На выпускающей кафедре «Биохимия и технология микробиологических производств» работают специалисты в области био- и органического синтеза, биохимии, микробиологии, нефтехимической технологии, что позволяет осуществлять научные исследования на стыке химии и биотехнологии.

Основными направлениями научно-исследовательской деятельности кафедры являются:
— разработка биокаталитических систем и методов стерео- и региоселективной биотрансформации органических соединений;
— направленный био- и органический синтез биологически активных веществ и биополимеров на основе нефтехимических продуктов и растительного сырья;
— интенсификация химических и биохимических реакций нетрадиционными методами;
— разработка биотехнологий глубокого извлечения цветных и драгоценных металлов из сульфидных руд и отходов ГОК;
— разработка биотехнологий уничтожения и утилизации техногенных загрязнений, биоремедиации воды и почвы от экотоксикантов;
— использование нанобиотехнологий для получения практически ценных соединений и материалов;
— создание альтернативных источников энергии из возобновляемого сырья.
Важнейшими задачами кафедры в области научно-исследовательской деятельности являются:
— интенсификация методов получения полиненасыщенных жирных кислот (арахидоновой и эйкозапентаеновой кислоты) с помощью фикомицетов;
— разработка хемо-энзиматических методов получения биологически активных веществ на основе доступного нефтехимического и растительного сырья;
— создание эффективных биокатализаторов процессов энантио- и региоселективной трансформации органических соединений (кинетического разделения рацемических смесей сложных эфиров, спиртов, кислот; десимметризации карбонилсодержащих соединений, десатурации жирных кислот и др.);
— разработка эффективного метода биовыщелачивания пирита и медьсодержащих сульфидных материалов;
— разработка биопрепаратов для очистки сточных вод;
— разработка методов интенсификации процессов получения биодизеля и создание продуктов с добавленной стоимостью на основе образующегося отхода - глицерина;
— разработка методов биоконверсии лигноцеллюлозного сырья в практически важные соединения;
— разработка и интенсификация практически важных химических процессов с использованием ультразвука и микроволнового излучения;
— создание гомогенно-каталитических методов синтеза низкомолекулярных биорегуляторов и их аналогов.
Основные научно-исследовательские программы
— Федеральная целевая программа «Интеграция науки и высшего образования России на 2002–2006 годы»;
— Федеральная научная программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы»;
— Федеральная научная программа «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники»;
— Ведомственная научная программа «Развитие научного потенциала высшей школы»;
— Аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)»;
— Аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011годы)»;
— Тематический план проведения НИР Минобрнауки РФ;
— Государственное задание Министерства образования и науки РФ:
— Создание перспективных хемо-, регио- и стереонаправленных методов синтеза функциональных органических соединений с использованием био-, нано- и металлокомплексных систем и физических воздействий на основе доступного нефтехимического и растительного сырья" (2012-2013 гг., гос. регистрация НИР №3.5207.2011); 
— «Разработка эффективных методов направленного синтеза низкомолекулярных биорегуляторов и гетероорганических соединений» (2012-2013 гг.) (госрегистрация НИР №3.5187.2011); 
— "Разработка методов получения практически важных продуктов микробиологического синтеза и биодеградации техногенных отходов на базе культур микроорганизмов музея кафедры биохимии и технологии микробиологических производств УГНТУ" (2012-2013 гг., гос. регистрация НИР №121102145957); 
— "Создание перспективных хемо-, регио- и стереонаправленных методов синтеза функциональных органических соединений с исползованием био-, нано- и металлокомплексных систем и физических воздействий на основе доступного нефтехимического и растительного сырья" (2014-2016 гг., гос. регистрация №115012610146); 
— "Регио- и стереонаправленный синтез функциональных органических соединений на основе био- и металлокомплексных каталитических систем и доступного нефтехимического и растительного сырья" (2017-2019 гг., №4.6451.2017/БЧ)
— ГНТПАНРБ «Создание и модернизация химических технологий и материалов для инновационного развития экономики Республики Башкортостан»;
— «Региональная программа Российского фонда фундаментальных исследований «АГИДЕЛЬ»;
— Государственная научно-техническая программа РБ «Наукоемкие химические технологии, малотоннажная химия, материалы и препараты с заданными свойствами»;
— Государственная научно-техническая программа РБ «Новые материалы, химические технологии для промышленности, медицины и сельского хозяйства на базе нефтехимического, минерального и возобновляемого сырья Республики Башкортостан»;
— Государственная научно-техническая программа РБ «Химические технологии и новые материалы для инновационного развития экономики Республики Башкортостан»;
— Государственная Программа Академии Наук РБ «Разработка научно-технических основ комплексных экологических производств на базе отходов вредных стоков горнорудных предприятий РБ (месторождений Куль-Юрт-Тау, Бурибаевский ГОК) с организацией горно-экологического полигона»;
— Грант Республики Башкортостан молодым ученым за 2020 год;
— Грант РФФИ (лучшие проекты фундаментальных научных исследований, выполняемые молодыми учеными, обучающимися в аспирантуре) «Разработка стереодивергентных подходов в реакции Хека с участием 2-бром-1,3-диенов» (№ 20-33-90106, 2020-2021гг.).

В результате исследований были разработаны клеточные регио- и энантиоселективные биокатализаторы для получения сложных многофункциональных органических блоков заданной конфигурации, обладающих высокой оптической чистотой, характерной для природных соединений. На основе продуцентов липаз, эстераз, эпоксидгидролаз и оксидоредуктаз созданы биокатализаторы для кинетического разделения рацемических смесей ряда хиральных спиртов, эфиров кислот, эпоксидов и дессиметризации прохиральных предшественников. Созданные отечественные биокатализаторы имеют низкую себестоимость по сравнению с зарубежными аналогами и могут быть использованы в научно-исследовательских центрах страны при разработке промышленных технологий получения лекарственных препаратов, средств защиты растений от насекомых-вредителей и др.

На основе данных биокатализаторов, а также коммерческих препаратов липаз микроорганизмов разработаны методы хемо-энзиматического синтеза ряда низкомолекуляных биорегуляторов (лекарственных соединений, пестицидов), жидких кристаллов, предшественников оптически активных полимеров и др. На базе липазы Novozym-435 разработан хемо-энзиматический метод получения (S)-3-гидрокси-2,2-диметилциклогексан-1-она – широко используемого строительного хирального блока в синтезе важнейших фармацевтических препаратов (противораковых препаратов таксола, (-)-стиполдиона, (-)- перенипорина, 3(S),17-дигидрокситаншинона, ингибитора биосинтеза холестирина (2S,4aS,8aR)-1,1,4a-триметил-2-декалола и др.), парфюмерных продуктов (серая амбра, масло Османтуса Абсолюта), витаминов группы D, феромонов, регуляторов роста и других биологически активных веществ, создан метод получения (2S,6R)-2-ацетокси-6-гидрокси-4-оксагептана (87%, 83% ее), используемого в синтезе ноотропных препаратов для лечения заболеваний центральной нервной системы и антагонистов орексиновых рецепторов непептидного происхождения (3S,6R-морфолин-содержащие пирролидиноны), жидких кристаллов, оптически активных полимерах и макробициклических краун-эфиров. Разработан энантиоселективный метод получения (S)-ундекан-2-ола (98% ее) – феромона наездника Megarhyssanortoni на основе парциального гидролиза (±)-ундекан-2-илбутирата, а также методы десимметризации мезо-2,6-диацетокси-4-оксагептана и мезо-2,2-диметилциклогексан-1,3-диилдиацетата. Разработан метод кинетического разделения рацемического эфира ундеканил-2-ацетата аминированием циклогексиламином в изооктане в присутствии ферментного препарата Novozym 435, позволяющий получать высокочистый (S)-ундеканил-2-ацетат - синтон компонента феромона малиновой галицы Resseliella theobaldi (96 %ее).

Найдены более экономичные клеточные катализаторы перспективные для применения в процессах кинетического разделения ундеканил-2-ацетата. На основе энантиоселективного клеточного биокатализатора Bacillus sp. 77-1 разработан метод получения (S)-1-гептенил-3-ацетата – синтона ряда соединений, применяемых в пищевой, фармацевтической и агрохимической промышленности 97%-ной оптической чистоты. С помощью тандема клеточных биокатализаторов, включающего Rhodococcus sp. 77-32 и Micrococcus sp. 77-9, разработан метод получения (S)-хроманилэтанола – синтона витамина Е и его аналогов дерацемизацией рацемической смеси хроманилэтилацетата. Созданы биокатализаторы и методы хемо- энзиматического синтеза (S)-кетопрофена и (S)-ибупрофена и напроксена – нестероидных противовоспалительных препаратов.

Разработан метод получения (S)-5-гексен-2-ола - ключевого синтона (-)-спонгодипсина – противоопухолевого препарата, проявляющего высокую цитотоксическую и антипролиферативную активность в отношении раковых клеточных линий J774.A1, HEK-293 и WEHI-164 и (2S,7S)-дибутироксинонана – полового феромона злаковой галлицы (Sitodiplosis mosellana) c выходом 95% высокой оптической чистоты (не менее 99%ее) с помощью клеток Pichia sp. 87-9. Предложены методы получения (S)-1-фенилэтанола, (S)-1-(4-хлорфенил)этанола, (S)-1-(4-бромфенил)этанола, (S)-1-(4-нитрофенил)этанола высокой оптической чистоты 93-99% ее энантиоселективным восстановлением ацетофенона и его производных (4-хлорацетфенона, 4-бромацетофенона, 4- нитроацетофенона) с помощью данного биокатализатора. Найдены новые перспективные штаммы дрожжей, восстанавливающие п-метоксиацетофенон преимущественно в (S)-1-(4-метоксифенил)этанол – ключевой хиральный синтон циклоалкил[b]индолов, использующихся при лечении аллергических реакций. Найдены биокатализаторы для кинетического разделения рацемического 2-бром-1-(4-нитрофенил)этанола. Разработаны методы получения (S)-2- бром-1-(4-нитрофенил)этанола и (R)-2-бром-1-(4-нитрофенил)этилацетата – предшественников β-адренергических блокаторов нифеналола и соталола с оптической чистотой 99 % ее.

С целью разработки экологичных методов кинетического разделения рацемических смесей хиральных бутиролактонов для получения оптически чистых предшественников различных фармацевтических препаратов, в частности ингибитора протеазы вируса иммунодефицита человека осуществлен поиск энантиоселективных лактонгидролаз (лактоназ) способных работать в условиях высоких концентраций субстрата и продукта. В результате исследования способности 63 изолятов почвенных грибов гидролизовать D-пантолактон низкой оптической чистоты (82% ее) найден новый продуцент энантиоселективной лактоназы.

Созданы эффективные методы синтеза природных фармакозначимых соединений: (2Е,4Е)-диенамидов [(2E,4E)-N-изобутилдека-2,4-диенамида (пеллиторина), 1-[(2E,4E)-дека-2,4-диеноил]пирролидина (сарментина), 1-[(2E,4E)-дека-2,4-диеноил]пиперидина, 1-[(2E,4E)-додека-2,4-диеноил] пиперидина], обладающих противораковой, антибактериальной, противотуберкулезной и фунгицидной активностью, и их синтетических аналогов [(2Е,4Е)- дека-2,4-диеноил-N,N-диметиламида, 4-[(2E,4E)-дека-2,4-диеноил]морфолина и 4-[(2E,4E)-ундека-2,4-диеноил]морфолина]. Предложены новые схемы синтеза ряда биологически активных соединений (бутиловых эфиров 2-фенокси-, 2-(4-хлорфенокси)- и 2-(2,4-дихлорфенокси)пропионовой кислот - системных гербицидов, производных N-карбэтоксиазепина – применяемых, в качестве антидепрессантов, акридонуксусной и α-акридонпропионовой кислот,  додеканил-4-изовалерата, 5-гексенил-2-ацетата, ундекан-2-илбутирата, 1Н- азепина, (2Е,4Е)-додекадиен-1-ил изовалерата и др. Разработаны оригинальные методы получения функционально замещенных моно- и дикарбоновых кислот, позволяющие осуществлять регио-и стереонаправленный синтез большого круга соединений, обладающих широким спектром практически ценных свойств. Найдены способы интенсификации предложенных методов с использованием микроволновой активации и ультразвука.
 

Научные школы

На кафедре функционирует научная школа в области био- и органического синтеза и биотехнологии, осуществляющая научные исследования по приоритетным направлениям развития науки и техники (живые системы, рациональное природопользование, энергетика и энергосбережение) и широкому спектру критических технологий (биокаталитические, биосинтетические и биосенсорные технологии, технологии новых и возобновляемых источников энергии, технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов, технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых, технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания).

Руководитель школы – чл.-корр. АН РБ, доктор хим. наук, профессор В.В. Зорин. Подготовлено более 40 кандидатов и 1 доктор наук по специальностям биотехнология, органическая химия и нефтехимия.

Под руководством В.В. Зорина разработаны регио- и энантиоселективные клеточные биокатализаторы. На их основе созданы методы получения оптически чистых синтонов (спиртов, кислот, эфиров, эпоксидов и др. в водных и неводных средах) ряда низкомолекулярных биорегуляторов (α- токоферола, β-адреноблокаторов и др.) и осуществлен синтез феромонов насекомых, нестероидных противовоспалительных препаратов: кетопрофена, ибупрофена и др.). Созданы биосинтетические и биокаталитические методы получения продигиозина, серраветтина, бетулиновой кислоты, проявляющих противораковую активность; арахидоновой и эйкозапентаеновой кислот, используемых в кардиологии, в детских питательных смесях и в качестве основы высокоэффективных ростстимулирующих и антистрессовых препаратов, повышающих урожайность сельскохозяйственных культур. Расширенные полевые испытания биостимулятора на основе арахидоновой кислоты в ничтожных концентрациях (10-6-10-5г/л) показали его высокую эффективность. По данным Россельхозцентра по Республике Башкортостан прирост урожая на различных культурах (пшеница, ячмень, картофель) составляет 6-22%. Найдены микроорганизмы, деградирующие экотоксиканты, на основе которых создан биофильтр для локальной очистки воды ОАО «Каменскволокно», а также микроорганизмы, активно выщелачи¬вающие металлы сульфидных руд (Куль-Юрт-Тау, Баймакский район, бассейн р. Таналык). Разработаны гомогенно- каталитические методы стереонаправленного синтеза ряда фармакозначимых диенамидов, диенэфиров, ениновых и других функциональных соединений, обладающих высоким синтетическим потенциалом и совокупностью практически ценных свойств (флотореагентов, высокооктановых компонентов моторных топлив, биодизельного топлива и др.). Разработаны микроволновые и ультразвуковые методы интенсификации реакций, лежащих в основе промышленного синтеза практически ценных продуктов.