يقوم علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية، بدعم من وزارة الزراعة في منطقة تشيليابينسك، بتطوير منهجية للحد من مخاطر خسائر الحبوب الغذائية. تحدثنا عن البلازما الباردة والفطريات العفنية، ومنحة بالملايين من مؤسسة العلوم الروسية وبحث جديد مع مديرة المدرسة العليا للطب والبيولوجيا بجامعة جنوب الأورال الحكومية- إيرينا بوتوروكو.
– إيرينا يوريفنا، خلال الصيفين الماضيين، تغير المناخ المعتدل المعتاد في منطقة تشيليابينسك بشكل كبير، وهو ما ينعكس في حجم وتكلفة الخبز المنتج. كيف تؤثر التغيرات في درجات الحرارة والأمطار الغزيرة على محصول القمح؟
- دعونا نلاحظ على الفور أن تكلفة الخبز لا ينبغي أن تتغير فعليا، لأنه منتج ذو أهمية اجتماعية. عند الحديث عن المواد الخام الغذائية المستخدمة في إنتاج المنتجات الاستهلاكية، فإننا نعطي مكانًا خاصًا في أبحاثنا لمحاصيل الحبوب، والتي يمكن استخدامها كمواد خام أولية وإضافية في تقنيات الخبز البسيط ومنتجات المخابز والحبوب. إن المنتجات المخصصة هي التي تشكل أساس النظام الغذائي للسكان.
في البداية، اعتقدنا أن الأمطار الغزيرة التي هطلت في شهر أغسطس العام الماضي كانت حالة استثنائية، لكن في صيف هذا العام تكررت حالة جوية صعبة للغاية. اليوم، أصبح الاهتمام العام بتغير المناخ عالميًا، والمجتمع العلمي بجامعة جنوب الأورال الحكومية لا يقف جانبًا. نتائج دراسة الظروف المناخية لمناطق الأورال تسبب قلقا معقولا - فالاحترار العالمي يغطي مناطق أكبر من أي وقت مضى، وينتقل إلى الجزء الشمالي من الكوكب. وهذا يعني أن ظروف موسم النمو المعتادة للنباتات في هذه المناطق قد انتهكت: فالنباتات الدقيقة المميزة (ما هو موجود في الطبيعة، في التربة، على النباتات) تتغير كميًا ونوعيًا بسبب ارتفاع مستوى الرطوبة. ونتيجة لذلك، هناك مخاطر صحية على الأشخاص الذين يستهلكون المنتجات المصنعة من الحبوب والبقوليات والمحاصيل الغذائية الأخرى التي لا تقاوم البكتيريا السامة والتي تنمو في ظروف متغيرة.
– ما هي المخاطر الغذائية التي يشكلها القمح المنبت السنبلة؟
– لنعود إلى تاريخ حملة حصاد القمح في حقول منطقة تشيليابينسك في شهر أغسطس الممطر من العام 2023، عندما واجهت معظم المؤسسات الزراعية تغيراً سلبياً في فسيولوجيا النبات. بدأ القمح ينبت في السنبله، وهو أمر غير معتاد بالنسبة لمحاصيل الحبوب خلال الفترة المحددة. عندما تنبت الحبوب في السنبله ، بسبب التشبع بالمياه، يتم إنشاء بيئة مواتية في الحبوب لتنشيط نمو العفن السام، وتتراكم المستقلبات الثانوية الخطيرة - السموم الفطرية. أصبحت هذه المشكلة في غاية الأهمية بالنسبة للقطاع الزراعي في الاقتصاد وللعلماء. القمح المنبت كمواد خام غذائية ليس له فائدة تذكر في المعالجة بسبب التغيرات في خصائص العناصر الغذائية الرئيسية (البروتينات والكربوهيدرات)؛ عند تناوله يمكن أن يكون خطيرًا لأن السموم الفطرية يمكن أن تتراكم في الجسم وتسبب مشاكل صحية خطيرة على المدى الطويل. تم تأكيد افتراضاتنا حول مخاطر وجود مستقلبات ثانوية من القوالب السامة في المواد الخام في مركز اختبار في مختبر معتمد. وتم التعرف على Aspergillus flavus و Aspergillus Parasiticus في بعض العينات، مما يعني أنه في حالة مخالفة شروط التخزين، هناك خطر تراكم الأفلاتوكسينات الضارة بالجسم.
- في الآونة الأخيرة، تلقى علماء من قسم الأغذية والتكنولوجيات الحيوية بجامعة جنوب الأورال الحكومية منحة من مؤسسة العلوم الروسية، والتي ستسمح لهم بإيجاد طرق جديدة لحفظ الحبوب في الحقول في المستقبل. أخبرينا ما هي الأبحاث التي ستصرف عليها هذه الأموال؟
– سأبدأ من جديد بالمقدمه - في خريف عام 2023، كانت وزارة الزراعة في منطقة تشيليابينسك قلقة للغاية بشأن وضع الحبوب في المنطقة. لجأت الوزارة إلى العلوم طلبًا للمساعدة، بما في ذلك علماء من قسم الأغذية والتكنولوجيا الحيوية بجامعة جنوب الأورال الحكومية. في اجتماع مع ممثلي صناعة المعالجة، اقترحنا استخدام أساليبنا في معالجة الحبوب المهملة وحفظها. وبما أن أي تطوير يتطلب استثمارات مالية جادة، فقد دعمتنا قيادة وزارة الزراعة في الحصول على منحة من مؤسسة العلوم الروسية، التي أبرمنا معها اتفاقية في عام 2024 وبدأنا العمل المضني مع الحبوب.
وبفضل حصولنا على خلفية علمية تتمثل في بحثنا الاستباقي حول القمح لموسم 2023، تمكنا من تبرير جدوى بحثنا العلمي حول موضوع الحفاظ على مورد غذائي ذي أهمية استراتيجية. يهدف دعم المنح لأبحاثنا في مجال الحد من فقدان الحبوب إلى حل مشكلة خطيرة تتعلق بالأمن الغذائي.
وبمساعدة المنحة، نخطط لشراء معدات لتحديد فطريات العفن في محاصيل الحبوب وتتبع مخاطر التغيرات داخل كل حبة على المستوى الخلوي. يتم توزيع جميع الأموال وفقًا لخطة المهمة للعام المقبل. وبما أن الطبيعة غير مستقرة، يجب علينا أيضًا تقييم ديناميكيات تغير المناخ، التي تؤثر على التحولات في النباتات. ويجري بالفعل تنفيذ هذا البحث في إطار المنحة من قبل أعضاء فريق البحث في القسم.
– هل يمكن أن نتحدث بالفعل عن ديناميكيات التغيرات النوعية في محصول الحبوب بالمنطقة مقارنة بين العامين 2023 و 2024؟
– حصلنا على عينات الحبوب المنبتة للعام الماضي من حقول المنطقة وقمنا بتخزينها في ظروف قريبة من ظروف مرافق التخزين المتخصصة. مهمتنا هي تحديد احتمال حدوث مخاطر التسمم الفطري أثناء التخزين وإمكانية حدوثه عند مستوى ثابت من الرطوبة. وبمقارنة ما كانت عليه هذه العينات في أغسطس من العام الماضي، نفهم أننا حققنا مؤشرات مستقرة.
منذ عام ونحن نراقب أي تغيرات في المحتويات الداخلية لهذه الكتلة الحبوبية، بما في ذلك النباتات الدقيقة بعد معالجتها بحقل بلازما بارد. النتائج الجديدة من دراسة دفعات الحبوب في عام 2024 من نفس مناطق النمو ستسمح لنا بتقييم ديناميكيات هجرة المستقلبات السامة.
– يعمل الفريق العلمي في المدرسة العليا للطب والبيولوجيا على حل مشكلة القمح المستبعد للسنة الثانية. ما هي طرق الحفاظ على المواد الخام التالفة التي تقدميها؟
– نعمل على تطوير منهجية للحد من مخاطر الفاقد الغذائي من الحبوب التي يتم الحصول عليها في ظل ظروف قاسية أو غيرها من الانحرافات في جودتها. نسعى جاهدين للحفاظ على المورد الغذائي من الحبوب مهما كانت شروط الحصول عليه.
إذا كنا نتحدث عن الحفاظ على الملاءمة التكنولوجية للقمح المدلل بسبب التشبع بالمياه، فمن الضروري حمايته - لتقليل المخاطر السامة، والقيام بذلك باستخدام أساليب لطيفة ولكنها فعالة. نقوم الآن باختبار طريقة لتطهير الحبوب النابتة من السموم الفطرية باستخدام التأثيرات غير الحرارية - نستخدم طريقة المعالجة بالبلازما الباردة، أي أننا نضع في قوالب المادة الخام المصابة في حقل من الغاز منخفض التأين، مما يساعد بشكل فعال على تعطيل نشاط المادة السامة.
يجب التعامل مع المحاصيل التي يتم الحصول عليها في ظروف مناخية صعبة وقاسية بعناية واهتمام خاصين. ولذلك، يبحث فريقنا العلمي الآن عن طرق فعالة لرفع حظر المعالجة وتقليل خسائر القطاع الزراعي.
– ما هي النتائج الوسيطة في بحثكم العلمي التي يمكنكم مشاركتها بالفعل؟
– خلال السنة الأولى من العمل، ومن خلال قدر كبير من الأبحاث، حددنا طريقة عقلانية لمعالجة الحبوب التالفة بالبلازما الباردة. ومع ذلك، أدركنا أن نظام العلاج المعمول به، والذي تم الحصول عليه في ظروف المختبر، لا يزال غير مناسب للمزارعين بسبب طول مدة الإجراء. تعمل البلازما الباردة على تطهير الحبوب بلطف شديد، دون الإضرار ببنيتها والحفاظ على فوائدها الطبيعية، لكن هذه العملية على المستوى الصناعي تتم ببطء شديد. صعوبة أخرى هي أن هناك الكثير من أنواع العفن السامة في الحبوب؛ للتحكم في كل منها، من الضروري اختيار نظام فردي بكثافة معينة من العلاج. ولذلك، فإن تطوير منهجية وبروتوكول المعالجة سيضمن تقليل تكاليف الموارد مع الحفاظ على تأثير معالجة المواد الخام، وهو ما نقوم به حاليًا بنشاط. خلال السنوات الثلاث من تنفيذ المنحة، نعتزم الجمع بين المعرفة العلمية الأساسية و"منتجنا" المستقبلي، والذي سيصبح اقتراحًا عمليًا للمجمع الصناعي الزراعي في المنطقة.