Статья посвящена некоторым аспектам инженерии сложных технологических систем, проектируемых в АПК. В центре внимания находится решение проблемы продовольственной безопасности России путём создания индустриальных агрокомплексов, реализующих технологии производства сельскохозяйственной продукции, технологии её хранения и переработки. Круг обсуждаемых вопросов включает структурное усложнение технологий АПК при одновременном их функциональном упрощении за счёт стабилизации ведущих процессов преобразования сельскохозяйственных ресурсов в продукты питания. Особое внимание обращено на флуктуации процессов «больших» технологических систем, составляющих системный комплекс, под воздействием внутренних и внешних возмущающих факторов. Эти флуктуации рассматриваются как необходимое условие развития сложных технологических систем. Обобщены сведения об условиях самоорганизации системных технологических комплексов и об их основных характеристиках: открытости, нелинейности и нестабильности. Изложены принципы проектирования таких комплексов в АПК и диалектика взаимоусиления соединенных в комплекс технологий. Обоснована необходимость индустриализации сельскохозяйственных технологий, как диалектическая неизбежность создания промышленных агрокомплексов, реализующих новый этап инновационной революции в АПК. Сформулированы основные положения парадигмы развития технологий агропромышленного комплекса. Сделано заключение о первоочередных шагах в реализации инженерии сложных технологических систем в научно-исследовательских организациях и высших учебных заведениях.

Продовольственное обеспечение является важнейшим элементом жизнедеятельности общества, состояние которого в значительной мере определяет национальную и экономическую безопасность. Согласно Федеральной научно-технической программы развития сельского хозяйства на 2017-2025 годы, предусматривается обеспечение стабильного роста производства продукции животноводства за счет применения новых племенных ресурсов, технологий производства высококачественных кормов и кормовых добавок, переработки, хранения и методов контроля качества сельскохозяйственного сырья, продукции и продовольствия. В статье представлены результаты научных изысканий ученых института, выполненные за период с 2015 по 2019 гг. в рамках гранта Российского научного фонда. Так, в ходе проведенных исследований были разработаны высокоэффективные подходы к повышению эффективности производства животноводческого сырья на основе внедрения современных молекулярно-генетических методов исследования ДНК, оптимизации паратипических факторов и биотехнологических приемов повышения продуктивного действия кормов. В ходе целенаправленной работы были разработаны методы управления механизмами целенаправленного формирования мясной и молочной продуктивности сельскохозяйственных животных; научно и практически обоснована рациональность использования территориально и экономически доступных сырьевых ресурсов при производстве конкурентоспособной продукции животноводства. Дана оценка технологическим и физиологически функциональным свойствам перспективных видов регионального животноводческого и растительного сырья. Проведен подбор ингредиентов рецептурных композиций и разработаны технологии создания новых молочных и мясных продуктов в соответствии с принципами нутрициологии и пищевой комбинаторики и выявлены критерии совместимости компонентов пищевых систем на всех этапах технологического процесса. Также были разработаны рациональные технологические приемы обработки сырьевых ингредиентов для обеспечения максимальной сохранности полезных свойств рецептурных композиций в производственном процессе. Таким образом, фундаментальные исследования и научно-технические разработки включают в себя результаты современных молекулярно-генетических, селекционных, биотехнологических, физиолого-биохимических и зоотехнических исследований. Результаты проведенных научно-исследовательских работ будут способствовать развитию системных аграрно-пищевых технологий при производстве и переработке отечественной продукции животноводства, создании высококачественной мясной и молочной продукции.

В статье приведена краткая характеристика фукозы – с физиологической точки зрения, минорного углевода, встречающегося как в свободном состоянии, так и в связанном. Общепризнано, что фукоза является одним из минорных углеводных компонентов пищи, необходимых для полноценного развития и жизнедеятельности микрофлоры желудочно-кишечного тракта млекопитающих, в т.ч. «хомо сапиенс». Данный углевод является прекрасной питательной средой для развития бифидофлоры толстого кишечника и может быть отнесен, по современным понятиям, к классу пребиотиков. Основными источниками получения минорного углевода фукозы являются растительные полисахариды – наиболее доступные среди них водоросли родов Fucus и Laminaria. В настоящее время использование биомассы этих растений в качестве сырья затруднено. Поэтому совершенно логичным представляется поиск альтернативного сырья. К одному из них следует отнести молочное лактозосодержащее сырье – молочную сыворотку, основной компонент сухих веществ которой – лактоза, уникальный углевод животного происхождения, являющийся источником широкого спектра функциональных производных. Системные исследования по получению фукозы из доступного сырья молочной промышленности были проведены в Ставропольском государственном университете. Далее во ВГУИТ, в рамках научной этики и преемственности, под руководством профессора Мельниковой Е.И. были поставлены специальные исследования аспиранта Мурадовой О.А. Первые три этапа предварительной подготовки подсырной сыворотки позволяют увеличить доброкачественность исходного сырья. Это представляется принципиально важным для следующих операций с кластерами молочной сыворотки на наноуровне. Нанобиотехнологические операции включают молекулярно-ситовую фильтрацию подсырной сыворотки и направленный синтез по схеме: галактоза – фукулоза – фукоза. Полученный фукозосодержащий концентрат является продуктом нового поколения молочной отрасли пищевой индустрии АПК в рамках Технологического прорыва по методологии цифровых технологий (нейронные сети). Концентрат использован в качестве активного бифидус-фактора для функциональных кисломолочных продуктов и мороженого.

Переход традиционных отраслей народного хозяйства на цифровую платформу демонстрирует накопившиеся потребности в комплексной модернизации отрасли, в необходимости поиска новых подходов к производству продуктового сырья, в росте производительности сельскохозяйственных предприятий к 2024 году. Поставленная цель требует подбора соответствующего инструментария, отвечающего современным технологическим требованиям, дающим возможность достоверно оценивать эффективность планируемых мероприятий, обозначить основные направления перспективного развития отрасли в свете происходящих перемен. В статье были поставлены и последовательно решены следующие задачи: проведена оценка динамики развития сельского хозяйства по основным подотраслям – растениеводству и животноводству, проанализирована динамики экспорта и импорта сельскохозяйственной продукции за последние пять лет, проведено сравнение темпов производства по основным категориям продуктового сырья, подробно рассмотрена ведомственная целевая программа «Цифровое сельское хозяйство», проведена сравнительная оценка объемов финансирования мероприятий программы из различных источников. Проведенная оценка особенностей финансового обеспечения цифровой трансформации российского сельского хозяйства направлена на определение тенденций перехода от традиционного подхода к технологическому подходу в производстве продуктового сырья. Задействованные финансовые механизмы, представленные в данной статье, отражают заинтересованность со стороны государства в перестройке аграрного бизнеса и его информационном перевооружении. В свете перехода к четвертой промышленной революции традиционные системы взаимодействия и организации процессов производства теряют прежнюю актуальность и становятся неконкурентоспособными. Для повышения конкурентоспособности на отечественном и мировом рынках предприятиям различных отраслей необходимо следовать современным тенденциям и проводить модернизацию производственной базы и системы управления посредством внедрения цифровых технологий. Государство больше всех заинтересовано в интенсификации сельскохозяйственного производства и максимальном использовании экспортного потенциала отрасли. Разработанная и внедряемая с 2019 года программа «Цифровое сельское хозяйство» позволит перестроить существующую систему управления отраслью и задействовать новые возможности производства сельскохозяйственного сырья.

В овцеводстве важное условие высокой продуктивности животных – научно обоснованное разведение и воспроизводство. Показателем, отражающим процессы, протекающие в организме и влияние на данные процессы различных факторов внешней среды, является состав крови. В статье представлены результаты изучения влияния использования баранов породы австралийский меринос на повышение воспроизводительных качеств маток волгоградской породы и гематологические показатели баранчиков разных генотипов. Наименьшее количество повторно осемененных маток было в III группе – 9,9%, против 13,3 и 10,9% у маток I и II групп соответственно. Аналогичная тенденция наблюдалась и по количеству маток, оставшихся яловыми. Наибольшее количество ягнят, полученных в расчете к объягнившимся маткам, было получено от маток III группы и составило 135,8%, что на 17,2 и 7,0 абс. процента больше, чем у маток I и II групп соответственно. Максимальное количество эритроцитов и лейкоцитов наблюдалось у полукровных баранчиков. По содержанию эритроцитов полукровные баранчики и баранчики ¾-кровности по породе австралийский меринос превосходили чистопородных сверстников. Аналогичная тенденция наблюдалась и по содержанию лейкоцитов. Содержание гемоглобина находилось в интервале 93,02-93,48 г/л. Наивысший уровень гемоглобина также наблюдался у баранчиков из II группы – 93,48 г/л. Содержание белка в сыворотке крови баранчиков было сравнительно высоким и варьировало по группам незначительно – от 62,98 до 63,24 г/л. В крови баранчиков II и III групп в сравнении со сверстниками из I группы кальция содержалось больше на 1,48 и 0,75%. По содержанию фосфора в сыворотке крови баранчиков наблюдалась аналогичная тенденция. Превосходство помесных животных было невысоким и составило 2,99 и 1,22% соответственно. В крови баранчиков, полученных в результате скрещивания, уровень каротина находился в пределах физиологической нормы. Однако установлено превышение показателей его содержания в крови баранчиков II и III групп, которое составило соответственно 2,31 и 0,59%.

Несмотря на высокий рост объемов производства и решение комплекса проблем в промышленном птицеводстве, минеральное питание птиц, особенно в жаркий период года, в регионе Нижнего Поволжья требует дополнительного изучения. Среди минеральных элементов, способствующих нормализации обменных процессов в организме птиц, выделяется калий, который участвует в регулировании кислотно-щелочного равновесия, поддержании осмотического давления внутри клеток. Ионы калия легко проникают через живые мембраны, легко адсорбируются и легко выводятся. Калий является основным внутриклеточным ионом, который возбуждает парасимпатический отдел вегетативной нервной системы, уменьшает возбудимость и проводимость сердечной мышцы. В статье представлены результаты исследований эффективности использования кормовой добавки «Калий хлористый», полученной в результате переработки сильвинитовой руды галургическим методом в условиях ПАО «Уралкалий», в рационах цыплят-бройлеров в период теплового стресса и её влияние на мясную продуктивность и качественные показатели мяса. Установлено, что предубойная масса цыплят опытных групп превышала контрольные показатели на 7,53 (Р<0,01) и 11,50% (Р<0,001), масса потрошеной тушки – на 11,63 (Р<0,01) и 17,06% (Р<0,001), убойный выход – на 2,6 и 3,4%, выход грудных мышц – на 22,51 (Р<0,05) и 31,79% (Р<0,001). Наблюдалось увеличение содержания сухого вещества в опытных группах на 0,77 и 0,98% (Р<0,05) в основном за счет увеличения уровня белка на 0,94 (Р<0,05) и 1,15% (Р<0,05) относительно контроля. Содержание золы в грудных мышцах контрольной группы резко снизилось, по всей вероятности, за счет снижения потребления корма и недостаточного поступления в организм минеральных веществ. Содержание золы в мясе цыплят опытных групп превышало контрольные показатели на 0,05 (Р<0,05) и 0,06% (Р<0,05). Таким образом, изучаемая кормовая добавка способствовала нормализации потребления корма цыплятами опытных групп в условиях теплового стресса, в результате чего накопление минеральных элементов в грудных мышцах соответствовало нормативным показателям и значительно превышало контрольные значения.

В статье проанализирована ситуация на рынке молочного сырья, выбрана оптимальная технология и рецептура для производства сыра из козьего молока с использованием растительных компонентов и произведен его опытный образец. В результате исследования было выявлено влияние вносимого растительного компонента (семян пажитника) на потребительские свойства мягкого сыра из козьего молока. При оценке органолептических показателей сыра было установлено, что консистенция сыра контрольной партии была однородная, нежная, пластичная, тогда как у сыра опытной партии – неоднородная (за счет добавления семян пажитника), мягкая и в меру плотная. Цвет сыра равномерный по массе, у контрольного образца сыра из козьего молока белый, а у опытного образца – белый, со светло-коричневыми вкраплениями. Полученные сыры обладали чистым приятным кисломолочным вкусом, а опытный образец ещё и с легким ореховым ароматом. Поверхность чистая, без корки, со следами перфорированной формы, слегка увлажненная. Проведенная дегустационная оценка показала, что наилучшими органолептическими показателями обладал образец опытной партии, набравший наибольший средний дегустационный балл – 5, что на 0,35 балла больше, чем у контрольного образца. По данным физико-химических показателей можно сделать вывод, что массовая доля жира в опытном образце составила 31,83%, что выше на 0,66%, чем у контрольного образца сыра, выработанного по традиционной рецептуре. Показатель массовой доли белка у опытного образца сыра увеличился на 1,17% по сравнению с контрольным образцом и был равен 17,67%. Таким образом, добавление семян пажитника в рецептуру мягкого сыра из козьего молока позволило не только сбалансировать его химический состав, но и расширить ассортимент продуктов из козьего молока. Сыр из козьего молока с добавлением растительных ингредиентов удовлетворяет суточную физиологическую потребность человека в белке, в расчете на одну порцию продукта, поскольку потребление белка превышает 20% от суточной нормы

В современных условиях вследствие принятия Правительством РФ государственных программ по активному привлечению к занятиям спортом широких слоев населения динамическое развитие получило такое направление пищевой индустрии, как спортивное питание, одним из основных ингредиентов которого являются высокобелковые продукты. Наибольший интерес из них представляют белки гороха. В связи с тем, что горох не входит в список основных аллергенов и продуктов, имеющих противопоказания, практически не содержит жиров и холестерина, но при этом содержит большое количество заменимых и незаменимых аминокислот, таких как аргинин, лизин, лейцин, глутаминовая кислота, его можно использовать в социально-ориентированных функциональных продуктах. Вместе с тем в горохе содержатся антипитательные вещества, снижающие его пищевую ценность. Целью представленной работы является разработка способа инактивации антипитательных веществ в горохе, предназначенном для социально-ориентированного питания, в том числе спортивного. Для решения поставленной цели были выделены следующие задачи: определить целесообразность предварительного замачивания зерен гороха в водном растворе пищевой добавки «Глималаск», установить содержание антипитательных веществ и аминокислот в зернах гороха до и после экструдирования и предварительного замачивания, оценить влияние предложенного способа инактивации антипитательных веществ в бобовых культурах на возможность их использования при разработке технологии продуктов социально-ориентированного питания. Установлено снижение концентрация фитиновой кислоты и активности ингибиторов трипсина и химотрипсина. Наилучший результат инактивации антипитательных веществ был получен при экструдировании зерна гороха с предварительным замачиванием его в водном растворе пищевой добавки «Глималаск». Предложенный способ инактивации антипитательных веществ позволяет получить продукт с минимальным их содержанием, который может быть использован при разработке технологии продуктов социально-ориентированного питания, в том числе спортивного назначения.

Модификация белков молочной сыворотки для улучшения или изменения их функциональных свойств может значительно расширить область применения таковых, в том числе и для создания функциональных ингредиентов. Данный процесс возможно реализовать при помощи ферментативного гидролиза. Ферментативный гидролиз обеспечивает максимальное сохранение питательной ценности и получение продукта с желаемой глубиной гидролиза. Это обусловлено тем, что ферментативный гидролиз может быть проведен при мягких технологических режимах: нейтральном рН, умеренных температурах (45-60°С), что позволяет получать пищевые ингредиенты – белковые гидролизаты – с высокой биологической ценностью, поскольку в отличие от кислотного и щелочного гидролиза при ферментативной конверсии пищевых белков полностью сохраняются термолабильные незаменимые аминокислоты, такие как: лизин, лейцин, аспарагиновая кислота, метионин, триптофан, цистеин и тирозин, и не наблюдается образования трудноусваиваемых циклических пептидов и дикетопиперазинов. Так как ферменты обладают высокой избирательной способностью, то необходим соответствующий их подбор для осуществления гидролитического воздействия на определенные химические связи в молекулах белка. В статье представлены аналитические данные по обзору свойств различных ферментных препаратов, способных придать дополнительные функциональные свойства сывороточным белкам с сохранением приемлемых органолептических характеристик и приданием определенных функциональных свойств. Использование аналитических и биоинформационных методов исследований позволит минимизировать затраты при создании функциональных ингредиентов из молочных белков с прогнозируемыми свойствами, такими как антиоксидантные, гипотензивные и иммуномодулирующие. Сочетание биологически активных пептидов из гидролизатов молочных белков и других, используемых в продукте, ингредиентов является одним из направлений для усиления полезного влияния функциональных молочных продуктов на здоровье потребителей. Свойства, определяющие целевое назначение гидролизатов, зависят в первую очередь от степени гидролиза. Представленные результаты исследований позволят расширить область применения таких ценных компонентов молока, как белки, с последующим созданием на их основе новых видов функциональных продуктов.

Питание оказывает наиболее значимое влияние на здоровье и жизнедеятельность человека. Недостаток в рационе витаминов, макро- и микроэлементов негативно сказывается на организме. Мясо содержит животный белок, который наиболее полно усваивается организмом, а также многие необходимые организму нутриенты. Один из самых дефицитных микроэлементов в рационе человека – железо, что может привести к развитию анемии. Железо незаменимо для человека, участвует в обеспечении кислородом тканей, органов и систем. По данным ВОЗ, сегодня в мире анемией страдают около 1,8 миллиарда человек, что составляет 25% населения. Максимально доступная форма железа для усвоения человеком содержится в куриной печени, которая помимо этого содержит достаточное количество эссенциальных компонентов, обладает сравнительно невысокой калорийностью и в достаточных количествах, благодаря импортозамещению, производится на территории Российской Федерации. С целью получения сбалансированного функционального продукта был разработан паштет, в состав которого помимо куриной печени были введены растительные компоненты – нетермизированное яблочное пюре и гречневая мука, богатые не только железом, но и калием, кальцием, фосфором, натрием, магнием и другими микроэлементами, витаминами А, Е, С, К, РР, Р, группы В, а также незаменимыми аминокислотами: метионином, триптофаном, глицином, аргинином, лизином. В результате органолептической оценки выработанного паштета установлено, что опытный образец в сравнении с контрольным имел более высокую оценку по таким показателям, как внешний вид, вкус и запах. Биохимический анализ показал, что содержание жира и белка в опытном образце было меньше, чем в контрольном, на 0,8 и 2,1% соответственно, что обусловлено заменой части мясного сырья на растительное. Расчеты показали, что употребление 100 г продукта покрывает суточную потребность в железе на 52%. Таким образом, замена части мясного сырья на растительное позволила не только обогатить продукт железом, улучшить органолептические показатели, но и снизить его калорийность и себестоимость.