£ УДК 631.147+338.43
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗБИТИЯ РЫНКА РАДИАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ*
Г.В. КОЗЬМИН, кандидат биологических наук, Почетный работник высшего профессионального образования РФ, ведущий научный сотрудник
Н.И. САНЖАРОВА, доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН, лауреат Государственной премии РФ, заместитель директора
(ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии» (ВНИИРАЭ) И.И. КИБИНА, вице-президент (ЗАО «Русатом Оверзис» Госкорпорации «Росатом») А.Н. ПАВЛОВ, главный специалист (ВНИИРАЭ)
Введение. Основные причины потерь сельскохозяйственной продукции (до 40%) связаны с поражением зерна и зернопродуктов насекомыми-вредителями, преждевременным прорастанием корнеплодов, бактериальной порчей муки, мяса, рыбы и других продуктов питания в процессе хранения. Обеспечение продовольственной безопасности Российской Федерации невозможно без внедрения в агропромышленную сферу эффективных и экологически безопасных технологий, среди которых наиболее перспективными являются радиационные технологии (РТ).
В соответствии с «Решениями по итогам заседания президиума Совета при Президенте России по модернизации экономики и инновационному развитию» от 11 декабря 2014 года поставлена задача по внедрению радиационной обработки сельскохозяйственного сырья и готовой продукции в агропромышленное производство. Радиационные технологии могут быть использованы для повышения урожайности и улучшения качества продукции, увеличения сроков ее хранения и снижения потерь при хранении, уничтожения патогенной микрофлоры и насекомых-вредителей, селекции новых сортов и обеззараживания отходов животноводства [1, 2, 6-8]. Эти технологии опираются на знания фундаментальных законов ядерной и радиационной физики, дозиметрии ионизирующих излучений и радиобиологии, требуют разработки специфических технологических процессов и создания специальной радиационной техники. По сравнению с обычными методами РТ позволяют заменить или резко снизить использование пищевых консервантов, фумигантов и других химических препаратов.
Технологическая направленность и мировой рынок РТ. Компетенции радиационных технологий в зависимости от дозовых характеристик ионизирующих излучений представлены в таблице 1.
*Работа поддержана грантом регионального конкурса РФФИ «ЦЕНТРАЛЬНАЯ РОССИЯ», проект №14-44-03095.
По данным МАГАТЭ, во всем мире усиливается интерес к использованию радиационных технологий агропромышленного профиля. В частности, в 69 странах действует разрешение на облучение более чем 80 видов продукции, около 40 стран проводят облучение пищевой продукции на постоянной основе. В настоящее время в мире создано около 220 специализированных центров по облучению сельскохозяйственной продукции и продуктов питания [4].
Более 50% центров облучения продуктов питания расположены в США (примерно около 99 центров) и Китае (около 79 центров), которые являются лидерами в области применения радиационных технологий.
Для промышленной реализации процессов радиационно-биологической технологии используют как у-установки, так и ускорители электронов. Следует отметить, что у-установки, обладающие небольшой мощностью и производительностью, могут быть с успехом использованы в интересах сельскохозяйственных предприятий малого и среднего бизнеса. Для крупных аграрных объединений целесообразно создание промышленных радиационных центров с применением мощных у-установок и современных ускорителей электронов. В качестве примера на рисунке 1 показана технологическая схема промышленного радиационного центра ГНУ «ОИ-ЭиЯИ - Сосны» НАН Беларуси по облучению медицинской, сельскохозяйственной и промышленной продукции на ускорителе электронов УЭЛВ-10-10.
Общий годовой объем облученной продукции в мире к настоящему времени оценивается в 700-800 тыс. т, а рынок облучения - в сумму более 2 млрд долл. США и имеет устойчивую тенденцию к росту [3, 9].
Научно-методическое обеспечение РТ. Разработка фундаментальных основ управления микробиологическими, биохимическими и технологическими процессами с использованием ионизирующих излучений при производстве и хранении продукции сельского хозяйства и пищевой промышленности в настоящее время находится в поле зрения многочисленных лабораторий, работающих во многих странах
Таблица 1
Компетенции радиационных технологий в зависимости от дозовых характеристик
ионизирующих излучений [6-8]
Компетенция Доза (кГр) Облученные продукты
низкая доза (до 1 кГр)
Стимуляция семян сельскохозяйственных культур 0,003 - 0,05 Семена сельскохозяйственных культур
Задержка прорастания корнеклубнеплодов и луковиц, заложенных на хранение 0,03 - 0,15 Картофель, лук, чеснок, корнеплоды, имбирь и т.п.
Уничтожение насекомых-вредителей 0,15 - 1,0 Зерно, крупы, мука, орехи, семена масличных культур и бобовых, свежие и сушеные фрукты и овощи, вяленая рыба и т.п.
Задержка созревания фруктов 0,2 - 1,0 Свежие фрукты
Средняя доза (1-10 кГр) (радисидация, радуризация)
Инактивация отдельных патогенов и /или уничтожение различных паразитарных организмов 0,1 - 3,0 Пищевая продукция животного и растительного происхождения
Увеличение срока годности за счет сокращения численности микроорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов 0,5 - 3,0 Фрукты, овощи, мясо, мясной фарш, полуфабрикаты и готовые блюда
Инактивация неспорообразующих бактерий (Salmonella, Campylobacter, Listeria) в свежей и замороженной пище 3 - 10 Свежие и замороженные продукты животного и растительного происхождения
Стерилизация и улучшение технологических свойств пищи, сокращение времени сушки и кулинарной обработки 3 - 10 Ягоды (повышение выхода сока), сушеные овощи (сокращение времени кулинарной обработки)
Снижение численности микроорганизмов в специях и других сушеных ингредиентах 3 - 10 Специи, сушеные пищевые ингредиенты
высокая доза (10-50 кГр) (радаппертизация)
Производство микробиологически безопасной пищевой продукции с использованием тепловой инактивации и радиационной стерилизации после замораживания 25 - 60 Мясо, птица, фарш, морепродукты, готовая пища, стерилизованные больничные диеты
мира. Достаточно привести пример таких ведущих научных организаций, как: Институт пищевых технологий (США), Лаборатория пищевой химии и технологии Университета Иоаннины (Греция), Токийский университет, Национальный институт науки и технологии (Филиппины), Научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и биотехнологии (Гана), Сельскохозяйственный университет (Болгария), Институт генетики растений (Польша), Институт электрофизики и радиационных технологий (Украина), Институт радиационных проблем (Азербайджан), Лаборатория радиационных технологий в пищевой промышленности Атомного научного центра имени Хоми Джехангира Баба (Индия), Институт пищевой промышленности и радиобиологии (Бангладеш), ГНУ «ОИЭиЯИ - Сосны» НАН Беларуси и др. Как видно из представленного списка, география расположения научных лабораторий охватывает весь мир. Это свидетельствует о пристальном внимании мировой науки к вопросам научно-методического обеспечения прорывных технологий, какими являются РТ
К настоящему времени мировым научным сообществом подготовлена обширная информационная база по фундаментальным основам РТ и прикладным вопросам. После необходимой экспериментальной апробации она может быть с успехом использована для создания предпосылок внедрения инновационных экологически безопасных РТ в отечественное агропромышленное производство. В частности, ранее полученные результаты [5] и разработанные международные стандарты [10, 11] позволили провести во ВНИИРАЭ экспериментальную апробацию ради-
ационной стерилизации свежих и сушеных овощей, специй и сушеных трав на у-установке ГУР-120 в целях ингибирования патогенных и условно патогенных микроорганизмов (E. coli, Salmonella enteritidis, Aspergilus fischeri), а также микоорганизмов родов Bacillus, Clostridia, Penicillium, Rhizopus, Aspergillus, вызывающих порчу продукции.
Установлены оптимальные режимы облучения для специй (перец черный, перец красный, кориандр), сушеных трав (петрушка, укроп, базилик), сушеных овощей (капуста сушеная дробленая, лук сушеный дробленый). Отработанные режимы у-облучения положены в основу технологического регламента применения у-установок с мощностью поглощенной дозы в диапазоне 0,7-1,0 кГр для коммерциализации процесса стерилизации данной продукции растительного происхождения.
Анализ и обобщение результатов собственных исследований, опубликованных зарубежных и отечественных источников информации, а также международных и отечественных нормативных документов позволили разработать научные основы применения радиационных технологий в сельском хозяйстве для всех компетенций, представленных в таблице 1 [6].
нормативное регулирование рт. В 2011 г. Комиссия Европейского Управления по безопасности пищевых продуктов (EFSA) в научном заключении по вопросам эффективности радиационной обработки и микробиологической безопасности облученной пищи подтвердила перспективность использования ионизирующих излучений в агробиотехнологиях [11].
При разработке всех технологических регламентов радиационной обработки продукции агропромыш-
т
§
Рисунок 1. Радиационный стационарный комплекс для облучения продукции сельского хозяйства
и пищевой промышленности [12]
ленного производства используются «Общий стандарт на пищевые продукты, обработанные проникающим излучением» (2003), нормы и правила, изложенные в Кодексе Алиментариус «Облученные продукты питания» (2007), а также нормативные документы, регламентирующие порядок радиационной обработки различных видов сельскохозяйственной и пищевой продукции и методы дозиметрических измерений.
Технологические регламенты РТ должны обеспечить микробиологическую безопасность и качество облученной продукции в соответствиЬ с требованиямЬ стандартов по организации практики производства и контроля качества продукции: Международного свода правил, определяющих общие принципы гигиены пищевых продуктов, Государственного стандарта Росс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.