Идея, грант и цели
В рамках проекта Георгий разрабатывает аналоги химических консервантов, которые смогли бы позволить пищевой промышленности использовать натуральные бактериостатические средства для предотвращения развития микроорганизмов в продуктах.
«Те пептиды, которые мы исследуем, изучаются впервые. Ранее их структура, функции и свойства еще нигде не были описаны», — рассказал Георгий.
Сейчас перед аспирантом стоит ряд задач: он должен выделить с помощью собственной методики антимикробную фракцию пептидов, изучить их состав и свойства, а также оценить их эффективность в борьбе с микроорганизмами. Кроме того, Георгий должен написать несколько научных статей, которые будут проиндексированы в международных базах данных, выступить с докладом на международных конференциях – так результаты его исследований смогут пройти апробацию в научном сообществе. Уже в мае будущего года аспирант выступит с докладом на крупной конференции по биотехнологии в эстонском городе Тарту, куда приедут специалисты этой области из более чем 40 стран мира.
«Сейчас наша цель — определить спектр активности выбранных пептидов, потому что у разных пищевых продуктов порчу вызывают различные микроорганизмы. Предполагается, что у белковых консервантов широкий диапазон действия, но нам все равно предстоит подробно изучить их свойства. К тому же для применения разработанных консервантов в пищевой промышленности надо подтвердить их структуру и безопасность в использовании. Однако особенность пищевых консервантов на основе метаболитов молочнокислых бактерий заключается в том, что они являются естественной составляющей микрофлоры (микробиоты) желудочно-кишечного тракта, так что с большой вероятностью будут безвредными для человека», — пояснил Георгий.
По словам научного руководителя проекта Дениса Бараненко, в итоге они должны получить субстанцию с антимикробными свойствами для производства натуральных высокоочищенных консервантов.
«У Георгия уже есть большой задел в этом направлении. Он начал работу над проектом еще в магистратуре – правда, тогда он шире рассматривал антимикробные средства, а в аспирантуре сфокусировался именно на применении консервантов белкового происхождения в пищевой промышленности. Кроме того, коллектив нашей лаборатории также публикует свои результаты исследований по увеличению срока годности продуктов, по характеристикам веществ белковой природы, поэтому в сумме эти факторы позволили комиссии РФФИ в комплексе оценить потенциал инфраструктуры Университета ИТМО и аспиранта», — поделился мнением Денис Бараненко.
Подводные камни исследования
Для использования белковых консервантов в пищевой промышленности необходимо было разработать новый способ их получения. Обычные методы, такие как высокоэффективная жидкостная хроматография или экстракция, разрушают структуру целевого компонента, а значит, являются нецелесообразными путями выделения их из культуры молочных бактерий.
«Надо отметить, что существует много классов соединений: какие-то активные, какие-то нет. И нам нужно получить конкретный целевой компонент. К слову, это достаточно непростая задача — разделить части смеси между собой. А раз задача непростая, то обычными средствами выполнять ее слишком дорого. Георгий же предложил оригинальную идею: он сам разработал хроматографическую колонку для разделения вещества и выделения фракций активных пептидов», — рассказал Денис Бараненко.
Для экспериментов аспиранту был нужен перистальтический насос, но из-за того, что прибор с нужными характеристиками было сложно найти, Георгий разработал и собрал собственное оборудование. По словам Дениса Бараненко, созданная конструкция насоса получилась настолько удачной, что теперь различные предприятия просят аспиранта собрать его для них.
«В хроматографической колонке используется специальный наполнитель — абсорбент, который собирает именно целевой компонент. Таким образом, предложенный нами метод выделения белковых консервантов позволяет извлекать из смеси большого числа веществ целевой компонент за одну стадию. Выделенное вещество получается очищенным от примесей, но при этом не разрушается его структура, что позволяет сохранить его главное свойство — антимикробную активность», — описал преимущества своей разработки Георгий.
Также разработка аспиранта хороша тем, что в перспективе ее легко масштабировать. Это биотехнологический процесс — выращиваются микроорганизмы, а потом происходит разделение. Так что необходимое количество вещества — это исключительно объем биореактора, питательной среды и размер колонки собственной разработки.
Химические и биологические консерванты
Задача поиска новых антимикробных средств, в том числе натурального происхождения, актуальна сейчас во всем мире. Кроме того, исследование Георгия Рябинина также частично коррелирует с отказом от антибиотиков. Существует проблема: человечество повсеместно использует слишком много различных консервантов и антибиотиков, которые разрушают естественную микрофлору кишечника, а остатки этих веществ, попадающие в сточные воды, изменяют биологическую среду водоемов и негативно влияют на экологию в целом. В то же время бактерии могут приспосабливаться к химическим консервантам и антибиотикам, что делает их бесполезными, а у людей это вызывает опасные симптомы антибиотикорезистентности.
«На данном этапе исследования мы не можем сказать, что удастся полностью отказаться от химических консервантов, потому что эффективность их различных видов зависит от того, к какой продукции мы их применяем и какого эффекта хотим добиться. Но чем шире спектр используемых консервантов, тем больше возможности по увеличению сроков годности. Всегда эффективнее и безопаснее использовать два консерванта различной природы, но с более низкими концентрациями, чем один в большом количестве», — объяснил Денис Бараненко.
