„მცენარეული ნედლეულისა და გადამუშავების ანარჩენების ვალორიზაციის ინოვაციური ტექნოლოგიების შემუშავება გარემოზე უარყოფითი ზემოქმედების შესუსტების მიზნით ციკლური ეკონომიკის პრინციპების გამოყენებით“

aleko.kalandia@bsu.edu.ge

მცენარეული ნედლეულიდან ბიოაქტიური ნაერთების მიღება ხდებოდა, ციკლურ ეკონომიკაზე დაფუძვნებული მხოლოდ „მწვანე“ ექსტრაგენტების გამოყენებით, სუპერკრიტიკული ფლუიდური (supercritical fluide extraction-SFE) ნახშირორჟანგით, ულტრაბგერითი (Ultrasonic Extraction -USE), სუბკრიტიკული წნევისა და  ტემპერატურის წყლით (Subcritical pressure and temperature Water Extraction-SWE) ექსტრაქციის პირობებში. ნაერთების თვისობრივი და რაოდენობრივი ანალიზი ჩატარდა UPLC-PDA-MS, HPLC-UV, IR, Conductyvity დეტექტირების, ასევე აირსითხური ქრომატოგრაფის მეთოდების გამოყენებით.

 ბოლო წლებში ბუნებრივი ნაერთები პოულობენ ფართო გამოყენებას ფარმაცევტულ და  კვების მრეწველობაში, როგორც ბიოლოგიურად აქტიური კომპონენტები. მათ გააჩნით ანტიმიკრობული, ანტიბაქტერიული, ანტიმუკოიდური, ანტივირუსული, ანტისიმსიმნური და სხვა მოქმედება. ბიოლოგიურად აქტიური ნაერთების მისაღებად  აუცილებელია მცენარეული ნედლეულიდან  მათი გამოყოფა-ექსტრაქცია. ბოლო წლების ლიტერატურის შესწავლა ადასტურებს, რომ ბიოლოგიურად აქტიური ნაერთების მისაღებად უპირატესობას ანიჭებენ ე.წ. „მწვანე“ და ციკლურ ეკონომიკაზე ორიენტირებულ ტექნოლოგიებს, რისთვისაც გამოიყენება უპირატესად წყლით ულტრაბგერითი დამუშავებით, მაღალი წნევისა და ტემპერატურის წყლის გამოყენებით და სუპერ ფლუიდური ნახშირორჟანგით (სპირტი თანაგამხსნელად) ექსტრაქცია.

მიუხედავად ჩვენს მიერ შესწავლილი რამდენიმე ასეული სამეცნიერო პუბლიკაციიდან სამწუხაროდ არ იძებნება არც ერთი კვლევა  საქართველოში გავრცელებული, ჩვენს მიერ შერჩეული ენდემური მცენარეების ან წარმოების ანარჩენების შესახებ,  არც ერთი ავტორი არ არის  ქართული სამეცნიერო წრიდან.

კვლევის მიზანი და ამოცანები: რამდენიმე მცენარეული ნედლეულისა და გადამუშავების ანარჩენების ვალორიზაციის და გარემოზე უარყოფითი ზემოქმედების შესუსტების  მიზნით ციკლური ეკონომიკის პრინციპების გამოყენებაზე დაფუძნებული სუბსტანციების და პრეპარატების მიღების ინოვაციური ტექნოლოგიების შემუშავება;  ინდივიდუალური ნაერთების გამოყოფა მოხდა სვეტის ქრომატოგრაფირებით, ასევე პრეპარატული მაღალეფექტური სითხური ქრომატოგრაფირების მეთოდით, ულტრაიისფერი, რეფრაქტომეტრული ინდექსის დეტექტირების მეშვეობით, ხოლო იდენტიფიკაციისათვის გამოყენებული იყო ულტრა ეფექტური სითხური ქრომატოგრაფირება (UPLC) მას (MS) და ფოტოდიოდური მატრიცული (PDA) დეტექტორი (Waters, UPLC Acquity). ნაერთთა დაყოფისათვის გამოყენებული იქნება ქრომატოგრაფიული სვეტი (UPLC BEN C18, 1.7mm; ACQUITY UPLC  BEH C18, BEH Amide, BEH CYANO 1,7μm 2,1x50mm), გამხსნელთა სისტემა: 0,2 % ჭიანჭველმჟავა (გამხსნელი A) და აცეტონიტრილი (გამხსნელი B). ანტიოქსიდანტური აქტივობა განისაზღვრა DPPH (2,2 დიფენილ-1-პიკრილჰიდრაზინი) მეთოდით.

ნედლეულის ბიოაქტიური მახასიათებლებისა და ინდუსტრიული მნიშვნელობის გათვალისწინებით შერჩეული იქნა რამდენიმე სამიზნე მცენარე:

ლურჯი მოცვის ნაყოფი მალფუჭებადია, ამიტომ კვლევები ჩატარდა ნაყოფების, შენახვისას სხვადასხვა პირობებში (ტემპერატურული რეჟიმი და ხანგრძლივობა)     ძირითადი მონაცემების შენარჩუნებისა და გაუმჯობესების მიზნით.  დადასტურდა, რომ  შენახვის ოპტიმალური პირობებია  ნედლი ნაყოფისათვის 2-5⁰ C -ზე ტენიანობა 90-95%, როდესაც შენახვა შესაძლებელია 1-დან 3 თვემდე, ბიოლოგიურად აქტიური ნაერთების შემცველობის უმნიშვნელო ცვლილებით. შემუშავებული იქნა კავკასიური მოცვის გადამუშავების ტექნოლოგიური სქემა. მიღებულ პროდუქტებში - მოცვის წვენი, წვენის კონცენტრატი, გამონაწნეხი, გამშრალი ნაყოფი 35⁰C, გამშრალი გამონაწნეხი 35⁰C, გამშრალი ნაყოფი ლიოფილურად, გამშრალი გამონაწნეხი ლიოფილურად, „ღვინო“  განსაზღვრული იქნა ანტოციანების რაოდენობა და ანტიოქსიდანტური აქტივობა. დადგენილი იქნა, რომ ამ პროდუქტიდან ყველაზე მაღალი ანტიოქსიდანტური აქტივობით ხასიათდება ლიოფილურად გამშრალი, როგორც გამონაწნეხი (1.01±0,02), ასევე ნედლი ნაყოფი (1.07±0,02).

წყავის ველური ფორმების ნედლი ნაყოფიდან მიღებული იქნა რბილობის მასა და კურკა. კურკისაგან გაშრობის შემდგომ ცივი გამოწნეხით მიღებულია ცხიმოვანი ზეთი და ანარჩენი. მათი ქიმიური ანალიზი აჩვენებს, რომ წყავის კურკის ზეთის შემადგენლობაში C18 კარბონმჟავები დომინანტია, მათი შემცველობა ცხიმის საერთო შემცველობის 80.6%-დან-82,5%-ს შეადგენს. კერძოდ დომინანტ კარბონმჟავებს წარმოადგენენ ლინოლენის (C18:2n6t) 13.9%-დან-14,6%-ს და ოლეინის (C18:1n9c) 64.0%-დან-66,0%-ს მჟავები.

წყავი Laurocerasus officinialis L. ნაყოფი (რბილობი) მდიდარია ანტოციანებით (4 დომინანტი ანტოციანი) და ლეიკოანტოციანებით, ასევე ქინის მჟავას წარმოებულებით. გადამუშავების ანარჩენი კარგი ნედლეულია ლიქიორების და მშრალი ნამცხვრების წარმოებისათვის.

ყოჩივარდა Cyclamen vernum Sm. (ბოლქვი, ფოთოლი) ნედლეულსა და პრეპარატებში შესწავლილი იქნა საპონინები მცენარის ასაკის და ექსტრაქციის პირობების მიხედვით, ჩატარდა ყვავილების ანტოციანების ანალიზი.

ხარიშუბლა (Senecio platypyllus) მიწისზედა მასა-შემუშავდა ალკალოიდების კვლევის UPLC-PDA-MS მეთოდი და შეირჩა ექსტრაქციის პირობები. შესაძლებელი გახდა ალკალოიდების სხვადასხვა ფორმის იდენტიფიკაცია და რაოდენობრივი ანალიზი.

ქაცვის (Hippophae) ლიოფილურად მშრალი ნაყოფის სუპერ ფლუიდური ექსტრაქციით შესაძლებელი გახდა რამდენიმე ფრაქციის მიღება. ნახშირორჟანგი პრაქტიკულად ურუნველყოფს კაროტინოიდების პრეპარატის მშრალი სახით და ცხიმოვანი ზეთის მიღებას. ექსტრაქციაში ეთანოლის ჩართვა კი უზრუნველყოფს პროციანიდური ნაერთებით მდიდარი პრეპარატის მიღებას.  

უმწიფარი კაკლის ნაყოფის (Juglans regia L) მაღალი წნევის წყლის გამოყენებით შესაძლებელი გახდა იუგლონის და სხვა ბიოაქტიური ნაერთების სრული ექსტრაქცია და ბიოპრეპარატის წარმოების გამარტივება.

შესწავლია სხვადასხვა მასპინძელ მცენარეზე აღებული ფითრის (Viscum album L) ფენოლური ნაერთები (ფლავონოიდები, ფენოლკარბონმჟავები, კატეხინები).

ღვინის გადამუშავების ანარჩენში (ყურძნის წიპწა და კანი)  ცივი ექსტრაქციით მიღებულია ცხიმოვანი ზეთი (10%-მდე გამოსავლიანობა) და დადგენილია ცხიმმჟავები.  მაღალი წნევის გამოყენებით შემუშავდა ბიოაქტიური ნაერთებით  (ფენოლკარბონმჟავები, კატეხინები, სტილბენები, ფლავონოიდები) მდიდარი პრეპარატის წარმოების ტექნოლოგია.

კვლევები ჩატარებულია შოთა რუსთაველის საქართველოს ეროვნული სამეცნიერო ფონდის გრანტი FR 22-4236 „მცენარეული ნედლეულისა და გადამუშავების ანარჩენების ვალორიზაციის ინოვაციური ტექნოლოგიების შემუშავება გარემოზე უარყოფითი ზემოქმედების შესუსტების მიზნით ციკლური ეკონომიკის პრინციპების გამოყენებით“ ფინანსური მხარდაჭერით.