Несмотря на более чем полуторавековую историю знаменитых Ессентукских минеральных вод, производители в сотрудничестве с российскими учеными продолжают расширять знания о них, чтобы обеспечивать качество продукта и сохранять его в первозданном виде.
Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН, Пятигорского НИИ курортологии Федерального медико-биологического агентства России и Геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова провели уникальные работы по переоценке запасов легендарных минеральных вод, изучению геохимических особенностей и микробных сообществ водоносных горизонтов Ессентукского месторождения. По результатам научных исследований компания «Холдинг Аква» внедрила на производстве минеральных вод «Ессентуки № 4» и «Ессентуки № 17» высокотехнологичные методы анализа и усовершенствовала ряд производственных протоколов. Кроме того, проведенные исследования позволили обнаружить уникальную экосистему, которая может служить современной моделью древнейших экосистем Земли возрастом миллиарды лет.
Знаменитые минеральные воды Ессентуков известны своими целительными свойствами давно. Вода добывается из водоносных горизонтов из недр Земли с километровых глубин. Но чтобы доставить ее до потребителя в первозданном виде необходимо учитывать множество нюансов. Минеральная вода может терять свои свойства при розливе и длительном хранении. Это происходит из-за дегазации (потери СО2 и Н2), окисления при транспортировке, а также осаждения окисленных форм железа. Кроме того, природная органика в воде становится пищей для аэробных микроорганизмов. В водоносных горизонтах их количество очень мало, однако на воздухе они могут начать активно размножаться. В ёмкостях-накопителях или бутылках с водой может оказаться и посторонняя микрофлора. Как природные, так и «занесенные» микроорганизмы могут ухудшать питьевые и товарные качества воды: вызывать выпадение органического осадка, изменение вкуса и запаха при хранении. Поэтому промышленный розлив восстановленных глубинных высокоминерализованных вод типов «Ессентуки № 4» и «Ессентуки № 17» — процесс, не уступающий по сложности изготовлению кисломолочной и другой пищевой продукции, содержащей живые культуры микроорганизмов.
По заказу ООО «Холдинг Аква» (компания является единственным в мире производителем минеральных вод «Ессентуки № 4», «Ессентуки № 17» и «Нарзан») ведущие российские микробиологи и геохимики провели не имеющие аналогов в мировой практике детальные исследования бутилированной минеральной воды на производственной площадке в Ессентуках. Также, они изучили микрофлору всей линии розлива минеральных вод — от цистерны до бутылок.
«Мы обнаружили, что подземная микробиота может принимать активное участие в формировании состава Ессентукских вод. Она влияет на концентрацию CO2 и (би)карбонатов, а также на подвижность бора и других микроэлементов, важнейших с точки зрения медицины. Это происходит за счет биологического контроля окислительно-восстановительного потенциала воды и водовмещающих пород и преобразования минералов железа в них. Активность подземной микробиоты влияет на подвижность железа, его растворение и осаждение в воде. Накопленная база знаний о подземных микробах позволила нам выявлять "чужаков", которые могут развиваться в минеральной воде при ее промышленной добыче и розливе», — отметил один из исследователей, Сергей Гаврилов, старший научный сотрудник лаборатории метаболизма экстремофильных прокариот ФИЦ Биотехнологии РАН.
Результаты исследований позволили обнаружить ряд важных для производства минеральной воды особенностей. Так, например, было показано, что природная микрофлора при слишком долгом отстаивании минеральной воды на воздухе начинает быстро «поедать» природные углеводороды и другие органические вещества, а это может менять свойства воды не в лучшую сторону. Кроме того, было отмечено, что не все привычные для пищевой промышленности антисептические агенты, которые используют для промывки производственного оборудования, могут быть полезны в производстве Ессентукских вод. Так, например, азотная или уксусная кислоты могут вызывать рост посторонних «нитрат-восстанавливающих» микробов, которые будут «поедать» природную органику и естественную микрофлору минеральной воды, обрастать заводские фильтры и менять качество воды, оставаясь при этом незамеченными при стандартном санитарном контроле.
«Мы первые в индустрии внедрили на своем производстве самые современные методы исследований качества минеральной воды, включая метагеномное секвенирование нового поколения и хромато-масс-спектрометрию. Благодаря глубокому научному анализу мы смогли критически посмотреть на многие годами устоявшиеся процессы и значительно расширили наши знания о возможных сценариях поведения минеральной воды. Современный научный подход позволяет улучшать качество минеральной воды с более чем полуторавековой историей – и это один из главных приоритетов нашей работы», — заявил генеральный директор ООО «Холдинг Аква» Святослав Вильк.
На основе выводов ученых компания пересмотрела ряд производственных протоколов, чтобы повысить уверенность в качестве выпускаемой продукции и снизить риск появления бракованных партий товара. Производитель сократил время отстаивания воды в приёмных ёмкостях, а процедуру регулярной промывки оборудования на заводе дополнил обработкой паром и раствором соды (карбонаты и бикарбонаты являются естественным компонентом для Ессентукских вод).
С точки зрения фундаментальной науки результат научных исследований позволил заглянуть в далекое прошлое нашей планеты. В водоносных горизонтах Ессентукских минеральных вод ученые обнаружили четыре абсолютно различных подземных экосистемы. Микробные сообщества в них оказались современной моделью тех, что населяли Землю во время трёх наиболее значимых событий в истории жизни на Земле: возникновения последнего общего предка всех живых организмов (last universal common ancestor, или LUCA), накопления залежей железистых кварцитов и появления кислорода в атмосфере («кислородная катастрофа»). При этом, впервые была обнаружена современная экосистема, подобная той, в которой мог доминировать LUCA.
