Десерт из минтая, хлеб из муки люпинов, сыр сулугуни из топинамбура, — современную пищевую промышленность невозможно представить без достижений в области биотехнологий. В поисках полезных ингредиентов для новых продуктов ученые нередко обращаются к нетрадиционному растительному сырью. Ценные для человека витамины и микроэлементы находят в том числе в редких растениях. Такими исследованиями занимаются специалисты Сибирского государственного университета инженерии и биотехнологий (Университета биотехнологий).
Как ученые выращивают сибирские культуры и превращают их в полезные пищевые добавки? Об этом порталу Наука.рф рассказала доцент Института фундаментальных и прикладных агробиотехнологий Университета биотехнологий, кандидат биологических наук Анастасия Беланова.
— Анастасия, вы занимаетесь исследованием сибирских растений для производства функциональных продуктов. Что входит в такие изделия? Почему они так называются?
— Это продукты, обогащенные витаминами и полезными микроэлементами, с научно доказанной пользой для здоровья. Например, снижают риск заболеваний, укрепляют иммунитет, поддерживают работу организма. Для разработки таких продуктов очень важна доказательная база. Грамотно выстроенные исследовательские работы важны на всех этапах создания нового продукта: анализ сырья, отработка рецептуры, исследование готового изделия.
Например, сырье может содержать определенный набор биологически активных компонентов, но также важно оценить, что произошло с ними после термической обработки, в каком количестве они попадают в организм, как усваиваются. Наша задача — дать научное обоснование продуктам из растительного сырья, оценивая весь цикл нового функционального продукта: от идеи к прототипу.
— Какое сырье подходит для таких продуктов?
— Мы фокусируемся на растениях, которые раньше в пищевой промышленности не использовались. Сегодня чаще в качестве натуральных компонентов используют хорошо известные виды сибирской флоры, например, женьшень или родиолу розовую — их добавляют в состав чаев и других напитков. Но есть малоизвестные сибирские растения с не менее богатым комплексом макро- и микроэлементов в своем составе.
Например, рябинокизильник Позднякова (Sorbocotoneaster pozdnjakovii). Это удивительное и редкое растение, природный гибрид рябины сибирской (Sorbus sibirica) и кизильника черноплодного (Cotoneaster melanocarpus). Мы привыкли думать, что гибриды выводит человек. Но этот вид образовался естественным путем, в ходе микроэволюционных процессов на территории Якутии. Его можно добавлять в кисломолочные продукты (в качестве ягодного наполнителя для йогуртов), напитки, колбасные изделия.
До недавнего времени рябинокизильник было трудно культивировать. При вегетативном размножении он практически не давал черенков, а при посеве семенами его генетические признаки расщеплялись — вырастала рябина, либо кизильник. Решить проблему удалось благодаря микроклональному размножению: с помощью биотехнологий можно легко получить нужное количество экземпляров для промышленного производства экстрактов.
В ближайшее время, используя методы высокоэффективной жидкостной хроматографии, мы планируем детально исследовать количественное и качественное содержание биологических активных веществ в листьях и плодах рябинокизильника Позднякова. В дальнейшем это позволит технологам разрабатывать рецептуры для новых функциональных продуктов.
— Что такое микроклональное размножение?
— Это один из вариантов современного размножения растений. В качестве исходного материала — так называемых эксплантов* — берутся клетки, ткани растений. Распространен вариант размножения пазушными почками (расположенными между листом и стеблем).
Далее в стерильных условиях происходит непосредственно микроразмножение и дальнейшее укоренение новых побегов. Выращенные таким методом растения сохраняют исходный материнский генотип. Эта технология хорошо подходит для размножения эндемичных видов, которые сложно культивировать классическими способами.
— Насколько эта технология перспективная? Или есть более инновационные методы культивирования растений для производства функциональных продуктов?
— Это уже достаточно распространенный подход к размножению растений. Перспективность технологии всегда зависит от целей и задач исследования. Если говорить о перспективных технологиях для производства функциональных продуктов питания, то сегодня на первый план выходит производство трансгенных растений*.
Бояться их не стоит. Такой способ позволяет создавать культуры с конкретными заданными свойствами. Например, выращивать растения, более устойчивые к определенным заболеваниям или климатическим факторам.
В нашем случае нас интересует возможность выращивать растения или их части с повышенным содержанием биологически активных веществ. В этом направлении мы недавно приступили к изучению так называемых бородатых корней (англ. hairy roots).
Растение заражается специальным штаммом почвенных бактерий, в результате мы получаем культуру бородатых корней, содержащих большое количество биологически активных веществ. Из них тоже можно получать экстракты и добавлять в различные пищевые продукты.
— Специалисты вашего университета также разработали напиток на основе сока клена ясенелистного — одного из самых опасных инвазивных растений Сибири. Этот вид включен в «Черную книгу флоры Сибири». Как пришли к этой разработке?
— Изначально мои исследования были связаны с поиском эффективных способов борьбы с инвазиями. Клен ясенелистный — листопадное дерево родом из Северной Америки. Когда-то его использовали в городском озеленении и активно размножали. Оно настолько хорошо прижилось, что сегодня многие считают его аборигенным видом. Этот клен устойчив к холодам, растет достаточно быстро и способен образовывать многоярусные заросли.
Но бороться с инвазивными видами, используя химические или механические способы, сложно. Наша научная группа решила взглянуть на проблему иначе и обратила внимание на биологически полезные свойства клена. Оказалось, что его сок обладает большим количеством ценных веществ: фосфор, кальций, калий, магний, железо, цинк, органические и жирные кислоты, витамин С и витамин В. На вкус он более сладкий, чем березовый, при этом содержит мало калорий. Напитки на основе сока клена ясенелистного подходят для функционального питания.
Но собирать его нужно в первые две недели сокодвижения. Потом химический состав и, соответственно, органолептические качества меняются: аромат, констистенция. Чтобы улучшить вкусовые характеристики такого напитка, мы предлагаем добавлять в состав ягоды — чернику, клюкву, бруснику.
Этот проект служит примером того, как можно использовать биоресурсный потенциал растений, которые считаются сорняками и наносят вред местной экосистеме. С одной стороны, таким образом мы сдерживаем инвазионные растения за счет регулярного изъятия биомассы, а с другой — разрабатываем новые функциональные продукты.
— Когда сибирский кленовый сок поступит в продажу?
— Говорить об этом пока рано. Сейчас у нас есть готовая рецептура. Мы получили первые лабораторные образцы. В ближайшее время планируем запатентовать продукцию. В прошлом году студенты из нашей научной группы, участвующие в проекте, выиграли в конкурсе стартапов. Будем надеяться, что у них получится довести разработку до массового производства.
— Есть ли еще какие-нибудь необычные растительные компоненты, которые вы изучаете для функциональных продуктов?
— У нас много проектов, связанных с созданием функциональных продуктов на основе растительного сырья. Из наиболее экзотичных и непривычных сибирским жителям растения: кивано (Cucumis metulifer), также известный как рогатая дыня или огурец африканский, и бенинказа (Benincasa hispida) — травянистые растения семейства Тыквенные. Их можно по праву назвать растениями долголетия: плоды богаты антиоксидантами, а также макро- и микроэлементами.
Сотрудники Центрального сибирского ботанического сада смогли вывести сибирские сорта этих растений, адаптированные под местные условия. А в Университете биотехнологий продолжили их выращивание, но уже в более масштабном количестве в открытом и закрытом грунтах, в том числе на гидропонных установках. Специалисты Университета биотехнологии разработали рецептуры для производства напитков, цукатов, чипсов, хлебобулочных изделий, и даже желейных конфет из кивано и бенинказы.
Кроме того, в этом году мы с коллегами разработали леденцы с сибирскими травами — душицей, розовой радиолой и зверобоем. Эти сладости обладают мощным противовоспалительным эффектом, снижают влияние стрессовых факторов.
Наш университет проводит полный цикл: от выращивания и изучения растительного сырья до разработки функционального продукта. Все эти проекты находятся на разных стадиях готовности. Сейчас главная задача — поиск индустриальных партнеров для массового производства новых продуктов. Мы активно над этим работаем и открыты к сотрудничеству.
— Спектр исследований впечатляет! А если заглянуть дальше в будущее, какие новые проекты хотелось бы реализовать?
— Нам бы хотелось создать продукт, который будет приносить пользу нашему обществу и помогать сохранять репродуктивное здоровье человека. Все больше молодых людей сталкивается с проблемами в этой сфере. Исследований, посвященных такой теме, пока немного. Но предварительные данные показывают: если правильно подобрать функциональные продукты, можно сохранить репродуктивное здоровье и избежать многих трудностей. Это наша большая амбициозная цель, и я очень надеюсь, что у нас получится ее осуществить.
Беседовала Анна Шиховец
.jpg)
