В преддверии Дня биотехнолога в Омском техуниверситете журналистам показали современное биотехнологическое оборудование и рассказали о перспективных исследованиях вуза.
Современная биотехнологическая лаборатория: возможности и перспективы
Заведующий кафедрой «Биотехнологии, технологии общественного питания и товароведение» ОмГТУ Максим Шадрин представил биотехнологическую лабораторию. «Сердцем» лаборатории являются два пятилитровых ферментера Biorus, предназначенных для культивирования микроорганизмов и оснащенных системой подачи воздуха и японским чиллером для термостатирования микробных суспензий.
Шадрин отметил, что биотехнологии активно развиваются в рамках нацпроектов «Биоэкономика» и «Новые материалы и химия», и, хотя химическая промышленность сейчас опережает биотехнологии по объему финансирования, темпы роста последней выше. Он выразил надежду, что биотехнологии займут важное место в будущем кампусе Омской области, что привлечет абитуриентов, специалистов и представителей индустрии.
Также были продемонстрированы: кельвинатор для хранения криогенного банка микроорганизмов, в том числе олеогенных дрожжей, при температуре -70°С; ламинарные боксы для стерильной работы с микроорганизмами; автоматизированные системы ферментеров, pH-метр и японский микроскоп для контроля процессов культивирования. Содержание биомассы контролируется гравиметрическими анализами с использованием центрифуги для повышения точности. Это оборудование позволяет на современном уровне управлять процессами биосинтеза метаболитов и накопления биомассы, делая лабораторию уникальной.
Студентка ОмГТУ Яна Китаева рассказала о своем стартапе, получившем грант в миллион рублей на приобретение оборудования. Ее проект направлен на получение пищевых волокон из целлюлозосодержащего сырья с использованием микроорганизмов Aspergillusoryzae (грибов кодзи), применяемых в пищевой промышленности.
«Мы получаем целлюлозоразрушающие ферменты, целлюлазы, для получения пищевых волокон, которые впоследствии внедряем в продукт»,− пояснила Яна, демонстрируя пилотную версию своего продукта − печенье с добавлением пищевых волокон.
Она подчеркнула пользу пищевых волокон для ЖКТ и их роль в профилактике различных заболеваний, отметив, что обычные продукты питания, в том числе «бабушкино печенье», часто содержат недостаточное количество пищевых волокон.
От стартапа до продукта: пищевые волокна для здоровья и обогащенная спирулина
В лаборатории «Пищевая биотехнология» участникам тура представили реакторы для синтеза штамма спирулины Limnaspirafuziformis. Цель проекта – разработка научной базы и новой методологии для получения композиционной смеси фотоавтотрофных микроорганизмов вида Spirulina, культивируемых в стандартных условиях. Полученный продукт планируется использовать в косметологии, ветеринарии, пищевой промышленности, сельском хозяйстве и других сферах.
Профессор кафедры, доктор технических наук Елена Молибога рассказала о лаборатории, оснащаемой уже третий год. За это время аспиранты лаборатории выиграли несколько студенческих стартапов, связанных с пищевой биотехнологией, что позволило приобрести необходимое оборудование.
Лаборатория начала с культивирования спирулины, затем перешла к созданию капсул, обогащенных спирулиной, которые могут конкурировать с продукцией из Сочи и Китая. Особую гордость вызывает сублимированная сушилка, позволяющая сохранять биообъекты и их свойства на длительный срок. Все оборудование было приобретено за счет грантов.
Сейчас лаборатория ведет более пяти проектов, находящихся на разных стадиях разработки, с целью создания нормативной документации для привлечения индустриальных партнеров и внедрения разработок в производство.
Среди представленных разработок – маршмеллоу, отличающийся от аналогов в супермаркетах натуральным составом, полезными свойствами и возможностью добавления диабетических компонентов.
Также была продемонстрирована капсула, содержащая суточную дозу спирулины, обогащенную цинком, магнием и селеном – микронутриентами. Профессор Молибога подчеркнула, что все началось с одного штамма спирулины, а теперь у лаборатории есть установки, капсулы и продукция с добавлением этого биообъекта.
Экологическая биотехнология и очистка окружающей среды
Лаборатория промышленной биотехнологии специализируется на разработке и внедрении инновационных биотехнологических решений в области экологической безопасности, биоремедиации нефтезагрязненных сред и производства биоактивных продуктов.
Доцент кафедры «Биотехнологии, технологии общественного питания и товароведение» Светлана Чачина рассказала о широком спектре направлений исследований кафедры: от очистки воды и почвы до переработки отходов, пищевой, фармацевтической биотехнологии и косметологии.
Одним из основных направлений является разработка препаратов для биоразложения полимеров, учитывая проблему накопления полимерных отходов. Ведется и работа по переработке сельскохозяйственных отходов для создания биоудобрений, поставленная Министерством сельского хозяйства РФ. Задача −подобрать консорциум микроорганизмов, способных разлагать целлюлозу и полиэтилен в почве.
«Наш “конек” – это очистка нефтезагрязненных почв и вод. В связи с загрязнением Керченского пролива институт получил запрос на разработку препаратов и технологий очистки. Из морской воды с нефтью и мазутом были выделены десять штаммов микроорганизмов, идентифицированных с помощью масс-спектрометрии. Эти штаммы тестируются на способность к “поеданию” нафталина, фуллерена, мазута и бензина, что определяется по росту колоний на минеральных средах. Лидером среди микроорганизмов оказался Pseudomonasaeruginosa»,− отметила Светлана Чачина.
Для биоремедиации используются также дождевые черви, которые перерабатывают нефть, мазут и нефтешлам в биогумус в специальных ящиках с добавлением препаратов. В результате концентрация нефти снижается, а количество гумуса растет.
Были представлены исследования по рекультивации почв; разработке комбучи и основанной на ее базе косметики и БАДов; созданию биодеградируемых биопластиков, пригодных для изготовления искусственной кожи для заживления ожогов.
В лаборатории физико-химических методов анализа представили процесс биовыщелачивания металлов (железа, меди, марганца) из минералов с использованием штаммов микроорганизмов. Также лаборатория занимается фармацевтической биотехнологией, изучая экстракцию питательных веществ из растительного сырья с использованием различных экстрагентов.
Биотопливо из отходов: разработки по заказу Минсельхоза в лаборатории микроскопии
В лаборатории микроскопии были представлены ключевые исследования, разработка биотоплива, его испытание и анализ физико-химических показателей.
Светлана Чачина рассказала о разработке биотоплива по заказу Министерства сельского хозяйства. Задача − переработка целлюлозосодержащих отходов и отходов сельского хозяйства.
Из опилок, соломы, листьев и навоза получают биоэтанол. Проводится гидролиз 4%-ной соляной кислотой в течение двух часов при 200 °C, нейтрализация, добавление «турбодрожжей», и через семь дней осуществляется перегонка на «самогонном аппарате». Получается биотопливо с содержанием спирта до 96% на первом этапе и до 60% в дальнейшем.
Второе направление – биодизель. Перерабатываются пищевые и органические отходы, масла (жарочные, отработанное автомобильное), водоросли и активный ил с водоканала. Биодизель проходит тестирование в лабораториях нефтезавода. Уже признано, что он повышает октановое число, снижает выбросы оксидов серы и азота, хотя и имеет несколько повышенную вязкость.
Биоэтанол также находится на испытаниях на нефтезаводе. Ожидается, что результаты будут представлены через неделю и будет принято решение о возможности его использования в качестве присадки к бензину. По предварительным показателям, он не уступает бензину.
Также были продемонстрированы разработки в области спортивного питания (тыквенный, подсолнечный, конопляный протеин) и питания для веганов на основе сои.
