Қазақстан астық және бұршақ дақылдарының негізгі өндірушісі болып табылады. Бұл ретте астық қалдықтары шикізат массасының 75%-ын құрайды, оның негізгі бөлігін лигноцеллюлозды қалдықтар құрайды және шикізаттың 30%-дан 50%-ға дейін пайдаланылмай қалады. Лигноцеллюлозды шикізаттар биоотын, мал азығы, химиялық заттар, ферменттер және т.б. сияқты қосымша құнды өнімдерді өндіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Бидай сабаны мен кебек, күріш қауызы, жүгері масақтары және т.б. құрамында лигноцеллюлоза бар және өнеркәсіптік пайдалану үшін әлеуетті шикізат болып табылады. Лигноцеллюлозды қалдықтарды қайта өңдеу экологиялық таза қалдықтарды кәдеге жарату мәселесін шешіп қана қоймай, шаруа қожалықтарына қосымша табыс әкеліп, жұмыс орындарын ашады. Бидай кебегі мен сабаны өнеркәсіптік маңызды бактериялар мен саңырауқұлақтарды өсіруге, сондай-ақ жемдік ферменттерді өндіруге арналған тамаша субстраттар болып табылады. Қазіргі уақытта лигноцеллюлозды шикізаттың құндылығын арттыру мен өндірістік мақсатта пайдаланудың ксилоолигосахаридтер, ксилит, ксилоза алу сияқты жолдары жеткілікті.

Өзектілігі

Ксилолигосахаридтер (КСО) ксилоза бірліктерінен тұратын қант олигомерлері болып табылады және қорытылмайтын тағамдық ингредиенттер болып табылады. Ксилоолигосахаридтер тұтынылған кезде пребиотикалық әсер көрсетеді, бифидобактериялар мен лактобактериялардың өсуін таңдамалы түрде ынталандырады, осылайша адам мен жануарлардың денсаулығына оң әсер етеді.

Жобаның ғылыми өзектілігі мал шаруашылығында пайдалану үшін олардың пребиотикалық қасиеттерін зерттеу мақсатында полимерлену дәрежесі әртүрлі ксилоолигосахаридтерді зерттеу және өндіру болып табылады. Жобаның практикалық маңыздылығы лигноцеллюлозды шикізатты (сабан, бидай кебегін) ауыл шаруашылығында пайдалану үшін функционалды тамақ өнімдеріне өңдеу технологиясын әзірлеуде.

Мақсаты

Функционалды тағам ретінде пайдалану үшін лигноцеллюлозды шикізатты (бидай сабаны және кебек) ферментативті гидролиз арқылы ксилоо-олигосахаридтерді зерттеу және алу.

Күтілетін нәтижелер

Лигноцеллюлозды шикізатты (сабан, бидай кебегін) физика-химиялық алдын ала өңдеу жүргізіледі. Лигноцеллюлозды шикізаттың (сабан, бидай кебегі) ферментативті гидролизі ксиланазаны қолдану арқылы жүзеге асырылады. Ксилоолигосахаридтердің фракциялары бөлініп, алынады және тазартылады. Алынған ксилоолигосахарид фракцияларының пребиотикалық және бактерияға қарсы белсенділігі зерттеледі. Пребиотикалық қасиеттерді сақтай отырып, асқазан-ішек жолдарында ксилоолигосахаридтердің тұрақтылығы анықталады. Алынған ксилоолигосахаридтерді ауыл шаруашылығында пребиотиктер ретінде пайдалануға болады. Ауыл шаруашылығында пайдалану үшін бағалы өнім алу үшін лигноцеллюлозды шикізатты өңдеу технологиясы әзірленеді.

Жоба жетекшісі

Кирибаева А.К. Хирш Индексі – 5; ResearcherID  N-6774-2017, ORCID: 0000-0002-8293-2340, Scopus Author ID: 57215499873.

Зерттеу тобының мүшелері

Шамсиева Ю.А. – кіші ғылыми қызметкер, магистр, ResearcherID: AFX-3509-2022 ORCID: 0000-0002-3136-6000

Якупов Б.Ш. – лаборант, 2 курс магистранты

Абдишов Д.Е. – лаборант, бакалавриаттың 4 курс студенті

Жоба басшысының және зерттеу тобы мүшелерінің жарияланымдары мен қорғау құжаттары

1. Assel Kiribayeva, Dmitriy Silayev, Zhiger Akishev, Kairat Baltin, Saniya Aktayeva, Yerlan Ramankulov, Bekbolat Khassenov. An impact of N-glycosylation on biochemical properties of a recombinant α-amylase from Bacillus licheniformis // Heliyon. 2024 Mar 13;10(6):e28064. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e28064. Impact Factor 3.4. Cite Score 5.6, Percentile 86.
2. Kiribayeva A., Mukanov B., Silayev D., Akishev Zh., Ramankulov Ye., Khassenov B. Cloning, expression, and characterization of a recombinant xylanase from Bacillus sonorensis T6 // PLoS One. 2022. Vol.17(3). e0202232. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0202232. Q2, Impact Factor 4.069, Cite Score 5.5, Percentile 87.
3. Matta E., Kiribayeva A., Khassenov B., Matkarimov B., Ishchenko A. Insight into DNA substrate specificity of PARP1-catalysed DNA poly(ADP-ribosyl)ation // Scientific Reports. 2020. Vol.10(1), 3699. pp.1-11. https://doi.org/10.1038/s41598-020-60631-0. Q2, Impact Factor 5.516, Cite Score 7.0, Percentile 91.
4. Kiribayeva A., Silayev D., Abdullayeva A., Shamsiyeva Yu., Ramankulov Ye., Khassenov B. Hydrolysis of plant biomass using recombinant alpha-amylase from Bacillus licheniformis and xylanase from Bacillus sonorensis // Eurasian Journal of Applied Biotechnology, 2022. No. 4. P.31-39 doi: 10.11134/btp.4.2022.4 (РИНЦ-0,117).
5. Kiribayeva A., Silayev D., Tursunbekova A., Ramankulov Ye., Khassenov B. Cloning, purification and study of the biochemical properties of α-amylase from Bacillus licheniformis T5 strain // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С.Сейфуллина (междисциплинарный). – 2022 – №1 (112). – Р. 181-189. doi.org/10.51452/kazatu.2022.1(112).942

Қол жеткізілген нәтижелер

2024 ж.

Лигноцеллюлозды шикізатты 18,5% сулы аммиак ерітіндісінің негізін қолдану арқылы алдын ала өңдеудің оңтайлы шарттары анықталды: реакциялық қоспаны 70°С температурада 14 сағат инкубациялау, 200 об/мин жылдамдықта үздіксіз араластыру. Осыдан кейін сүзу жүргізілді, тазартылған сумен жуылады және бөлме температурасында, содан кейін 90°C-та кептірілді. Лигноцеллюлозды шикізаттың ксиланаза көмегімен ферментативті гидролизінің физика-химиялық параметрлері оңтайландырылды: температура, рН, уақыт және фермент концентрациясы. Оңтайлы температура 40°С, рН 7,0, уақыт 48 сағат, ксиланаза концентрациясы 715 ед/мл.