«За этими разработками будущее»: челябинские студенты создают наноупаковку, учатся исцелять рак и отодвигать старость

Мечтаете совершить важное для человечества открытие или изобрести что-то революционное? А на кафедре «пищевые и биотехнологии» Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ так проходят обычные будни. Здесь придумывают продукты будущего — хлеб-антистресс, сыр для отсрочки старости, пищевые добавки, которые снижают риски развития рака.

Как молодые ученые и студенты придумывают наноеду? Чем суперкисель отличается от своего магазинного аналога и какой на вкус чудо-сыр, созданный в лаборатории? Об этом — в интервью с директором Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ Ирины Потороко. Обязательно к прочтению абитуриентам, которые хотят спасти мир, остановить процессы глобального потепления, победить голод и решить другие проблемы глобального масштаба.

— Ирина Юрьевна, чему учат в медико-биологической школе ЮУрГУ?

— Улучшать состав привычных продуктов. Мы стараемся понять, можно ли в технологию приготовления встроить науку и создать еду с добавленной полезностью. Чтобы сократить время на исследования и быстрее прийти к результату, мы подключаем математическое моделирование и даже искусственный интеллект.

Работа кипит сразу в двух лабораториях. Международную лабораторию синтеза анализа пищевых ингредиентов мы открывали в содружестве с нашим большим другом, ученым из Индии Ширишем Сонавэйном, и сейчас наши студенты работают над интереснейшими проектами бок о бок с учеными из Туниса, Индии, Сирии и других дружественных нам стран.

Исследования в лаборатории природоподобных конвергентных технологий и экоматериалов начались в период пандемии. Здесь разрабатывались полезные продукты, способные минимизировать риски, которые несет в себе COVID-19.

Наш подход интересен производителям продуктов питания — мы уже сотрудничаем с крупными предприятиями Урала. А также с зарубежными партнерами, потому что хотим внедрить наши идем в странах, где есть проблемы продовольственной безопасности и нехватки сырья.

— Ученые ЮУрГУ придумали сыр, который укрепляет иммунитет. Как это происходит?

— Речь идет о разработке нашего молодого аспиранта Аммара Кади из Сирии. Он придумал обогащать мягкие сыры берберином — экстрактом барбариса, который, по сути, является растительным противогрибковым средством. Он обладает также иммуномодулирующим, противовоспалительным, антистрессорным и антиоксидантным эффектом.

— Получается, попробовать такой сыр мы сможем еще не скоро?

— На самом деле, разработки наших студентов и ученых не остаются в стенах лабораторий. Мы уже представляли наши нанопродукты на научном фуршете форума Дня науки — показали коллегам технологию изготовления обогащенных сыров. Они очень вкусные, просто замечательные. Все, кто пробовал, а среди гостей были даже представители молокопереработчиков, остались довольны.

— Расскажите про кисель, который лечит воспаленное горло.

— По вкусу он не отличается от обычного овсяного киселя. Но по свойствам — улучшенный, причем с помощью ультразвука.

Дело в том, что ультразвук очень эффективен в диагностике. Он способен, не изменяя свойств основного сырья, перевести его на наноуровень. Так вот, мы использовали низкочастотный ультразвук, чтобы извлечь из напитка овсяный бэта-глюкан. Этот ценный компонент в процессе приготовления киселя «уходит» из конечного напитка. Чтобы сохранить высокое содержание бэта-глюкана, мы изменили его размерный ряд. Мы встроили в систему подготовки сырья ультразвуковое воздействие, что обеспечило доступность бэта-глюкана и увеличило его долю в самом продукте.

Зачем это нужно? Такой кисель обладает обволакивающим действием — его можно использовать для лечения воспалительных заболеваний горла. Мы доказали это вместе с медиками, которые принимали участие в разработке.

Идею подсказал нам ученый мирового уровня доктор Ашоккумар Мутапандиан. А само исследование мы провели совместно с профессором Тимирязевской академии Ольгой Красулей.

В итоге у нас получилось создать продукт с добавленной полезностью. Мы взяли за основу классический продукт, который выпускает местное предприятие. Но сегодня мало кто покупает классический кисель, обычно выбирают напиток с добавками — малиной, персиком, черносливом. Поэтому в улучшенную версию производитель может добавлять различные экстракты, изменяя вкус. Это не повлияет на добавленную полезность.

— Правда ли, что вы изобрели растительные напитки для спортсменов, которые повышают выносливость на тренировках?

— Да, наша кафедра сотрудничает с местным производителем растительных напитков для спортсменов. Мы проводим для него интереснейшие исследования.

Мы пошли дальше и в лабораторных исследованиях использовали конопляный шрот — это природный комплекс биологически активных веществ, полученный после отжима масла из семян конопли. Наши ученые извлекли из него белковую компоненту и придумали, как создать напитки на основе этих белковых изолятов.

Это совсем другая технология, другой подход. Если в случае с киселем можно из оболочки зерна сразу извлекать полисахарид, то здесь мы работали с вторичными ресурсами. Безотходность производства — важна для любого производителя. Мы доказали, что отходы, которые образуются при классической технологии приготовления напитка, могут быть вторично переработаны. Из них может быть доизвлечена полезность.

Причем технология может быть использована при изготовлении как продуктов питания, так и кормов для животных. Напиток сохраняет свойства на протяжении всего срока хранения, и ценность белковой составляющей, которая была дополучена из отходов, не теряется.

— Если кисель и сыр добавляют в свой рацион не все, то хлеб ест большинство. Как вы превратили его в антистрессовый продукт?

— Все началось с того, что мы заинтересовались фукоиданом. Это полисахарид бурых водорослей. Он полезен для обменных процессов, обладает антиканцерогенным действием, иммунотропными, антивирусными и антиоксидантными свойствами.

Мы обратили внимание на этот продукт с подачи наших китайских друзей из Даляньского технологического университета. Благодаря близости к океану он имеет собственное производство этого полисахарида. В один прекрасный день китайские коллеги в буквальном смысле подарили нам фукоидан. Мы решили включить его в технологию выпечки хлеба и получили очень хороший результат.

Эксперимент проводили совместно с клиническими психологами кафедры Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ и пришли к выводу, что фукоидан имеет свойства антистрессора. Это было непросто доказать, но на клеточном уровне мы это сделали.

Вообще мы не первый год изучаем технологию изготовления хлебобулочных изделий. Наши студенты проводят исследования для «Первого хлебокомбината» и добиваются больших успехов. Некоторые после окончания вуза даже трудоустраиваются на предприятие. Частные хлебокомбинаты также проявляют интерес.

— Над какими проектами сейчас работаете?

— Все глубже погружаемся в вопросы продовольственной безопасности. Наряду с ультразвуком работаем и с другим методом воздействия — холодной плазмой.

В последние годы погода на Урале все чаще преподносит сюрпризы. Вспомните это лето — каким дождливым оно было! Чрезмерные осадки наносят огромный урон сельскому хозяйству, потери тех или иных объемов урожая становятся большой проблемой для аграриев. С помощью своих разработок мы помогаем обеспечить биобезопасность зерна, выращенного в экстремальных погодных условиях, например при регулярных обильных осадках. Так, воздействие на продукт холодной плазмой позволяет блокировать токсигенные плесени, которые могут оказывать негативное влияние не только на животных (в случае, когда речь идет о зерновых кормах), но и на человека, который употребляет продукты переработки зерна в пищу.

Научные гранты, которые мы получаем от Российского научного фонда, поддержал губернатор Челябинской области Алексей Текслер. Теперь у нас есть финансовые ресурсы для того, чтобы довести разработки обеззараживания зерновых культур до финиша.

Еще одно направление нашей работы — получение умных биоразлагаемых пленок-биосенсоров. Такая наноупаковка не только работает на улучшение качества продукта, но и позволяет существенно продлить сроки его хранения. Это сложная масштабная работа, но она очень интересна!

Образцы биоразлагаемых пленок были представлены на выставке «Иннопром», где мы познакомились с представителями Объединенных Арабских Эмиратов. Зарубежные партнеры заинтересовались нашими разработками. Могу с уверенностью сказать, что экологичная биоразлагаемая упаковка и одноразовая посуда — это тренд будущего.

Также совместно с учеными Южно-Уральского научно-исследовательского института садоводства и картофелеводства мы запатентовали технологию модификации картофельного крахмала. Это резистентный, то есть устойчивый, крахмал. Он проникает глубоко в кишечник, где работает как пребиотик, захватывая негативные компоненты и выводя их из организма.

Мы выяснили, что такой крахмал полезен в качестве профилактики колоректального рака — он может положительно влиять на злокачественные новообразования в желудочно-кишечном тракте. Сегодня эта проблема скрытая, люди мало говорят про рак прямой кишки. Наша разработка может представлять интерес для людей, страдающих данным заболеванием.

— Студенты принимают участие в исследованиях?

— У нас большая команда, в ее составе ученые из других стран, также у нас достаточно много аспирантов. Недавно один из них даже удостоился президентской стипендии за успехи в научно-исследовательской деятельности при разработке биоразлагаемых пленок для упаковки продуктов.

Все сотрудники кафедры пищевых и биотехнологий Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ так или иначе стремятся сделать свой вклад, принести пользу не только конкретному потребителю, но и в целом региону, области, России.

— Можно ли найти нанопродукты на прилавках магазинов?

— Для того, чтобы довести нанопродукты до покупателя, нужно пройти длинный и сложный путь, получить соответствующие сертификаты. Сегодня мы над этим активно работаем.