Фудтех в Digital    

Денис Бараненко, руководитель международного научного центра «Биотехнологии третьего тысячелетия», организатор Food BioTech Conference

― Один из трендов в нашей сфере — это цифровизация, применение компьютерных технологий в различных областях. Это и про новые методы анализа, про компьютерное зрение, которое уже применяется в производственных процессах, применение оптических экспресс-методов анализа, которые позволяют определять параметры качества продукта или сырья, что называется, в процессе. К настоящему моменту накопилось уже очень много разработок в области диджитализации фудтеха. Одной из целей конференции было понять — причем напрямую, от самих ведущих исследователей — какие направления развития области они видят наиболее перспективными, к чему они готовы прилагать больше усилий.

С каждым годом уделяется все больше внимания проблемам устойчивого развития. Экологическая обстановка влияет на пищевую область, а она, в свою очередь, влияет на мировое развитие в целом. Поэтому очень полезно проанализировать, насколько эффективны применяемые на сегодняшний день решения и подумать о парадигмах потребления и производства в новом ключе. Особенно с учетом аспектов климатических и различных экологических  договоренностей, которые берут на себя государства и мировые содружества.

На видео показана «вертикальная ферма» Panasonic, расположенная в Сингапуре. Компания уверена, что сельское хозяйство такого типа является ключом к будущему и способно решить проблему продовольственного снабжения во всем мире

Много внимания сейчас сфокусировано на проблемах предотвращения различных онкологических проблем, их профилактике и лечении. Рассматривается много перспективных пищевых соединений, которые с этим связаны. Но самое главное: изучаются механизмы их влияния, то есть мы не просто говорим, что у такой-то группы  отмечается снижение риска заболеть, а изучаем, с чем это связано: с какими молекулярными механизмами, с изменениями экспрессии каких генов и так далее. То есть наука всё больше углубляется в поиск обоснования, как именно пища влияет на здоровье.

По части здорового питания, функциональных пищевых продуктов, биологически активных веществ существует очень много работ, поэтому выделить ключевые удается в процессе совместного обсуждения. И это тоже одна из целей конференции — найти точки приложения, в которые наука сейчас может устремить свой взгляд. Они не бесконечны, поэтому здесь необходима фокусировка и совместные усилия — это и удалось обсудить с коллегами из различных стран.

Нутрицевтики

Оксана Головинская, сотрудница международного научного центра «Биотехнологии третьего тысячелетия», доцент факультета биотехнологий ИТМО, сокуратор трека «Функциональное питание и профилактическая медицина»

― Нутрицевтики — это биологически активные вещества. Это могут быть фенольные соединения, могут быть витамины, минеральные вещества, которыми мы обогащаем или корректируем состав продуктов. Это инструмент, с помощью которого мы делаем обычный продукт функциональным, чтобы он имел какие-то дополнительные свойства помимо своей пищевой ценности.

Сейчас очень актуальны исследования, связанные с микро- и макроэлементами и здоровым образом жизни. Например, появляется очень много исследований, связанных с селеном — он очень важен для нашего организма. Его основными источниками являются морепродукты, яйца, злаки.

В нашем совместном исследовании с профессором Чин-Кун Ваном (почетный президент Тайваньского общества питания ― прим.ред.) мы изучали, каким образом микроэлементы влияют на регуляцию артериального давления. В частности, мы обобщили данные различных научных работ и показали, что существует взаимосвязь между концентрацией селена в сыворотке крови и гипертонией.

Дефицит селена увеличивает риск гипертонии, но в то же время чрезмерное его количество может привести к таким серьезным заболеваниям, как сахарный диабет, неврологические расстройства, сердечно-сосудистые заболевания.

Целью же нашего исследования было показать, что кроме лекарственных препаратов, которые имеют побочные эффекты, можно также регулировать свое самочувствие при помощи витаминов и минералов, таких как натрий, кальций, калий, магний, селен, цинк, медь, витамин С и комплекс витаминов группы B. Мы подчеркнули важность различных питательных элементов в борьбе с повышенным артериальным давлением, гипертонией и связанных с ней осложнений. Но, кроме того, мы также обнаружили, что микронутриенты, употребляемые вместе с обычными лекарственными препаратами, могут уменьшать побочные эффекты от последних.

Научные исследования для здорового питания

Доктор Чин-Кун Ван, почетный профессор Медицинского университета Чуаншань, почетный президент Тайваньского общества питания. Куратор трека «Функциональное питание и профилактическая медицина»

― Часто под функциональным питанием подразумевают обычные продукты, употребляемые в пищу, например зеленый чай, овес и другие злаки. У нас было много исследований о свойствах овса — оказалось, что употребление такого привычного злака может значительно сократить уровень холестерина. Или, например, зеленый и красный чай обладают значительным антивозрастным эффектом, улучшают физическую активность.

Все, что мы знаем о еде на обыденном уровне — это то, что она связана с энергией и балансом тех или иных питательных элементов. Но я не верю, что этого понимания достаточно. Я верю, что еда может помочь укрепить наше здоровье. Но очень важно понимать эффект от того или иного продукта. Я думаю, что все должно иметь доказательства, именно их поиском мы и занимаемся. Мы изучаем влияние тех или иных структур на клетки животных, а затем переходим к клиническим испытаниям. Важно увидеть, что меняется в организме после употребления пищи.

Можно утверждать, что все это очень полезно, но главный вопрос — это правильное количество потребляемой функциональной еды. Нутрицевтики в этом схожи с медикаментами — очень важно соблюдать нужное количество минералов и добавок, чтобы помочь своему организму, а не навредить. В идеале каждый человек должен понимать, что именно его беспокоит, и тогда он сможет выбрать нужную ему добавку. Например, люди с гиперхолестеринемией могут добавить в рацион нутрицевтики, способные снизить давление.

Когда говорят о фармацевтике и исследованиях в этой области, то, прежде всего, подразумевают видимые результаты. Другое дело — исследование БАДов и нутрицевтиков. Компании-производители лекарственных препаратов имеют значительный вес на рынке, порой им сложно противопоставить привычные продукты или функциональные добавки, с ними сложно конкурировать. Возможно, наши работы зададут вектор для будущих исследований.

Просьюмеризм как новая норма  

Юлия Хуторная, магистрантка факультета энергетики и экотехнологий ИТМО

― Мое исследование посвящено современному витку развития феномена «Просьюмеризм». Понятие «просьюмер» происходит от сочетания английских producer и consumer, то есть это человек, который производит товар или услугу и сам же является ее потребителем.

Сегодня просьюмеризм распространился на многие сферы нашей жизни. Для городских жителей — это не только создание одежды, мебели, получение новых продуктов (товаров) с помощью 3D-принтеров, создание услуг, таких как каршеринг и флэтшеринг, получение энергии из возобновляемых источников, но и самостоятельное выращивание продуктов питания.

Вопрос пищевой безопасности стоит очень остро на фоне растущего населения Земли и изменяющегося климата. Сейчас на фоне пандемии COVID-19 мы наблюдаем значительный рост интереса людей во всем мире к самостоятельному выращиванию продуктов питания. Особенно активно этот интерес проявился у городских жителей. Люди выращивают овощи, фрукты и травы на балконах и подоконниках, создают общественные сады. Рост числа людей, вовлеченных в самостоятельное выращивание продуктов, составил около 30% за время пандемии. Food prosumerism может стать частью нашей адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды.

Исследование просьюмеризма показывает, что это действительно более экологичный способ производства товаров и услуг. Промышленное производство продуктов питания оставляет очень большой углеродный след. Это связано и с использованием удобрений, сельскохозяйственной техники, транспортных услуг и так далее. Просьюмеры же, как правило, сосредоточены на более «чистых» методах производства, потому что хотят получить чистый продукт. Для них наиболее важны такие характеристики, как безопасность продукта и его вкус.

В ключе использования 3D-принтеров мы также можем отметить экономию ресурсов. Например, можно произвести только одну необходимую деталь, а не целую партию. Или доработать, отремонтировать существующий продукт, вместо того, чтобы приобрести новый взамен.

Если мы говорим об услугах, тот же Uber стимулирует использовать автомобили пользователей для такси вместо приобретения новый автомобилей автопарками. И так во всех направлениях — проcьюмеризм стимулирует развитие циркулярной экономики.

Новые методы для оценки качества питания

Олег Градов, ведущий научный сотрудник Федерального исследовательского центра химической физики им. Н.Н. Семенова РАН

― В обзорном докладе на конференции я представил результаты начатой более десяти лет назад работы по созданию и кастомизации систем многоканальной безлинзовой микроскопии для анализа биологических сред. Эти компактные системы легко встраиваются в технологические процессы в агропромышленных, биотехнологических и биофармацевтических цепочках, позволяя отслеживать качество сырья на клеточном и тканевом уровне — что недоступно ни одному аддитивному методу оценки качества (квалиметрии).

Пищевая индустрия нуждается в системах анализа качества продукции и сырья, причем этот анализ должен происходить в реальном времени на всей линии — от полей и ферм (либо агропромышленных комплексов) до хранения пищевой продукции на складах и в торговой сети. Без правильно организованной оценки качества на всех звеньях этой цепи невозможно достичь объективной цифровизации и прогресса в отрасли.

Но сегодня далеко не все производители могут создать современные лабораторные комплексы для многофакторной квалиметрии пищевой продукции. Фермам и торговым сетям это сделать еще сложнее. Это связано с достаточно большой стоимостью и сложностью профессионального оборудования. Плюс на большинстве производств используют стандарты многолетней давности, и средний участник рынка не готов вложить многомиллионную сумму в контроль качества того, что он интуитивно чувствует пригодным к употреблению «средним» потребителем. В итоге возникают разрывы между качественными практиками контроля, про которые говорится на конференциях и пишется в журналах, и реальными, что используются на производстве и в агроиндустрии. Одним словом, то, чему учат будущих специалистов в университетах, не материализуется в их реальном рабочем опыте.

Выход может быть только один: повышать доступность высокотехнологичных и высокоинформативных методов контроля сырья и пищевых продуктов.

Безлинзовые микроскопы с высоким пространственным разрешением могут обеспечивать функции 3D-визуализации, мультиспектральной или гиперспектральной съемки и анализа, динамического исследования. При этом они намного меньше, чем обычный микроскоп. В них нет дорогостоящей оптики, которую жалко разбить, не требуется замена объективов при разных режимах измерения, нет проблемы классических аберраций и искажений. А еще такие безлинзовые системы собираются как LEGO, что позволяет делать кастомизированные устройства под разные задачи (от колориметра до цитометра либо биохимического анализатора с использованием плазмонного резонанса). Так что экономия на базовом устройстве не переходит в перерасход средств на комплектующие и расходные материалы, чего часто боятся организаторы даже бюджетных лабораторий пищевого контроля.

Сейчас в этой сфере есть свои группы лидеров в США и КНР, неплохие близкие к нам группы в Голландии и Германии. У них есть всё, чтобы не только опубликовать свои результаты в Nature Methods, но и с честью вывести продукты на рынок. В то же время о российском опыте на данный момент не знает никто. Поэтому я решился до публикации открыто изложить все результаты, чтобы другие могли воспроизвести это без нас. Мне известно, что коллеги из ИТМО занимались безлинзовой темой, поэтому выбор конференции был неслучаен.