Новые решения для технологии прослеживания биобезопасности зернового сырья и продуктов переработки

Введение . Обеспечение качества и биобезопасности зернового сырья в условиях глобального изменения климата не утрачивает своей актуальности, а, напротив, приобретает особое значение для территорий, относящихся к зоне рискованного земледелия. Современные климатические вызовы, характеризую-

The current state of the agro-industrial complex determines the possibility of ensuring food security and independence in the country through the intensive implementation of innovative technological solutions in the agro-industrial complex. At the same time, the risks of global climate change and extreme weather events have a direct impact on the yield and biosecurity of grain crops, causing disruptions in production chains. Therefore, ensuring the biosecurity of grain raw materials and processed products has become a key task for the agro-industrial complex. The development and justification of new technological solutions for ensuring the traceability of the biosecurity of grain raw materials and their processing products at all stages of grain production, storage, and processing was the goal of this study. Modern tools based on the use of non-thermal effects of atmospheric cold plasma (ACP) and ultraviolet (UV) radiation have shown effectiveness in regulation of physiological and technological properties of wheat grain, as well as ensuring biosecurity. Special attention is paid to the integration of sensor identification for real-time monitoring of microbiological indicators, which allows for prompt detection of threats and prevention of the spread of contaminants at different stages of storage. The obtained data array proves the feasibility of the nonthermal effects of the dual approach for cold plasma and ultraviolet disinfection technology: the number of mold fungi in grain after disinfection decreased significantly, including in grain samples with high initial characteristics, to the level of the regulated value, which indicates the effectiveness of the technology used while maintaining food suitability. The implementation of new solutions contributes to the formation of a sustainable control system that meets both national and international food safety standards.

Acknowledgements: The article was carried out with the financial support of the Russian Science Foundation grant 24-1620028.

щиеся ростом числа экстремальных погодных явлений, таких как засухи, ливневые осадки и резкие перепады температур, напрямую влияют на стабильность агропромышленного производства и создают новые угрозы для продовольственной безопасности страны [2, 3].

В этих условиях традиционные подходы к выращиванию и хранению зерна оказываются недостаточными. Возрастает риск поражения сырья патогенными микроорганизмами, микотоксинами и другими контаминантами [6], что требует внедрения инновационных решений на всех этапах производственного цикла. Актуальность темы обусловлена необходимостью поиска новых решений, способных гарантировать соответствие зернового сырья определенным стандартам качества и безопасности [1, 5].

Целью настоящей работы является анализ современных методов и разработка предложений по совершенствованию технологий обеспечения биобезопасности и качества зернового сырья с учётом спе- цифики рискованного земледелия. Решение этих за-

Рис. 1 – Карта распределения годового количества осадков на территории России в 2025 году [4]

Полученные данные говорят о распространённости осадков, согласно зональным климатическим картам, показывает сдвиги со значительным уменьшением зимних осадков (январь) и увеличением летних осадков (июль). В период вегетации зерновых в 2025

дач является стратегически важным для обеспечения независимости и стабильности агропродовольствен-ного сектора.

В целях прослеживаемости проблем климатических изменений проведен анализ открытых метеоданных областных гидрометеоцентров для Челябинской и Курганской областей, который показал заметное повышение температуры с более теплыми зимами и жарким летом в 2025 г. Временные рамки исследования охватывают ключевые агротехнические периоды 2025 г. – посевную и уборочную кампании. В ходе мониторинга была зафиксирована значительная вариативность распределения гидротермических показателей (рис. 1).

году наблюдались оптимальные погодные условия, при благоприятных условиях августа, в сентябре зафиксирована широкая полоса осадков, провоцирующие некоторые риски формирования избыточной влажности полученной зерновой массы (рис. 2) [4, 8].

Рис. 2 – Распределение осадков и температуры в период уборки зерновых 2025 года

В таких условиях, зафиксирована незначительная гибель озимых культур при мягких условиях зимы, частыми оттепелями и заморозками, которые привели к затрудненному дыханию растений. Было замечено единичное проявление корневой гнили в посевах озимых, что в комплексе определяет необходимость разработки целевых региональных стратегий адаптации к климату для устойчивого управления ресурсами [9, 10, 11].

Для решения обозначенных задач, предложена разработка новых технологий сохранения продовольственных зерновых ресурсов, имеющих отклонения по качеству и биобезопасности на основе нетепловых воздействий для расширенной выборки образцов районированных сортов пшеницы мягкой яровой сопряженных территорий возделывания. Мониторинг качества и биобезопасности зерна пшеницы (Triticum aestivum L.) проводили на совокупной выборке районированного сорта пшеницы мягкой яровой Челяба 75. Партии зерна урожая 2025 года после обмолота и закладки на хранение в условиях агропроизводств, подвергли входному контролю по качеству и безопасности, который послужили основанием для проведения последующих исследований, направленных на оценку степени воздействия нетепловых эффектов дуального воздействия атмосферной холодной плазмы (АХП) и ультрафиолета (УФ), в качестве инструмента для обеззараживания. В совокупности показателей качества наиболее значимыми с точки зрения состояния белково-углеводного комплекса и эндосперма зерна основные акценты были сделаны на содержание и качество клейковины, стекловидность (параметр консистенции эндосперма), число падения (взаимосвязь с активностью α-амилаза), влажность. При высоком уровне качества и технологической пригодности зерна на этапе хранения не исключаются риски присутствия токсигенных микромицетов в условиях изменения климатических условий в хранилищах, провоцирующих их активацию и последующую миграцию белково-углеводный комплекс.

Результаты и обсуждение . Неконтролируемое накопление токсигенных микромицетов и их вторичных метаболитов на поверхности зерна в условиях нарушения целостности семенных и плодовых оболочек, особенно при прорастании определяет высокую вероятность глубинных проникновений токсигенов в эндосперм [7].

Таблица 1 – Результаты исследование влияния АХП + УФ на развитие токсигенных микромицетов в зерне пшеницы мягкой яровой

№ п/п

Объект исследования

Внешний вид зерна + среда Сабура

Контроль

Образец 1 (АХП + УФ, 30 сек.)

Образец 2 (АХП + УФ, 3 мин)

Образец 3 (АХП 5 + УФ, 5 мин)

Образец 4 (АХП + УФ, 10 мин)

Идентификация плесневых грибов ( Mukor )

Не идентифицируются

Не идентифицируются

Не обнаружено

Присутствие маскированных форм микотоксинов в зерновой массе и продуктах переработки требует изменения стратегии обеззараживания: определение режимов холодноплазменного и ультрафиолетового воздействия, исключающих трансформацию макронутриентов маскирующих микотоксины. Обеззараживание проводили при соблюдении экспериментально установленных рациональных режимов для каждого метода нетеплового воздействия при контроле значений общей токсичности. Для определения оптимального режима АХП + УФ с целью обеззараживания зерновых масс от токсигенных микромице-тов проводилась обработка длительностью 30 сек., 3, 5, 10 мин (табл. 1).

При активации микрофлоры образцов зерна пшеницы во влажной среде до и после обработки АХП + УФ наблюдалась образования плесневой микрофлоры в образцах контроль и при режиме 30 сек. Посев смывов с зерна пшеницы до и после обработки на стерильную плотную питательную среду Сабура показал развитие плесневых грибов класса зигомице-тов Mucor в образцах контроль и 30 сек. Обработка АХП длительностью 10 мин + УФ позволила полностью обеззаразить зерно пшеницы.

Выводы. В ходе исследований сформирована доказательная база в подтверждение состоятельности выдвинутой гипотезы обеззараживающего действия нетепловых эффектов атмосферной холодной плазмы и ультрафиолета в отношении плесневых грибов за счет блокирования их активности в зерновой массе.