Последние два лета привычный климат Челябинской области экстремально меняется – температурные перепады и обильные дожди несут убытки владельцам злаковых полей. Исследователи ЮУрГУ при сотрудничестве с Министерством сельского хозяйства Челябинской области ищут методы снизить риски продовольственных потерь зерна. Работа ведется в рамках национального проекта «Наука и университеты».
Мировое научное сообщество, занимающееся изучением климатических условий планеты, начало бить тревогу – глобальное потепление охватывает все большие территории, двигаясь в северные регионы. Это значит, что нормальные для растительности этих территорий условия нарушаются: характерная эпифитная микрофлора (та, что есть в природе, в почве, на растениях) ввиду высокого уровня влажности изменяется количественно и качественно. Как следствие, возникают риски продовольственных потерь, а при сохранении вторичных метаболитов микрофлоры в продуктах переработки – опасность для здоровья людей.
Еще не забыты экстремальные условия климата во время уборочной кампании 2023 года, сопровождавшейся обильными осадками, когда аграрии столкнулись с изменением физиологии растения: пшеница начала прорастать в колосе. Дело в том, что при прорастании злака на корню из-за переувлажнения почвы в зерновке создаются благоприятные питательные условия для активирования токсичных плесневых грибов; происходит увеличение количества микотоксинов, способных накапливаться в организме потребителя и негативно влиять на его состояние.
И если на климат повлиять практически невозможно, то необходимо найти способы привести сырье в надлежащее качество – прежде всего обеспечить его безопасность. За помощью в таком вопросе Министерство сельского хозяйства Челябинской области обратилось к исследователям ЮУрГУ, обладающим наработками в этом направлении.
Следует отметить, что ученые кафедры «Пищевые и биотехнологии» университета при поддержке Министерства получили грант РНФ «Методология снижения рисков продовольственных потерь зерна на основе использования нетепловых эффектов для обеспечения устойчивости региональных продовольственных систем в экстремальных условиях изменения климата», который в течение трёхлетней исследовательской работы позволит найти новые способы «спасения» будущего хлеба.
«Нашим коллективом запланированы исследования на уровне молекулярного моделирования возникающих рисков, о результатах которых мы будем готовы рассказать в следующем году, – поясняет директор Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ Ирина Потороко. – Все средства, выделенные по условиям поддержанного гранта, распределены на ближайший год по плану задач. Поскольку природа нестабильна, мы должны оценить и динамику изменения климата, который влияет на трансформации в растениях; в том числе этим исследованием сейчас занимаются научные сотрудники нашей кафедры. Для расширения исследовательских возможностей будет приобретено оборудование, применимое для идентификации плесневых грибов злаковых культур, другое позволит отслеживать на клеточном уровне изменения внутри каждого зернышка».
.jpg)
В течение года ученые наблюдали за динамикой токсигенных рисков в сырье при оптимальном уровне влажности. Учитывались любые изменения внутреннего содержимого зерновой массы, в том числе ее микрофлора; первые результаты наблюдений опубликуют уже в декабре. В текущих планах ученых – изучить пробы зерновых партий уборки 2024 года и провести сравнительный анализ для определения динамики присутствия токсигенов в образцах, а также для апробации новых методов стерилизующего воздействия на зерно.
Сейчас разработчики вуза тестируют способ обеззараживания проросшего зерна от микотоксинов при помощи нетепловых эффектов (гибридной обработки: холодноплазменной и ультразвуковой) в поле низкоионизированного газа и кавитации, которые помогают инактивировать токсигены в злаке и активировать физиологию прорастания зерна в фиксированный промежуток времени.
«За первый год работы путем долгих проб мы установили рациональный режим обработки поврежденного зерна холодной плазмой, – говорит Ирина Потороко. – Однако поняли, что необходимо сократить длительность такой обработки, установить приемлемые параметры мягкого обеззараживания зерна, не повреждая его структуру и сохраняя его природную пользу. Сложность работ обусловлена все нарастающим количеством новых форм микотоксинов и их комплексов, а для купирования каждой из них необходимо подбирать индивидуальный режим с определенной интенсивностью обработки».
В настоящее время челябинские ученые занимаются поиском более простых и быстрых для промышленников способов безопасной и эффективной обработки зернового сырья. В течение трех лет реализации гранта они намерены соединить фундаментальные научные знания с тем их будущим «продуктом», который станет практическим предложением для агропромышленного комплекса региона.