Ерекше қасиетке ие микробалдырлар

13 наурыз 2022, 01:51

Алдағы уақытта әлемде микробалдыр өндірісі жыл сайын тұрақты түрде өсіп отырады. Бұл – Fututre Market Insights компаниясының болжамы. Өйткені тұтынушылар арасында органикалық таза, құнарлы тағамдар мен биологиялық белсенді қоспаларға (ББҚ) деген сұраныс өсуде. Компания зерттеулерінде 2031 жылға дейін аталмыш нарық көлемі 135 млн АҚШ долларына жететіні көрсетілген. Микробалдыр өндірісіне қарқын беретін тағы бір сала – агроөнеркәсіп. Бұл секторда микроағзалардың көмегімен биологиялық стимулятор алу белең алып келеді.

Енді микробалдырлар негізінде алынған экологиялық таза, табиғи биопрепараттар отандық өндіріске енбек. Университетіміздегі биология факультетінің деканы, профессор, ҚР ҰҒА академигі Болатхан Заядан жетекшілік ететін ғылыми жоба да осы бағытта жұмыс істейді. «Микробалдырлар негізінде алынған аграрлық және тағам өнеркәсібінде қолдануға арналған биологиялық белсенді қоспалар мен биостимуляторларды өңдеу» деп аталатын бұл жобаның басты жаңалығы –  көптеген салаға қажетті қауіпсіз биопрепараттар дайындау.

 

НОУ-ХАУ

Ғалымның айтуынша, фототрофты микроорганизмдер тобына кіретін  микробалдырлар мен цианобактериялар көптеген құнды  биологиялық белсенді қосылыстардың көзі.  Сондай-ақ аграрлық, медициналық, косметикалық және тағам өнеркәсібінде қауіпсіз биопрепараттар алуға үлкен қызығушылық тудырады. Олар адам мен жануарлар ағзасындағы қатерлі ісіктердің дамуын тежейтін иммуномодуляциялық, антиоксидантты, антиметастатикалық әсерімен сипатталады. Микробалдырларға негізделген биологиялық белсенді қоспалар – табиғи, қолжетімді, экологиялық таза профилактикалық биологиялық өнімдер. Мұндай микроағзалар жағымсыз реакциялар туғызбайды, қолдануға қарсы көрсетілімдері жоқ.

 

Бәсекеге қабілетті ББҚ

Бұл жобаның бәсекеге қабілеттілігі жоғарыда аталған микробалдырлардың ерекше қасиеттері және оларды өсіру технологиясының артықшылықтарымен айқындалады (арзан қоректік орта, күн сәулесі, қымбат емес жабдықтар). Ұсынылып отырған жобаның әзірге республикада баламасы жоқ. Микробалдырлардың биотехнологиясы АҚШ, Жапония, Үндістан, Ресей, Қытай, Чехия және әлемнің басқа елдерінде жақсы дамыған. Қазақстанда микробалдырлар және басқа фототрофты микроорганизмдер негізінде биопрепараттар өндіретін кәсіпорындар жоқ. Жобаның коммерциялық келешегі мол және коммерцияландырудың жоғары потенциалына ие. Микробалдырлардан дайындалған өнімдер агроөнеркәсіптік секторлар, оның ішінде құс фабрикалары, шошқа шаруашылығы, мал шаруашылығы фермалары, балық шаруашылығы және тамақ өнеркәсібі, фармакология, медицина секілді салаларда қолданылады.

Болатхан Қазыханұлы микробалдырлардан биостимулятор және ББҚ дайындау бірнеше кезеңмен жүзеге асырылатынын түсіндіріп берді. Ең біріншіден, микробалдырлар мен цианобактериялардың жаңадан бөлінген және коллекциялық штамдары биомассасының өнімділігі және биоактивті заттардың жинақталуы бойынша скрининг жүргізіледі.  Ол үшін фототрофты микроорганизмдердің жаңадан бөлінген және коллекциялық штамдарының өсу қарқыны, биомассасының өсуі және олардың биоактивті заттардың жинақталу қабілеті зерттеледі.

– Ал тағамдық және медициналық емдік-профилактикалық биопрепараттар алу үшін микробалдырлар мен цианобактериялардың іріктелген штамдарының жасушаларында биологиялық белсенді заттарға, мәселен, аминқышқылдар, ферменттер, пигменттер (каротин, фикоцианин, фукоксантин), май қышқылдары, дәрумендер, полисахаридтер және т.б. биохимиялық талдау жүргізіледі. Фототрофты микроорганизмдердің штамдарын өсіру жағдайларын оңтайландыру өнімділікті арттыруға септігін тигізеді. Одан кейінгі кезеңде өнімділігі жоғары микробалдырлар мен цианобактериялар негізінде алынған биопрепараттардың патогенділігі мен уыттылығын бағалау. Мұндай биопрепараттардың биологиялық әсері айқындалып, патогенділік, уыттылық  тұрғысынан қауіпсіздік критерийі бағаланатын болады, – дейді жоба жетекшісі.

Иммуномодуляторларды алу үшін цианобактериялар мен микробалдырлардың іріктелген штамдарының биологиялық белсенділігі анықталады. Ал зертханалық жағдайда тәжірибелік жануарлардың организміне микробалдырлар мен цианобактериялардың шикі биомассасы негізінде алынған емдік-профилактикалық белсенді кешендердің әсері зерттеледі.

 

Құрамы құнарлы

Ғалымның айтуынша, микробалдырлардың құрамында оңай сіңетін ақуыздың 50-70 пайызы (етте 50 пайызға дейін және бидайда 15-17 пайызға дейін), 30 пайызға дейін липидтер, 40 пайыздан астам глицерин, 8-14 пайызға дейін пигменттер, оның ішінде каротин бар.

– Ал B1, B2, B3, B6, B12, E, K, D дәрумендерінің концентрациясы басқа өсімдіктермен немесе жануарлармен салыстырғанда жоғары. Азық-түлік микробалдырлары – ақуыздардың, маңызды аминқышқылдарының, фитостеролдардың, көмірсулардың, дәрумендердің таптырмас көзі. Оның құрамындағы полиқанықпаған май қышқылдарында гамма-линолен қышқылының мөлшері көп. Одан бөлек, биоактивті қосылыстар мен басқа да пайдалы қосылыстар кездеседі. Олар бірегей биохимиялық және физиологиялық қасиеттерге ие. Сондай-ақ хлорофилл, альфа және бета- каротин, ликопен, лютеин, зеаксантин және астаксантин, фикоцианин сияқты пигменттерге бай. Антиоксидантты және ісікке қарсы қасиеттері негізінде медицина, тамақтану, нутрициология және косметика өндірісінде жиі қолданылады, – дейді Болатхан Қазыханұлы.

Жоба жетекшісі «Әлемдік тәжірибеде микробалдыр өндірісі қай салаға бағытталған және қандай нәтижелер көрсетуде?» деген сұрағымызға да жауап берді.

 

Әлемдік нарықтағы орны

– Мәселен, Еуропалық комиссияның есебінде балдыр биомассасы, оның ішінде макро- және микробалдырлар жалпы биостимуляторлар нарығының 40 пайызын құрайды деп көрсетілген. Балдырлар фармацевтика, химия және тамақ өнеркәсібіндегі көптеген өнімдердің танымал шикізатына айналды. Соңғы 50 жылда GEA – еngineering for a better world (әлемді өркендетуге арналған инжиниринг) қатаң салалық стандарттарға сәйкес келетін ғылыми-зерттеу тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар мен жоғары сапалы өңдеу технологиялық стартаптар мен балдыр өндірушілерін қолдайды. Тапсырыс берушімен бірге GEA мал азығы мен тамақ өнеркәсібі үшін микробалдырлардан жоғары сапалы биомассаны коммерциялық өндіру үшін арнайы бөлу процесін жасады. Микробалдырлардың биотехнологиясы АҚШ, Жапония, Үндістан, Ресей Федерациясы, ҚХР, Чехия және әлемнің басқа елдерінде жақсы дамыған. Тамақ және медициналық биопрепараттар өндіру технологиясы негізінен АҚШ, Чехия, Жапония, Қытай сияқты елдерде және әлемнің басқа елдерінде әзірленген, – дейді академик.

Соңғы кездері тұтынушылар нарығында органикалық таза тағам түрлеріне деген сұраныс артты. Бұл ауыл шаруашылығы субъектілерін тыңайтқыш түрлерін қайта қарауға итермелеуде. Ал ҚазҰУ мамандары даярлаған биостимулятор осы заман талабына толық сай келетіні дәлелденді.

 

Стандартқа сай сапа

Профессор Болатхан Заядан мырзаның айтуынша, микробалдырлар негізінде дайындалған биостимулятор ауыл шаруашылығы үшін тиімді. Өйткені мал шаруашылығында микробалдырларды ақуыз, дәрумендер және басқа физиологиялық белсенді заттардың көзі ретінде пайдалану жануарлардың бойында әртүрлі ауруларға төтеп бере алатындай иммунитет қалыптастырады. Ең алдымен витамин тапшылығына байланысты төзімділігін арттырады, метаболизм процестерін реттейді.

– Осылайша сатылатын өнімдердің көлемі мен сапасын арттыруға ықпал етеді. Осы жоба шеңберінде және саладағы алдыңғы зерттеулер бойынша Spirulina platensis цианобактериясы негізінде келесі патенттер мен мемлекеттік стандарттар алынды: ҚР ББҚ капсуладағы Spirulina-Life денсаулық сақтау министрлігінің СТ ҒЗИ 399243387-2009 ж., Мемстандарты.  СТ53281-1910-ГП-01-2013, МПК А23К1/16, С12N 1/12 спирулинамен байытылған нанға арналған мемлекеттік стандарт. Селенмен байытылған спирулина суспензиясы негізінде тауықтардың жұмыртқа өндірісін арттыру үшін биологиялық белсенді жемшөп қоспасын жасау. №0348.1/ 2013 ж., МПК А23К1/16, С12N1/12. Бройлер тауықтарының пайдасын арттыру үшін селенмен байытылған спирулина биомассасына негізделген жемшөп қоспасы. №0347.1/ 2013 ж. Патенттер алынды. Сонымен қатар алынған нәтижелер негізінде ғылыми жұмыстардың жарияланымдары (монографиялар, мақалалар, оқу құралдары) жарияланды. Бұл ұсынылған жобаның тақырыбы бойынша зерттеу тобы жасаған ғылыми жұмыстың дәлелі, – дейді жоба жетекшісі.

 

Абиотикалық стреске төзімділікті арттырады

Ғалым микробалдыр биомасса сығындыларының биостимулдық белсенділігі алғашқы метаболиттердің, аргинин мен триптофан секілді негізгі амин қышқылдарының, витаминдердің, пролин, глицин бетаин атты осмолиттердің және β-глюкан аталатын полисахаридтердің құрамымен байланысты екенін айтты.

– Бір қызығы, Charophyceae, Chlorophyceae, Trebouxiophyceae және Ulvophyceae тұқымдастарына жататын микробалдырлардың бірнеше штамдары фитогормондарға ұқсас белсенділікпен ерекшеленді. Оның ішінде ауксиндер, цитокининдер, гибберреллиндер, абсцис қышқылы және брассиностероидтар бар. Микробалдырлардағы табиғи фитогормондар өсімдіктердің өсуін, өнімділігі мен қорғаныс реакциясын жақсартудың маңызды факторлары. Әсіресе абиотикалық стрестен қорғануды жоғарылату мүмкіндігі ретінде қарастыруға болады.  Сонымен қатар бұл потенциалды агенттерді қолдану абиотикалық стрестің тұздылығы мен құрғақшылық сияқты зиянды әсерін төмендетуі мүмкін, – дейді профессор Б.Заядан.

 

«Отандық өндіріске енгізе аламыз»

Болатхан Қазыханұлының айтуынша, азық-түлік және медициналық препараттарды жасау үшін фототрофты микроағзаларды қолдану бүгінгі күннің талабы. Өйткені мұндай микроағзалардан жаңа диеталық қоспалар мен иммуностимуляторларды жасауға болады. Бұл салада қолданбалы зерттеулер жүргізе отырып, жаңа биопрепараттарды алу мүмкіндігі бар.

– Қазақстан жағдайында біздің жобамызды технологиялық іске асыруға кедергі жоқ. Егер тиісті қаржыландыруға қол жеткізсек, командамыз осы биопрепараттың сынамалық партиясын өндіруді жолға қоюға дайын. Ал дайын болатын өнімді сату үшін коммерциялық компаниялардың қолдауы қажет. Себебі біздің елде фототрофты микроорганизмдерді қолданудың биотехнологиялық аспектілері туралы тек бірнеше ғылыми жұмыс белгілі, атап айтқанда: зертханалық және жартылай өндірістік жағдайларда микробалдырлардың кейбір белсенді штамдарын жемшөп қоспасы ретінде пайдалану үшін жаппай өсіру технологиялары қаражат жағынан әлі толық жолға қойылмай отыр, – дейді ол.

 

Өнеркәсіпке өң береді

Микробалдырларды өнеркәсіптік өсіру саласындағы зерттеулер өткен ғасырдың 60-70 жылдарында белең ала бастаған.

– Алайда бүгінгі күннің өзінде, фототрофты биотехнологиялардың дамуындағы жетістіктерге қарамастан, микробалдырлардың ғылымға белгілі 30 мыңнан астам түрі толық зерттелмеген. Микробалдырлар биотехнологиясының экономикалық аспектілерінің одан әрі дамуы бірқатар салаларға әсер етеді: фармакологиялық белсенді препараттар, косметикалық және диеталық өнімдер, жасушалық инженерия, қоршаған ортаны қалпына келтіру технологиясы және т.б. Микробалдырлар қауіпсіз әрі көптеген құнды қосылыстардың көзі деуге болады. Сондықтан аграрлық, медициналық, косметикалық және тамақ өнеркәсібінде үлкен қызығушылық тудырады. Олардың адам мен жануарлар ағзасындағы қатерлі ісіктердің дамуын тежейтін иммуномодуляциялық, антиоксидантты, антиметастатикалық әсері бар. Осы организмдерге негізделген биологиялық белсенді қоспалар табиғи, қолжетімді, экологиялық таза профилактикалық биологиялық өнімдер болып табылады. Жағымсыз реакция туғызбайды, қолдануға қарсы көрсетілімі жоқ, – дейді жоба жетекшісі.

Микробалдырлар бактерияға, зеңге қарсы, цитотоксикалық, иммуносупрессивті, аллергияға қарсы қасиеттері және вирусқа қарсы белсенділігі сияқты әртүрлі биологиялық әрекеттерімен танымал.

Микробалдырлар биомассасына негізделген биостимуляторлар, әсіресе табиғи ресурстарға рұқсат етілген «Органикалық ауыл шаруашылығы» жағдайында құнды құрал болып табылатынын атап өту керек.

Болатхан Қазыханұлының айтуынша, микробалдырларға негізделген биологиялық белсенді қоспаларды алу экономикалық тұрғыдан тиімді.

– Өйткені оларды өсіру үшін қымбат жабдықтар мен қоректік орта қажет емес. Дақылдардың өсуі мен байытылуы минералды тұздардан тұратын сұйық қоректік ортада жүргізіледі. Микробалдырлар дақылдары тұздардың өте аз мөлшердегі құрамындағы Тамия және 04 стандартты қоректі орталарда өседі. Цианобактериялардың штамдары BG-11, Заррук және Громов сұйықтық ортада жасанды жарықтандыру кезінде өсіріледі. Ал аэрация BEYO air compressor әуе сорғысының көмегімен жүргізу жоспарлануда. Жаңа аксеникалық дақылдарды бөлу және оларды сақтау стандартты әдістерге сәйкес жүзеге асырылады.

Жалпы тұжырымдап айтқанда, микробалдырларды өсіруге қолданатын стандартты қоректік орталардың құрамы мен өсіру жағдайларының физиологиялық ерекшеліктеріне тығыз байланысты.

Кәмила Дүйсен