению структуры. Наличие активных функциональных групп позволяет получать на основе этих природных соединений препараты, содержащие элементы, изначально отсутствующие в природных гуминовых кислотах, например, борированные. В работе показана принципиальная возможность получения борсодержащих гуминовых препаратов. Установлено, что гуминовые кислоты торфяного и буроугольного происхождения подвергаются борированию по-разному: содержание бора в модифицированных буроугольных препаратах на 15-30% выше, чем в торфяных, что согласуется с количеством кислородсодержащих реакционноспособных групп, определенных групповым функциональным анализом в исходных гуминовых кислотах. Определено, что борирование в течение четырех часов приводит к гуминовым препаратам, содержащим 0.8–0.96 мас.% бора. Исследован процесс гидролиза борсодержащих гуминовых препаратов. Установлена их способность пролонгированно выделять борную кислоту в почве в процессе гидролиза. Проведены вегетационные испытания полученных гуминовых препаратов. Выявлена способность модифицированного торфяного гуминового препарата увеличивать массу наземной и корневой частей растений в 1.5–2 раза, а буроугольного – увеличивать количество бутонов в 2 раза по сравнению с исходными гуминовыми кислотами, а также их механическими смесями с борной кислотой. | Humic acids of various origins can be subjected to targeted structural changes. The presence of active functional groups makes it possible to obtain preparations based on these natural compounds containing elements that are initially absent in natural humic acids, for example, borinated. The paper shows the fundamental possibility of obtaining boron-containing humic preparations. It has been established that humic acids of peat and brown coal origin are borated differently: the boron content in modified brown coal preparations is 15–30% higher than in peat preparations, which is consistent with the number of oxygen-containing functional groups. The process of hydrolysis of boron-containing humic preparations has been investigated. The ability of the modified peat humic preparation to increase the mass of the aboveground and root parts of plants by 1.5–2 times, and the brown coal – to increase the number of buds by 2 times compared with peat was revealed.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2023

Минаков, Денис Викторович | Егорова, Елена Юрьевна | Маркин, Вадим Иванович | Базарнова, Наталья Григорьевна

Обзор посвящен обобщению научных данных в области химической структуры и свойств хитина и хитозана, полученных из биомассы грибов, и анализу направлений их модификации для использования в медицине и пищевой промышленности в качестве веществ с антибактериальной, противовирусной, ранозаживляющей и антикоагулянтной активностью. Освещены особенности биосинтеза хитина грибами отделов Basidiomycota, Ascomycota, Deuteromycota и биосинтеза хитозана грибами отдела Zygomycota. Показано, что высшие грибы содержат хитин в своих клеточных стенках в виде хитин-глюканового комплекса, низшие (зигомицеты) – в форме хитозан-глюкана. Определены эффективные компоненты субстратов, влияющие на продуцирование полисахаридов грибами – углеводы в виде глюкозы, сахарозы и мальтозы, органические формы азота в виде дрожжевого экстракта и кукурузной муки, минеральные компоненты в виде дигидрофосфата и моногидрофосфата дикалия. Особое внимание уделено аспектам выделения хитина, его направленной химической модификации до хитозана, карбоксиметил- и сульфопроизводных хитиновых полимеров. Описаны биологические свойства и применение основных производных. Показано, что свойства и область применения карбоксиметилпроизводных хитина и хитозана в значительной степени зависят от их структуры, степени замещения и расположения гидроксильных и аминогрупп. Основными реагентами при получении карбоксиметилпроизводных являются монохлорацетат натрия, монохлоруксуная и глиоксалевая кислоты, выбор соответствующих условий реакции и реагентов позволяет получить карбоксиметилхитин, N-, O-, N,O-карбоксиметилхитозаны или N,N-дикарбоксиметилхитозан. Карбоксиметильные производные хитина и хитозана находят применение в составе систем доставки лекарств, противомикробных средств, в тканевой инженерии, в качестве компонентов некоторых косметических средств и продуктов питания. Основными сульфирующими агентами являются олеум, пиридин и хлорсульфоновая кислота, такая модификация позволяет получать 2-N-, 6-O-, 2-N-6-O- и 3-O-сульфаты хитозана. Сульфопроизводные хитина и хитозана могут быть использованы в качестве основы для получения гемосовместимых материалов (с антитромботической и антибактериальной активностями). | The review is devoted to summarizing scientific data in the field of the chemical structure and properties of chitin and chitosan obtained from fungal biomass, and to analyzing directions for their modification for use in medicine and the food industry as substances with antibacterial, antiviral, wound-healing and anticoagulant activity. The features of chitin biosynthesis by fungi of the Basidiomycota, Ascomycota, Deuteromycota departments and chitosan biosynthesis by fungi of the Zygomycota department are covered. It has been shown that higher fungi contain chitin in their cell walls in the form of a chitin-glucan complex, while lower fungi (zygomycetes) contain chitin in the form of chitosan-glucan. Effective components of substrates that influence the production of polysaccharides by fungi have been identified - carbohydrates in the form of glucose, sucrose and maltose, organic forms of nitrogen in the form of yeast extract and corn flour, mineral components in the form of dihydrogen phosphate and dipotassium monohydrogen phosphate. Particular attention is paid to methods for isolating chitin and modifying it to chitosan with a detailed description of the physicochemical and biological properties of polymers. The review also presents the main reactions and methods for obtaining carboxymethyl and sulfo derivatives of chitin and chitosan. The biological properties and application of these groups of substances are described. In the carboxymethylation of chitin and chitosan, the choice of appropriate reaction conditions and reagents makes it possible to obtain carboxymethyl chitin, N-, O-, N,O-carboxymethylchitosan, or N,N-dicarboxymethylchitosan. The properties and applications of carboxymethyl derivatives of chitin and chitosan strongly depend on their structure, degree of substitution, and arrangement of amino or hydroxyl groups. The main reagents in the preparation of carboxymethyl derivatives are sodium monochloroacetate, monochloroacetic and glyoxalic acids. Carboxymethyl derivatives of chitin and chitosan are used as drug delivery systems, antimicrobial agents, in tissue engineering, as components of cosmetics and food products. Modification of chitosan with sulfate groups makes it possible to obtain chitosan 2-N-, 6-O-, 2-N-6-O- and 3-O-sulphates. The main sulfonating agents are oleum, pyridine and chlorosulfonic acid. Sulfonic derivatives of chitin and chitosan can be used as a basis for obtaining hemocompatible materials (with antithrombotic and antibacterial activities).

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2023

Яркова, Татьяна Александровна

Humic acids of various origins can be subjected to targeted structural changes. The presence of active functional groups makes it possible to obtain preparations based on these natural compounds containing elements that are initially absent in natural humic acids, for example, borinated. The paper shows the fundamental possibility of obtaining boron-containing humic preparations. It has been established that humic acids of peat and brown coal origin are borated differently: the boron content in modified brown coal preparations is 15–30% higher than in peat preparations, which is consistent with the number of oxygen-containing functional groups. The process of hydrolysis of boron-containing humic preparations has been investigated. The ability of the modified peat humic preparation to increase the mass of the aboveground and root parts of plants by 1.5–2 times, and the brown coal – to increase the number of buds by 2 times compared with peat was revealed. | Гуминовые кислоты различного происхождения возможно подвергать целенаправленному изменению структуры. Наличие активных функциональных групп позволяет получать на основе этих природных соединений препараты, содержащие элементы, изначально отсутствующие в природных гуминовых кислотах, например, борированные. В работе показана принципиальная возможность получения борсодержащих гуминовых препаратов. Установлено, что гуминовые кислоты торфяного и буроугольного происхождения подвергаются борированию по-разному: содержание бора в модифицированных буроугольных препаратах на 15-30% выше, чем в торфяных, что согласуется с количеством кислородсодержащих реакционноспособных групп, определенных групповым функциональным анализом в исходных гуминовых кислотах. Определено, что борирование в течение четырех часов приводит к гуминовым препаратам, содержащим 0.8–0.96 мас.% бора. Исследован процесс гидролиза борсодержащих гуминовых препаратов. Установлена их способность пролонгированно выделять борную кислоту в почве в процессе гидролиза. Проведены вегетационные испытания полученных гуминовых препаратов. Выявлена способность модифицированного торфяного гуминового препарата увеличивать массу наземной и корневой частей растений в 1.5–2 раза, а буроугольного – увеличивать количество бутонов в 2 раза по сравнению с исходными гуминовыми кислотами, а также их механическими смесями с борной кислотой.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2023

Броварова, Ольга Владиславовна | Броварова, Дарья Алексеевна

Гуминовые вещества (ГВ) представляют собой специфическую группу высокомолекулярных биополимеров, которые образуются в процессе разложения растительной и животной ткани. Установлено, что гуминовые вещества обладают большим спектром биологических свойств, кроме этого, гуминовые вещества довольно быстро включаются в процессы метаболизма растений, что ускоряет развитие корневой системы, повышает устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды. Но на сегодняшний день природа данного явления изучена недостаточно. Для углубления наших представлений о биологической и ростостимулирующей активности гуминовых веществ рассмотрено влияние приготовленных растворов с различными концентрациями гуминовых веществ на прорастание семян. Показано, что растворы гуминовых веществ оказывают благоприятное воздействие на семена даже в небольших концентрациях. Данная исследовательская работа посвящена изучению основных функциональных групп гуминовых веществ, такие как карбоксильные, фенольные, хиноидные. В работе были применены различные физико-химическими методами по определению функционального и элементного состава ГВ торфа. Установлено, что ГВ торфа обладают стимулирующим эффектом и высокой физиологической активностью на рост и биометрических показателей растений, что в дальнейшем может определять повышение урожайности и качество сельскохозяйственных растений. | Humic substances (HS) are a specific group of high-molecular biopolymers that are formed during the decomposition of plant and animal tissue. It has been established that humic substances have a wide range of biological properties, in addition, humic substances are quickly included in the processes of plant metabolism, which accelerates the development of the root system, increases resistance to adverse environmental factors. But to date, the nature of this phenomenon has not been studied enough. To deepen our understanding of the biological and growth-stimulating activity of humic substances, the influence of prepared solutions with different concentrations of humic substances on seed germination is considered. It has been shown that solutions of humic substances have a beneficial effect on seeds even in small concentrations. This research work is devoted to the study of the main functional groups of humic substances, such as carboxylic, phenolic, quinoid. Various physico-chemical methods were used in the work to determine the functional and elemental composition of peat HS. It has been established that peat HS have a stimulating effect and high physiological activity on the growth and biometric indicators of plants, which in the future can determine the increase in yield and quality of agricultural plants.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation