91��ý

Жыл сайын дүние жүзінде шарап өндірісінен 8–9 миллион тонна қалдық пайда болады. Дәстүрлі тәжірибеде бұл жүзім жомы мал азығына жібереді. Алайда осы қалдықтың 70%-ын фенолдық қосылыстар құрайды — яғни жүзім жомы шын мәнінде аса бағалы биологиялық белсенді заттардың шикізаты.

Дәл осы нүктеден бастап отандық зерттеу тобының жобасы өзінің ерекше ғылыми логикасын қалыптастырады. «Бірлескен жоғарыкритикалық CO₂-экстракция кезінде байқалатын синергетикалық эффект есебінен қара зере мен жүзім тұқымы майының тұрақтылығын зерттеу» атты жоба 2025–2027 жылдары «Энергия, озық материалдар және көлік» басымдық бағыты бойынша орындалады. Зерттеу тобы биохимия, органикалық химия, тағам химиясы, физикалық химия және химиялық инженерия бойынша мамандардан тұрады.

Жүзім тұқымының майы (ЖТМ) мен қара зере майы (ҚЗМ) — жеке-жеке де бағалы, бірге — бірін-бірі толықтыратын өнімдер.

ЖТМ тағам өнеркәсібінде консервант ретінде және өнімдердің физика-химиялық қасиеттерін жақсартатын қоспа ретінде перспективалы. Соның ішінде майдың бір бөлігін ЖТМ-мен алмастыру ет эмульсияларының қасиеттерін жақсартатыны, жасалмалы пленка құрамына қосу тауықтің сапасын 12 күн бойы сақтайтыны зерттеулерде дәлелденді.

ҚЗМ жағдайы одан да анықтамалы. Ол қабынуға қарсы, антиоксиданттық, микробтарға қарсы және ісікке қарсы қасиеттерге ие. Тізе ауруын 16%-ға азайтады, ұйқы сапасын жақсартады, кортизол деңгейін төмендетеді. Ол полиқанықпаған май қышқылдары, токоферолдар, токотриенолдар, фитостеролдар, фенолдық қосылыстар, каротиноидтар және тимохинон — адам организмі үшін аса маңызды заттарға бай.

Екі майдың басты кемшілігі — шектеулі сақтау мерзімі. Тотығу барысында зиянды заттар — асқын тотық қосылыстары, альдегидтер — пайда болады. Дәл осы жерде жобаның өзекті ғылыми идеясы туындайды: егер екі майды бір мезгілде, бірге экстракциялаған жағдайда олардың арасында синергетикалық эффект пайда болып, тотығу тұрақтылығы артуы мүмкін. Бұл эффекттің мәні мен механизмдері бүгінге дейін зерттелмеген.

Дәстүрлі экстракция әдістерінің — Сокслет бойынша экстракция, суық пресстеу, микротолқынды немесе ультрадыбыстық экстракция — өзіндік шектеулері бар. Суық пресстеу нашар шығымдылық береді: ЖТМ алу кезінде СК-СО₂ экстракциясының шығымы 17%-ға жоғары болды. Микротолқынды сәулелену ұшқыш заттардың тотығуына алып келеді. Органикалық еріткіштер токсикалық.

Жоғарыкритикалық CO₂ (ЖК-СО₂) экстракциясы осы кемшіліктердің барлығын болдырмайды. СО₂ қолжетімді, арзан, улы емес, жарылыс қаупі жоқ — және жоғарыкритикалық параметрлерге тек 31,1°C және 72,9 бар қысымда жетеді. Метод экологиялық жағынан қауіпсіз, бір кезеңді, жылдам және таңдамалы. Еуропа, АҚШ, Жапония, Қытай және Корея бұл технологияны өнеркәсіптік деңгейде кеңінен қолданады. Зерттеу тобының өзі де бұрын осы технологияны пайдалана отырып, өсімдік шикізатынан каротиноидтар мен темекі қалдықтарынан никотин қышқылын, фосфогипстен сирек жер металдарын алу жобаларын сәтті аяқтады.

Жобаның басты мақсаты — ЖТМ мен ҚЗМ негізінде функционалды май (ФМ) өндірудің қалдықсыз технологиясын, сондай-ақ майларды алғаннан кейін қалған жомнан несепнәр мен тиомочевинамен модификацияланған белсендірілген көмірлерді (БК) өндірудің технологиясын жасап шығару.

Бірінші бағыт — синергетикалық эффектіні зерттеу. Тіркелмеген ғылыми сұрақ: ЖТМ мен ҚЗМ бірлесіп экстракцияланғанда антиоксиданттық қасиеттер күшейе ме? Қандай химиялық қосылыстар синергетикалық эффектке жауапты? Қандай жағдайларда тотығу тұрақтылығы максимумға жетеді?

Жауап іздеу үшін экстракцияның үш режимі — статикалық, динамикалық және біріктірілген — зерттеледі. Экстракторда да, сепаратордағы да қысым мен температураның ФМ шығымына, жай қышқылдарының құрамына және антиоксиданттық белсенділігіне тигізетін ықпалы жүйелі зерттеледі. ЖТ:СЧТ арақатынасының оңтайлы нұсқасы анықталады.

Зерттеудің аналитикалық арсеналы: йод, анизидин және асқын тотық сандары, бос май қышқылдарының мөлшері, сапонификациялау саны, К270 мәні және жалпы тотығу саны — осы барлық параметрлер ФМ-нің тотығу тұрақтылығын кешенді сипаттайды. Антиоксиданттық белсенділік ДФПГ-тест арқылы, жалпы фенолдар Фолин-Чокалтеу реактиві арқылы анықталады. Майлы қышқылдардың құрамы газды хроматография-масс спектрометрия арқылы талданады.

Екінші бағыт — функционалды майдың қауіпсіздігі. «Нутритест» зертханасында бенз(а)пирен, эрук қышқылы мен пестицидтердің қалдық мөлшері, бета-каротин мөлшері анықталады. Бұл зерттеу ФМ-нің тағамдық, фармацевтикалық және косметикалық қолданысқа жарамдылығын негіздейді.

Үшінші бағыт — жомнан белсендірілген көмірлер алу. Майларды алғаннан кейін қалатын жом отқа жағылмайды, малға берілмейді — ол жаңа бағалы өнімнің шикізаты болады. Жом 200–800°C температурада инертті газ атмосферасында (аргон) термиялық карбонизацияға ұшырайды. Одан кейін несепнәр/тиомочевина қоспасы арқылы модификация жүргізіледі — бұл БК бетінде күкіртті және азотты функционалды топтарды қалыптастырады, бұл сорбциялық белсенділікті айтарлықтай арттырады. Алынған БК метилен көгі, мыс және қорғасын иондарын сіңіру қабілеті бойынша тестіленеді.

Зерттеу тобының алдыңғы жұмыстары жүзім тұқымы негізіндегі БК СО₂/N₂ қатысты 64,7 сорбциялық таңдамалылық және 700 м²/г меншікті беті бар екенін дәлелдеді — бұл жобаның беріктігін нығайтатын тікелей алғышарт.

Жоба бен аяқ астынан бастамайды — оны іске асыруға арналған нақты жабдықтар бар.

Зертханалық қондырғы 500 мл экстрактордан және екі сепаратордан тұрады: біреуі жылытумен (100°C дейін), екіншісі суытумен. Қондырғыда CO₂ беруге арналған насос (0–100 г/мин) және қосымша еріткішке арналған насос (25 мл/мин) орнатылған. Жартылай өнеркәсіптік қондырғыда 5 л экстрактор мен 2 л сепаратор бар. Бұл қондырғы процесті масштабтауға арналған алдын ала есептеулер жүргізуге мүмкіндік береді.

Жобаның соңғы нәтижесі — екі жаңа өнім.

Бірінші өнім: май қышқылдарының құрамы бойынша теңгерілген, қоректік заттарға бай және синергетикалық эффект нәтижесінде жоғары тотығу тұрақтылығына ие ФМ. Бұл май тағам өнеркәсібінде (қуыруға, салат дайындауға), косметикада (жасартатын, ылғалдандыратын кремдерге) және фармацевтикада (тотығу процестерін баяулататын, жүрек-қантамыр жүйесін жақсартатын дәрі ретінде) қолданылуы мүмкін.

Екінші өнім: несепнәр/тиомочевинамен модификацияланған БК. Бұл сорбент ауыр металдар — мыс, қорғасын — және органикалық бояу заттарынан су тазалауда қолданылуы мүмкін.

Қазақстан үшін бұл жоба экономикалық тұрғыдан да өзекті. Ел бойынша өсімдік майларының өндірісі 13,1%-ға өсті, ал импорт 22,7%-ға төмендеді. Отандық жоғары қосылған құнды өнімдер нарығы дамып жатыр — ФМ дәл осы нарықтың жаңа сегментіне айналуы мүмкін.

Нәтижелер Web of Science және Scopus базаларына кіретін халықаралық рецензияланатын журналдарда жарияланады.