在车里雅宾斯克州农业部的支持下，南乌拉尔国立大学的科学家正在开发一种降低粮食损失风险的方法。我们与南乌拉尔国立大学高等医学和生物学院院长伊琳娜·波托罗科谈论了冷等离子体和霉菌、俄罗斯科学基金会的数百万美元资助以及新研究。
–伊琳娜·尤里耶芙娜，车里雅宾斯克州通常温和的气候在过去两个夏天发生了巨大变化，这反映在生产的面包的数量和成本上。温度变化和大雨如何影响小麦收成？
– 让我们立即注意到，面包的成本实际上不应该改变，因为它是一种具有社会意义的产品。说到用于生产消费品的食品原料，我们在研究中特别关注谷物作物，它们既可以用作简单面包、烘焙产品和谷物技术的主要原料，也可以用作补充原料。这些产品构成了人口饮食的基础。
最初，我们认为去年8月的大雨是一个例外，但今年夏天又出现了非常恶劣的天气状况。今天，社会对气候变化的关注是全球性的，南乌拉尔国立大学的科学界也不甘示弱。研究乌拉尔地区气候条件的结果引起了合理的担忧——全球变暖正在覆盖越来越大的地区，并向地球的北部移动。这意味着这些地区植被所熟悉的植被条件受到破坏：由于高湿度，特征性的附生微生物群落（自然界、土壤、植物上的微生物群落）在数量和质量上发生了变化。因此，食用对有毒微生物群不稳定且在改变的条件下生长的谷物、豆类和其他粮食作物加工产品的人的健康存在风险。
– 发芽的小麦会带来哪些食品危害？
– 让我们回顾2023年8月雨季车里雅宾斯克地区小麦收获运动的历史，当时大多数农业企业都面临着植物生理学的负面变化。小麦开始在穗中发芽，这在特定时期的谷物作物中并不常见。当谷物在穗中发芽时，由于过度潮湿，谷物中会形成有利的环境以激活有毒霉菌的生长，并且危险的次生代谢产物——霉菌毒素——会积聚。这个问题对于经济的农业部门和科学家来说都变得极为重要。发芽的小麦作为食品原料，由于主要营养成分（蛋白质、碳水化合物）的性质发生变化，加工用处不大；食用后可能会很危险，因为霉菌毒素会在体内积聚，并在长期内引发严重的健康问题。我们对原料中存在产毒霉菌次生代谢产物的风险的假设在一家认可实验室的检测中心得到了证实。在一些样品中发现了黄曲霉和寄生曲霉，这意味着如果违反储存条件，存在对身体有害的黄曲霉毒素积累的风险。
- 最近，南乌拉尔国立大学食品与生物技术系的科学家获得了俄罗斯科学基金会的资助，这将有助于找到在田间保存未来粮食的新方法。告诉我们，你会把这笔钱花在什么研究上？
- 再次，我将从背景开始。2023年秋天，车里雅宾斯克州农业部非常担心该地区的粮食状况。该部向科学寻求帮助，包括南乌拉尔国立大学食品与生物技术系的科学家。在与加工行业代表的会议上，我们提议使用我们的方法来加工和保存不合格的谷物。由于任何发展都需要大量的资金投入，农业部领导层支持我们从俄罗斯科学基金会获得资助，我们于2024年与该基金会达成协议，并开始了艰苦的谷物研究工作。
由于我们拥有对2023年收获的小麦进行主动研究的科学背景，我们能够证实我们在保存具有战略意义的粮食资源这一主题上的科学研究的可行性。我们在减少粮食损失领域的研究获得资助旨在解决确保粮食安全的严重问题。
我们计划利用赠款资金购买用于识别谷物作物中的霉菌并在细胞水平上跟踪每粒谷物内部变化风险的设备。所有资金均根据来年的任务计划进行分配。由于自然是不稳定的，我们还必须评估影响植物转化的气候变化动态。该部门的研究团队已经在赠款框架内开展这项研究。
– 我们能否比较2023年和2024年该地区谷物收成的质变动态？
我们从该地区的田地中获得了去年发芽的谷物样本，并将其储存在接近专门储存设施的条件下。我们的任务是确定储存期间发生霉菌中毒风险的可能性，以及在稳定的湿度水平下发生霉菌中毒的可能性。将这些样本与去年8月的样本进行比较，我们了解到我们已经实现了指标的稳定性。
– 年来，我们一直在监测这种谷物内部成分的变化，包括用冷等离子体场处理后的微生物群落。对来自同一种植区的2024批谷物的研究新结果将使我们能够评估有毒代谢物迁移的动态。
– 高等医学和生物学院研究团队已经连续第二年致力于解决拒收小麦的问题。您建议使用哪些方法来保存受损的原材料？
– 我们正在开发一种方法来降低在极端条件下或其他质量偏差下获得的谷物的粮食损失风险。无论接收条件如何，我们都努力保存谷物的食物资源。
如果我们谈论的是保持因过度潮湿而变质的小麦的技术适用性，那么必须保护它——以阻止毒性风险，并通过温和但有效的方法来做到这一点。我们目前正在测试一种使用非热效应对发芽谷物进行霉菌毒素消毒的方法——我们使用冷等离子体处理方法，即将受影响的原料置于低电离气体场中，这有效地有助于灭活产毒霉菌。
在困难和极端气候条件下获得的作物必须特别小心和温和地处理。因此，我们的科学团队目前正在寻找有效的方法来解除加工禁令并最大限度地减少农业工业综合体的损失。
- 您已经可以分享您的科学研究的哪些中间结果？
- 在工作的第一年，通过大量研究，我们确定了一种用冷等离子体处理受损谷物的合理模式。然而，我们意识到，在实验室条件下获得的既定加工模式由于过程持续时间长，尚未被农民接受。冷等离子体非常温和地对谷物进行消毒，不会破坏其结构并保留其天然益处，但这个过程在工业规模上非常缓慢。另一个困难是，谷物中有许多种类的产毒霉菌，为了阻止每一种霉菌，必须选择具有一定处理强度的单独模式。因此，开发一种处理方法和协议将确保在保持原材料加工效果的同时最大限度地降低资源成本，这正是我们目前正在积极做的事情。在实施该补助金的三年中，我们打算将基础科学知识与我们未来的“产品”结合起来，这将成为该地区农业工业综合体的一项实用建议。