Latvijas biologi izgudrojuši jaunu materiālu, kas ļaus ilgāk uzglabāt ogas

Augļu un dārzeņu zudumu apjoms Eiropā ir 45% no kopējās ražas. Zudumus un pārtikas atkritumus var vērtēt kā nelietderīgu dabas resursu izmantošanu. Pārtikas ražotāji izjūt arvien lielāku spiedienu ražot pārtikas produktus ar pagarinātiem derīguma termiņiem, lai nodrošinātu lielākus apjomus un samazinātu ražošanas izmaksas, taču ķimikāliju lietošanai pārtikas apstrādē ir kaitīga ietekme uz cilvēku organismu.

"Mūsu mērķis ir uzglabāt svaigas ogas cilvēkam nekaitīgā veidā, bet ilgāk, nekā tas ir iespējams šobrīd," bilst projekta zinātniskais vadītājs un bioloģijas doktors Pāvels Semjonovs. Uzglabāšanas termiņu palielinot, tiek celta ražotāja konkurētspēja, turklāt tas ir dabai draudzīgs risinājums.

Ogu uzglabāšanas laiku var paildzināt, tās apstrādājot ar efektīvu, veselībai nekaitīgu un bioloģiski noārdāmu polimēra pārklājumu, kuru iegūst no mikrobiāli sintezētiem polisaharīdiem, to atvasinājumiem un kompozītiem. Lai sasniegtu šo mērķi, pētnieki veica biotehnoloģiskos pētījumus par konkrētu biopolimēru iegūšanas īpatnībām no lauksamniecības un pārtikas pārstrādes rūpniecības blakusprodutiem, piemēram, sūkalām, augu atlieku biomasas hidrolizātiem, melasēm.

Izmantojot dažādus blakusproduktus, bija iespējams ievērojami samazināt biopolimēru ražošanas izmaksas. Pēc barotnes sagatavošanas un sterilizācijas, ievērojot sterilitāti, tajā tika pievienotas baktērijas, kas spēj sintezēt biopolimērus. Pēc tām notika kultivācijas process (divas līdz 10 dienas), kura laikā baktērijas patērē barotnē esošas barības vielas un veido biopolimērus. Process beidzās ar biopolimēra ražas novākšanu un tā attīrīšanu. Ja ir nepieciešams, polimērs tiek sajaukts kopā ar citiem savienojumiem, iestrādāts kompozītmateriālā.

Eksperimentu laikā pētnieki izstrādāja un optimizēja ne tikai barotnes sastāvu (koncentrāciju, piedevas, pirmapstrādes metodoloģiju), bet arī paveica biopolimēru producentu (baktēriju) atlasi. Piemēram, viens no biopolimēriem ir bakteriālā celuloze – vērtīga savienojumā ar vairākiem potenciāliem pielietojumiem (medicīna, pārtika, iepakojumi, vides atjaunošana). Īpaši augstu bakteriālās celulozes sintēzi var sasniegt ābolu sulas barotnē, izmantojot baktēriju Novacetimonas hansenii MSCL 1646, kas spēj efektīvi veidot polimēru no barotnē esošiem cukuriem. Līdzīgā veidā citiem lauksaimniecības un pārtikas pārstrādes blakusproduktiem – substrātiem – bija atlasītas savas piemērotākas baktērijas.

Projektu rezultātā BI pētnieki izstrādāja tehnoloģijas prototipu biopolimēru pārklājumu un iepakošanas materiālu iegūšanai ar tādiem raksturlielumiem, kas atbilst to pielietošanas veidam – augļu pārklājumiem, bionoārdāmiem iepakošanas materiāliem – gan augļu, gan piena produktu iepakošanai. Izveidotā iekārta – rotācijas disku bioreaktors – ļauj nodrošināt daudz augstāku bakteriālās celulozes sintēzi salīdzinājumā ar statisku kultivāciju kolbās, kas ir klasiskā pieeja.

Bioreaktora izmantošana ļauj samazināt biopolimēru kultivācijas laiku, palielināt polimēra ražu un nākotnē virzīties uz lielā mēroga biopolimēru ražošanu. Nākamais solis būtu pilotražotnes izveide, lai detalizētāk izvērtētu bakteriālās celulozes ražošanas rentabilitāti.

"Fosilās izcelsmes plastmasas mēs lielā mērā varētu aizstāt ar to, ko iegūst no dabiskām izejvielām, kuras bieži vien rūpnīcās netiek lietderīgi izmantotas, piemēram, sūkalas. Labi jau, ja lielas rūpnīcas atdala proteīnu no sūkalām un pievieno dažādiem pārtikas produktiem kā piedevu, bet gadās, ka sūkalas ar visu proteīnu nonāk vidē un to piesārņo. No sūkalām mēs varam iegūt biopolimērus, līdz ar to vajadzētu mazāk naftas un gāzes," skaidro Semjonovs.

Šādus materiālus var iegūt arī no zemas kvalitātes āboliem vai to pārstrādes atlikumiem, domājams, arī no citiem augļiem.

Projektā "Bionoārdāmo polimēru iegūšana no atjaunojamiem resursiem augļu aizsargplēvju un iepakojuma materiālu izstrādei" LU bija kā vadošais partneris, bet iesaistītie sadarbības partneri: APP Dārzkopības institūts, AS "Rankas Piens", SIA "Probiotika LV", SIA "Skoru dārzi", Auru pagasta zemnieku saimniecība "Pērles" un Valters Dambe.

Projekts "Bionoārdāmo polimēru iegūšana no atjaunojamiem resursiem augļu aizsargplēvju un iepakojuma materiālu izstrādei" (Nr19-00-A01612-000004) tika īstenots valsts un Eiropas Savienības atbalsta piešķiršanas kārtībā 16. pasākuma "Sadarbība" 16.1. apakšpasākuma "Atbalsts Eiropas Inovāciju partnerības lauksaimniecības ražīgumam un ilgtspējai lauksaimniecības ražīguma un ilgtspējas darba grupu projektu īstenošanai". Projekts uzsākts 2019. gada oktobrī un tika realizēts līdz 2022. gada jūnijam. Projektu atbalsta Zemkopības ministrija un Lauku atbalsta dienests.