ყვავილის მტვრიდან ჭეოს მომზადება ფუტკრის ბუდის (ფიჭები) გარეშე თანამედროვე ბიოტექნოლოგიური ხერხებით

 ჭეოს  წარმოება და მოხმარება ადამიანის მიერ საყოველთაო ყურადღების ცენტრშია პროდუქტის უნიკალური თვისებების წყალობით: საწყისი მასალისაგან (ყვავილის მტვერი-ფეხგუნდა) იგი აშკარად გამოირჩევა ცოცხალ ორგანიზმზე თავისი კეთილმყოფელი ზემოქმედებით.

საკმაოდ მრავალრიცხოვანი დაავადებებისგან, რომლებზეც ჭეო თავის დადებით ზემოქმედებას ავლენს, ერთ-ერთი საყურადღებო მხარეა აქტიურობა ინფექციური სნეულებების მიმართ, რაც მჟღავნდება ორგანიზმის იმუნიტეტის გაძლიერებით და აღდგენითი პროცესების დაჩქარებით (Туников и др.,   2001;   Ахметова  и др.,   2010;  Bakour a. Hamada, 2017). 

ჭეოს წარმოება დღემდე აგებულია ტრადიციული ხერხების გამოყენებაზე, რაც თავის მხრივ უკავშირდება სეზონურობას:

სკიდან იგი ამოიღება გაზაფხულზე ან ზაფხულის ბოლოს;

მეფუტკრე ხშირად იძულებულია, დაარღვიოს ჭეოიანი ფიჭების მთლიანობა;

ფიჭა  დაბინძურებულია გარეშე ნივთიერებებით (ხელოვნური ფიჭის შესაძლო ფალსიფიკაცია, ფუტკრის საკვების (რძე) ნარჩენები, ბარტყის პერანგი და ექსკრემენტები, სამკურნალო პრეპარატები და სხვ.);

ფიჭისგან ჭეოს განცალკევება  საკმაოდ რთული და შრომატევადი პროცესია, რაც აისახება მზა პროდუქტის ფასზე, რაც რიგითი მომხმარებლისათვის  ხელმისაწვდომი არ არის.

 ტექნოლოგიური პროცესის სრულყოფისათვის შესრულებული კვლევები. ზემოაღნიშნული არასასურველი მხარეების თავიდან ასაცილებლად  ჩვენ საწყის მასალად ავიღეთ ფუტკრის მიერ შეგროვებული ყვავილის მტვერი, ბუნებრივი ან გამშრალი კარადაში 40⁰C -მდე, ნარჩენი ტენიანობით 10-12მას.%. უკანასკნელ შემთხვევაში მასში აღვადგენდით ტენიანობის საწყის მაჩვენებელს (26-29%, ფეხგუნდის  მთლიანობის დაურღვევლად). წყალთან  ერთად ემატებოდა რძემჟავა მიკრობის სპეციალიზებული შტამი, წინასწარ შერჩეული სხვადასხვა სახეობათაგან, სუბსტრატის მაღალი კონცენტრაციის პირობებში მოქმედების უნარით. მიკრობის საკვებ არედ გამოყენებულ იქნა სრულად ჰიდროლიზებული საქაროზა (ინვერსიული შაქარი) რძემჟავის წარმოქმნის ვარაუდით, რაც დადასტურდა ჭეოში სხვა პროდუქტის (მაგ., ძმარმჟავა მისთვის დამახასიათებელი სუნით) არარსებობით.  მზა პროდუქტში აქტიური მჟავიანობის  (pH) ზღვრები უნდა ყოფილიყო 4,1-3,8. ინკუბაციის პროცესის მსვლელობაზე  დადებითად იმოქმედა დასამუშავებელ მასალაში  CO₂– ის არის შექმნამ, რაზედაც იხარჯებოდა  არა უმეტეს 50 საათისა. რძის პროდუქტების საწარმოებში არსებული დროის რეჟიმისაგან განსხვავებით (რამდენიმე საათი) ჭეოს დამზადებისთვის საჭირო დროის მკვეთრი ზრდა აიხსნება ნარევში ყვავილის მტვრის მაღალი (71-72მას.%) კონცენტრაციით, რამაც შესაბამისად შეაფერხა რძემჟავა ბაქტერიების აქტივობა. მზა ჭეოში რაიმე არასასურველი მიკრობული პროცესების განვითარების საწინააღმდეგოდ ხდებოდა მისი ნაწილობრივი გაშრობა 16-17 მას. %-მდე ტენის შემცველობით. გარდა ამისა, მომხმარებლის სურვილისამებრ ჭეოს შეზღუდული რაოდენობით ემატებოდა ანალოგიური ტენიანობის თაფლი მაღალი ანტიმიკრობული აქტივობით. Чудаков-ის (1979) მონაცემებით, ამ თვისებით გამოირჩევა წაბლის თაფლი, რომელიც ჩვენს შემთხვევაში რამდენადმე ამცირებდა ჭეოს სიმწკლარტეს, მაგრამ არ ახშობდა სპეციფიკურ საგემოვნო თვისებებს. შრობა მიმდინარეობდა ატმოსფერული წნევის პირობებში, 38-40⁰C ტემპერატურაზე ჩვენს მიერ შემუშავებული  ტექნოლოგიით (საავტორო უფლება #5870), 16-17 მას.% ტენის შემცველობამდე, ხოლო მისი ხანგრძლივობა არ აღემატებოდა 4,5-5საათს. ატმოსფერული ჟანგბადისაგან დაცვის მიზნით ქილებში ჩადებულ ჭეოში იქმნებოდა ნახშირორჟანგის არე, რამაც ხანგრძლივი ვადით შენახვის პროცესში უზრუნველყო ფერისა და სასაქონლო სახის სრულყოფილად შენარჩუნება.

მიღებული პროდუქტის უსაფრთხოების შემოწმება. შემუშავებული ტექნოლოგია  რამდენადმე განსხვავდება ფუტკრის ბუდეში (ფიჭებში)  ჭეოს მომზადების პროცესისაგან, კერძოდ:

– ამ უკანასკნელში ჭეო მზადდება ნედლი ყვავილის მტვრისაგან 33-35⁰C ტემპერატურაზე, 15-17 დღეღამის განმავლობაში. ჩვენ ჭეოს ვამზადებდით ძირითადად გამშრალი მტვრის საფუძველზე, მისი საწყისი ტენიანობის აღდგენით 26,4-28,8%-მდე, სპეციალიზებული რძემჟავა მიკრობისა და ინვერსიული სიროფის დამატებით. პროცესის საერთო ხანგრძლივობაა 50-60 საათი, მიკრობული  კულტურის აქტივობისაგან დამოკიდებით;

– ორივე შემთხვევაში შექმნილი ანაერობული პირობებისა და პროტეინის მაღალი შემცველობის გამო შესაძლებელია პროდუქტში არასასურველი მიკროფლორის განვითარება. ასეთი შემთხვევები აღნიშნულია ბუნებრივი ჭეოს მომზადების პროცესში (ქ-ნი ნ. ჩაკვეტაძე, პირადი შეტყობინება).

ამ მოსაზრებათა გამო მიზანშეწონილად ჩაითვალა მზა პროდუქტში სხვადასხვა სახეობის მიკროორგანიზმების შესაძლო გამრავლების დადგენა, მათ შორის ბოტულიზმის აღმძვრელის სპორების ვეგეტატიურ ფორმაში გადასვლა, გამრავლება და ტოქსინის დაგროვების შესაძლებლობა. სამუშაო შესრულდა საზოგადოებრივი ჯანდაცვისა და დაავადებებთან ბრძოლის ეროვნულ ცენტრში.

სამუშაოს საწყის ეტაპზე შემოწმდა ჩვენს მიერ მომზადებული ჭეოს ნიმუშების, როგორც საკვები დანამატის, უსაფრთხოება თეთრ თაგვებზე, ორალურად მიცემით. დადგინდა, რომ  პროდუქტს საცდელ ცხოველებზე რაიმე ნეგატიური გავლენა არ მოუხდენია.

მომდევნო ეტაპზე მზა პროდუქტის შემადგენელი კომპონენტები დასნებოვნდა ბოტულიზმის სპორებით, ჩაიდგა ნიმუშები ინკუბატორში  10-დღიანი ვადით 37⁰C  ტემპერატურაზე და შემდეგ მიეცა თეთრი თაგვების საცდელ ჯგუფს. საკონტროლო ჯგუფი იღებდა ჩვეულებრივ სამეურნეო ულუფას. ექსპერიმენტის მსვლელობაში არ აღნიშნულა საცდელი ცხოველების მოწამვლის ან დახოცვის ფაქტები. ამრიგად, შემუშავებული ტექნოლოგიით დამზადებულ ჭეოში არ არსებობს ბოტულიზმის აღმძვრელის სპორების გამრავლების შესაძლებლობა.

საქართველოს ბიორაციონალური ტექნოლოგიების კვლევით ცენტრში ჩატარდა ექსპერიმენტი Esherichia coli-სა და Staphylococcus  aureus მიკრობების საკვებ არეში  როგორც სუფთა ჭეოს, ისე თაფლდამატებული პროდუქტის შეტანით აღნიშნულ მიკრობულ კულტურებზე მოქმედების  ეფექტიანობის დასადგენად.საკვებ არედ გამოყენებული იყო ხორც-პეპტონიანი აგარი.  ინკუბაციის რეჟიმი ითვალისწინებდა 24-საათიან მონაკვეთში აღნიშნული მიკრობების გამრავლებას. ქვემოთ მოტანილია ამ დაკვირვების შედეგები ფოტოების სახით.

ჭეოს პრეპარატებით Esherichia coli-სა (1) და Staphulococcus aureus (2) დათრგუნვის ზონები როგორც სუფთა ჭეოს, ისე ჭეოსა და თაფლის ნარევით ორივე მიკრობზე ზემოქმედების დროს აშკარადაა გამოკვეთილი მათი ზრდის დათრგუნვის ზონები, რომლებიც შეადგენენ: Esherichia coli-ს შემთხვევაში  33  მმ-ს, ხოლო Staphylococcus aureus-ზე ზემოქმედების დროს-31  მმ-ს, რაც მოწმობს ამ პროდუქტის  ანტიმიკრობული აქტივობის შენარჩუნებას ყვავილის მტვრის გადამუშავების პროცესში.

ჭეოს უკვე ცნობილი ანტიმიკრობული თვისებებიდან გამომდინარე, ძალზე საინტერესო იქნებოდა მისი ბიოლოგიური ზემოქმედების შესწავლა კორონავირუსის (Covid-19) გამრავლების ან ადამიანის ორგანიზმში მისი დათრგუნვის შესაძლებლობაზე. სამწუხაროდ, ჩვენ საქართველოში მოკლებული ვართ შესაბამისი კვლევის ჩატარების საშუალებას. თუ ჟურნალის მკითხველთაგან ვინმეს გაუჩნდება მსგავსი სურვილი და შესაბამისად- ექსპერიმენტის შესაძლებლობა, სიამოვნებით დავეხმარებით საჭირო რაოდენობით ჭეოს საცდელი პარტიის გადაცემით.

ჭეოს  ბიოქიმიური კვლევის შედეგები. მკვლევარების მიერ ჩატარდა მიღებული პროდუქტის ბიოქიმიური დახასიათება: ჟანგვადობის მაჩვენებელი, წყალბად-იონთა კონცენტრაცია. შპს “გლობალ-ტესტის“ საგამოცდო ლაბორატორიაში დადგინდა β -კაროტინისა და ფლავონოიდე- ბის შემცველობა. შედეგები მოტანილია ქვემოთ.

ჟანგვადობა განისაზღვრა გოსტ 31 776-2012-ის მიხედვით, რომლითაც იგი ლიმიტირებულია 23 წამით (არა უმეტეს) და ემყარება 0, 1 მოლ/სმ³ მანგანუმმჟავა კალიუმის გაუფერულებას. სხვადასხვა პერიოდში მომზადებული ჭეოს ნიმუშების ჟანგვადობის დრო მერყეობდა 12-18 წამის ფარგლებში, რაც პასუხობს გოსტის მოთხოვნებს.

რაც შეეხება წყალბად-იონთა კონცენტრაციას, ამავე გოსტის მიხედვით მაჩვენებელი 3-ზე ნაკლები არ უნდა იყოს, თუმცა ცხოველის საკვების (სილოსი) ნორმების მიხედვით ყველაზე მიზანშეწონილია 3,8-4,2. თუ  pH  3,6-ზე უფრო ნაკლები იქნებოდა, მიეთითებოდა, რომ ეს საკვები ზედმეტად მჟავე რეაქციისაა და საჭიროებდა განმჟავებას. ჭეოს გოსტის ასეთი დაბალი მაჩვენებელი (მაღალი მჟავიანობა), სავარაუდოდ, უნდა აიხსნას საწყის მასალაში თაფლის ჭარბი შემცველობით. ამ მაჩვენებლის ჩვენეული რეკომენდაცია (4,1-3,8) უზრუნველყოფდა წარმოებული ჭეოს შენახვადობას და ნორმირებული იყო დასამატებელი მონოსაქარიდებისა და რძემჟავა ბაქტერიების რაოდენობის ოპტიმიზაციით.

როგორც ყვავილის მტვერში, ისე  ჭეოში სპექტროფოტომეტრულად განსაზღვრულ იქნა კაროტინოიდების შემცველობა 450 nm- ზე. კვლევის შედეგები დაახლოებით თანაბარი აღმოჩნდა და მშრალ პროდუქტებში მერყეობდა 7,3- 7,7მგ/%-ის ფარგლებში  და ეთანხმება E.Biehler & et al (2010) მონაცემებს, რომელიც ეხება ხილსა და ბოსტნეულში კაროტინოიდების შედარებითი კვლევის სამ მეთოდს. თეორიულად მოსალოდნელი იყო ყვავილის მტვერთან შედარებით ამ ნივთიერების შემცველობის დაქვეითება ბაქტერიული ფერმენტაციის პროცესში დამატებითი სითბური ზემოქმედების გამო. ამასთან არ არის გამორიცხული ზოგიერთი მეთოდური ხასიათის უზუსტობანი, რაც ვერ გავითვალისწინეთ კვლევის პროცესში. მიუხედავად ამისა, შეიძლება დავასკვნათ, რომ ახალი ტექნოლოგიით ჭეოს მიღება არ იწვევს საწყის პროდუქტში კაროტინოიდების შემცველობის რადიკალურ შემცირებას. ბიოქიმიური კვლევის წინასწარი შედეგები მიუთითებს, რომ საჭეოე მასალის დამუშავების პროცესში მაჩვენებლების გაუარესება არ შეინიშნება. მიკრობიოლოგიური კვლევის შედეგების მიხედვით პროდუქტი ინარჩუნებს თავის ბიოლოგიურ აქტიურობას. ამასვე მოწმობს ყვავილის მტვრისა და ჭეოს მორფოლოგიური მაჩვენებლები (იხ. ფოტოები).

             ყვავილის მტვერი                                            ჭეო                                         ჭეო თაფლთან ერთად       

ნიმუშების ფერის მიხედვით შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ გადამუშავების პროცესში იგი თითქმის  არ იცვლება. მისი ცვლილება შეიმჩნევა მხოლოდ მაშინ, თუ ჭეოს კომპონენტები (თაფლი და ჭეო) მკვეთრად განსხვავებული ფერისაა, თუმცა ეს უკვე მიღებული პროდუქტის ხარისხის გაუარესებას არ მოწმობს.

ჭეოს წარმოებისათვის საჭირო ძირითად ტექნოლოგიურ მოწყობილობაში შედის: ბიოლოგიური თერმოსტატი, საშრობი კარადა გაძლიერებული შიგა აერაციით, pH-მეტრი, ვაკუუმ-კამერა, წნევაგამძლე ბალონი რედუქტორით. არასტანდარტულ მოწყობილობაში იგულისხმება   ამრევი, რომელმაც ნაზავს (ყვავილის მტვერი, მარტივი შაქრები, რძემჟავა ბაქტერიები, წყალი და სხვ.)  შერევის პროცესში უნდა შეუნარჩუნოს ჭეოს მარცვლოვანი სტრუქტურა, რაც პროდუქტის ბუნებრიობის დაცვის ერთ-ერთი ელემენტია. ასეთი დანადგარის არქონის გამო ჯერჯერობით სამუშაო ხელით სრულდება, თუმცა ეს ოპერაცია პროდუქტის თვითღირებულებაზე მნიშვნელოვან გავლენას არ ახდენს.     

ჭეოს წარმოების ტექნიკურ-ეკონომიკური შეფასება. ამ პროდუქტის წარმოებაში შეტანილია შემდეგი ტექნოლოგიური სიახლეები:

– პროცესის საერთო გამარტივება: ფიჭებიდან ამოღების ნაცვლად მეფუტკრეობაში ყვავილის მტვრის შეგროვების  კარგად შემუშავებული ტექნოლოგია ლაბორატორიაში ან საწარმოში შემდგომი გადამუშავებით;

– ყვავილის მტვრის გადამუშავების ბიოტექნოლოგიური ხერხი საერთო ხანგრძლივობით 55-60 საათი , ნაცვლად 2,5 კვირისა (ტრადიციული მეთოდი);

– რძემჟავა ბაქტერიების მიერ ტრადიციული სუბსტრატის-ლაქტოზის ნაცვლად სრულად (მონოსაქარიდებამდე) ჰიდროლიზებული საქაროზის გამოყენება ჭეოში რძემჟავის დაგროვებით;

– ტექნოლოგიური მოწყობილობის სიმარტივე და სიიაფე.

პროდუქციის წარმოების ეკონომიკური ეფექტი  განისაზღვრება რამდენიმე პარამეტრით:

– თვითღირებულების დადგენისათვის შეიძლება ვისარგებლოთ სქემით: საწყისი ნედლეულის საბაზრო ფასს+მისი ოდენობის 30% საწარმოო ხარჯების სახით;

– ჭეოს საბაზრო ფასში შედის მოგების %, რომელიც შეიძლება განისაზღვროს: თვითღირებულება+ მოგება. თუ გამშრალი მტვრის საბაზრო ფასი 55-60 ლარს უდრის, მაშინ ჭეოს საბოლოო ღირებულება, სავარაუდოდ, 150-160 ლარს ეტოლება;

– ტრადიციული ხერხით მიღებული ჭეოს ფასი დღეს 250-300 ლარს უდრის. შესაბამისად, ახალი ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა, მზა პროდუქტის ღირებულება , სავარაუდოდ, 1,9-ჯერ შევამციროთ.

დასკვნა:

1. ყვავილის მტვრის ჭეოდ გარდაქმნისათვის შემუშავებული ბიოტექნოლოგიური  ხერხი საშუალებას იძლევა, სამუშაო ჩატარდეს ფუტკრის ბუდეში მიმდინარე პროცესის ანალოგიურად-რძემჟავა  დუღილის განხორციელებით. მიღწეულია ამ სამუშაოთა შესრულება 55-60 საათის განმავლობაში, პროდუქტის ხარისხისა და ჯანმრთელობისათვის სასარგებლო  თვისებების შენარჩუნებით;
2. ჭეოს წარმოების პროცესში გამოყენებული სიახლეებია: რძემჟავის წარმოქმნა სრულად ინვერსირებული საქაროზის ხარჯზე: როგორც ფერმენტაციის, ისე შენახვის პერიოდში, ატმოსფერული ჰაერის ჩანაცვლება ნახშირორჟანგით; პროდუქტის საწარმოებლად საჭირო დროის რადიკალური შემცირება (55-60 საათი 2,5 კვირის ნაცვლად); მზა ჭეოს ტენიანობის ოპტიმიზება 4,5-5 საათის განმავლობაში  არა უმეტეს 40⁰ C ტემპერატურაზე, საშრობი კარადის შიგა სივრცის გაძლიერებული აერაციით; ჭეოს ანტიმიკრობული თვისებების გაძლიერება მაღალაქტიური თაფლის შეზღუდული რაოდენობის დამატებით (საჭიროების შემთხვევაში);
3. შემუშავებული ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა, ჭეოში დაითრგუნოს ჯანმრთელობისათვის საშიში მიკროორგანიზმები: Clostridium botulinum, Esherichia coli  და   Staphilococcus aureus  პროდუქტის განზრახ  დასნებოვნების პირობებშიც კი, ხოლო მისი ხარისხობრივი მაჩვენებლები (pH, ჟანგვადობა, β -კაროტინისა და ფლავონოიდების შემცველობა) რჩება სტანდარტული მოთხოვნების დონეზე;
4. ინოვაციური ხერხით (ფუტკრის ბუდის გარეშე) ჭეოს დამზადებით შესაძლებელია მისი საბაზრო ფასის რადიკალური (1,9-ჯერ) შემცირება, პროცესის განხორციელება წლის ნებისმიერ პერიოდში, ჭეოს მოხმარების გაზრდა მოსახლეობის ნაკლებადშეძლებული ფენის მიერ და საექსპორტო პროდუქტების ნუსხაში ჩართვა, რის საფუძველსაც იძლევა მისი შეუდარებლად დაბალი ფასი-ძირითადი მოთხოვნა კონკურენტუნარიანი პროდუქციის მიმართ.

ავტორი გამოხატავს მადლიერებას საქართველოს საზოგადოებრივი ჯანდაცვისა და დაავადებებთან ბრძოლის ეროვნული ცენტრის თანამშრომლების: პ. იმნაძისა და ლ.მალანიას, აგრეთვე, ააიპ   „ ბიოტექსის“ თანამშრომლის  მ. ჟვანიას მიმართ კვლევითი სამუშაოების ჩატარებაში აღმოჩენილი დახმარებისათვის.

გიორგი მაძღარაშვილი,

სმმ დოქტორი, პროფესორი          

                 გამოყენებული ლიტერატურა

 1.Туников Г.  М.  и др.  Технология производства и  переработки продукции пчеловодства.  М.,  Колос,  2001                           

2. 2. Bakour M., Hamada I. & et al Antioxidant Activity and Protective Effect of Bee Bread (Mixture of Honey and  Pollen)… 45-th International Congress of Apimondia, 2017, p.23

3.Biehler E.,  Mayer F.,  Hoffman l., Krause    For Carotenoid Determination in Frequently Consumed Fruits and Vegetables. J. of Food Science,  2010, vol. 00,  C1-C7

4. მაძღარაშვილი გ. მეთოდური ნაშრომი #5870, ხსნარებისა და თხევადი მექანიკური ნარევების დაბალ ტემპერატურაზე შესქელების ტექნოლოგია, საქპატენტი , 2014.

5.Чудаков В.  Технология  продуктов пчеловодства  М.,   Колос,  1979

6.Мадзгарашвили Г.   др.  Способ производства гидролизата сахарозы,  А.  с.  №578341 С13К 3/00  1977

 7.ГОСТ  РФ  № 31776-2012  Перга.  Технические условия                                               

8. ГОСТ  РФ  ;   №54058-2010).  Продукты пищевые функциональные.  Метод определения. каротиноидов. М.,  Стандартинформ ,  2019 (rus.)