Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ ғалымдары азық-түлік өнімдеріне арналған биоыдырайтын «ақылды» қаптама технологиясын әзірлеуде

Қазіргі таңда экологиялық қауіпсіздік пен тұрақты даму мәселелері бүкіл әлемде аса өзекті тақырыптардың біріне айналды. Әсіресе пластикалық қалдықтардың қоршаған ортаға тигізетін зияны қоғам мен ғылым өкілдерін жаңа, экологиялық таза материалдарды іздеуге итермелеуде. Соның ішінде тағам өнімдерін қаптауға арналған материалдардың экологиялық қауіпсіздігі ерекше маңызға ие. Осы бағытта әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің ғалымдары биоыдырайтын және көпфункционалды қасиеттерге ие жаңа буындағы қаптама материалын әзірлеу бойынша ғылыми зерттеу жүргізіп жатыр.

Жоба тағам өнімдеріне арналған инновациялық биоыдырайтын целлюлозалық пленканы биотехнологиялық әдістер арқылы алу технологиясын әзірлеуге бағытталған. Бұл зерттеу азық-түлік өнімдерінің сақталу мерзімін ұзартуға, олардың сапасын қорғауға және қоршаған ортаға түсетін пластикалық қалдықтардың көлемін азайтуға мүмкіндік береді. Ғылыми бастама микробиология, биотехнология, материалтану және тағам қауіпсіздігі сияқты бірнеше ғылыми бағыттарды біріктіретін кешенді зерттеу болып табылады.

Ғалымдардың негізгі мақсаты – антимикробтық және антиоксиданттық қасиеттері бар, сонымен қатар тағам өнімдерінің балғындығын көрсететін арнайы индикаторы бар наноцеллюлозалық пленканы жасау. Мұндай материал тек қорғаныш қызметін ғана атқарып қоймай, өнімнің бұзылу белгілерін де көрсете алады. Яғни, бұл қаптама «ақылды» қаптама жүйесі ретінде жұмыс істейді.

Зерттеу барысында негізгі материал ретінде бактериалды целлюлоза қолданылады. Бұл – микроорганизмдер синтездейтін табиғи биополимер. Бактериалды целлюлоза жоғары тазалығымен, механикалық беріктігімен және биологиялық қауіпсіздігімен ерекшеленеді. Сонымен қатар ол толықтай биоыдырайтын материал болғандықтан, экологиялық тұрғыдан тиімді шешім болып саналады.

Ғалымдардың айтуынша, бактериалды целлюлоза қазіргі уақытта көптеген елдерде перспективалы биоматериал ретінде қарастырылып отыр. Ол медицинада, фармацевтикада және тағам өнеркәсібінде кеңінен зерттелуде. Дегенмен, оны тағам өнімдерін қаптауға арналған көпфункционалды материал ретінде қолдану әлі де терең ғылыми зерттеулерді қажет етеді.

Осы жобада бактериалды целлюлозаның құрылымын жетілдіру арқылы оның қасиеттерін жақсарту көзделген. Атап айтқанда, целлюлозаның табиғи талшықты құрылымы арнайы биотехнологиялық өңдеу нәтижесінде наноөлшемді кристалдарға айналдырылады. Мұндай наноцеллюлоза материалдың беріктігін арттырып, оның газ өткізгіштік және ылғалға төзімділік қасиеттерін жақсартады.

Зерттеу жұмыстарының тағы бір маңызды бағыты – пленканы биологиялық белсенді компоненттермен функционализациялау. Бұл мақсатта ғалымдар куркумин атты табиғи қосылысты қолдануды жоспарлап отыр. Куркумин – куркума өсімдігінің құрамында кездесетін табиғи пигмент, ол медицинада және тағам өнеркәсібінде кеңінен пайдаланылады.

Куркумин бірнеше маңызды қасиеттерге ие. Біріншіден, ол күшті антиоксидант болып табылады, яғни тағам өнімдеріндегі майлардың тотығуын баяулатады. Екіншіден, оның антимикробтық әсері бар, бұл өнімнің бұзылуына әкелетін микроорганизмдердің дамуын тежейді. Үшіншіден, куркумин рН деңгейінің өзгерісіне сезімтал табиғи бояғыш болып табылады.

Тағам өнімдері бұзылған кезде олардың ішінде әртүрлі азотты қосылыстар жиналып, ортаның қышқылдығы өзгереді. Осындай жағдайда куркуминнің түсі өзгереді. Бұл қасиет қаптаманы интеллектуалды индикатор ретінде қолдануға мүмкіндік береді. Яғни, қаптаманың түсінің өзгеруі өнімнің балғындығы туралы ақпарат береді.

Зерттеу барысында әзірленген пленканың физика-химиялық және механикалық қасиеттері жан-жақты зерттеледі. Материалдың құрылымы, қалыңдығы, беріктігі, термиялық тұрақтылығы және ылғалға төзімділігі арнайы зертханалық әдістер арқылы анықталады. Сонымен қатар пленканың газ өткізгіштігі мен ультракүлгін сәулелерден қорғау қабілеті де бағаланады.

Жоба аясында әзірленген қаптаманың антимикробтық және антиоксиданттық қасиеттері де тәжірибелік жолмен тексеріледі. Бұл үшін арнайы микробиологиялық және биохимиялық әдістер қолданылады. Сонымен қатар қаптаманың тағам өнімдерімен өзара әрекеттесу ерекшеліктері зерттеледі.

Ғылыми жұмыстың соңғы кезеңінде жаңа қаптама материалын нақты тағам өнімдерін сақтау барысында сынау жоспарланған. Атап айтқанда, ет және балық өнімдері әзірленген целлюлозалық пленкаға оралып, олардың сақтау мерзімі мен сапасы бақылауға алынады. Бұл тәжірибелер жаңа материалдың тиімділігін нақты жағдайларда бағалауға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар зерттеу барысында жаңа материалдың экологиялық қауіпсіздігіне ерекше көңіл бөлінеді. Пленканың табиғи жағдайда ыдырау жылдамдығы зерттеліп, оның қоршаған ортаға әсері бағаланады. Бұл көрсеткіштер биоыдырайтын материалдардың негізгі артықшылықтарының бірі болып табылады.

Ғалымдардың пікірінше, мұндай технологияның тағы бір маңызды артықшылығы – өндіріс барысында өнеркәсіптік қалдықтарды тиімді пайдалану мүмкіндігі. Зерттеуде бактериалды целлюлозаны өндіру үшін пивоварение өнеркәсібінің қалдықтарын қолдану ұсынылады. Олардың құрамында микроорганизмдердің өсуіне қажетті көптеген қоректік заттар бар.

Бұл тәсіл бір жағынан өндіріс қалдықтарын қайта өңдеуге мүмкіндік берсе, екінші жағынан биоматериал өндірісінің өзіндік құнын төмендетеді. Нәтижесінде экологиялық және экономикалық тұрғыдан тиімді технология қалыптасады.

Жобаны жүзеге асыру барысында халықаралық ғылыми ынтымақтастыққа да ерекше мән беріледі. Зерттеу жұмыстары шетелдік ғылыми орталықтармен бірлескен жобалар мен ғылыми жарияланымдар арқылы дамытылуда. Мұндай коллаборациялар жаңа ғылыми идеялардың пайда болуына және зерттеу нәтижелерінің халықаралық ғылыми қауымдастықта танылуына мүмкіндік береді.

Жобаның ғылыми нәтижелері халықаралық конференцияларда ұсынылып, жетекші ғылыми журналдарда жарияланады деп күтілуде. Сонымен қатар зерттеу нәтижелері бойынша патент алу және технологиялық регламент әзірлеу жоспарланып отыр.

Бұл ғылыми бастама тек жаңа материал жасауға бағытталған зерттеу ғана емес, сонымен қатар жас ғалымдарды даярлауға мүмкіндік беретін маңызды ғылыми-білім беру алаңы болып табылады. Жоба аясында жас зерттеушілердің қатысуымен ғылыми жұмыстар жүргізіліп, докторанттардың диссертациялық зерттеулері орындалады.

Жалпы алғанда, әзірленіп жатқан инновациялық целлюлозалық пленка тағам өнімдерін сақтау саласында жаңа мүмкіндіктер аша алады. Мұндай материалдар экологиялық қауіпсіз қаптама өндірісін дамытуға, азық-түлік қалдықтарын азайтуға және халықтың денсаулығын қорғауға бағытталған маңызды қадам болып саналады.

Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінің ғалымдары жүргізіп жатқан бұл зерттеу Қазақстандағы биотехнология және экологиялық материалдар саласының дамуына үлес қосып, болашақта отандық ғылымның инновациялық әлеуетін арттыруға ықпал етуі мүмкін.