» » Наночастицы в продуктах питания

Наночастицы в продуктах питания

18

Автор Владимир Фрадкин "Немецкая волна"

На прошлой неделе Германский союз защиты окружающей среды и природы – немецкое отделение влиятельной международной экологической организации «Друзья Земли» – представил в Берлине отчёт об использовании наночастиц в пищевой промышленности. Помимо немецких специалистов, в исследовании принимали участие учёные других европейских стран, а также Австралии и США. Опубликованный теперь итоговый документ под броским названием «Из лаборатории – в тарелку» особого оптимизма не внушает.

Исследователи выявили 93 наименования пищевых продуктов, в которых присутствуют те или иные наночастицы. Однако авторы работы подчёркивают, что это – лишь верхушка айсберга: по оценкам экспертов, в мире уже сегодня насчитывается до 600 продуктов питания и до 500 разновидностей продовольственных упаковок с нанодобавками.

Самое же прискорбное – то, что пока нигде в мире не существует нормативных документов, которые регламентировали бы использование нанотехнологий в пищевой и косметической отраслях. Нет законов, которые устанавливали бы требования к специальным тестам для наночастиц. И даже маркировка наноизделий, включая продовольственные товары, не предусмотрена. Уже поэтому представленный в Берлине документ вселяет тревогу.



Слово «нанотехнологии», ещё несколько лет назад практически неизвестное неспециалистам, сегодня у всех на слуху. Но одно дело – использование тех или иных технологий в производстве, и совсем другое дело – товары, содержащие наночастицы. Напомню, что наночастицы – это чрезвычайно малые частицы вещества, линейные размеры которых составляют от одного до ста нанометров, а нанометр – это одна миллионная доля миллиметра.

Для наглядности добавлю, что диаметр красных кровяных телец составляет 7 тысяч нанометров, диаметр человеческого волоса – 80 тысяч нанометров.

Особенность наночастиц состоит в том, что их физические и химические свойства порой весьма существенно отличаются от свойств более крупных порций того же самого вещества, что и открывает перед промышленностью совершенно новые перспективы. Но у этой нанореволюции есть и изнанка, – говорит доктор Вольфганг Крайлинг (Wolfgang Kreyling), биофизик-токсиколог Научного центра по изучению проблем окружающей среды и здоровья Общества по защите от облучения в Нойерберге близ Мюнхена:


- Мы полагаем, что появление новых продуктов на базе нанотехнологий будет носить взрывной характер. Это вполне сравнимо с появлением компьютера. А потому мы должны уже сегодня разработать методы оценки рисков и опасностей, исходящих от этих новых разработок.


Каковы же эти риски и опасности? Не ядовиты ли наночастицы при попадании в пищеварительный тракт? Как они действует на кожу? Что будет, если их вдохнуть? Точных ответов на эти вопросы пока нет.

Но уже есть основания полагать, что наночастицы отнюдь не безвредны. Ещё в 90-е годы прошлого века, когда резко подскочила популярность легковых автомобилей с дизельными двигателями, учёные-токсикологи всерьёз заинтересовались мелкодисперсными пылями и вскоре пришли к выводу, что содержащиеся в выхлопных газах частицы сажи опасны для здоровья, причём чем мельче, тем опаснее.

Сегодня многие эксперты полагают, что наночастицы в этом отношении ничуть не лучше. В отделении ингаляционной биологии своего Научного центра Вольфганг Крайлинг проводит опыты на крысах, примешивая к вдыхаемому ими воздуху наночастицы иридия, производимые сегодня в промышленных масштабах. Решающим фактором для исследователя в данном случае является не химический состав, а размер частиц. Чтобы можно было проследить их путь внутри организма, каждая наночастица помечена специальным радиоактивным маркером. Учёный поясняет:


- Затем по прошествии определённых временных интервалов – или сразу, или спустя час, или два, или шесть, или сутки, или даже несколько суток, – мы смотрим, как наноматериал, изначально попавший только в лёгкие, распределился внутри организма. Мы используем высокочувствительную аппаратуру для измерения уровня радиоактивности разл ичных проб тканей. Спустя 24 часа мы обнаруживаем наночастицы иридия даже в головном мозге.


А ведь головной мозг надёжно защищён от проникновения извне посторонних веществ и микроорганизмов так называемым гемато-энцефалическим барьером. Преодолеть этот барьер неспособны даже медикаменты. Однако для наночастиц он не преграда. Вольфганг Крайлинг говорит:


- Количества, которые мы идентифицируем, порой составляют всего лишь одну десятитысячную того количества, что изначально попало в лёгкие, однако мы обнаруживаем эти частицы в самых разных органах и тканях. Если принять исходное количество наночастиц во вдыхаемом воздухе за 100 процентов, то в печени оказывается примерно 1 процент частиц, в головном мозге – чуть меньше 0,1 процента.

Итак, из тысячи частиц, оказавшихся в лёгких, одна попадает в мозг, десять – в печень. А как обстоит дело с безопасностью эмбриона в матке?


Это был следующий вопрос: могут ли наночастицы через плаценту матери проникнуть в плод? Мы провели эксперименты на беременных крысах, и оказалось, что частицы накапливаются и в плаценте, причём в довольно значительном количестве. А оттуда некоторые частицы попадают в эмбрион. То есть плод защищён отнюдь не так надёжно, как мы это себе представляли.


Эксперименты свидетельствуют о способности наночастиц с невероятной лёгкостью преодолевать защитные механизмы и преграды организма. Да, собственно говоря, и в лёгкие-то частицы обычной пыли попасть не могут: клетки выстилающего дыхательные пути так называемого мерцательного эпителия снабжены особыми волосками-ресничками, которые, сгибаясь и разгибаясь, выводят частицы пыли, попавшие с воздухом в лёгкие, наружу. Однако против наночастиц они, судя по всему, бессильны.

Затем – путь из лёгких внутрь организма. Обычно любого вторгшегося сюда пришельца встречает целая армия клеток иммунной системы – и нейтрализует его. Но наночастицы и здесь оказываются практически неуязвимыми. Проникая всё дальше, они вызывают целый каскад биохимических реакций.

И в результате возникают воспалительные процессы, которые, как мы предполагаем, могут, в конечном счёте, стать

серьёзной угрозой для здоровья.


Тем более тревожит тот факт, что наночастицы попадают в косметические препараты и даже в пищевые продукты, не пройдя тестов на безопасность. Вернее, они проходят предписанный законом цикл испытаний, но Вольфганг Крайлинг сомневается в том, что эти тесты вообще имеют смысл применительно к наночастицам. Скажем, испытания солнцезащитного крема производятся на здоровой коже, что далеко не в полной мере отражает реальность. А как нанокрем влияет на тонкую детскую кожу? На травмированную кожу? На кожу людей, страдающих аллергиями или экземами?


Напрашивается предположение, что травмированная кожа более проницаема. По крайней мере, точно известно, что при наличии раны даже относительно крупные частицы быстро проникают в кровоток. Но подробных исследований на сей счёт не было. Понятно, что стандартизировать подобные испытания трудно, и именно по этой причине они пока не проводятся. Однако это не оправдание, тем более что солнцезащитные и прочие косметические средства на базе наночастиц применяются уже очень широко.


То же самое относится и к продуктам питания. Кетчуп, майонез, овощные супы в пакетиках или сахарная пудра содержат наночастицы, повышающие текучесть и сыпучесть этих продуктов. В производстве колбасных изделий применяются нанокапсулы, содержащие консерванты, красители и вкусовые вещества.

Такие же нанокапсулы, но заполненные витаминами и минеральными веществами, добавляются в хлебобулочные изделия и в прохладительные напитки. Нанотехнологии всё шире используются в производстве удобрений и пестицидов, а в производстве холодильников получили распространение антибактериальные нанопокрытия на основе ионов серебра. Как всё это отражается на здоровье человека, до сих пор неясно.


В декабре прошлого года Берлинский институт оценки рисков представил свою стратегию научных исследований в области наноматериалов. Один из разработчиков программы – доктор Рольф Хертель (Rolf Hertel) – говорит:

- В своей стратегии мы приходим к выводу, что нам следует обратить внимание на целый ряд факторов, которые при обычном испытании на безопасность мы, как правило, не учитываем. Я имею в виду идентификацию наночастиц и определение их особых физико-химических свойств. Для правильной оценки риска очень важен, конечно, вопрос экспозиции: с какими конкретно наночастицами потребитель действительно так или иначе соприкасается.

И тут необходимо внимательно изучить вопрос, возможно ли вообще проникновение наночастиц в организм человека с пищей. Ведь наночастицам, как известно, свойственна очень высокая реакционная способность, так что они склонны слипаться, образуя агломераты. В результате мы имеем дело со структурами, линейные размеры которых оказываются уже в микрометровом, а не в нанометровом диапазоне. Примером тут могут служить добавки, повышающие сыпучесть поваренной соли и разных приправ.


Доктор Крайлинг с этим тезисом не согласен:

- Всё не так просто. В принципе это, конечно, верно, однако оказавшись в живом организме, эти относительно крупные структуры вполне могут распасться на отдельные наночастицы. Во всяком случае, это не исключено. Мы просто этого пока не знаем.

Поэтому сегодня в некоторых лабораториях уже исследуют взаимодействие наночастиц с клетками организма человека, используя для этого довольно простые тесты. Мы выращиваем клеточные культуры той или иной ткани в чашке Петри, затем добавляем в питательную среду наночастицы, помеченные флуоресцентным красителем, и смотрим, что получится, – говорит Анна фон Микец (Anna von Miekecz), сотрудница Института по изучению воздействия окружающей среды на здоровье человека при Дюссельдорфском университете:

Эти частицы очень быстро, в считанные минуты, проникают в цитоплазму. Чтобы внедриться в ядро, им требуется несколько больше времени – около двух часов. Но такие барьеры, как клеточная оболочка, для них, похоже, вообще не преграда.


Спрашивается, как это отразится на жизнедеятельности всего организма? Ясно, что наночастицы, обладающие высокой реакционной способностью и разрушающие едва ли не любую молекулу, с которой они соприкасаются, нанесут живой клетке колоссальный урон. Именно поэтому Анна фон Микец выбрала для своих опытов вроде бы совершенно безобидное соединение – диоксид кремния, широко применяемый фармацевтической промышленностью при изготовлении внешней оболочки витаминных пилюль. Но оказалось, что эти наночастицы, накапливаясь внутри клеточного ядра, приводят к образованию в нём неких белковых агрегатов. А это имеет катастрофические последствия:


Мы видим, что клетка впадает в своего рода состояние покоя, перестаёт расти. И это состояние необратимо. Клетка как бы засыпает и больше уже не просыпается.


Кроме того, образование внутриклеточных белковых агрегатов – симптом, типичный для таких заболеваний как хорея Хантингтона или болезнь Паркинсона. То есть наночастицы вызывают патологические изменения в клетке, и эти изменения точно соответствуют тем, что ассоциируются с нейродегенеративными заболеваниями. Но Рольф Хертель не видит повода для паники. Пока не видит:

- В отношении субстанций, с которыми мы сталкиваемся сегодня, есть все основания считать, что исходящая от них угроза не столь велика, как это нередко пытаются изобразить. Другой вопрос, как обстоит дело с новыми веществами, ещё не появившимися на рынке и не встречающимися в природе.


Это очень тревожит медиков, но они просто не поспевают за прогрессом в сфере нанотехнологий, – признаёт Анна фон Микец:


- Это действительно проблема: синтез и внедрение наночастиц заведомо требуют меньше времени, чем их проверка на цитотоксичность.


Разработка теста занимает от года до трёх – для каждой разновидности наночастиц. О том, чтобы эти тесты стандартизировать, пока и речи нет. Дело осложняется тем, что производители наночастиц, ссылаясь на технологические секреты, не сообщают важную информацию о своей продукции. А учёные пока даже не знают, что именно делает наночастицы опасными – то ли их размеры, то ли структура, то ли химический состав или какие-то иные свойства.


Казалось бы, частично снять остроту проблемы могло бы введение обязательной маркировки продуктов, содержащих наночастицы. Однако дело обстоит не так уж просто, – говорит Рольф Хертель:

- Обязательная маркировка предполагает, что производитель точно знает, какие ингредиенты он должен указывать на упаковке. Тут особое значение обретает вопрос дефиниции. Сейчас над ним ведётся активная работа. Ещё один важный аспект – это надзор. Если я требую от производителей, чтобы они декларировали наличие тех или иных компонентов в своих продуктах, то я должен располагать механизмом контроля, который даст мне уверенность, что мое требование соблюдается.

Однако это очень сложно. Ну, скажем, копчёная рыба, да и вообще любые копчёности, или блюда, приготовленные на гриле, обретают свои вкусовые свойства, в значительной мере, за счёт наночастиц, проникающих в них извне вместе с дымом. Они что, тоже подлежат обязательной маркировке? И как я их должен декларировать?

Или другой пример: гомогенизированное молоко. Технология гомогенизации приводит к тому, что количество наночастиц в молоке существенно возрастает. Не забывайте, что молоко – это эмульсия, и размеры частиц этой взвести как раз оказываются в нанодиапазоне. Так как мне быть с молоком? Указывать на наличие в нём наночастиц или не указывать?


Оптимальным представляется вариант, при котором производители пищевых продуктов и прочие фирмы, применяющие нанотехнологии, подписали бы своего рода мораторий на использование наночастиц и вообще веществ, не прошедших полный цикл испытаний на безопасность.

Однако насколько это реально? Рольф Хертель говорит:


- Это вопрос действующего законодательства. В Германии закон разрешает производство и сбыт только безопасных продуктов, то есть таких, которые не наносят ущерб здоровью потребителя. По нашим сведениям, подавляющее большинство производителей придерживаются этих правил. Если же вдруг окажется, что какой-то производитель использовал наночастицы, вредные для здоровья потребителя, то он должен будет отвечать по всей строгости закона.


Звучит грозно, однако производители продовольствия до сих пор не выказали готовности отказаться от нанотехнологий.


http://www.dw.com/ru/%D0%BD%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%86%D1%8B-%D0%B2-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82%D0%B0%D1%85-%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F/a-3252784




Основные направления использования нанотехнологий в АПК (в агро-промышленном комплексе)




В настоящее время нанотехнологии являются самым финансируемым научным направлением в мире. Объем рынка наноматериалов сегодня оценивается в более 2,5 млрд. евро. В 2010 г. объем мирового рынка технологий, основанный на применении наноматериалов, достигнет 100 млрд. евро. К 2015 г. мировой рынок продукции нанотехнологий, по оценкам экспертов, составит триллион долларов США при потребности в специалистах более двух миллионов человек.

В России создана госкорпорация «Роснанотех», разработана «Программа развития наноиндустрии в РФ до 2015 г.». Программа будет реализовываться в два этапа: первый этап рассчитан на 2007-2010 гг., второй - на 2011-2015 гг. Общий объем затрат на реализацию программы составит 138 млрд. руб. Эти деньги будут направлены на финансирование НИОКР в сфере нанотехнологий, а также проектов на их внедрение в промышленности.

Как отмечается в статье «Нанотехнологии в сельском хозяйстве»(/.zerno-ua.com/?p=2025), на сегодняшний день в мировой практике наноматериалы и нанотехнологии находят применение практически во всех областях сельского хозяйства: растениеводстве, животноводстве, птицеводстве, рыбоводстве, ветеринарии, перерабатывающей промышленности, производстве сельхозтехники и т. д. Для достижения высокой эффективности в сельскохозяйственном производстве в последние годы используются новые агробионанотехнологии (/.webagro.net/news.php?id=85488). Под эгидой ФАО создана база данных о 160 проектах использования нанотехнологий в агропромышленном секторе, которые финансировались и разрабатывались с 2006 г.

Аналитическое агентство "Хельмут Кайзер" предсказывает, что вклад нанотехнологий в производство продуктов питания к концу 2010 года в США составит порядка 20 миллиардов долларов. Так, например, правительство США инвестирует до 1,2 миллиардов долларов в программу внедрения нанотехнологий в сельское хозяйство.

Нанотехнологии и наноматериалы (в частности, наносеребро, наномедь и другие) находят широкое применение в фильтрах и других деталях оборудования молочной промышленности для ингибирования процессов брожения и скисания молока,
дезинфекции сельскохозяйственных помещений и инструментов, при упаковке и хранении пищевых продуктов (например, яблок в регулируемых средах), при озонировании воздуха и т.п. Нанотехнологии применяются при послеуборочной обработке подсолнечника, табака и картофеля и других культур.

В животноводстве и птицеводстве при изготовлении кормов нанотехнологии обеспечивают повышение продуктивности, сопротивляемости стрессам и инфекциям Наночастицы железа и других микроэлементов включают в состав премиксов для повышения жизнестойкости животных и их продуктивности.

На основе наноматериалов создано большое число средств, позволяющих сократить трение и износ деталей, что продлевает срок службы тракторов и другой сельхозтехники

В молочной и молочно-кислой промышленности нанотехнологии используются для создания продуктов функционального назначения. Развивается направление насыщения пищевого сырья биоактивными компонентами (в частности, витаминами в виде наночастиц и др.).

Незаменимую роль могут сыграть наноматериалы при использовании их в качестве различных катализаторов, например, катализаторов горения для различных видов топлива, в том числе и биотоплива, или катализаторов для гидрирования растительного масла в масло-жировой промышленности. В частности, в Санкт-Петербургском технологическом институте рассматривается возможность использования наноразмерного палладия для гидрирования растительного масла вместо катализатора на основе никеля, обладающего аллергенным и канцерогенным действием.

Сегодня активно применяются в агропромышленном секторе ДНК-технологии, которые позволяют выявить гены, ассоциированные с хозяйственно-ценными признаками, устойчивости к стрессам, инфекционным болезням, а также гены носители рецессивных мутаций – генетических аномалий. В целом вся молекулярная биология может быть названа нанобиотехнологией. Речь идет о создании устройств с использованием биологических макромолекул в целях изучения или управления биологическими системами. Нанобиотехнология объединяет достижения нанотехнологии и молекулярной биологии. В ней широко используется способность биомолекул к самосборке в наноструктуры. Так, например, липиды способны спонтанно объединяться и формировать жидкие кристаллы. ДНК используется не только для создания наноструктур, но и в качестве важного компонента наномеханизмов. По мнению ряда ученых, нанобиотехнологии существенно упрощают и ускоряют решение традиционных проблем генетики и селекции сельскохозяйственных растений.

Суперсовременное направление нанобиотехнологии (нанотехнологии в биологии) в растениеводстве - это создание культурных растений, особенно устойчивых к насекомым вредителям и сорной растительности. Исследованиями в этой области занимаются ученые не только развитых, но и развивающихся стран. Например, научные лаборатории Мексики и Индии объединенными усилиями пытаются создать нетоксичный наногербицид.

Мониторинг разработанных нанотехнологических процессов и наноматериалов подтверждает, что применение нанопрепаратов в растениеводстве обеспечивает повышение устойчивости к неблагоприятным факторам окружения и увеличение выхода готовой продукции (/.nanofab.asia/articles/detail/89) .В растениеводстве применение нанопрепаратов , например, в качестве микроудобрений позволяет повысить устойчивость
растений к неблагоприятным погодным условиям и увеличить урожайность почти всех продовольственных (картофель, зерновые, овощные, плодово-ягодные) и технических (хлопок, лен) культур. Эффект здесь достигается благодаря более активному проникновению микроэлементов в растение за счет наноразмера частиц и их нейтрального (в электрохимическом смысле) «статуса».Выявлено положительное влияние, например, наномагния на ускорение (увеличение продуктивности) фотосинтеза у растений.

В свете последних открытий нанотехнологий изучена биологическая роль кремния в живых организмах и биологическая активность его различных (органических и неорганических) соединений. В частности, силатраны, являющиеся клеточным образованием и содержащие кремний, оказывают физиологическое действие на живые организмы на всех этапах эволюционного развития от микроорганизмов до человека. Применение кремнеорганических биостимуляторов в растениеводстве позволяет повысить холодостойкость, выносливость к жаре и засухе, помогает благополучно выйти из стрессовых погодных ситуаций (возвратные заморозки, резкие перепады температуры и т. д.), усиливает защитные функции растений к болезням и вредителям. Препараты снимают угнетающее, седативное действие химических реагентов по защите растений при комплексных обработках.

Разрабатываемые технологии в сельскохозяйственном производстве позволяют:

- повысить безопасность производства и качество продукции;

- сократить затраты при выращивании растений;

- улучшить качество посевного материала;

- снизить заболеваемость и повысить устойчивость к вредителям;

- увеличить урожайность растений;

- получить экологически чистую (безопасную) продукцию

По мнению ученых, применение нанотехнологий в сельском хозяйстве (при выращивании зерна, овощей, растений и животных) и на пищевых производствах (при переработке и упаковке) приведет к рождению совершенно нового класса пищевых продуктов - «нанопродуктов», которые со временем вытеснят с рынка генномодифицированные. Подобное мнение высказывается экспертами международной исследовательской организации ЕТС Group.

Согласно общепринятой научной терминологии, продукт может называться «нанопродуктом», если при его выращивании, производстве, переработке или упаковке использовались наночастицы, нанотехнологические разработки и инструменты. Разработчики нанопродуктов нацелены на более совершенный процесс производства и упаковки продуктов питания, их улучшенный вкус и новые питательные свойства; производство «функциональных» продуктов (продукт будет содержать лекарственные или дополнительные питательные вещества); увеличение производительности и уменьшение цен на пищевые продукты. Как отмечается в докладе, подготовленном для Королевского научного общества Великобритании (Royal Society). уже через пару десятков лет использование нанопродуктов будет повсеместным.

Размах исследований в области нанопродуктов поражает так же, как и количество инвестиций в них. За последние несколько лет крупнейшие производители продуктов питания, такие как Kraft, Nestle, Heinz, Altria, Unilever, инвестировали значительные суммы в разработки нанотехнологий. По последним оценкам, стоимость рынка нанопродуктов уже составляет $410 млн., а к 2012 г. ожидается рост до $5,8 млрд.

Исследованиями в области нанопродуктов занимаются различные международные научные центры не только развитых, но и развивающихся стран. В липецкий АПК также приходят нанотехнологии, которые направлены на получение экологически чистой продукции и, в конечном итоге, сориентированы на
«нанопродукты».

Совместными усилиями ученых Центра «Биоинженерия» РАН, International Nanotechnology Research Center Polymate (Israel),
Узбекского научно-исследовательского института защиты растений, ООО «Агро-Л» и ООО «БиоНаноТех Л» разрабатывается и апробируется на базе Государственного научного учреждения Всероссийского НИИ рапса в Липецке современная наноагротехнология предпосевной обработки семян с применением полифункциональных многокомпонентных (нано)систем природного происхождения. Проводится эксперимент, как альтернативное направление снижения пестицидной нагрузки на агроценозы, основная цель которого — доказать, что получать высококачественную продукцию можно без использования «химии» –химических средств защиты растений с помощью природных полифункциональных многокомпонентных веществ (природных агрохимических средств в качестве источников минерального питания полевых культур, природных элиситоров, повышающих иммунный статус растений, природных стабилизаторов и других физиологически активных компонентов ) и их производных в различных соотношениях и комбинациях, на основе которых формируются (нано)системы для предпосевной обработки семян широкого спектра действия

Современное производство сельскохозяйственной продукции развивается в условиях глобальных природных и техногенных вызовов. В результате изменения климата, загрязнения экосайтов экотоксикантами, формирования крупных засушливых зон, засоления субстратов, дефицита воды наблюдается сокращение площадей сельскохозяйственных растений, снижение их толерантности к неблагоприятным факторам окружения, формирования новых популяций микроорганизмов – возбудителей заболеваний и вредителей культурных растений, повышение их агрессивности. Все это приводит к уменьшению урожайности сельскохозяйственных культур, ухудшению качества продукции, в том числе и семян, посевные фракции которых не сохраняются длительное время и обладают низкими показателями всхожести, а также способствует росту цен на потребительских рынках.

Для повышения адаптивности культурных растений к внешним негативным факторам при хранении, получения полноценных и здоровых всходов, роста и развития растений, повышение их продуктивности и качества семян разработана новая агробионанотехнология, отличающаяся лабильностью и мобильностью состава и свойств, которые могут согласно прогнозам меняться, обеспечивая при этом устойчивое развитие производства посевных семян и растениеводства, а также агропромышленного комплекса в целом.

В разработанной нанотехнологии применен подход, позволяющий использовать природные системы адаптации семени и биологически активные (нано)чипы в порах кожуры и тем самым создавать дополнительную устойчивость и надежность семени к негативным факторам окружения. Биологически активные (нано)системы содержат все необходимые ингредиенты для прорастания семян и их защиты от воздействия неблагоприятных факторов окружения.

Разработанная наноагробиотехнология позволяет менять состав физиологически активных веществ, в том числе фитосанитарных, и их природу с учетом особенностей формирования (нано)систем и взаимодействия компонентов (наночастиц) на молекулярном и надмолекулярном уровнях друг с другом в (нано)чипах в зависимости от видов выращиваемых культур, конкретных почвенно-климатических условий возделывания различных растений, специфичности заболеваний, вызванных микроорганизмами, почвенных и других вредителей, а также достичь длительности хранения посевного материала без потерь его посевных качеств.

В едином технологическом процессе объединена нанотехнология предпосевной подготовки семян, состоящая из процессов создания, стабилизации и нанесения физиологически активных полифункциональных (нано)систем, включающих по крайней мере один природный минерал, стабилизатор (нано)чипа, регулятор роста и развития растений, ингибитор возбудителей заболеваний растений, микроэлемент питания, удобрение, иммуномодулятор и другие физиологически активные природные , а также (в случае экологически кризисной ситуации ) и фитосанитарные вещества.

Принципиально новым в этой нанотехнологии является разработанный комплексный подход к процессу получения высококачественного посевного материала. Он состоит в том, что биологически активные и фитосанитарные компоненты, предназначенные для повышения адаптации семян и растений к реальным негативным условиям окружающей среды, конструируются в виде полифункциональных (нано)чипов, а их встраивание в (нано)поры кожуры семян осуществляется с помошью нанотехнологии.

Важным в разработанной (нано)технологии является то, что, принимая во внимание прогноз негативных для растениеводства факторов, состав и природу (нано)чипов можно менять с учетом проявления новых рисков, заполняя пассивные (нано)матрицы соответствующими биологически активными и фитосанитарными (нано)частицами, обеспечивающими повышение толерантности растений к новым неблагоприятным факторам окружающей среды, всхожести, урожайности и продуктивности.

В результате мониторинга эффективности нанотехнологии предпосевной подготовки семян выявлены следующие основные преимущества:

-
пролонгация покоя семян – возможность хранения посевного материала без потерь качества длительное время,

-
активация процессов выхода семян из состояния покоя в меняющихся условиях окружающей среды за счет дифференцированного использования разнообразных по составу и структуре (нано)чипов в предпосевной обработке семян,

-
увеличение всхожести семян,

- повышение толерантности растений к возбудителям заболеваний, засолению, засухе, заморозкам и другим негативным факторам окружения,

-
увеличение урожайности,

- улучшение качества продукции за счет сохранения и повышения показателей, характеризующих хозяйственно-ценные признаки растений,

- существенное уменьшение норм расхода физиологически активных и фитосанитарных компонентов,

-
высокая экологичность разработанной нанотехнологии,

-
адаптивность к имеющимся технологиям предпосевной подготовки семян.

-получение экологически чистой продукции (нанопродукта)

Указанные преимущества достигаются за счет дифференцированной разработки физиологически активных (нано)чипов для обработки семян различных сельскохозяйственных культур. Состав и количество нанесенных на семена (нано)чипов зависят от результатов мониторинга условий возделывания сельскохозяйственных культур, статистических данных экоусловий и прогноза на ближайший год по таким показателям как температура почвы и окружающей среды, влажности и атак микроорганизмов, возбудителей заболеваний, характера заболеваний, типов семян, обладающих глубоким или неглубоким покоем, а также их размером и потенциальными возможностями семени, выражающимися в показателях энергии прорастания и всхожести. Кроме того, состав (нано)чипов формируется с учетом наличия в почвах доступных форм калия, фосфора и азота, а также различных необходимых для растений микроэлементов питания - цинка, меди, кобальта, железа, лития, марганца, молибдена и других микро – и мезоэлементов питания. Поэтому диапазон составов компонентов (нано)чипов варьируется в очень широких пределах от 1.10-10 % – 100%. Гомеопатические количества (нано)чипов используются при замочке семян растений, макроколичества - при опудривании, а промежуточные – при дражировании.

Составы (нано)чипов варьируются в зависимости от внешних факторов, воздействующих на семена, а также необходимости достижения высокой полевой всхожести. По этому принципу меняется состав (нано)чипов в зависимости от возделываемой культуры. В нанотехнологии предусмотрена масштабная дифференциация получения (нано)чипов, т.к. предусмотреть все внешние факторы одновременно невозможно, также очень сложно прогнозировать возникновение атак возбудителями заболеваний, а также изменение параметров окружающей среды, которые тесным образом связаны с активацией или затуханием атак, а также продуктивностью растений, особенно при изменении климата, который мы наблюдаем повсеместно, проще говоря, нельзя создать один (нано)чип на все случаи жизни и огромное количество (нано)чипов в ответ на все реальные, а главное – и возможные вызовы.

Таким образом, в настоящее время предпосевная обработка семян различных сельскохозяйственных культур может проводиться с использованием современных нанотехнологических подходов и применением экологически чистых природных многокомпонентных полифункциональных (нано)чипов, состоящих из пористых матриц и заполненных физиологически активными веществами различного спектра действия. Такие (нано)чипы имеют пористую высокоразвитую поверхность, размер пор которых колеблется от нескольких нанометров до микрон. Как правило, эти матрицы имеют различную природу, физико-химические свойства, эксплуатационные характеристики и другие параметры, определяющие возможности их использования в качестве носителей для получения физиологически активных полифункциональных (нано)систем. Причем при определенных условиях конструирования (нано)чипов достигается пролонгированное выделение действующих веществ, обладающих биологической активностью. Эффект пролонгации обеспечивает длительное воздействие средств защиты растений на вредителей, возбудителей заболеваний сельскохозяйственных растений, сорную растительность в посевах и другие неблагоприятные факторы окружения..

Совершенно очевидно, что сегодня в Липецкой области
имеется все для активного внедрения и продвижения нанотехнологий как во всей сфере экономической деятельности, так и в сельском хозяйстве, в частности. Нанотехнологии – шаг к будущему, без которого в сельском хозяйстве невозможен прогресс. Ясно также и то, что частная инициатива и крупные инвестиции ведущих компаний могут реально ускорить этот процесс.

новости | Ошибка? Вторник,13:00 0 Просмотров:14
Другие новости по теме:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.