Стевия өсімдігін тиімді көбейту әдісін дамыту
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
АЛМАТЫ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Болсай Мұхтар Амантайұлы
Стевия өсімдігін тиімді көбейту әдісін дамыту
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
5В070100 - Биотехнология мамандығы
Алматы, 2018 ж.
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Алматы Технологиялық Университеті
Факультет Тағам өндірісі
Кафедра Тағамдық биотехнология
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Стевия өсімдігін тиімді көбейту әдісін дамыту
Орындаушы:
5В070100 - Биотехнология мамандығының 4 курс студенті
Болсай М.А. ________________ _____ ______________________________ 2018 ж.
Жетекшісі:
ТБ кафедрасы
б.ғ.к., доцент м.а.
Лесова Ж.Т. ________________ _____ _________________ 2018 ж.
Қорғауға жіберілді:
ТБ кафедрасының меңгерушісі,
т.ғ.к., доцент
Жаксылыкова Г.Н. ______________ _____ _____________ 2018 ж.
ТӨ факультетінің деканы,
т.ғ.д., профессор
Байболова Л.К. ______________ _____ __________________ 2018 ж.
Алматы, 2018 ж.
Aлмaты Тexнoлoгиялық Унивepcитeтi
Фaкультeт ___________________________________ ___________________________________ _____
Кaфeдpa ___________________________________ ___________________________________ _______
Мaмaндық ___________________________________ ___________________________________ ____
Диплoмдық жұмыcты opындaуғa
ТAПCЫPМA
Cтудeнткe__________________________ ___________________________________ __________
ДЖ тaқыpыбы ___________________________________ ________________________________
___________________________________ ______________________
AТУ № ______________ ____ _____________________________ бұйpығымeн бeкiтiлдi
Aяқтaлғaн ДЖ-ты тaпcыpу уaқыты
___________________________________ ___________________________________ _____________
ДЖ-қa бacтaпқы мәлiмeттep ___________________________________ ___________________
___________________________________ _______________________________
Cұpaқтap тiзiмi нeмece ДЖ-тың қыcқaшa мaзмұны:
a) ___________________________________ ___________________________________ ___________
б) ___________________________________ ___________________________________ ___________
в) ___________________________________ ___________________________________ ___________
Гpaфикaлық мaтepиaл тiзiмi (мiндeттi түpдeгi cызбaлapды нaқты көpceтумeн)___________________________________ _____________________
Ұcынылaтын әдeбиeт ___________________________________ __________
___________________________________ _________________________________
Тиeciлi жұмыc бөлiмдepi көpceтiлгeн кoнcультaциялap
Тapaу
Кеңесші, кaфeдpa
Тaпcыpмaны тaпcыpу күнi _______________________________ 2018 ж.
Кaфeдpa мeңгepушici __________________________________ _________
ДЖ жeтeкшici __________________________________ _____________
Тaпcыpмaны opындaуғa
қaбылдaғaн cтудeнт __________________________________ ______
Күні ________________ 2018 ж
Қорғау күні ___________ 2018 ж
Фaкультeт _________________________
МАК хаттама № _______________
Кaфeдpa ___________________________
МАК бағасы __________________
Кеңес беру
ДЖ-ың тaқыpыбы
___________________________________ _________________________
___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ _______________
Түciндipмeлік бөлім ___________________________________ _____ бeт
Гpaфикaлық бөлiм ___________________________________ _______ бeт
Cтудeнт_________________________ _____________________________
Жетекшісі _______________________ _____________________________
Кеңес берушілер (нaқты мaмaндық бoйыншa бөлiмдep ғaнa тoлтыpылaды)
Әдебиеттік шолу __________________________________ ___________
Технологиялық бөлім бойынша __________________________________ _
Норма бақылаушы ___________________________________ ________
___________________________
Қopғaуғa жiбepiлдi:
ТБ кaфeдpaсының мeңгерушісі
Т.ғ.к., доцент
Жаксылыкова Г.Н._____________________ ______ _______ 2018 ж
РЕФЕРАТ
Тема дипломной работы: Использование метода микроклонирования для повышения коэффициента выхода микроклонов стевии в условиях in vitro.
Дипломная работа состоит из 60 страниц, 19 рисунков, 12 таблиц, 25 источников использованной литературы.
Ключевые слова: стевия, биомасса, биологически активные вещества, стевиозиды, эксплант, культивирование, питательная среда, фитогормоны, биотехнологические методы, оптимизация, сахарный диабет, профилактика.
Объект исследования: сине-зеленая водоросль Spirulina platensis.
Предмет исследования: изучение условий получения биомассы Spirulina platensis при культивировании на икусственной питательной среде.
Цель дипломной работы: использование метода микроклонирования для повышения коэффициента выхода микроклонов стевии в условиях in vitro.
Задачи дипломной работы: оптимизировать условия культивирования и состав питательной среды для размножения изолированных листьев, каллусов стевии; а также изучить условия морфогенеза.
Методы исследования: методы культиврования на питательной среде различных эксплантов стевии с использованием различных фитогормонов, температурных режимов и времени культивирования; статистические методы.
Полученные результаты и их новизна - оптимизированна методика культивирования эксплантов стевии при культивировании на икусственной питательной среде с целью получения микроклонов для ускоренного размножения растений.
Область применения: биотехнология, микробиология, фармацевтика.
МАЗМҰНЫ
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
7
АНЫҚТАМАЛАР
8
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
9
КIРIСПЕ
10
1
ӘдебиеТКЕ шолу
12
1.1
Стевия өсiмдiгiнiң биологиялық және химиялық ерекшелiктерi
14
1.2
Стевия өсiмдiгiнiң зерттеу тарихы
14
1.3
Стевия өсімдігін Қaзaқстaндa игеру
17
1.4
Стевия өсiмдiгiнiң қолдaнылу жолдары
17
1.5
Өсiмдiктердiң вегетaтивтi жолмен көбеюi
23
1.6
Өсiмдiктердi биотехнологиялық әдістер арқылы көбейту және культивирлеу жaғдaйлaры, кaллустық культурaлaрды aлу
29
1.6.1
Өсімдіктердің клондық микрокөбеюіне әсер ететін факторлар
29
2
ЗЕРТТЕУДIҢ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ
34
2.1
Зерттеу материалдары мен нысандары
34
2.2
Зерттеу әдiстемелері
38
2.2.1
Қоректік ортаны дайындау
38
2.3
Өсімдіктердің клеткалық культурасымен жұмыс істеу кезіндегі залалсыздандыру әдістері
45
2.3.1
Химиялық ыдыстарды залалсыздандыру
46
2.3.2
Материалдарды залалсыздандыру
46
2.3.3
Қоректік ортаны залалсыздандыру
47
3
ЗEPТТEУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
50
3.1
Стевия өсімдігін in vitro жағдайында көбейту
54
3.2
Стевия тұқымдарының өніп-өсу белсенділігіне биологиялық ырықты заттардың тигізетін əсері
56
ҚОРЫТЫНДЫ
60
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
61
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
Осы жұмыста келесі стандарттарға сілтемелер пайдаланылған:
ҚРСТ 1.5 - 2004 ҚР мемлекеттік стандартизация жүйесі
ҚРСТ 1.14 - 2004 ГСС ҚР Ұйым стандарты. Өңдеудің түрлері мен реті
ҚРСТ 1.12 - 2000 Мәтіндік нормативтік құжаттар
МЕБС 3.001 - 2000 ҚР мемлекеттік жалпы білім беру құрамдарының стандарты. Кәсіптік жоғары білім. Негізгі жағдай.
МЕСТ 2.105 - 95 ЕСКД Мәтіндік құжаттарға жалпы талап.
МЕСТ 2.106 - 96 ЕСКД Мәтіндік құжаттар.
МЕСТ 2.109 - 73 ЕСКД Сызбаларға негізгі талаптар.
МЕСТ 21.1101 - 97 СПДС Жобалық және жұмысшы құжаттарға негізгі талаптар.
ФС ОҚМУ 1 - 007 - 2006 СМЖ. Ұйымдастырушы - реттегіш құжат.
ФС ОҚМУ 4.6 - 003 - 2006 СМЖ. Оқу құжаттарын жазып толтыру ережелері. Негізгі жазбалар
ДП ОҚМУ 1 - 006 - 2006 СМЖ. Жазбаларды басқару.
ФС ОҚМУ 4.7 - 001 - 2006 СМЖ. СМЖ және дипломдық жобаның (жұмыстың) нормалық бақылауы
ФС ОҚМУ 4.5 - 001 - 2006 СМЖ. Оқу - ұйымдастыру процестерін басқару.
ФС ОҚМУ 4.6 - 001 - 2006 СМЖ. Оқу - құжаттарын жазу толтыру ережелері. Тексттік құжаттарға жалпы талап.
МИ ОҚМУ 4.7 - 2006 СМЖ. Дипломдық жоба (жұмыс)
АНЫҚТАМАЛАР
Ocы жұмыcтa анықтамалар мен cәйкec кeлeтiн терминдер қoлдaнылды:
In vitro - өсімдік нысандарын шыныда (пробиркада, колбада, биореакторда) жасанды қоректік орталарда, асептикалық жағдайларда өсіру.
Тотипотенттілік - соматикалық жасушалардың тұтас бір организмнің генетикалық потенциалын толығымен жүзеге асыру қасиеті.
Ұлпаларды in vitro өсіру - өсімдіктердің әр түрлі органдарының немесе органдарының өзінің оқшауланған аймағы жасушаларды пролиферациялау арқылы пайда болған ұлпаларды ұзақ уақыт қайта егу екпесінде өсіру.
Апекс - сабақтың немесе тамырдың бас жақ бөлігі.
Меристема - ұсақ, белсенді түрде бөлінетін жасушалары бар, түзгіш ұлпа.
Апикальды басымдылық - терминалдық бүршік бар болған кезде жас өркеннің бүйір бүршіктерінің өсуінің басылу құбылысы.
Фитогормондар - (өсімдік гормондары) - өсімдіктерде шағын мөлшерлерде түзілетін, спецификалы өсу немесе пішін түзу әсерін тудыратын биолигиялық белсенді қосылыстар.
Ауксиндер - сабақтар мен тамырлардың өсуін белсенді ететін, өскіндерде тамырлардың түзілуін ынталандыратын фитогормондар (ИУК, НУК, 2,4-Д).
Цитокининдер - меристемалардың дамуын белсенді ететін, бүршіктердің түзілуін ынталандыратын фитогормондар (кинетин, 6-БАП).
Гиббереллиндер - сабақтардың өсуін белсенді ететін, тұқымдардың өсіп-өнуін тудыратын фитогормондар (ГК және т.б.).
Клоналды шағын көбейту немесе шағынклональды көбейту - бастапқы өсімдікке генетикалық ұқсас өсімдікті жыныстық емес жолмен in vitro алу (in vitro өсіруде өсімдіктерді вегетативтік көбейту әдісі).
Эксплант - қоректік ортада дербес инкубацияланатын немесе бастапқы каллус алу үшін қолданылатын ұлпаның немесе органның фрагменті.
Пролиферация - қазірде барларын көбейту арқылы жасушалар мен ұлпалардың жаңадан түзілуі.
Дедифференциация - маманданған клеткалардың пролиферацияға және ұйымдаспаған каллустық өсуге көшуі (жасушалардың мамандануын жоғалтып алуы).
Дифференцировка - жасушаларды өзге жасушалардан ерекше ететін, жасушалардың мамандану күйі.
Ризогенез - тамырлардың негізі қалану, өсу және даму процесі.
Регенерация - клеткадан, ұлпадан, органнан тұтас организмнің қалпына келтрілуі.
Эмбриоидогенез - ұлпалар мен жасушаларды in vitro өсірудегі ұрық тәріздес құрылымдардың (эмбриоидтардың) жыныстық емес жолмен түзілу процесі.
Каллус - ұйымдаспаған пролиферация жолымен in vivo немесе in vitro пайда болған, дедифференциалданған жасушалар тобы.
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
ҚP- Қaзaқcтaн Pecпубликacы
ЖШC- жaуaпкepшiлiгi шeктeулicepiктecтiк
МECТ - мeмлeкeттiк cтaндapт
БАП - 6-бензиламинопурин
ТДЗ - тидиазурон
ГК - гибберелл қышқылы
ИУК - β-индолилсірке қышқылы
НУК - α-нафтилсірке қышқылы
2,4-Д - 2,4-дихлорфеноксисірке қышқылы
ББЗ - биологиялық белсенді заттар
АОБ - антиоксидантты белсенділік
CCC - хлорхолинхлорид
MС - Мурасиге және Скуг қоректік ортасы
in vitro - тәжірибені тірі ағзадан тыс - пробиркада жүргізу технологиясы
pH - ортаның қышқыл немесе сілті мәні
CТ -cтaндapт
Ca-кaльций
P -фocфop
Na - нaтpий
PBS - натрий-фосфатты буфер
0Т - Тepнep гpaдуcы
0C- Цeльций гpaдуcы
кг - килoгpaмм
кгм3- килoгpaмммeтp куб
л-литp
г-гpaмм
гмл - гpaмммилилитp
%-пaйыз
№-нoмep
мин - минут
ceк-ceкунд
КІРІСПЕ
Жұмыстың өзектілігі. Дүниежүзілік Денсаулық сақтау сараптамалық комитетінің болжамы бойынша 2016 жылы бүкіл әлемде 239,4 миллионға жуық адамның қант диабетіне шалдығу қауіпі төнуде. Бүгінгі таңда жүргізілген санақтың соңғы нәтижесі бойынша, әлемде қант диабетімен ауыратын адамдардың саны 175,4 миллионға жеткендігі белгілі. Осы себептен ғалымдар мен денсаулық сақтау мекемелерінің көңілі қантты және оны алмастырғыштарды синтетикалық тәтті қосылыстарды табиғи тәтті және төменгі калориялы қосылыстармен ауыстыруға ауысып отыр. Дүниежүзінде өсімдік текті қант алмастырғыштардың қажетсінуінің өсіуіне байланысты стевия өсімдігіне кең көңіл бөлінуде. Оның жапырақтарында 6,5 - 11% мөлшерде дитерпенді гликозидтер: стевиозид, ребаудиозид (А,В,С,Д,Е), дулькозид, стевиолбиозид түзіледі. Олардың тәттілігі сахарозадан 150-400 есе артық болып келеді [1,3]. Солардың ішінде ең тәттісі стевиозид. Стевиозид адам және жануар организміне зиянсыз төмен калориялы қосылыс. Осы қасиетіне байланысты стевия өсімдігін медицинада (қант диабеті, атеросклероз, панкреатит, кариес), тамақ өнеркәсібінде (печенье, кекс, сусындар, т.б.) және парфюмерияда кеңінен қолданылады [1,2].
Соңғы жылдары кейбір елдерде (АҚШ, Германия, Жапония, Оңтүстік Корея, Қытай т.б.) стевияны жан-жақты зерттеп адамзат қажетіне жарату бағытында қарқынды ізденістер жүргізілуде. Тіпті ТМД елдерінде де (Ресей, Украина, Белоруссия, Өзбекстан) стевияны вегетативті көбейту мен жерсіндіру және тағам өндірісінде, медицинада кең пайдалану мақсатында ғылыми зерттеулер едәуір көлемде жүзеге асуда [1,2].
Табиғи жағдайда стевия тұқыммен көбейеді, алайда олардың репродукциясына белгілі қолайлы жағдайлар қажет. Тұқымдар өте майда және өну белсенділігін тез жоғалтатындықтан, олармен жұмыс жасау қиынға соғады. Стевия өсімдігінің тұқымдардың тиімділігін жоғарылату мақсатында әдетте винилды жылыжайдар пайдаланылады. Стевияның гүлдеуі мен тұқымдардың пісіп жетілу кезеңдерінде ауа температурасы 20 - 25°С болу қажет. Стевияны көбейтудің ең қарапайым және жиі қолданылатын әдістердің бірі - өсімдігін қалемшелеу болып табылады [3].
Міндеті - in vitro жағдайында стевияның жапырақ экспланттарының каллусогенез және морфогенез процестеріне қоректік орта құрамындағы экзогенді фитогормондардың тигізетін әсерін зерттеу.
Ғылыми жаңалығы және тәжірибелік маңызы: Өсімдіктердің клеткалық биотехнологиясы клеткалардың in vitro жағдайында немесе жасанды қоректік ортада көбеюіне және бөлінуіне негізделген [6]. Бұл олардың тотипотенттік қасиетке және регенерацияға қабілеттілігін қамтамасыз етеді. Тотипотенттік қасиет - өсімдіктің соматикалық клеткаларының генетикалық информация арқылы клеткадан бастап бүтін өсімдікке дейін өсуін қамтамасыз ететін қабілеттілігі. Регенерация - морфогенез нәтижесінде өсімдіктердің клеткалық культурадан түзілуі. Осы айтылған өсімдіктің екі негізгі қасиеті клеткалық технологияның кең көлемде таралуына және қолданылуына мүмкіндік береді [5].
Стевия тропикадық өсімдік болғандықтан, біздің елде қысқы төменгі температурасына төзімсіз, әрі дәні нашар жетіліп, өнуге бейімсіз екендігін негізге ала отырып зерттеу жұмысын жүргіздік. Осы себептерге байланысты қысқа мерзім ішінде вегетивті жолмен көбейту әдістерін жасау және оларды тәжірибеге ендіру мәселелері туындайды. Алайда, стевияны өсіріп, көп мөлшерде өнім алу үшін және жерсіндіру үшін стевияның физиологиялық және биохимиялық қасиеттерін зерттеу негізінде, бұл құнды өсімдіктің көбейту әдістерін жасадық.
Маған дипломдық жұмыста койылған талаптар:
- стевия өсімдігін in vitro жағдайында өсіру;
- өсірі жағдайларды және қоректік орталарды оңтайландыру.
Жұмыстың мақсаты мен міндеттері: Мақсаты - стевияның көбейту коэффициентін жоғарылату мақсатында in vitro жағдайында микроклондық көбейту әдістерін пайдаланып, in vitro жағдайында өскен стевиядан оқшауланып алынған жапырақ экспланттарынан түзілген каллустық ұлпалардың морфогенез ерекшеліктерін зерттеу болып табылды.
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
Өсімдіктердің клеткалық биотехнологиясы клеткалардың in vitro жағдайында немесе жасанды қоректік ортада көбеюіне және бөлінуіне негізделген [6]. Бұл олардың тотипотенттік қасиетке және регенерацияға қабілеттілігін қамтамасыз етеді. Тотипотенттік қасиет - өсімдіктің соматикалық клеткаларының генетикалық информация арқылы клеткадан бастап бүтін өсімдікке дейін өсуін қамтамасыз ететін қабілеттілігі. Регенерация - морфогенез нәтижесінде өсімдіктердің клеткалық культурадан түзілуі. Осы айтылған өсімдіктің екі негізгі қасиеті клеткалық технологияның кең көлемде таралуына және қолданылуына мүмкіндік береді [5].
Залалсыздандырылған жағдайда, жасанды қоректік ортада жүргізілетін өсімдіктің жекеленген клеткасын өсіру әдісі өсімдік шаруашылығында келесі мақсаттарда қолданылады: эмбриогенез кезінде бағалы генотиптердің көбеюі және сақталуы үшін, себінді материалды жақсарту үшін, екінші метаболиттік өнімдер алу үшін, биологиялық белсенді заттарды және қоспаларды алу және оларды бөліп алу үшін пайдаланады [5].
Сонымен қатар клеткалық селекция нәтижесінде қоршаған ортаның әр түрлі зиянды факторларына (құрғақшылыққа, тұздануға, жоғары және төменгі температураларға, фитопатогендерге, ауыр металдардың иондары және т.б.) төзімді және шаруашылықтық - бағалы қасиеттері бар өсімдіктерді алуға болады.
Сұрыптау жұмысын қоректік ортада стресс - агенттерді қолдана отырып немесе белгілі бір жағдайда реттеу арқылы клеткалық селекция әдісімен жүзеге асырады. Стресс - агент ретінде тұздану мен құрғақшылықтың жасанды жағдайларын қолдана отырып жүргізіледі, мысалы, натрий хлор тұзы (NaCl, тұздану), сонымен бірге полиэтиленгликоль (ПЭГ, құрғақшылық) [7,8].
Жасанды құрғақшылықта молекулалық массасы 4000 болатын ПЭГ қолданылады, себебі ол клетканың ішіне өтпегені мен клеткадағы суды тартып отырады, осы арқылы ол клеткада судың мөлшерін азайтады [8].
Өсімдіктердің соматикалық будандастырылуы - әр түрлі өсімдіктердің протопластарының бірігуіне негізделген, яғни бұл кезде гибридтердің түзілуі жыныссыз (соматикалық клеткалар арқылы) жолмен жүреді. Осы арқылы әр түрлі өсімдіктердің клеткалары арасында генетикалық информацияның алмасуы жүреді, сонымен қатар таксономикалық қатынастары алшақ өсімдік түрлерінің клеткаларының арасында да [8, 9].
Бұл табиғатта ала алмайтын өсімдік гибридтерін алуға мүмкіндік береді. Сонымен бірге бұл әдісті көп жағдайда жоғары төзімді гибридтер алу үшін өсімдіктердің мәдени түрлерінің протопластары мен олардың жабайы түрлерін біріктіру кезінде қолданады, яғни олардың жабайы түрлері әр түрлі зиянды әсерлерге төзімді болады. Протопластардың құйылысуы кезіндегі бір түрден екінші түрге генетикалық информацияның тасымалдануы, стресстік әсерлерге төзімділік гені бар ДНҚ цитоплазмасының тасымалдануы болып табылады [4,5].
Селекцияда сонымен бірге жасанды қоректік ортада тозаңдық және дән жарнақтарын жекелеу әдісі қолданылады. Бұл әдіс арқылы алдын - ала белгіленген қасиеттері бойынша жоғары өнімді гаплоидты өсімдік алуға, in vitro жағдайында ұрықтандыруға және оларды көбейту болады [9].
Микроклондау - себінді материалды өсіру және көбейту үшін қолданылады. Бұл әдіс өсімдіктерді микроклондап көбейту арқылы бір мериситемадан бір жылда жүз мыңнан астам өсімдік алуға мүмкіндік береді.
Соңғы он жылда медицинада, парфюмерияда, косметикада, тағам өндірісінде маңызды, екіншілік синтездік заттарды яғни алкалоидтарды, стероидтарды, гликозидтерді, гормондарды, түрлі эфир майларын және тағы басқа биологиялық белсенді заттарды өндіруде жекеленген өсімдік клеткаларының синтездеу қабілеттілігі жиі қолданылып жүр [8].
Екінші метоболиттік өнімдерді клеткалық культурадан алады. Оларды агарлы немесе сұйық (агарсыз) қоректік орталарда өсіреді. Клеткалық технология негізінде бірнеше медициналық препараттар алынады, яғни диоскорея клеткасынан диосгенин, раувольфиядан аймолин, женьшеньнен шиконин және организмге қуат беріп, сергітетін заттар алынады [7].
In vitro жағдайында қоректік ортада өсетін клеткалардың өнімділігі тұтас өсімдіктің өнімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Бір клеткадан 106 дейін клеткалар санын көбейтуге болады, яғни белгілі бір уақыт аралығында қоректік ортаның компоненттерін және өсу жағдайларын (температура, ылғалдылық, жарық) дұрыс таңдаған кезде өсімдік клондарын немесе биомассының бір жылда қажетті мөлшерін алуға болады [8, 9].
Белгілі бір табиғи жағдайында өспейтін өсімдіктерді де қөбейтуге болады. Клетка және ұлпаларды қолданудағы жетістіктер біріншіден клеткалардың дұрыс бөлінуін қамтамасыз ететін физикалық процесстерді оңтайландыруға байланысты, соның ішінде жетілген өсімдіктердің дифференцировкасы мен регенерациясы ең қиын болып табылады.
Ауылшаруашылық өндірісінің дамуына байланысты биотехнологияның жаңа бағыты - гендік инженерия болып табылады.
Гендік инженерия әдісін зерттеу ауылшаруашылық дақылдарының сапасы мен өнімділігін жақсартуға мүмкіндік береді. Гендік инженерия әдісі арқылы алынған өсімдіктерді трансгенді деп атайды.
Ауылшаруашылық өндірісіне рекомбинантты ДНҚ технологиясын белсенді пайдалану жаңа қасиетке ие көптеген өсімдік түрлерін алуға мүмкіндік берді, яғни пестицидтерге, зиянды факторларға, ауруларға төзімділігі және тағамдық құндылығының жоғары [8, 9].
Қазіргі кезде дүние жүзінде халықтың тамақтануына бірнеше ондаған трансгендік ауыл шаруашылық дақылдары пайдаланылуда, солардың ішінде соя, жүгері, қант қызылшасы және картоп. Олар тәжірибе жүзінде кең таралуда және дүние жүзінде олар 10 млн - даған гектарга егілген. Осындай дақылдардың белгілі бір бөлігі зиянды жәндіктерге, саңырауқұлақ патогендеріне, вирустарға, бактерияларға, абиотикалық стресстерге төзімді болып келеді [7, 9].
1.1 Стевия өсімдігінің биологиялық және химиялық ерекшеліктері
Стевия (Stevia rebaudiana Bertoni) күрделі гүлділер (Asteraceae) туысына жатады, гүлдері жай, бір - бірімен жұптасып орналасқан, түсі ақ және ұсақ болып келеді.Ол Бразилия мен Парагвайдың жергілікті көпжылдық, жылусүйш шөптесін өсімдігі. Ол құмды топырақта өседі, оның жалпы ұзындығы 80 сантиметрге жетеді. Стевия өсімдігі әр түрлі топыраққа оңай жерсінеді. Stevia rebaudiana Bertoni өсімдігінің жапырағы дитерпенді гликозидтерге өте бай табиғи қант алмастырғыштардың перспективті көзі болып табылады. Олар токсикалы емес, төменгі калориялы және адам организміне сіңбейді. Стевияның жер үсті бөлігінде құрғақ салмаққа шаққанда 6,5 - 11% дейін тәтті гликозидтер синтезделеді. Олар: стевиозид (7 %); ребаудиозид (A, B, C, D); олардың ішінде ребаудиозид A (2 %), ребаудиозид (0,07 %); стевиолбиозид (іздері). Сонымен қатар, олардан басқа да заттар: витаминдер P, A, E, C және бета - каротин; никотин қышқылы, өте сирек кездесетін эфир майлары; амин қышқылдары; пектиндер; биологиялық активті фенолды қосылыстар (кверцестин, авикулярин, гваяверин, кофе қышқылы, хлороген қышқылы, скополетин) түзіледі [16].
Стевия құрамындағы құнды гликозидтердің өзіне тән дәмі мен хош иісі болады. Гликозидтерді гликозидаза ферментімен гликолиздегенде қанттар мен агликондарға ажырайды. Агликондар май және аромат қатарларының оксиқосылыстары болып табылады. Агликон мен гликозалар бір-бірімен күрделі эфирлік байланыс түзеді. Гликозидтердің агликондары спирт, альдегид, қышқыл, фенол, антрацен туындылары болып табылады. Агликондардың құрамына: көміртегі, оттегі, сутегі, кейде азот пен күкірт кіреді [4].
Стевия өсімдігіндегі гликозидтердің агликоны табиғаты жағынан дитерпенді немесе стевиол гликозидтер. Дитерпенді гликозидтердің синтезделуі пластидтерде (хлоропластарда), ал олардың жинақталуы вакуольде жүзеге асады [5]. Гликозидтердің синтезделуінің алғашқы сатысында мевалон қышқылынан изопентилпирофосфат түзіледі, ал ол кауренсинтетаза ферментінің әсерінен кауренге айналады. Реакциялардың келесі сатысы эндоплазмалық торда жүреді. Каурен кауренолға айналады. Кауренолдан стевиол және гиберелл қышқылы түзіледі. Стевиол Гольджи аппаратында гликолизденіп стевиозидке айналады. Стевиозид вакуольге жинақталады. Ал гибберелл қышқылы гликолизденіп гликозидтердің түзілуіне де қатысуы мүмкін. Стевия өсімдігіндегі гликозидтердің клетка ішінде түзілу жобасы S. Smith және V. Stadin жасаған зерттеулерде көрсетілген [6].
1.2 Стевия өсімдігін зерттеу тарихы
Стевия өсімдігінің құрамын тереңірек зерттеуге және тәтті дитерпенді гликозидтерді, әсіресе стевиозидті бөліп алу тәсілдерін жасап оларды толықтыру мақсатында бірқатар ғалымдар өз үлестерін қосқан. H.B. Wood т.б., 1955, K.Matsushita т.б., 1981 стевиозидтің және басқа да гликозидтердің құрылысын зерттеген. Бірқатар ғалымдар: N. Kaneda, K. Yamasaki, R. Kasai, O. Tanaka, 1976, 1977, H. Mitsuhashi, 1977, H.C. Makapugay, N.P. Nanayakkara, A.D. Kinghorn 1984 хромотография әдісімен стевия өсімдігіндегі гликозидтерді бөліп алу жолдарын іздестірген. Осы әдіспен M.S. Ahmed, R.H. Dobberstein, 1982 ребаудиозид A, B, C, D, E және дулькозид-A мен стевиоздті бөліп алып, оларға химиялық талдау жасаған. L. Bovanova, E. Brandesterova, S. Baxa, 1988 стевия жапырақтарындағы және олардан жасалған сығындылар қосылған шәй мен кейбір сусындардың құрамындағы стевиозид мөлшерін анықтаған. F. Dolder, H. Lichti т.б., 1960, O. Tanaca, 1976 - 1982 стевиол және изостевиолдың құрылысы мен қасиеттерін зерттеген. S.S. Chang, J.M. Cook, 1983 құрамына көмірсулар қосылған сусындардағы стевиозид пен ребаудиозид А - ның тұрақтылығын айқындаған. J.E. Brendle, N. Rosa, 1992 вегетативті жолмен өсірілген стевия өсімдігінің жапырағы мен сабағында түзілетін стевиозидтің мөлшері мен өзара қатынасын айқындаған [11].
Сондайақ, стевия жапырағында түзілетін дитерпенді гликозидтер, флавонолдар, корич қышқылы, кумарин, агликон стевиол және изостевиол туындылары адам организміне зиянсыз екені дәлелденген. Сонымен қатар, стевиолбиозид сахарозадан 20 есе, стевиозид 300 есе, ребаудиозид А 400 - 500 есе тәтті екендігі айқындалған. J.Brendle стевиол-гликозидтердің химиялық формуласын анықтаған [7].
Стевия өсімдігінде түзілетін дитерпенді гликозидтердің ішінде стевиозид ерекше орын алады. Стевиозид хош иісті, ақ кристалл түріндегі гигроскопиялық ұнтақ зат. Химиялық формуласы C38H60O18 (13 - (2 - 0 - D - гликопирронозидглико - пиронозил окси каур - 16 - 18 - D - гликопироноил). Структуралық құрылысында гидроксил топтағы С атомына сахароза жалғанады, (2 - 0 - D - глюкопирронозил - глюко - пироноза) С4 эфирлі байланысына - D глюкопироноза моносахаридпен байланысады [9].
Молекулалық салмағы 804,4 гмоль. Стевиозидтің балқу температурасы 1960 - 1980 С. Ол суда жақсы ериді. Ферментативтік гидролиз нәтижесінде 1 мольден 3 моль D - глюкоза және 1 моль стевиол атты агликон бөлініп алынады. Стевиозид жоғары температураға төзімді, яғни оны 1000 С 24 сағат қыздырғанда және рН 3-9 аралығында ыдырау деңгейі өте төмен. Сонымен қатар, басқа табиғи қосылыстарға қарағанда тотықпайды. Қышқыл ерітіндісінде тұнбайды, қайта оған тәтті дәм беріп, көміртегі бар алкогольсыз сусынға айналдырады [16].
Дитерпенді гликозидтердің өсімдік мүшелерінде таралу заңдылығын J.E.Brendle [8] айқындаған. Стевиозидтің ең көп мөлшерде стевияның жапырақтарында 3 - 8 %, ал гүлдерінде 0,9 % және сабағында 0,3% жинақталады.
Стевияның жапырақ экспланттарынан түзілген каллус ұлпаларында стевиозидтің түзілуі жөнінде қарама - қарйшы пікірталас бар. Мәселен, қытай ғалымдары X. Ouyang, W. Hong, M. Chen, D. Wang жапырақ экспланттарынан түзілген каллус ұлпаларын 2 мгл БАП және 0,5 мгл НСҚ қосылған МС ортасында 6 ай бойы өсіріп, олардың өсуі мен дифференциациясын бақылаған. Сондай - ақ, түзілген әр түрлі каллус ұлпаларындағы стевиозидтің түзілу мүмкіндігін зерттеген. Зерттеу нәтижесінде: жасыл, тығыз, баяу өсетін каллустар құрамында стевиозид концентрациясы жоғары (5,37%) болатындығы анықталған. Электронды микроскоп көмегімен бұл каллус клеткалары өте вакуольденген, хлоропластары толық дамыған қоймалжың пластогло бұл стромаларынан тұратынын байқаған. Ал сары, тығыз, баяу өсетін каллустар құрамында стевиозид аз (2,13 %) түзілетіндігін атап, олардың клеткаларындағы пластидтері көптеген крахмал дәндерімен бірнеше ылыраған ламаллалардан, ал кейбір пластидтері крахмал дәндеріне толы болатындығын атаған. Сонымен қатар: сары, борпылдақ, тез өсетін каллустардың құрамында стевиозид өте аз (0,96 %) түзілетінін және бұл каллустардың клеткаларында ұсақ ламеллалардан тұратын қарапайым пластидтердің болатындығы дәлелденген. Сондай - ақ, геммогенез процесі жүрген жасыл, тығыз каллустардастевиозид мөлшері 5,78 % - ке жететіндігін көрсеткен [21].
Басқа да қытый ғалымдары K.R. Lee, B.S.Choi, SL Oh, Y.Yamada және жапон ғалымдары K. Komatsu, W.Nozaki, M.Takemura, M.Nakaminami; YI.Hsing, WF. Su, W.C. Chang стевияның каллустық клеткаларында гликозидтердің түзілетіндігін көрсеткен [9].
F.C. Czygan, S.A.Geissler, J.Striedner, G.Branunegg стевияның суспензия культурасындағы клеткаларды стевиозидтің із ашары (гиббереллин А) қоректендірудің нәтижесінде стевиозидтің түзілуі алғашқы бірінші тәулікте басталатындығын байқаған. Стевиозидтің көп мөлшерде түзілуі бір аптадан кейін жүзеге асатындығын көрсеткен. Ал стевиозидтің із ашарлары қосылмаған орталарда стевиозид 2 - 7 апта аралығында түзілетіндігін анықтаған [12,13].
Жапон ғалымдары: N. Sugyama, H. Yasuyki, F.Runnsuke, W.Mitsuru, W.Takanuri өз зерттеулерінде стевия жапырақтарынан түзілген каллустың өсу белсенділігі мен олардың құрамында синтезделетін қосымша метаболит өнімдерінің жинақталу қарқынына тигізетін әр түрлі факторлардың тигізетін әсерін зерттеген. Нәтижесінде, каллус ұлпаларының өсу қарқыны жарық ортада (3000 люкс) ортада ең жоғарғы көрсеткішке ие болған. Сонымен қатар, каллустарды өсіру мерзімінде қоректік ортадағы қант мөлшерінің кемуі ұлпалардың өсу қарқынын олардағы екінші ретік метаболит өнімдерінің синтезделуін тежейтінін байқаған. Ал хлорофилл мен каротиноид мөлшерінің өзгермейтіндігін анықтаған. Сондай - ақ, қоректік ортада NO3 NH4 (4:2) қатынасында және жоғары концентрацияда бейорганикалық фосфатты қосқанда, каллус ұлпаларының өсу қарқынымен қатар ондағы синтезделетін өнімдердің мөлшері едәуір жоғарылайтынын байқаған. Н.М.Юртаева мен В.П.Лобов жапырақ қаллустарында стевиозидтің іздері ғана болатындығын байқаған [10].
Алайда бірқатар ғалымдардың: G.B. Mahady, S.M.Swanson, C.W.Beecher W.F.Handro, K.G.Hell, G.B.Kerbauty зерттеулерінде стевияның каллус культура - сында стевиозидтің түзілмейтіндігі жоғары тиімді сұйық хромотография (ЖТСХ) және табақшалы хроматография (ТХ) әдістерімен айқындалған. Зерттеуге 0,5 мг*л БАП пен 0,5 мгл НСҚ қосылған МС ортасында 2 - кі ай бойы өсірілген жасыл, борпылдақ каллус ұлпаларын қолданған [11].
Келтірілген деректер біршама қайшы болса да, көптеген зерттеушілер ұлпаның генетикалық сипаттамасына көңіл қояды. Бірақ, кей жағдайда өсіруге алынған ұпада қажетті заттардың мөлшері жоғары жоғары болуы оның осы ұлпада синтезделмей, тек басқа ұлпалардан тасымалданып жеткізілгенін көрсетуі мүмкін. Сондықтан өсіруге алынған экспланттың тегіне де назар аудару керек. Өсірілген клеткалардың қосымша метаболизмінде бүтін өсімдікпен салыстырғанда едәуір өзгерістер пайда болуы мүмкін. Ретсіз бөлініп жатқан каллус клеткаларында заттың мөлшері шамалы болатыны әдебиет мәліметтерінде кездеседі. Сондай - ақ, кейбір өсімдіктерден (оймақгүл Digitalis Lanata) алынған каллус клеткаларының биосинтездік қабілеті жоғалып, ал регенерант өсімдікте биосинтездік қабілеті қайта жанданады. Яғни, өсімдік клеткасындағы қосымша метаболизм дамуы дифференциалдану процесімен тығыз байланысты. Дифференциалданған клеткалар көбінесе қосымша заттарды каллус клеткаларына қарағанда көбірек синтездейді. Әйтсе де, бұл біріңғай заңдылық емес. Клеткалар афтотрофтық қоректенуден гетеротрофтық қоректенуге көшу салдарынан өзінің генетикалық мүмкіншіліктерін толық жүзеге асыра алмайды. Сонымен, жасанды қоректік ортада өсірілген клеткаларда генетикалық ақпарат сақталады, бірақ оның жүзеге асуы үшін ерекше жайдайлар тудыру қажет [16,17].
1.3 Стевия Қазақстанда игеру
Стевия тропикадық өсімдік болғандықтан, біздің республикамыздың қысқы төменгі температурасына төзімсіз, әрі дәні нашар жетіліп, өнуге бейімсіз келеді. Осы себептерге байланысты қысқа мерзім ішінде вегетивті жолмен көбейту әдістерін жасау және оларды тәжірибеге ендіру мәселелері туындайды. Алайда, стевияны өсіріп, көп мөлшерде өнім алу үшін және жерсіндіру үшін стевияның физиологиялық және биохимиялық қасиеттерін зерттеу негізінде, бұл құнды өсімдіктің көбейту әдістерін жасау қажет [18].
Стевияның ұлпа культураларын өсіру әдістемелерін жасау оны көбейту, өсіру, сұрыптау және екінші реттік метаболиттерді алудың перспективті альтернативасы болып табылады [3].
1.4 Стевия өсімдігінің қоданылу жолдары
Қазіргі таңда шетел мен тәуелсіз мемлекеттер достығы елдерінің ірі және кіші кәсіпорындары қанттың аз мөлшерімен немесе мүлде қант қосылмаған өнімдердің көптеген түрлерін әзірлеп шығаруда. Оларды өндіруде табиғи және жасанды қант алмастырғыштарды қолданылады. Дегенмен, дәмі бойынша ғана емес, сонымен бірге қауіпсіздігі бойынша да қантқа барабар алмасымды табу оңай емес [9].
Сондықтан осы мәселені шешу барысында, адам ағзасына зиян келтірмейтін және қазіргі заманның барлық талаптарына сай келетін өсімдік текті, табиғи, калориясы төмен тәттілендіргіштер немесе биологиялық белсенді қоспаларды табу мақсатында көптеген елдерде зерттеулер жүргізілуде. Осыған байланысты, жаңа өсімдіктерді, яғни қант алмастырғыш шикізаттарды өсіру технологиясын және тағамдық қоспалар негізінде биологиялық белсенді қоспаларды алу, сонымен бірге қант диабетіне, семіздікке, жүректің ишемиялық ауруына және т.б. ауруларға шалдыққан науқастарға арнаулы бағытталған емдік және алдын алу қасиеттері бар функционалдық тағам өнімдерін жасау тәсілдерін жасау өзекті мәселе болуда [8].
Соңғы жылдары Еуропалық Одақ, Солтүстік және Оңтүстік Америка елдерінде, Жапонияда және бірқатар елдерде функционалды тағам өнімдері қазіргі адамдарда кеңінен таралған аурулардың алдын алу (атеросклероз, семіздік, онкологиялық аурулар, остеопороз, қант диабеті - сусамыр т.б.) және тұрғындар денсаулығын тағамтану жүйесін жақсартатын тағам өнеркәсібінің жаңа, әрі келешегі бар бағыты ретінде танымал болып келеді.Функционалды тағам өнімдерінің мысалы ретінде тағамдық талшықтар - пребиотиктермен, пребиотик-микроағзалармен (бифидо - лактобактериялар), антиоксидаттармен, А,Е,С, бета-каротин витаминдерімен, минералды заттектермен (кальций және т.б.), микроэлементтермен (темір, мырыш, фтор, селен және т.б.) және флавоноидтермен (фитоэстрагендер, кверциттер және т.б.) байытылған өнім өнімдерін атауға болады [11].
Функционалдық тағам өнімдері мен биологиялық белсенді қоспалар адамға жетіспейтін функционалды ингредиенттермен қамтамасыз етуімен ерекшеленеді. Егер қабылдауға арналған өнімдер (таблетка, капсула, ұнтақ және т.б.) дәрілік заттар формасына ұқсас келсе, онда бұл тағамға биологиялық белсенді қоспа. Егер де функционалды ингредиенттер ағзаға дәстүрлі өнім түрінде жеткізілетін болса, онда бұл функционалдық тағам өнімдері. Одан басқа ерекшеліктің бірі - биологиялық белсенді қоспаның әсер ететін заттек концентрациясы функционалды қажеттіліктерден едәуір асырып берілуі мүмкін, сондықтан биологиялық белсенді қоспаны сатылап тағайындайды да, белгілі уақыт аралығында ғана қабылдайды [9].
Функционалдық тағам өнімдері құрамындағы адам ағзасының реакциясы мен функцияларын реттейтін әсері бар функционалды ингредиенттердің концентрациясы оңтайлы немесе тиімді, физиологиялық деңгейге жақын болғандықтан, бұл өнімдер ұзақ мерзімде қолданыла алады [11, 12].
Болашақтың өнімдерін тағамдық және биологиялық белсенді қоспаларды қолданбай жасау мүмкін емес. Олар технологиялық процестерде дайын өнімнің сапасын жақсартуда, сақталу мерзімін ұзартуда, немесе олардың тағамдық құндылығын арттыруда, сонымен қатар өнімге функционалды немесе емдік қасиет беру үшін кеңінен қолданылады [7].
Адам денсаулығын сақтау мен сүйемелдеуде тағамдық өнімнің қауіпсіздігін қамтамасыз етудің маңызы ерекше. Бүкіләлемдік денсаулық сақтау ұйымының деректері бойынша, адам ағзасына бөгде заттектердің 80-95 пайызы тағамдық өніммен, 4-7 пайызы ауыз сумен, 1-2 пайызы атмосфералық ауадан дененің тері жамылғысы мен оған жанасып тұрған тіндері арқылы түседі [10].
Тағам ресурстарының экологиялықгигиеналық қауіпсіздігі қазіргі заманның ерекше маңызды проблемасы болғандықтан, көптеген бағыттардағы зерттеулерді тереңдетіп, кеңейту - уақыт талабы. Ғылым мен техниканың дамуы нәтижесіндегі жаңа технологиялық мүмкіндіктер, экологиялық жағдайдың нашарлауы, тағам өнімдері нарығындағы талапты бәсекелестік тек дәстүрлі өнімдерді шығару технологиясын түбегейлі жетілдіруді қажет ете қоймай, бүгінгі күн талаптарына сәйкес жаңа буын өнімдерін шығаруға назар аудару қажеттігін көрсетеді.
Құрамы үйлестірілген, құнарлығы төмен, құрамындағы қант пен май көлемі аз және функционалды ингредиенттер саны жоғары, аурулардың алдын алу және емдік бағыты белгіленген, сақталу мерзімі ұзақ болатын жылдам дайындалатын өнімдердың қажеттігі өсіп келеді [13].
Емдеу және алдын алу тағамдық өнімдерін шығарғанда жиі қолданылатын функционалды ингердиенттердің ішінде, витаминдермен және - қатар, ерекше орында талшықтар да тұрады. Қазіргі кезде оларды үйлестіретін заттар ретінде ғана емес, сонымен қатар асқазан - ішек жолдарының функционалды белсенділігін, көмірсу және майлардың алмасуын реттеуге қатысатын тағамтанудың маңызды факторы ретінде қарастырылады [14].
Тағамдық талшықтардың негізгі көзіне құрамында клетчатка, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин мен лигин бар дәнді дақылдар, көкөністер мен жемістер жатады [13].
Функционалды тағам өнімдері ішінде құнарлығы төмен, құрамындағы жеңіл қорытылатын көмірсу мөлшері өте аз, тұтыну барысында қандағы қант мөлшерін азайтатын өнімдердың өз орны бар. Өнімнің бұл түрі дене салмағы артқан, қант диабетіне шалдыққан, семіздікке душар және басқа да ауқатқа тәуелді аурулармен ауыратындарға қажет. Осыған орай бұл мәселе тәттілейтін заттектерді кеңінен енгізу арқылы шешіледі. Төмен және нөльге жақын құнарлық беретін бұл қоспалардың дәмі тәтті, зиян емес, көмірсу алмасуына әсері жоқ, суда жақсы ериді, асшеберлік өндеуге төзімді болып келеді [15].
Ең көне функционалды тағамның мысалы ретінде сүт өнімдерін келтіруге болады. Оларды түрлі пайдалы сүт қышқылды және бифидобактериялар штамдарының көмегімен сүтті ферментациялау арқылы алады. Ферментация барысында ашыған сүт өнімінде тірі сүт қышқылды және бифидобактериялар жиналады, сонымен қатар төмен молекулярлық пептидтер, бос амин қышқылдары, витаминдер, органикалық қышқылдар, асқазан-ішек жолдарының функционалды белсенділігіне қолайлы әсер ететін иммундық факторлар деңгейінің өсуі байқалады [13, 14].
Тәттілеуіштер қазір тағам өнеркәсібінің барлық салаларын қамтып, тек емдәмдік тағам өндірісінде ғана емес, көпшілік тұтынуына арналған өнімдер өндірісінде де қолданылады. Қазіргі заманғы тәттілейтіндер нарығы толығымен шетелдік - импортты тәттілеуіштері есебінен қалыптасқан. Мысалы, аспартам, ацесульфам К, сахарин, цикламат, сукралоза және т.б. Ерекше орында тұратындары - тағам өнеркәсібінің түрлі салаларында кеңінен қолданылып келетін құрнарлығы төмен, қолжетімділігі жеңіл көмірсулардың деңгейі азайтылған төмендетілген, түрлі шикізат көздері негізінде дайындалғандар. Бірақ олардың адам ағзасына әсер ету механизмі толығымен зерттелмеген және олардың кері әсері де бағаланбаған. Оларды жасанды қарқынды тәттілеуіштер деп атайды [16].
Бірақ олардың пайдасы мен қолдану қауіпсіздігі туралы ой - пікірлер бір түйінге келмеген. Осыған орай өсімдіктерден өндірілетін үйреншікті, табиғи тәттілеуіштерге ізденіс үнемі жүргізіліп отыр. Мысалы, өсімдік шикізатынан тәттілігі қарқынды деп бағаланған заттектер қатары шығарылды: мираулин, монелин, севизид, глициризин және т.б. Ең танымал болғаны стевиядан өсімдігінен өндіріп шығарылатын стевиозид қанттан 300 есе тәтті [2, 3].
Биологиялық белсенді қоспалардың келешектегі көздеріне стевия (Stevia rebaudiana Веrtопi) сияқты өсімдіктерден алынған дәстүрлі емес қоспалар жатады [16].
Стевиядан өндірілген стевиазидтер кешені құнарлы емес, дәмі жағымды тәтті, сондықтан да емдәмдік тағамтану барысында көмірсуларды алмастыра алады. Мұқият жүргізілген зерттеулер қантты стевиазидтермен алмастыруға кері көрсеткіштер жоқ екендігін, керісінше көмірсу алмасуы бұзылғанда, семіздікте, астеросклерозда, панкреатитте және диабетте ұсынылатынын көрсетті [17].
Бөлініп шығарылатын стевиазидтерден басқа стевияның кептірілген және ұнтақталған жапырақтарын түрлі өнім өнімдеріне қосымша ретінде қолдануға болады, яғни стевиядан тәтті заттектерді бөліп алуға да, бөлмей алуға да болады. Ал стевия жапырақтарын ұнтақтап қолдану өнімнің органолептикалық көрсеткіштеріне әсерін тигізбейді. Стевия Stevia rebaudiana (Beroni) Hemsey көпжылдық өсімдігі, астралар тұқымына жатады (Asteraceac), қазіргі замандағы өсімдік егу ісінде ауыл-шаруашылықтың ең жас саласы, егіпөсіру ісі ХХ ғасырдың 50-ж.ж. басталған [16].
Соңғы 20 жыл бойына стевияны көпшілікке арналған тағамдар өндірісі технологиясында қолдану жөніндегі зерттеулер жүргізіліп басылымға шықты. Сонымен, Жапонияда технолог-мамандар жаңа тағам өнімдерін шығаруда стевияны қолдануға қатысты құнды нәтижелер алды.
Стевиозид және басқа да стевияның сығындылары, үйреншікті және жасанды супертәттілеуіштерге қарағанда, жылумен өңдеуге төзімді болып шықты. Жүргізілген зерттеулер түрлі РН ортасында 100ºС температураға дейін 24 сағат бойына қыздырғанда ыдырау көрсеткіші төмен болатынын көрсетті. Сонымен қатар, стевия сығындылары ферменттелмейтіні, пісірілген немесе отқа қыздырып дайындалған өнімдердің қараюына әсерін тигізбейтіні көрсетілді. Стевияның және бір ерекшелігі - қышқыл ерітіндіде тұнба түзбейді, бұл оны газдандырылған алкогольсіз сусындардың тәттілеушісі ретінде қолдануға кең мүмкіндік береді. Ең соңғысы, тоңазытылған, және тоңазытылмаған тәттілік деңгейі төмен түрлі десерт өнімдерінің рецептілері дайындалды. Бұл жағдайда тәттілеуіштер өзінің түрлі технологиялық өңдеулерге төзімділігін көрсетіп, өзгеріске ұшырамады. Осындай және стевияларды қолдануға қатысты басқа да рецептілерде стевиозидтер өзін әмбебап тәттілеуіш компоненті ретінде көрсетті [19].
Бүгінгі таңда стевиозидтерді сонымен қатар нан өнімдерін дайындауда да қолданады. Тағамдық талшықтар секілді түрлі қоспаларды стевиозидтер қатарындағы табиғи тәттілеуіштермен үйлесімді қолдану қажетті қасиеті бар, кез келген талапты қанағаттандыра алатын өнімдерді шығаруға мүмкіндік береді. Сондықтан да түрлі асшеберлік өнімдерді және нан өнімдерін стевиозидтерді қолданып дайындағанда тек дәмді өнім шығып қоймай, функционалды көзқараспен қарағанда пайдалы да болады. Стевиозидтерді және тағамдық талшықтарды қолданып емдәмдік вафли және органолептикалық көрсеткіштері жоғары болатын ұннан дайындалатын өнімдерді шығару мүмкіндігі бар, олар құнарлығы төмен және балалардың және емдәмдік тағамтануында қолданыла алады [4]
Жапонияның және Бразилияның тұтынушылары стевия сығындыларын қауіпсіз әрі құнарлығы жоқ үйреншікті тәттілеуіш ретінде қолданады. Әдетте стевия ұсақталған шөп ұнтағы, тұнба, өсімдіктің өзінен дайындалған шай немесе басқа шөптерден дайындалған шайларға қосымша ретінде қолданылады. Стевия жапырағының ұнтағын барлық тағамдарға ботқаларға, сорпаларға, шайларға, сүтке, айранға, йогуртқа, асшеберлік тағамдарға және т.б. өнімдерге дәстүрлі емес қоспа ретінде қосады. Және де бұл өнімді әлемдік нарықта тұтыну көрсеткіші үнемі өсіп отыр [17].
Стевиядан өндірілген тәттілеуіштерге сұраныстың өсу себебі олардың жоғары тәттілігінде (стевиозид қанттан 250 - 300 есе тәтті), құнарлығы жоқ, тіс жиегінің дамуын болдыртпайды, қыздыруға, сілтілерге, қышқылдарға төзімді, ашымайды, ең бастысы - тұтыну барысында адам үшін қауіпсіз, себебі табиғи тәттілеуіштер қатарына жатады [19].
Тағам концентрациясының өнеркәсібі мен Арнайы тағам технологиясы - ның ғылыми-зерттеу институтының соңғы зерттеулерінің нәтижелерінде (Мәскеу қаласы) қазіргі уақытта өндіріліп отырған бағыттардың ішінде болашағы бар деп биологиялық белсенді заттектерге бай, өсімдік шикізатынан дайындалатын шай сусындарын тану тегі расталады. Ерекше назар аударатыны, құрамына жеңіл қорытылатын көмірсулер енетін шикізат түрлері. Оларды диабет ауруымен ауыратындарға ұсынады. Осы шикізаттар қатарына стевияның жапырақтары мен жас шыбықтары жатады, оны халық арасында әсел - шөп деп те атайды [6].
Жаңа технология бойынша өндірілген стевиялық шайдың дәмі тәтті болатынын есепке алсақ (15 г қант бар қара қоңыр тәтті шайдан ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
АЛМАТЫ ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Болсай Мұхтар Амантайұлы
Стевия өсімдігін тиімді көбейту әдісін дамыту
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
5В070100 - Биотехнология мамандығы
Алматы, 2018 ж.
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Алматы Технологиялық Университеті
Факультет Тағам өндірісі
Кафедра Тағамдық биотехнология
ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС
Стевия өсімдігін тиімді көбейту әдісін дамыту
Орындаушы:
5В070100 - Биотехнология мамандығының 4 курс студенті
Болсай М.А. ________________ _____ ______________________________ 2018 ж.
Жетекшісі:
ТБ кафедрасы
б.ғ.к., доцент м.а.
Лесова Ж.Т. ________________ _____ _________________ 2018 ж.
Қорғауға жіберілді:
ТБ кафедрасының меңгерушісі,
т.ғ.к., доцент
Жаксылыкова Г.Н. ______________ _____ _____________ 2018 ж.
ТӨ факультетінің деканы,
т.ғ.д., профессор
Байболова Л.К. ______________ _____ __________________ 2018 ж.
Алматы, 2018 ж.
Aлмaты Тexнoлoгиялық Унивepcитeтi
Фaкультeт ___________________________________ ___________________________________ _____
Кaфeдpa ___________________________________ ___________________________________ _______
Мaмaндық ___________________________________ ___________________________________ ____
Диплoмдық жұмыcты opындaуғa
ТAПCЫPМA
Cтудeнткe__________________________ ___________________________________ __________
ДЖ тaқыpыбы ___________________________________ ________________________________
___________________________________ ______________________
AТУ № ______________ ____ _____________________________ бұйpығымeн бeкiтiлдi
Aяқтaлғaн ДЖ-ты тaпcыpу уaқыты
___________________________________ ___________________________________ _____________
ДЖ-қa бacтaпқы мәлiмeттep ___________________________________ ___________________
___________________________________ _______________________________
Cұpaқтap тiзiмi нeмece ДЖ-тың қыcқaшa мaзмұны:
a) ___________________________________ ___________________________________ ___________
б) ___________________________________ ___________________________________ ___________
в) ___________________________________ ___________________________________ ___________
Гpaфикaлық мaтepиaл тiзiмi (мiндeттi түpдeгi cызбaлapды нaқты көpceтумeн)___________________________________ _____________________
Ұcынылaтын әдeбиeт ___________________________________ __________
___________________________________ _________________________________
Тиeciлi жұмыc бөлiмдepi көpceтiлгeн кoнcультaциялap
Тapaу
Кеңесші, кaфeдpa
Тaпcыpмaны тaпcыpу күнi _______________________________ 2018 ж.
Кaфeдpa мeңгepушici __________________________________ _________
ДЖ жeтeкшici __________________________________ _____________
Тaпcыpмaны opындaуғa
қaбылдaғaн cтудeнт __________________________________ ______
Күні ________________ 2018 ж
Қорғау күні ___________ 2018 ж
Фaкультeт _________________________
МАК хаттама № _______________
Кaфeдpa ___________________________
МАК бағасы __________________
Кеңес беру
ДЖ-ың тaқыpыбы
___________________________________ _________________________
___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ _______________
Түciндipмeлік бөлім ___________________________________ _____ бeт
Гpaфикaлық бөлiм ___________________________________ _______ бeт
Cтудeнт_________________________ _____________________________
Жетекшісі _______________________ _____________________________
Кеңес берушілер (нaқты мaмaндық бoйыншa бөлiмдep ғaнa тoлтыpылaды)
Әдебиеттік шолу __________________________________ ___________
Технологиялық бөлім бойынша __________________________________ _
Норма бақылаушы ___________________________________ ________
___________________________
Қopғaуғa жiбepiлдi:
ТБ кaфeдpaсының мeңгерушісі
Т.ғ.к., доцент
Жаксылыкова Г.Н._____________________ ______ _______ 2018 ж
РЕФЕРАТ
Тема дипломной работы: Использование метода микроклонирования для повышения коэффициента выхода микроклонов стевии в условиях in vitro.
Дипломная работа состоит из 60 страниц, 19 рисунков, 12 таблиц, 25 источников использованной литературы.
Ключевые слова: стевия, биомасса, биологически активные вещества, стевиозиды, эксплант, культивирование, питательная среда, фитогормоны, биотехнологические методы, оптимизация, сахарный диабет, профилактика.
Объект исследования: сине-зеленая водоросль Spirulina platensis.
Предмет исследования: изучение условий получения биомассы Spirulina platensis при культивировании на икусственной питательной среде.
Цель дипломной работы: использование метода микроклонирования для повышения коэффициента выхода микроклонов стевии в условиях in vitro.
Задачи дипломной работы: оптимизировать условия культивирования и состав питательной среды для размножения изолированных листьев, каллусов стевии; а также изучить условия морфогенеза.
Методы исследования: методы культиврования на питательной среде различных эксплантов стевии с использованием различных фитогормонов, температурных режимов и времени культивирования; статистические методы.
Полученные результаты и их новизна - оптимизированна методика культивирования эксплантов стевии при культивировании на икусственной питательной среде с целью получения микроклонов для ускоренного размножения растений.
Область применения: биотехнология, микробиология, фармацевтика.
МАЗМҰНЫ
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
7
АНЫҚТАМАЛАР
8
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
9
КIРIСПЕ
10
1
ӘдебиеТКЕ шолу
12
1.1
Стевия өсiмдiгiнiң биологиялық және химиялық ерекшелiктерi
14
1.2
Стевия өсiмдiгiнiң зерттеу тарихы
14
1.3
Стевия өсімдігін Қaзaқстaндa игеру
17
1.4
Стевия өсiмдiгiнiң қолдaнылу жолдары
17
1.5
Өсiмдiктердiң вегетaтивтi жолмен көбеюi
23
1.6
Өсiмдiктердi биотехнологиялық әдістер арқылы көбейту және культивирлеу жaғдaйлaры, кaллустық культурaлaрды aлу
29
1.6.1
Өсімдіктердің клондық микрокөбеюіне әсер ететін факторлар
29
2
ЗЕРТТЕУДIҢ МАТЕРИАЛДАРЫ МЕН ӘДІСТЕРІ
34
2.1
Зерттеу материалдары мен нысандары
34
2.2
Зерттеу әдiстемелері
38
2.2.1
Қоректік ортаны дайындау
38
2.3
Өсімдіктердің клеткалық культурасымен жұмыс істеу кезіндегі залалсыздандыру әдістері
45
2.3.1
Химиялық ыдыстарды залалсыздандыру
46
2.3.2
Материалдарды залалсыздандыру
46
2.3.3
Қоректік ортаны залалсыздандыру
47
3
ЗEPТТEУ НӘТИЖЕЛЕРІ ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ
50
3.1
Стевия өсімдігін in vitro жағдайында көбейту
54
3.2
Стевия тұқымдарының өніп-өсу белсенділігіне биологиялық ырықты заттардың тигізетін əсері
56
ҚОРЫТЫНДЫ
60
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
61
НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР
Осы жұмыста келесі стандарттарға сілтемелер пайдаланылған:
ҚРСТ 1.5 - 2004 ҚР мемлекеттік стандартизация жүйесі
ҚРСТ 1.14 - 2004 ГСС ҚР Ұйым стандарты. Өңдеудің түрлері мен реті
ҚРСТ 1.12 - 2000 Мәтіндік нормативтік құжаттар
МЕБС 3.001 - 2000 ҚР мемлекеттік жалпы білім беру құрамдарының стандарты. Кәсіптік жоғары білім. Негізгі жағдай.
МЕСТ 2.105 - 95 ЕСКД Мәтіндік құжаттарға жалпы талап.
МЕСТ 2.106 - 96 ЕСКД Мәтіндік құжаттар.
МЕСТ 2.109 - 73 ЕСКД Сызбаларға негізгі талаптар.
МЕСТ 21.1101 - 97 СПДС Жобалық және жұмысшы құжаттарға негізгі талаптар.
ФС ОҚМУ 1 - 007 - 2006 СМЖ. Ұйымдастырушы - реттегіш құжат.
ФС ОҚМУ 4.6 - 003 - 2006 СМЖ. Оқу құжаттарын жазып толтыру ережелері. Негізгі жазбалар
ДП ОҚМУ 1 - 006 - 2006 СМЖ. Жазбаларды басқару.
ФС ОҚМУ 4.7 - 001 - 2006 СМЖ. СМЖ және дипломдық жобаның (жұмыстың) нормалық бақылауы
ФС ОҚМУ 4.5 - 001 - 2006 СМЖ. Оқу - ұйымдастыру процестерін басқару.
ФС ОҚМУ 4.6 - 001 - 2006 СМЖ. Оқу - құжаттарын жазу толтыру ережелері. Тексттік құжаттарға жалпы талап.
МИ ОҚМУ 4.7 - 2006 СМЖ. Дипломдық жоба (жұмыс)
АНЫҚТАМАЛАР
Ocы жұмыcтa анықтамалар мен cәйкec кeлeтiн терминдер қoлдaнылды:
In vitro - өсімдік нысандарын шыныда (пробиркада, колбада, биореакторда) жасанды қоректік орталарда, асептикалық жағдайларда өсіру.
Тотипотенттілік - соматикалық жасушалардың тұтас бір организмнің генетикалық потенциалын толығымен жүзеге асыру қасиеті.
Ұлпаларды in vitro өсіру - өсімдіктердің әр түрлі органдарының немесе органдарының өзінің оқшауланған аймағы жасушаларды пролиферациялау арқылы пайда болған ұлпаларды ұзақ уақыт қайта егу екпесінде өсіру.
Апекс - сабақтың немесе тамырдың бас жақ бөлігі.
Меристема - ұсақ, белсенді түрде бөлінетін жасушалары бар, түзгіш ұлпа.
Апикальды басымдылық - терминалдық бүршік бар болған кезде жас өркеннің бүйір бүршіктерінің өсуінің басылу құбылысы.
Фитогормондар - (өсімдік гормондары) - өсімдіктерде шағын мөлшерлерде түзілетін, спецификалы өсу немесе пішін түзу әсерін тудыратын биолигиялық белсенді қосылыстар.
Ауксиндер - сабақтар мен тамырлардың өсуін белсенді ететін, өскіндерде тамырлардың түзілуін ынталандыратын фитогормондар (ИУК, НУК, 2,4-Д).
Цитокининдер - меристемалардың дамуын белсенді ететін, бүршіктердің түзілуін ынталандыратын фитогормондар (кинетин, 6-БАП).
Гиббереллиндер - сабақтардың өсуін белсенді ететін, тұқымдардың өсіп-өнуін тудыратын фитогормондар (ГК және т.б.).
Клоналды шағын көбейту немесе шағынклональды көбейту - бастапқы өсімдікке генетикалық ұқсас өсімдікті жыныстық емес жолмен in vitro алу (in vitro өсіруде өсімдіктерді вегетативтік көбейту әдісі).
Эксплант - қоректік ортада дербес инкубацияланатын немесе бастапқы каллус алу үшін қолданылатын ұлпаның немесе органның фрагменті.
Пролиферация - қазірде барларын көбейту арқылы жасушалар мен ұлпалардың жаңадан түзілуі.
Дедифференциация - маманданған клеткалардың пролиферацияға және ұйымдаспаған каллустық өсуге көшуі (жасушалардың мамандануын жоғалтып алуы).
Дифференцировка - жасушаларды өзге жасушалардан ерекше ететін, жасушалардың мамандану күйі.
Ризогенез - тамырлардың негізі қалану, өсу және даму процесі.
Регенерация - клеткадан, ұлпадан, органнан тұтас организмнің қалпына келтрілуі.
Эмбриоидогенез - ұлпалар мен жасушаларды in vitro өсірудегі ұрық тәріздес құрылымдардың (эмбриоидтардың) жыныстық емес жолмен түзілу процесі.
Каллус - ұйымдаспаған пролиферация жолымен in vivo немесе in vitro пайда болған, дедифференциалданған жасушалар тобы.
БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР
ҚP- Қaзaқcтaн Pecпубликacы
ЖШC- жaуaпкepшiлiгi шeктeулicepiктecтiк
МECТ - мeмлeкeттiк cтaндapт
БАП - 6-бензиламинопурин
ТДЗ - тидиазурон
ГК - гибберелл қышқылы
ИУК - β-индолилсірке қышқылы
НУК - α-нафтилсірке қышқылы
2,4-Д - 2,4-дихлорфеноксисірке қышқылы
ББЗ - биологиялық белсенді заттар
АОБ - антиоксидантты белсенділік
CCC - хлорхолинхлорид
MС - Мурасиге және Скуг қоректік ортасы
in vitro - тәжірибені тірі ағзадан тыс - пробиркада жүргізу технологиясы
pH - ортаның қышқыл немесе сілті мәні
CТ -cтaндapт
Ca-кaльций
P -фocфop
Na - нaтpий
PBS - натрий-фосфатты буфер
0Т - Тepнep гpaдуcы
0C- Цeльций гpaдуcы
кг - килoгpaмм
кгм3- килoгpaмммeтp куб
л-литp
г-гpaмм
гмл - гpaмммилилитp
%-пaйыз
№-нoмep
мин - минут
ceк-ceкунд
КІРІСПЕ
Жұмыстың өзектілігі. Дүниежүзілік Денсаулық сақтау сараптамалық комитетінің болжамы бойынша 2016 жылы бүкіл әлемде 239,4 миллионға жуық адамның қант диабетіне шалдығу қауіпі төнуде. Бүгінгі таңда жүргізілген санақтың соңғы нәтижесі бойынша, әлемде қант диабетімен ауыратын адамдардың саны 175,4 миллионға жеткендігі белгілі. Осы себептен ғалымдар мен денсаулық сақтау мекемелерінің көңілі қантты және оны алмастырғыштарды синтетикалық тәтті қосылыстарды табиғи тәтті және төменгі калориялы қосылыстармен ауыстыруға ауысып отыр. Дүниежүзінде өсімдік текті қант алмастырғыштардың қажетсінуінің өсіуіне байланысты стевия өсімдігіне кең көңіл бөлінуде. Оның жапырақтарында 6,5 - 11% мөлшерде дитерпенді гликозидтер: стевиозид, ребаудиозид (А,В,С,Д,Е), дулькозид, стевиолбиозид түзіледі. Олардың тәттілігі сахарозадан 150-400 есе артық болып келеді [1,3]. Солардың ішінде ең тәттісі стевиозид. Стевиозид адам және жануар организміне зиянсыз төмен калориялы қосылыс. Осы қасиетіне байланысты стевия өсімдігін медицинада (қант диабеті, атеросклероз, панкреатит, кариес), тамақ өнеркәсібінде (печенье, кекс, сусындар, т.б.) және парфюмерияда кеңінен қолданылады [1,2].
Соңғы жылдары кейбір елдерде (АҚШ, Германия, Жапония, Оңтүстік Корея, Қытай т.б.) стевияны жан-жақты зерттеп адамзат қажетіне жарату бағытында қарқынды ізденістер жүргізілуде. Тіпті ТМД елдерінде де (Ресей, Украина, Белоруссия, Өзбекстан) стевияны вегетативті көбейту мен жерсіндіру және тағам өндірісінде, медицинада кең пайдалану мақсатында ғылыми зерттеулер едәуір көлемде жүзеге асуда [1,2].
Табиғи жағдайда стевия тұқыммен көбейеді, алайда олардың репродукциясына белгілі қолайлы жағдайлар қажет. Тұқымдар өте майда және өну белсенділігін тез жоғалтатындықтан, олармен жұмыс жасау қиынға соғады. Стевия өсімдігінің тұқымдардың тиімділігін жоғарылату мақсатында әдетте винилды жылыжайдар пайдаланылады. Стевияның гүлдеуі мен тұқымдардың пісіп жетілу кезеңдерінде ауа температурасы 20 - 25°С болу қажет. Стевияны көбейтудің ең қарапайым және жиі қолданылатын әдістердің бірі - өсімдігін қалемшелеу болып табылады [3].
Міндеті - in vitro жағдайында стевияның жапырақ экспланттарының каллусогенез және морфогенез процестеріне қоректік орта құрамындағы экзогенді фитогормондардың тигізетін әсерін зерттеу.
Ғылыми жаңалығы және тәжірибелік маңызы: Өсімдіктердің клеткалық биотехнологиясы клеткалардың in vitro жағдайында немесе жасанды қоректік ортада көбеюіне және бөлінуіне негізделген [6]. Бұл олардың тотипотенттік қасиетке және регенерацияға қабілеттілігін қамтамасыз етеді. Тотипотенттік қасиет - өсімдіктің соматикалық клеткаларының генетикалық информация арқылы клеткадан бастап бүтін өсімдікке дейін өсуін қамтамасыз ететін қабілеттілігі. Регенерация - морфогенез нәтижесінде өсімдіктердің клеткалық культурадан түзілуі. Осы айтылған өсімдіктің екі негізгі қасиеті клеткалық технологияның кең көлемде таралуына және қолданылуына мүмкіндік береді [5].
Стевия тропикадық өсімдік болғандықтан, біздің елде қысқы төменгі температурасына төзімсіз, әрі дәні нашар жетіліп, өнуге бейімсіз екендігін негізге ала отырып зерттеу жұмысын жүргіздік. Осы себептерге байланысты қысқа мерзім ішінде вегетивті жолмен көбейту әдістерін жасау және оларды тәжірибеге ендіру мәселелері туындайды. Алайда, стевияны өсіріп, көп мөлшерде өнім алу үшін және жерсіндіру үшін стевияның физиологиялық және биохимиялық қасиеттерін зерттеу негізінде, бұл құнды өсімдіктің көбейту әдістерін жасадық.
Маған дипломдық жұмыста койылған талаптар:
- стевия өсімдігін in vitro жағдайында өсіру;
- өсірі жағдайларды және қоректік орталарды оңтайландыру.
Жұмыстың мақсаты мен міндеттері: Мақсаты - стевияның көбейту коэффициентін жоғарылату мақсатында in vitro жағдайында микроклондық көбейту әдістерін пайдаланып, in vitro жағдайында өскен стевиядан оқшауланып алынған жапырақ экспланттарынан түзілген каллустық ұлпалардың морфогенез ерекшеліктерін зерттеу болып табылды.
1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ
Өсімдіктердің клеткалық биотехнологиясы клеткалардың in vitro жағдайында немесе жасанды қоректік ортада көбеюіне және бөлінуіне негізделген [6]. Бұл олардың тотипотенттік қасиетке және регенерацияға қабілеттілігін қамтамасыз етеді. Тотипотенттік қасиет - өсімдіктің соматикалық клеткаларының генетикалық информация арқылы клеткадан бастап бүтін өсімдікке дейін өсуін қамтамасыз ететін қабілеттілігі. Регенерация - морфогенез нәтижесінде өсімдіктердің клеткалық культурадан түзілуі. Осы айтылған өсімдіктің екі негізгі қасиеті клеткалық технологияның кең көлемде таралуына және қолданылуына мүмкіндік береді [5].
Залалсыздандырылған жағдайда, жасанды қоректік ортада жүргізілетін өсімдіктің жекеленген клеткасын өсіру әдісі өсімдік шаруашылығында келесі мақсаттарда қолданылады: эмбриогенез кезінде бағалы генотиптердің көбеюі және сақталуы үшін, себінді материалды жақсарту үшін, екінші метаболиттік өнімдер алу үшін, биологиялық белсенді заттарды және қоспаларды алу және оларды бөліп алу үшін пайдаланады [5].
Сонымен қатар клеткалық селекция нәтижесінде қоршаған ортаның әр түрлі зиянды факторларына (құрғақшылыққа, тұздануға, жоғары және төменгі температураларға, фитопатогендерге, ауыр металдардың иондары және т.б.) төзімді және шаруашылықтық - бағалы қасиеттері бар өсімдіктерді алуға болады.
Сұрыптау жұмысын қоректік ортада стресс - агенттерді қолдана отырып немесе белгілі бір жағдайда реттеу арқылы клеткалық селекция әдісімен жүзеге асырады. Стресс - агент ретінде тұздану мен құрғақшылықтың жасанды жағдайларын қолдана отырып жүргізіледі, мысалы, натрий хлор тұзы (NaCl, тұздану), сонымен бірге полиэтиленгликоль (ПЭГ, құрғақшылық) [7,8].
Жасанды құрғақшылықта молекулалық массасы 4000 болатын ПЭГ қолданылады, себебі ол клетканың ішіне өтпегені мен клеткадағы суды тартып отырады, осы арқылы ол клеткада судың мөлшерін азайтады [8].
Өсімдіктердің соматикалық будандастырылуы - әр түрлі өсімдіктердің протопластарының бірігуіне негізделген, яғни бұл кезде гибридтердің түзілуі жыныссыз (соматикалық клеткалар арқылы) жолмен жүреді. Осы арқылы әр түрлі өсімдіктердің клеткалары арасында генетикалық информацияның алмасуы жүреді, сонымен қатар таксономикалық қатынастары алшақ өсімдік түрлерінің клеткаларының арасында да [8, 9].
Бұл табиғатта ала алмайтын өсімдік гибридтерін алуға мүмкіндік береді. Сонымен бірге бұл әдісті көп жағдайда жоғары төзімді гибридтер алу үшін өсімдіктердің мәдени түрлерінің протопластары мен олардың жабайы түрлерін біріктіру кезінде қолданады, яғни олардың жабайы түрлері әр түрлі зиянды әсерлерге төзімді болады. Протопластардың құйылысуы кезіндегі бір түрден екінші түрге генетикалық информацияның тасымалдануы, стресстік әсерлерге төзімділік гені бар ДНҚ цитоплазмасының тасымалдануы болып табылады [4,5].
Селекцияда сонымен бірге жасанды қоректік ортада тозаңдық және дән жарнақтарын жекелеу әдісі қолданылады. Бұл әдіс арқылы алдын - ала белгіленген қасиеттері бойынша жоғары өнімді гаплоидты өсімдік алуға, in vitro жағдайында ұрықтандыруға және оларды көбейту болады [9].
Микроклондау - себінді материалды өсіру және көбейту үшін қолданылады. Бұл әдіс өсімдіктерді микроклондап көбейту арқылы бір мериситемадан бір жылда жүз мыңнан астам өсімдік алуға мүмкіндік береді.
Соңғы он жылда медицинада, парфюмерияда, косметикада, тағам өндірісінде маңызды, екіншілік синтездік заттарды яғни алкалоидтарды, стероидтарды, гликозидтерді, гормондарды, түрлі эфир майларын және тағы басқа биологиялық белсенді заттарды өндіруде жекеленген өсімдік клеткаларының синтездеу қабілеттілігі жиі қолданылып жүр [8].
Екінші метоболиттік өнімдерді клеткалық культурадан алады. Оларды агарлы немесе сұйық (агарсыз) қоректік орталарда өсіреді. Клеткалық технология негізінде бірнеше медициналық препараттар алынады, яғни диоскорея клеткасынан диосгенин, раувольфиядан аймолин, женьшеньнен шиконин және организмге қуат беріп, сергітетін заттар алынады [7].
In vitro жағдайында қоректік ортада өсетін клеткалардың өнімділігі тұтас өсімдіктің өнімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Бір клеткадан 106 дейін клеткалар санын көбейтуге болады, яғни белгілі бір уақыт аралығында қоректік ортаның компоненттерін және өсу жағдайларын (температура, ылғалдылық, жарық) дұрыс таңдаған кезде өсімдік клондарын немесе биомассының бір жылда қажетті мөлшерін алуға болады [8, 9].
Белгілі бір табиғи жағдайында өспейтін өсімдіктерді де қөбейтуге болады. Клетка және ұлпаларды қолданудағы жетістіктер біріншіден клеткалардың дұрыс бөлінуін қамтамасыз ететін физикалық процесстерді оңтайландыруға байланысты, соның ішінде жетілген өсімдіктердің дифференцировкасы мен регенерациясы ең қиын болып табылады.
Ауылшаруашылық өндірісінің дамуына байланысты биотехнологияның жаңа бағыты - гендік инженерия болып табылады.
Гендік инженерия әдісін зерттеу ауылшаруашылық дақылдарының сапасы мен өнімділігін жақсартуға мүмкіндік береді. Гендік инженерия әдісі арқылы алынған өсімдіктерді трансгенді деп атайды.
Ауылшаруашылық өндірісіне рекомбинантты ДНҚ технологиясын белсенді пайдалану жаңа қасиетке ие көптеген өсімдік түрлерін алуға мүмкіндік берді, яғни пестицидтерге, зиянды факторларға, ауруларға төзімділігі және тағамдық құндылығының жоғары [8, 9].
Қазіргі кезде дүние жүзінде халықтың тамақтануына бірнеше ондаған трансгендік ауыл шаруашылық дақылдары пайдаланылуда, солардың ішінде соя, жүгері, қант қызылшасы және картоп. Олар тәжірибе жүзінде кең таралуда және дүние жүзінде олар 10 млн - даған гектарга егілген. Осындай дақылдардың белгілі бір бөлігі зиянды жәндіктерге, саңырауқұлақ патогендеріне, вирустарға, бактерияларға, абиотикалық стресстерге төзімді болып келеді [7, 9].
1.1 Стевия өсімдігінің биологиялық және химиялық ерекшеліктері
Стевия (Stevia rebaudiana Bertoni) күрделі гүлділер (Asteraceae) туысына жатады, гүлдері жай, бір - бірімен жұптасып орналасқан, түсі ақ және ұсақ болып келеді.Ол Бразилия мен Парагвайдың жергілікті көпжылдық, жылусүйш шөптесін өсімдігі. Ол құмды топырақта өседі, оның жалпы ұзындығы 80 сантиметрге жетеді. Стевия өсімдігі әр түрлі топыраққа оңай жерсінеді. Stevia rebaudiana Bertoni өсімдігінің жапырағы дитерпенді гликозидтерге өте бай табиғи қант алмастырғыштардың перспективті көзі болып табылады. Олар токсикалы емес, төменгі калориялы және адам организміне сіңбейді. Стевияның жер үсті бөлігінде құрғақ салмаққа шаққанда 6,5 - 11% дейін тәтті гликозидтер синтезделеді. Олар: стевиозид (7 %); ребаудиозид (A, B, C, D); олардың ішінде ребаудиозид A (2 %), ребаудиозид (0,07 %); стевиолбиозид (іздері). Сонымен қатар, олардан басқа да заттар: витаминдер P, A, E, C және бета - каротин; никотин қышқылы, өте сирек кездесетін эфир майлары; амин қышқылдары; пектиндер; биологиялық активті фенолды қосылыстар (кверцестин, авикулярин, гваяверин, кофе қышқылы, хлороген қышқылы, скополетин) түзіледі [16].
Стевия құрамындағы құнды гликозидтердің өзіне тән дәмі мен хош иісі болады. Гликозидтерді гликозидаза ферментімен гликолиздегенде қанттар мен агликондарға ажырайды. Агликондар май және аромат қатарларының оксиқосылыстары болып табылады. Агликон мен гликозалар бір-бірімен күрделі эфирлік байланыс түзеді. Гликозидтердің агликондары спирт, альдегид, қышқыл, фенол, антрацен туындылары болып табылады. Агликондардың құрамына: көміртегі, оттегі, сутегі, кейде азот пен күкірт кіреді [4].
Стевия өсімдігіндегі гликозидтердің агликоны табиғаты жағынан дитерпенді немесе стевиол гликозидтер. Дитерпенді гликозидтердің синтезделуі пластидтерде (хлоропластарда), ал олардың жинақталуы вакуольде жүзеге асады [5]. Гликозидтердің синтезделуінің алғашқы сатысында мевалон қышқылынан изопентилпирофосфат түзіледі, ал ол кауренсинтетаза ферментінің әсерінен кауренге айналады. Реакциялардың келесі сатысы эндоплазмалық торда жүреді. Каурен кауренолға айналады. Кауренолдан стевиол және гиберелл қышқылы түзіледі. Стевиол Гольджи аппаратында гликолизденіп стевиозидке айналады. Стевиозид вакуольге жинақталады. Ал гибберелл қышқылы гликолизденіп гликозидтердің түзілуіне де қатысуы мүмкін. Стевия өсімдігіндегі гликозидтердің клетка ішінде түзілу жобасы S. Smith және V. Stadin жасаған зерттеулерде көрсетілген [6].
1.2 Стевия өсімдігін зерттеу тарихы
Стевия өсімдігінің құрамын тереңірек зерттеуге және тәтті дитерпенді гликозидтерді, әсіресе стевиозидті бөліп алу тәсілдерін жасап оларды толықтыру мақсатында бірқатар ғалымдар өз үлестерін қосқан. H.B. Wood т.б., 1955, K.Matsushita т.б., 1981 стевиозидтің және басқа да гликозидтердің құрылысын зерттеген. Бірқатар ғалымдар: N. Kaneda, K. Yamasaki, R. Kasai, O. Tanaka, 1976, 1977, H. Mitsuhashi, 1977, H.C. Makapugay, N.P. Nanayakkara, A.D. Kinghorn 1984 хромотография әдісімен стевия өсімдігіндегі гликозидтерді бөліп алу жолдарын іздестірген. Осы әдіспен M.S. Ahmed, R.H. Dobberstein, 1982 ребаудиозид A, B, C, D, E және дулькозид-A мен стевиоздті бөліп алып, оларға химиялық талдау жасаған. L. Bovanova, E. Brandesterova, S. Baxa, 1988 стевия жапырақтарындағы және олардан жасалған сығындылар қосылған шәй мен кейбір сусындардың құрамындағы стевиозид мөлшерін анықтаған. F. Dolder, H. Lichti т.б., 1960, O. Tanaca, 1976 - 1982 стевиол және изостевиолдың құрылысы мен қасиеттерін зерттеген. S.S. Chang, J.M. Cook, 1983 құрамына көмірсулар қосылған сусындардағы стевиозид пен ребаудиозид А - ның тұрақтылығын айқындаған. J.E. Brendle, N. Rosa, 1992 вегетативті жолмен өсірілген стевия өсімдігінің жапырағы мен сабағында түзілетін стевиозидтің мөлшері мен өзара қатынасын айқындаған [11].
Сондайақ, стевия жапырағында түзілетін дитерпенді гликозидтер, флавонолдар, корич қышқылы, кумарин, агликон стевиол және изостевиол туындылары адам организміне зиянсыз екені дәлелденген. Сонымен қатар, стевиолбиозид сахарозадан 20 есе, стевиозид 300 есе, ребаудиозид А 400 - 500 есе тәтті екендігі айқындалған. J.Brendle стевиол-гликозидтердің химиялық формуласын анықтаған [7].
Стевия өсімдігінде түзілетін дитерпенді гликозидтердің ішінде стевиозид ерекше орын алады. Стевиозид хош иісті, ақ кристалл түріндегі гигроскопиялық ұнтақ зат. Химиялық формуласы C38H60O18 (13 - (2 - 0 - D - гликопирронозидглико - пиронозил окси каур - 16 - 18 - D - гликопироноил). Структуралық құрылысында гидроксил топтағы С атомына сахароза жалғанады, (2 - 0 - D - глюкопирронозил - глюко - пироноза) С4 эфирлі байланысына - D глюкопироноза моносахаридпен байланысады [9].
Молекулалық салмағы 804,4 гмоль. Стевиозидтің балқу температурасы 1960 - 1980 С. Ол суда жақсы ериді. Ферментативтік гидролиз нәтижесінде 1 мольден 3 моль D - глюкоза және 1 моль стевиол атты агликон бөлініп алынады. Стевиозид жоғары температураға төзімді, яғни оны 1000 С 24 сағат қыздырғанда және рН 3-9 аралығында ыдырау деңгейі өте төмен. Сонымен қатар, басқа табиғи қосылыстарға қарағанда тотықпайды. Қышқыл ерітіндісінде тұнбайды, қайта оған тәтті дәм беріп, көміртегі бар алкогольсыз сусынға айналдырады [16].
Дитерпенді гликозидтердің өсімдік мүшелерінде таралу заңдылығын J.E.Brendle [8] айқындаған. Стевиозидтің ең көп мөлшерде стевияның жапырақтарында 3 - 8 %, ал гүлдерінде 0,9 % және сабағында 0,3% жинақталады.
Стевияның жапырақ экспланттарынан түзілген каллус ұлпаларында стевиозидтің түзілуі жөнінде қарама - қарйшы пікірталас бар. Мәселен, қытай ғалымдары X. Ouyang, W. Hong, M. Chen, D. Wang жапырақ экспланттарынан түзілген каллус ұлпаларын 2 мгл БАП және 0,5 мгл НСҚ қосылған МС ортасында 6 ай бойы өсіріп, олардың өсуі мен дифференциациясын бақылаған. Сондай - ақ, түзілген әр түрлі каллус ұлпаларындағы стевиозидтің түзілу мүмкіндігін зерттеген. Зерттеу нәтижесінде: жасыл, тығыз, баяу өсетін каллустар құрамында стевиозид концентрациясы жоғары (5,37%) болатындығы анықталған. Электронды микроскоп көмегімен бұл каллус клеткалары өте вакуольденген, хлоропластары толық дамыған қоймалжың пластогло бұл стромаларынан тұратынын байқаған. Ал сары, тығыз, баяу өсетін каллустар құрамында стевиозид аз (2,13 %) түзілетіндігін атап, олардың клеткаларындағы пластидтері көптеген крахмал дәндерімен бірнеше ылыраған ламаллалардан, ал кейбір пластидтері крахмал дәндеріне толы болатындығын атаған. Сонымен қатар: сары, борпылдақ, тез өсетін каллустардың құрамында стевиозид өте аз (0,96 %) түзілетінін және бұл каллустардың клеткаларында ұсақ ламеллалардан тұратын қарапайым пластидтердің болатындығы дәлелденген. Сондай - ақ, геммогенез процесі жүрген жасыл, тығыз каллустардастевиозид мөлшері 5,78 % - ке жететіндігін көрсеткен [21].
Басқа да қытый ғалымдары K.R. Lee, B.S.Choi, SL Oh, Y.Yamada және жапон ғалымдары K. Komatsu, W.Nozaki, M.Takemura, M.Nakaminami; YI.Hsing, WF. Su, W.C. Chang стевияның каллустық клеткаларында гликозидтердің түзілетіндігін көрсеткен [9].
F.C. Czygan, S.A.Geissler, J.Striedner, G.Branunegg стевияның суспензия культурасындағы клеткаларды стевиозидтің із ашары (гиббереллин А) қоректендірудің нәтижесінде стевиозидтің түзілуі алғашқы бірінші тәулікте басталатындығын байқаған. Стевиозидтің көп мөлшерде түзілуі бір аптадан кейін жүзеге асатындығын көрсеткен. Ал стевиозидтің із ашарлары қосылмаған орталарда стевиозид 2 - 7 апта аралығында түзілетіндігін анықтаған [12,13].
Жапон ғалымдары: N. Sugyama, H. Yasuyki, F.Runnsuke, W.Mitsuru, W.Takanuri өз зерттеулерінде стевия жапырақтарынан түзілген каллустың өсу белсенділігі мен олардың құрамында синтезделетін қосымша метаболит өнімдерінің жинақталу қарқынына тигізетін әр түрлі факторлардың тигізетін әсерін зерттеген. Нәтижесінде, каллус ұлпаларының өсу қарқыны жарық ортада (3000 люкс) ортада ең жоғарғы көрсеткішке ие болған. Сонымен қатар, каллустарды өсіру мерзімінде қоректік ортадағы қант мөлшерінің кемуі ұлпалардың өсу қарқынын олардағы екінші ретік метаболит өнімдерінің синтезделуін тежейтінін байқаған. Ал хлорофилл мен каротиноид мөлшерінің өзгермейтіндігін анықтаған. Сондай - ақ, қоректік ортада NO3 NH4 (4:2) қатынасында және жоғары концентрацияда бейорганикалық фосфатты қосқанда, каллус ұлпаларының өсу қарқынымен қатар ондағы синтезделетін өнімдердің мөлшері едәуір жоғарылайтынын байқаған. Н.М.Юртаева мен В.П.Лобов жапырақ қаллустарында стевиозидтің іздері ғана болатындығын байқаған [10].
Алайда бірқатар ғалымдардың: G.B. Mahady, S.M.Swanson, C.W.Beecher W.F.Handro, K.G.Hell, G.B.Kerbauty зерттеулерінде стевияның каллус культура - сында стевиозидтің түзілмейтіндігі жоғары тиімді сұйық хромотография (ЖТСХ) және табақшалы хроматография (ТХ) әдістерімен айқындалған. Зерттеуге 0,5 мг*л БАП пен 0,5 мгл НСҚ қосылған МС ортасында 2 - кі ай бойы өсірілген жасыл, борпылдақ каллус ұлпаларын қолданған [11].
Келтірілген деректер біршама қайшы болса да, көптеген зерттеушілер ұлпаның генетикалық сипаттамасына көңіл қояды. Бірақ, кей жағдайда өсіруге алынған ұпада қажетті заттардың мөлшері жоғары жоғары болуы оның осы ұлпада синтезделмей, тек басқа ұлпалардан тасымалданып жеткізілгенін көрсетуі мүмкін. Сондықтан өсіруге алынған экспланттың тегіне де назар аудару керек. Өсірілген клеткалардың қосымша метаболизмінде бүтін өсімдікпен салыстырғанда едәуір өзгерістер пайда болуы мүмкін. Ретсіз бөлініп жатқан каллус клеткаларында заттың мөлшері шамалы болатыны әдебиет мәліметтерінде кездеседі. Сондай - ақ, кейбір өсімдіктерден (оймақгүл Digitalis Lanata) алынған каллус клеткаларының биосинтездік қабілеті жоғалып, ал регенерант өсімдікте биосинтездік қабілеті қайта жанданады. Яғни, өсімдік клеткасындағы қосымша метаболизм дамуы дифференциалдану процесімен тығыз байланысты. Дифференциалданған клеткалар көбінесе қосымша заттарды каллус клеткаларына қарағанда көбірек синтездейді. Әйтсе де, бұл біріңғай заңдылық емес. Клеткалар афтотрофтық қоректенуден гетеротрофтық қоректенуге көшу салдарынан өзінің генетикалық мүмкіншіліктерін толық жүзеге асыра алмайды. Сонымен, жасанды қоректік ортада өсірілген клеткаларда генетикалық ақпарат сақталады, бірақ оның жүзеге асуы үшін ерекше жайдайлар тудыру қажет [16,17].
1.3 Стевия Қазақстанда игеру
Стевия тропикадық өсімдік болғандықтан, біздің республикамыздың қысқы төменгі температурасына төзімсіз, әрі дәні нашар жетіліп, өнуге бейімсіз келеді. Осы себептерге байланысты қысқа мерзім ішінде вегетивті жолмен көбейту әдістерін жасау және оларды тәжірибеге ендіру мәселелері туындайды. Алайда, стевияны өсіріп, көп мөлшерде өнім алу үшін және жерсіндіру үшін стевияның физиологиялық және биохимиялық қасиеттерін зерттеу негізінде, бұл құнды өсімдіктің көбейту әдістерін жасау қажет [18].
Стевияның ұлпа культураларын өсіру әдістемелерін жасау оны көбейту, өсіру, сұрыптау және екінші реттік метаболиттерді алудың перспективті альтернативасы болып табылады [3].
1.4 Стевия өсімдігінің қоданылу жолдары
Қазіргі таңда шетел мен тәуелсіз мемлекеттер достығы елдерінің ірі және кіші кәсіпорындары қанттың аз мөлшерімен немесе мүлде қант қосылмаған өнімдердің көптеген түрлерін әзірлеп шығаруда. Оларды өндіруде табиғи және жасанды қант алмастырғыштарды қолданылады. Дегенмен, дәмі бойынша ғана емес, сонымен бірге қауіпсіздігі бойынша да қантқа барабар алмасымды табу оңай емес [9].
Сондықтан осы мәселені шешу барысында, адам ағзасына зиян келтірмейтін және қазіргі заманның барлық талаптарына сай келетін өсімдік текті, табиғи, калориясы төмен тәттілендіргіштер немесе биологиялық белсенді қоспаларды табу мақсатында көптеген елдерде зерттеулер жүргізілуде. Осыған байланысты, жаңа өсімдіктерді, яғни қант алмастырғыш шикізаттарды өсіру технологиясын және тағамдық қоспалар негізінде биологиялық белсенді қоспаларды алу, сонымен бірге қант диабетіне, семіздікке, жүректің ишемиялық ауруына және т.б. ауруларға шалдыққан науқастарға арнаулы бағытталған емдік және алдын алу қасиеттері бар функционалдық тағам өнімдерін жасау тәсілдерін жасау өзекті мәселе болуда [8].
Соңғы жылдары Еуропалық Одақ, Солтүстік және Оңтүстік Америка елдерінде, Жапонияда және бірқатар елдерде функционалды тағам өнімдері қазіргі адамдарда кеңінен таралған аурулардың алдын алу (атеросклероз, семіздік, онкологиялық аурулар, остеопороз, қант диабеті - сусамыр т.б.) және тұрғындар денсаулығын тағамтану жүйесін жақсартатын тағам өнеркәсібінің жаңа, әрі келешегі бар бағыты ретінде танымал болып келеді.Функционалды тағам өнімдерінің мысалы ретінде тағамдық талшықтар - пребиотиктермен, пребиотик-микроағзалармен (бифидо - лактобактериялар), антиоксидаттармен, А,Е,С, бета-каротин витаминдерімен, минералды заттектермен (кальций және т.б.), микроэлементтермен (темір, мырыш, фтор, селен және т.б.) және флавоноидтермен (фитоэстрагендер, кверциттер және т.б.) байытылған өнім өнімдерін атауға болады [11].
Функционалдық тағам өнімдері мен биологиялық белсенді қоспалар адамға жетіспейтін функционалды ингредиенттермен қамтамасыз етуімен ерекшеленеді. Егер қабылдауға арналған өнімдер (таблетка, капсула, ұнтақ және т.б.) дәрілік заттар формасына ұқсас келсе, онда бұл тағамға биологиялық белсенді қоспа. Егер де функционалды ингредиенттер ағзаға дәстүрлі өнім түрінде жеткізілетін болса, онда бұл функционалдық тағам өнімдері. Одан басқа ерекшеліктің бірі - биологиялық белсенді қоспаның әсер ететін заттек концентрациясы функционалды қажеттіліктерден едәуір асырып берілуі мүмкін, сондықтан биологиялық белсенді қоспаны сатылап тағайындайды да, белгілі уақыт аралығында ғана қабылдайды [9].
Функционалдық тағам өнімдері құрамындағы адам ағзасының реакциясы мен функцияларын реттейтін әсері бар функционалды ингредиенттердің концентрациясы оңтайлы немесе тиімді, физиологиялық деңгейге жақын болғандықтан, бұл өнімдер ұзақ мерзімде қолданыла алады [11, 12].
Болашақтың өнімдерін тағамдық және биологиялық белсенді қоспаларды қолданбай жасау мүмкін емес. Олар технологиялық процестерде дайын өнімнің сапасын жақсартуда, сақталу мерзімін ұзартуда, немесе олардың тағамдық құндылығын арттыруда, сонымен қатар өнімге функционалды немесе емдік қасиет беру үшін кеңінен қолданылады [7].
Адам денсаулығын сақтау мен сүйемелдеуде тағамдық өнімнің қауіпсіздігін қамтамасыз етудің маңызы ерекше. Бүкіләлемдік денсаулық сақтау ұйымының деректері бойынша, адам ағзасына бөгде заттектердің 80-95 пайызы тағамдық өніммен, 4-7 пайызы ауыз сумен, 1-2 пайызы атмосфералық ауадан дененің тері жамылғысы мен оған жанасып тұрған тіндері арқылы түседі [10].
Тағам ресурстарының экологиялықгигиеналық қауіпсіздігі қазіргі заманның ерекше маңызды проблемасы болғандықтан, көптеген бағыттардағы зерттеулерді тереңдетіп, кеңейту - уақыт талабы. Ғылым мен техниканың дамуы нәтижесіндегі жаңа технологиялық мүмкіндіктер, экологиялық жағдайдың нашарлауы, тағам өнімдері нарығындағы талапты бәсекелестік тек дәстүрлі өнімдерді шығару технологиясын түбегейлі жетілдіруді қажет ете қоймай, бүгінгі күн талаптарына сәйкес жаңа буын өнімдерін шығаруға назар аудару қажеттігін көрсетеді.
Құрамы үйлестірілген, құнарлығы төмен, құрамындағы қант пен май көлемі аз және функционалды ингредиенттер саны жоғары, аурулардың алдын алу және емдік бағыты белгіленген, сақталу мерзімі ұзақ болатын жылдам дайындалатын өнімдердың қажеттігі өсіп келеді [13].
Емдеу және алдын алу тағамдық өнімдерін шығарғанда жиі қолданылатын функционалды ингердиенттердің ішінде, витаминдермен және - қатар, ерекше орында талшықтар да тұрады. Қазіргі кезде оларды үйлестіретін заттар ретінде ғана емес, сонымен қатар асқазан - ішек жолдарының функционалды белсенділігін, көмірсу және майлардың алмасуын реттеуге қатысатын тағамтанудың маңызды факторы ретінде қарастырылады [14].
Тағамдық талшықтардың негізгі көзіне құрамында клетчатка, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин мен лигин бар дәнді дақылдар, көкөністер мен жемістер жатады [13].
Функционалды тағам өнімдері ішінде құнарлығы төмен, құрамындағы жеңіл қорытылатын көмірсу мөлшері өте аз, тұтыну барысында қандағы қант мөлшерін азайтатын өнімдердың өз орны бар. Өнімнің бұл түрі дене салмағы артқан, қант диабетіне шалдыққан, семіздікке душар және басқа да ауқатқа тәуелді аурулармен ауыратындарға қажет. Осыған орай бұл мәселе тәттілейтін заттектерді кеңінен енгізу арқылы шешіледі. Төмен және нөльге жақын құнарлық беретін бұл қоспалардың дәмі тәтті, зиян емес, көмірсу алмасуына әсері жоқ, суда жақсы ериді, асшеберлік өндеуге төзімді болып келеді [15].
Ең көне функционалды тағамның мысалы ретінде сүт өнімдерін келтіруге болады. Оларды түрлі пайдалы сүт қышқылды және бифидобактериялар штамдарының көмегімен сүтті ферментациялау арқылы алады. Ферментация барысында ашыған сүт өнімінде тірі сүт қышқылды және бифидобактериялар жиналады, сонымен қатар төмен молекулярлық пептидтер, бос амин қышқылдары, витаминдер, органикалық қышқылдар, асқазан-ішек жолдарының функционалды белсенділігіне қолайлы әсер ететін иммундық факторлар деңгейінің өсуі байқалады [13, 14].
Тәттілеуіштер қазір тағам өнеркәсібінің барлық салаларын қамтып, тек емдәмдік тағам өндірісінде ғана емес, көпшілік тұтынуына арналған өнімдер өндірісінде де қолданылады. Қазіргі заманғы тәттілейтіндер нарығы толығымен шетелдік - импортты тәттілеуіштері есебінен қалыптасқан. Мысалы, аспартам, ацесульфам К, сахарин, цикламат, сукралоза және т.б. Ерекше орында тұратындары - тағам өнеркәсібінің түрлі салаларында кеңінен қолданылып келетін құрнарлығы төмен, қолжетімділігі жеңіл көмірсулардың деңгейі азайтылған төмендетілген, түрлі шикізат көздері негізінде дайындалғандар. Бірақ олардың адам ағзасына әсер ету механизмі толығымен зерттелмеген және олардың кері әсері де бағаланбаған. Оларды жасанды қарқынды тәттілеуіштер деп атайды [16].
Бірақ олардың пайдасы мен қолдану қауіпсіздігі туралы ой - пікірлер бір түйінге келмеген. Осыған орай өсімдіктерден өндірілетін үйреншікті, табиғи тәттілеуіштерге ізденіс үнемі жүргізіліп отыр. Мысалы, өсімдік шикізатынан тәттілігі қарқынды деп бағаланған заттектер қатары шығарылды: мираулин, монелин, севизид, глициризин және т.б. Ең танымал болғаны стевиядан өсімдігінен өндіріп шығарылатын стевиозид қанттан 300 есе тәтті [2, 3].
Биологиялық белсенді қоспалардың келешектегі көздеріне стевия (Stevia rebaudiana Веrtопi) сияқты өсімдіктерден алынған дәстүрлі емес қоспалар жатады [16].
Стевиядан өндірілген стевиазидтер кешені құнарлы емес, дәмі жағымды тәтті, сондықтан да емдәмдік тағамтану барысында көмірсуларды алмастыра алады. Мұқият жүргізілген зерттеулер қантты стевиазидтермен алмастыруға кері көрсеткіштер жоқ екендігін, керісінше көмірсу алмасуы бұзылғанда, семіздікте, астеросклерозда, панкреатитте және диабетте ұсынылатынын көрсетті [17].
Бөлініп шығарылатын стевиазидтерден басқа стевияның кептірілген және ұнтақталған жапырақтарын түрлі өнім өнімдеріне қосымша ретінде қолдануға болады, яғни стевиядан тәтті заттектерді бөліп алуға да, бөлмей алуға да болады. Ал стевия жапырақтарын ұнтақтап қолдану өнімнің органолептикалық көрсеткіштеріне әсерін тигізбейді. Стевия Stevia rebaudiana (Beroni) Hemsey көпжылдық өсімдігі, астралар тұқымына жатады (Asteraceac), қазіргі замандағы өсімдік егу ісінде ауыл-шаруашылықтың ең жас саласы, егіпөсіру ісі ХХ ғасырдың 50-ж.ж. басталған [16].
Соңғы 20 жыл бойына стевияны көпшілікке арналған тағамдар өндірісі технологиясында қолдану жөніндегі зерттеулер жүргізіліп басылымға шықты. Сонымен, Жапонияда технолог-мамандар жаңа тағам өнімдерін шығаруда стевияны қолдануға қатысты құнды нәтижелер алды.
Стевиозид және басқа да стевияның сығындылары, үйреншікті және жасанды супертәттілеуіштерге қарағанда, жылумен өңдеуге төзімді болып шықты. Жүргізілген зерттеулер түрлі РН ортасында 100ºС температураға дейін 24 сағат бойына қыздырғанда ыдырау көрсеткіші төмен болатынын көрсетті. Сонымен қатар, стевия сығындылары ферменттелмейтіні, пісірілген немесе отқа қыздырып дайындалған өнімдердің қараюына әсерін тигізбейтіні көрсетілді. Стевияның және бір ерекшелігі - қышқыл ерітіндіде тұнба түзбейді, бұл оны газдандырылған алкогольсіз сусындардың тәттілеушісі ретінде қолдануға кең мүмкіндік береді. Ең соңғысы, тоңазытылған, және тоңазытылмаған тәттілік деңгейі төмен түрлі десерт өнімдерінің рецептілері дайындалды. Бұл жағдайда тәттілеуіштер өзінің түрлі технологиялық өңдеулерге төзімділігін көрсетіп, өзгеріске ұшырамады. Осындай және стевияларды қолдануға қатысты басқа да рецептілерде стевиозидтер өзін әмбебап тәттілеуіш компоненті ретінде көрсетті [19].
Бүгінгі таңда стевиозидтерді сонымен қатар нан өнімдерін дайындауда да қолданады. Тағамдық талшықтар секілді түрлі қоспаларды стевиозидтер қатарындағы табиғи тәттілеуіштермен үйлесімді қолдану қажетті қасиеті бар, кез келген талапты қанағаттандыра алатын өнімдерді шығаруға мүмкіндік береді. Сондықтан да түрлі асшеберлік өнімдерді және нан өнімдерін стевиозидтерді қолданып дайындағанда тек дәмді өнім шығып қоймай, функционалды көзқараспен қарағанда пайдалы да болады. Стевиозидтерді және тағамдық талшықтарды қолданып емдәмдік вафли және органолептикалық көрсеткіштері жоғары болатын ұннан дайындалатын өнімдерді шығару мүмкіндігі бар, олар құнарлығы төмен және балалардың және емдәмдік тағамтануында қолданыла алады [4]
Жапонияның және Бразилияның тұтынушылары стевия сығындыларын қауіпсіз әрі құнарлығы жоқ үйреншікті тәттілеуіш ретінде қолданады. Әдетте стевия ұсақталған шөп ұнтағы, тұнба, өсімдіктің өзінен дайындалған шай немесе басқа шөптерден дайындалған шайларға қосымша ретінде қолданылады. Стевия жапырағының ұнтағын барлық тағамдарға ботқаларға, сорпаларға, шайларға, сүтке, айранға, йогуртқа, асшеберлік тағамдарға және т.б. өнімдерге дәстүрлі емес қоспа ретінде қосады. Және де бұл өнімді әлемдік нарықта тұтыну көрсеткіші үнемі өсіп отыр [17].
Стевиядан өндірілген тәттілеуіштерге сұраныстың өсу себебі олардың жоғары тәттілігінде (стевиозид қанттан 250 - 300 есе тәтті), құнарлығы жоқ, тіс жиегінің дамуын болдыртпайды, қыздыруға, сілтілерге, қышқылдарға төзімді, ашымайды, ең бастысы - тұтыну барысында адам үшін қауіпсіз, себебі табиғи тәттілеуіштер қатарына жатады [19].
Тағам концентрациясының өнеркәсібі мен Арнайы тағам технологиясы - ның ғылыми-зерттеу институтының соңғы зерттеулерінің нәтижелерінде (Мәскеу қаласы) қазіргі уақытта өндіріліп отырған бағыттардың ішінде болашағы бар деп биологиялық белсенді заттектерге бай, өсімдік шикізатынан дайындалатын шай сусындарын тану тегі расталады. Ерекше назар аударатыны, құрамына жеңіл қорытылатын көмірсулер енетін шикізат түрлері. Оларды диабет ауруымен ауыратындарға ұсынады. Осы шикізаттар қатарына стевияның жапырақтары мен жас шыбықтары жатады, оны халық арасында әсел - шөп деп те атайды [6].
Жаңа технология бойынша өндірілген стевиялық шайдың дәмі тәтті болатынын есепке алсақ (15 г қант бар қара қоңыр тәтті шайдан ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz