Научно-исследовательские работы для АПК России в увязке с достижениями в медицине

 Сибирь – Важнейший экономический регион России: она занимает около 57 % территории РФ, 26,1 % сельскохозяйственных угодий и до 20,8 % пашни от общей площади России. В то же время здесь проживает только 16,8 % населения страны, около четверти которого – сельское.

Несмотря на крайне неблагоприятные природно-климатические условия в Сибири производится 21,4 % валовой продукции страны и 14,6 % валовой продукции сельского хозяйства. При этом ежегодное производство зерна в Сибири составляет 15 млн. тонн и к 2020 г. достигнет 20 млн. тонн.

Ведение сельского хозяйства на территории Сибири характеризуется рядом специфических особенностей, прежде всего жесткими гидротермическими условиями, локальным характером ведения земледелия на значительной части территории, наличием природных очагов опасных для животных и человека болезней, техногенной загрязненностью некоторых земледельческих районов, недостатком трудовых ресурсов на селе и т.д.

Эффективность развития агропромышленного комплекса Сибири во многом обусловлена перспективным, отвечающим современным требованиям, научным обеспечением, которое осуществляют Государственные научные учреждения Сибири.

С этой целью Постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР в 1959 году в Новосибирске был основан Сибирский филиал Всероссийского научно-исследовательского института зерна и продуктов его переработки (СФ ГНУ ВНИИЗ), который после переименования является СФ ФГБНУ «ВНИИЗ». В задачи Сибирского филиала входит проведение фундаментальных и прикладных научных исследований в области хранения и переработки зерна, внедрение передового опыта на предприятиях системы хлебопродуктов Сибири.

В этой связи важной научно-исследовательской работой филиала является систематическое проведение мониторинга качества производимого зерна в Сибирском Федеральном Округе (СФО), а также степени обеспеченности зерна нового урожая современными элеваторно-складскими хранилищами. Цель данной работы – получение достоверной и объективной информации о качестве зерна в Сибири, о его соответствии требованиям нормативной документации по показателям качества и продовольственной безопасности, что способствует выявлению зон производства экологически чистой продукции.

Другой актуальной проблемой успешно решаемой филиалом является разработка современных технологий глубокой переработки сухим способом вторичного сырья образующегося на мукомольно-крупяных предприятиях в виде отрубей, лузги, кормового зародыша и создание таким образом безотходной технологии. Предложены производству разработки получения белково-витаминных продуктов из пшеничных и ржаных отрубей для пищевого и кормового использования. Разработаны ТУ на новые продукты, проведены производственные испытания [1]. Сибирский филиал ГНУ ВНИИЗ совместно с Сиб ГНУ НИИЖ Россельхозакадемии разработал Кормовую добавку для сельскохозяйственных животных и птицы (Патент на изобретение № 2491832), которая прошла успешные производственные испытания на Чистогорском свинокомплексе (110000 голов) Кемеровской области. [2].

За период 2011 – 2013 гг. Сибирский филиал ВНИИЗ в рамках межведомственного координационного плана фундаментальных и приоритетных прикладных исследований Россельхозакадемии выполнял научно-исследовательские работы по заданию Х.05.04. «Разработать высокоэффективные технологии хранения и переработки зерна, пищевые и кормовые добавки продуктов общего и специального назначения на основе применения нанокомпозитов».

В настоящее время термин «нанотехнология» представляет междисциплинарную область фундаментальной и прикладной науки, включающие объекты менее 100 нм наноразмерного масштаба 10-9 м. Известно, что приоритетными направлениями проводимых исследований в области нанотехнологий являются, в том числе, медицина и агропромышленный комплекс (АПК).  Если в первом из них имеется значительный научно-технический задел, то во втором наблюдаются пока этапы поисковых исследований [3]. Поэтому научно-исследовательские работы по заданию Россельхозакадемии было принято целесообразным проводить в увязке с достижениями в здравоохранении по применению наиболее известных нанопрепаратов.

Серебро давно зарекомендовало себя в качестве эффективного природного антибиотика в медицине, обладая антимикробными и противовирусными свойствами. В наноразмерном состоянии бактерицидные свойства его значительно усиливаются.
Висмут также широко известен в медицинской практике. 45 процентов мирового потребления висмута расходуется на приготовление антимикробных медицинских препаратов широкого спектра действия (Де-Нол и др.).

Новое направление применения нанопрепаратов висмута и серебра в АПК – это защита зерна и продуктов его переработки от губительной микрофлоры, разработка кормовых добавок с антимикробными свойствами, заменяющих синтетические антибиотики для кормления сельскохозяйственных животных и птицы, проведение испытаний их действия в условиях АПК России.

В развитии этих решений был организован коллектив единомышленников, в который вошли ученые Россельхозакадемии (Сибирского филиала ГНУ ВНИИЗ, ГНУ Сиб НИИЖ, Сиб ГНУ НИИРС, институт химии твердого тела и механохимии (ИХТТМ СО РАН), Сибирский университет потребительской кооперации (СибУПК), Новосибирский государственный аграрный университет (НГАУ) и ряд научно-производственных фирм г. Новосибирска.

В 2011 г. разработан и утвержден на совещании рабочей группы в ИХТТМ СО РАН Проект «Наноструктуры на основе висмута и серебра для агропромышленного комплекса» Руководитель проекта академик СО РАН В.В. Болдырев. Для реализации проекта разработана одноименная комплексная программа. Головной разработчик Сибирский филиал ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии. Основными разделами программы являются: разделы «Хранение и повышение семенных качеств зерна», «Хранение и переработка зерна продовольственного назначения», «Животноводство и птицеводство», «Производство хлебобулочных изделий».

К настоящему времени получены результаты комплексных поисковых научных исследований применения нанопрепаратов висмута и серебра в зерноводстве, растениеводстве, животноводстве и птицеводстве, то есть на стыке основных направлений науки в АПК. Всего за 2011-2013 гг. Сибирским филиалом ГНУ ВНИИЗ было выполнено 3 плановых и 3 хоздоговорных работ с научными организациями г. Новосибирска по согласованным программам: 10.05.01.01, 10.02.01.01, 10.01.02.03 [4].

Разработана рецептура добавок в комбикорма нанокомпозитов висмута и серебра на основе цеолита для лечебного и профилактического кормления различных групп сельскохозяйственных животных и птицы. Выявлено, что использование указанных нанопрепаратов в комбикормах в пределах установленных норм в качестве лечебно-профилактических добавок в борьбе с желудочно-кишечными заболеваниями животных и птицы и возможностью полностью отказаться от применения антибиотиков, что направлено на решение вопросов продовольственной безопасности (Патент на изобретение № 2434530, 2011г).

Значительный объем исследований Сибирского филиала ВНИИЗ направлен на повышение и сохранение посевных качеств семян яровой пшеницы путем применения нанопрепаратов серебра и висмута (темы 10.01.20.03, 0586-2014-0007).
Сибирский филиал ФГБНУ «ВНИИЗ» совместно с СибНИИРС – филиал ИЦиГ СО РАН и ИХТТМ СО РАН провел комплексные исследования по изучению влияния действующих веществ с наноразмерными частицами висмута и серебра на фитосанитарное состояние и посевные качества семян яровой пшеницы в лабораторных и полевых условиях. Изучили влияние обработок данными веществами на структурные элементы урожая и продуктивность растений.

Изначально, поставленной целью совместной НИР являлось выявление биологической эффективности нанопрепаратов висмута и серебра при предпосевном обеззараживании семян мягкой яровой пшеницы и оценка возможности импортозамещения зарубежных протравителей зерна.

  Биологическую эффективность исследуемых нанопрепаратов в отношении зерна сравнивали с действием широко известных в настоящее время в зернопроизводстве семян Раксил-Ультра (Германия) и Витавакс 200 ФФ (Великобритания, США).
После проведенных исследований и ряда сравнительных испытаний пришли к выводу о том, что наиболее целесообразно использовать действующее вещество на основе висмута. Результаты проведенных экспериментов свидетельствовали о положительном влиянии нанопрепаратов как висмута, так и серебра на посевные показатели семян яровой пшеницы сорта Новосибирская 29 и Сибирская 12 (всхожесть и энергию прорастания) по сравнению с контролем и импортными протравителями в 1,2-2,5 раза. Пораженность семян фитопатогенными грибами на фоне обработки висмутом снижалась в 2,3-2,8 раза, превосходя по этому показателю значения с применением серебра. Кроме того, использование действующего вещества на основе висмута экономически эффективнее в сравнении с серебром. На фоне этого, в последующем, была сформулирована цель – к настоящему времени разработать нанопрепарат на основе висмута предназначенный для предпосевной обработки семян яровой пшеницы, обладающий стимулирующим действием с фунгицидными свойствами, безопасный для окружающей среды.  (Патент на изобретение №2556723, 2015 г.) [6, 7].

На сегодняшний день актуальность затронутой темы не вызывает сомнения. Производство пшеницы в 2015 году, по данным Росстата и Минсельхоза РФ составило 61,8 млн. тонн, что на 3,4% выше, чем в 2014 г. и на 16%, чем в 2013г. Наблюдается тенденция стабильного повышения производства. Возникает потребность в увеличении производителями закупок фунгицидных протравителей, стоимость которых эквивалентна курсу импортных валют и удорожание которых, за последние два года, произошло более чем в три раза. В связи с этим, возникает необходимость частичной или полной замены импортных пестицидов отечественными. В качестве одного из таких вариантов, можно рассматривать «Висмоцитрат» КС висмута трикалия дицитрат 112 мг/л» - препарат, действующим веществом, которого является висмута трикалия дицитрат калий-аммонийной формы (112 мг/л). Высокая эффективностиь, в отношении фитопатогенных микроорганизмов, данного соединения выявлена в результате совместной научно-исследовательской работы вышеотмеченных НИИ, проведенной в 2011-2014 гг. В качестве разработчика препаративной формы, ТР/ТУ, регистранта и производителя выступило ООО НПО «Альфа-Групп». В 2015г. препарат прошел производственное испытание на площадке предоставленной Министерством сельского хозяйства Новосибирской области, продемонстрировав наилучшие фунгицидные, стимулирующие и экономические показатели. (Акт производственной проверки).

По результатам проведенных исследований имеется 20 публикаций, получено 3 патента и оформлена Заявка на следующий патент. Дважды работы по нанотехнологии экспонировались на Международном форуме по нанотехнологии в Москве.
Исполнители комплексной научно-исследовательской работы удостоены общественной награды – памятной серебряной медалью имени Н.П. Вавилова за вклад в развитие биологии и сельского хозяйства 28.04.2015 г.

С 2015-2017 гг. Сибирский филиал ВНИИЗ проводит научно-исследовательскую работу по созданию наноструктуры препарата висмута различных концентраций и определению нормы их расхода для обеспечения высоких посевных качеств семян яровой пшеницы при ее хранении в условиях неблагоприятного воздействия отрицательных температур климата Сибири (Тема 0586-2014-0007). Ожидаемые результаты – установление сроков хранения семян яровой пшеницы, обработанных нанопрепаратов висмута, обеспечивающих высокие семенные показатели. Исследования являются продолжением ранее завершенной разработки нанопрепарта висмута для предпосевной обработки семян пшеницы. Промежуточные результаты свидетельствуют об ее актуальности.
До 2021г. предлагается провести исследования по применению нанопрепарата висмута для обработки продовольственного зерна пшеницы и муки с целью борьбы с картофельной палочкой – частой болезнью хлеба.

Предлагается также провести исследования по обработке зерна нанопрепаратами серебра и висмута для производства комбикормов для сельскохозяйственных животных и птицы. В данном случае необходимо будет привлекать к испытаниям научно-исследовательский институт животноводства.

Таким образом из обзора законченных и проводимых научно-исследовательских работ Сибирским филиалом ФГБНУ «ВНИИЗ», на протяжении 6 лет, следует сделать вывод о широком и продуктивном применении нанопрепаратов в обеззараживании и хранении зерна и производстве кормовых добавок. Важным является хозяйственное значение применения нанотехнологий в АПК обеспечивающий рост сельскохозяйственной продукции, примерно на 15-20% при существенном сокращении материальных затрат и сохранения экологии окружающей среды.

Важно также отметить, что Сибирскому филиалу ФГБНУ «ВНИИЗ» удалось за относительно короткий срок создать коллектив единомышленников из сотрудников ряда ведущих научно-исследовательских институтов г. Новосибирска, которые без какого-либо финансирования выполняли указанные работы.

На основании изложенного можно уверенно заявить, что стратегическое направление научно-исследовательских работ Сибирского филиала – это применение нанотехнологии и нанопрепаратов в АПК и прежде всего в зерноведении – хранении и перерабоке зерна.

Литература
 

1. Скрябин В.А. Сибирский филиал ГНУ ВНИИЗ и продуктов его переработки Россельхозакадемии / Скрябин В.А. // Справочник Сибирского агрария. Новосибирск, 2012. – С.
2. Скрябин В.А. Кормовая добавка для сельскохозяйственных животных и птицы/ Скрябин В.А., Чиркин А.П., Носенко Н.А., Мерзлякова О.Г. // Патент на изобретение № 2491832, 2013
3. Мачихина Л.И., Шелдяева Е.М., Скрябин В.А., Орлова Е. А. «Развитие инновационных технологий для АПК России» / Висмутовые наноматериалы из здравоохранения в растениеводство III Международный форум по нанотехнологиям, - Москва, 2010.
4. Скрябин В.А. Развитие инновационных нанотехнологий для АПК России / Скрябин В.А., Мачихина Л.И. // Хлебопродукты. – 2014. - № 9. – С. 46-48.
5. Мачихина Л.И. Способ профилактики микотоксикозов птицы / Мачихина Л.И., Скрябин В.А. // Патент на изобретение № 2434530, 2011.
6. Скрябин В.А Наноструктуры серебра и висмута для предпосевной обработки семян яровой пшеницы / Скрябин В.А., Орлова Е.А., Михайлов Ю.И., Юхин Ю.М. // Химия в интересах устойчивого развития. № 6. Издательство СО РАН, г. Новосибирск. 2015. - № 6. – С. 613-618.
7. Скрябин В.А. препарат стимулирующего действия с фунгицидными и антистрессовыми свойствами для предпосевной обработки семян пшеницы /Скрябин В.А., Сухарева В.П., Орлова Е А., Пискарев В.В., Юхин Ю.М., Михайлов Ю.И. // Патент на изобретение № 2556723, 2015.

   

---