CC BY
40
ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «АРНОГО. СЕРИЯ: ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ»
УДК 001.86:663.97
№ 1 2016
РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО АКТУАЛЬНЫМ ПРОБЛЕМАМ ТАБАЧНОЙ ОТРАСЛИ
Шураева Галина Петровна
канд. с.-х. наук
Ларькина Наталия Ивановна
канд. биол.наук
Гнучих Евгения Вадимовна
канд. техн. наук
Всероссийский научно-исследовательский институт табака, махорки
и табачных изделий, Краснодар
Аннотация. Представлены основные результаты фундаментальных научных исследований ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт табака, махорки и табачных изделий» за 2015 г. в направлении разработки научных основ инновационных процессов, методов и технологий производства высококачественного табака и табачного сырья, современных инновационных ресурсосберегающих технологий изготовления и хранения табачной продукции пониженной токсичности, методов контроля и управления ее качеством и токсичными свойствами.
Ключевые слова: табак, табачное сырьё, табачные изделия, токсичность, безопасность, качество.
RESULTS OF SCIENTIFIC RESEARCHES ON ACTUAL PROBLEMS
OF TOBACCO BRANCH
Shuraeva Galina Petrovna
candidate of agricultural sciences
Larkina Natalia Ivanovna
candidate of biology
Gnuchikh Evgenia Vadimovna
candidate of technical sciences
All-Russian Research Scientific Research Institute of Tobacco, Makhorka and Tobacco Products, Krasnodar
Abstract. The main results of basic scientific researches FSBSI All-Russian research institute of tobacco, makhorka and tobacco products are presented in article for 2015 on actual problems of tobacco branch in the direction of development of scientific bases of innovative processes, methods and production technologies of high-quality tobacco and tobacco raw materials, modern innovative resource-saving manufacturing techniques and storage of tobacco production of the lowered toxicity, control methods and management of its quality and toxic properties.
Key words: tobacco, tobacco raw materials, tobacco products, toxicity, safety, quality.
Основной целью исследований, выполняемых ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт табака, махорки и табачных изделий» является снижение токсичности табачной продукции, повышение ее качества и безопасности. В 2015 г. научно-исследовательские работы по табачной отрасли проведены в рамках четырёх пунктов Программы фундаментальных научных исследований государственных академий
наук на 2013-2020 годы в области селекционно-генетических ресурсов, агротехнологии, машинных агропромышленных технологий, химии и контроля качества, стандартизации и качества, технологии производства и хранения табачной продукции, экономических исследований.
Селекционно-генетические работы проведены в направлениях создания нового селекционного исходного материала и высокопродуктивных сортов, адаптивных к абиотическим и биотическим факторам среды, отвечающих требованиям энерго- и ресурсосберегающих технологий и снижения токсичности продукции; изучения и поддержания в жизнедеятельном состоянии генофонда мировой коллекции табака, махорки и диких видов рода Никоциана, выделения из неё новых сортов-доноров хозяйственно-полезных признаков для селекционного процесса; поддержания элитного и репродукционного семеноводства; разработки научно-методических основ селекционно-семеноводческого процесса эффективного создания сортов табака для инновационных технологий.
Разработаны научные основы межвидовой гибридизации на основе Nicotiana tabacum Lin. Исследования и разработки, проведенные при использовании метода межвидовой гибридизации путём скрещивании культурного табака - N. tabacum, взятого материнской формой, с дикими видами - опылителями и методов культуры in vitro, позволили создать в роде Nicotiana межвидовые гибриды и после их двойного насыщения сортами табака, гибриды табачного типа с новыми морфологическими и биологическими признаками. Выявлены закономерности, позволившие определить, что при применении механических, физиологических и генетических методов и способов преодоления несовместимости, возникающей при межвидовой гибридизации, и четком проведении цитогенетического контроля процесса мейоза гаметогенеза можно получить формы гибридных
W W W W Р л Щ
растений с совершенно новой генетической структурой [1].
В современных условиях функционирование табачной отрасли в России основано на доминирующей переработке импортного табачного
сырья сортотипов Вирджиния и Берлей, выращенных в Бразилии, Китае, Индии и др. Однако Россия располагает агроэкологическими зонами благоприятными для возделывания табака данных сортотипов. По результатам многолетних исследований разработаны инновационные селекционно-биологические основы создания отечественных сортов табака сортотипа Вирджиния, отличающиеся высокой экологической пластичностью, адаптацией к экстремальным условиям внешней среды, предназначенные для возделывания в различных регионах России [2]. Созданный на основе этого научного материала отечественный сорт табака Вирджиния 202 выращивается в фермерских и крестьянских хозяйствах России и за рубежом.
В связи с возросшим интересом к табаку фермерских и личных подсобных хозяйств, расположенных в северных нетрадиционных для возделывания культуры регионах России, актуально создание скороспелых сортов с широким вовлечением в селекционный процесс генетического потенциала мировой коллекции табака ВНИИТТИ. Разработаны научные основы по реализации генетического потенциала табака в селекции на скороспелость [3]. Создан перспективный исходный селекционный материал и доказана возможность сочетания в одном сорте скороспелости, оптимальной урожайности, высокого качества сырья, устойчивости к основным болезням [4]. На основе этого получен перспективный сорт табака Тра-пезонд 92, внедренный в фермерских и крестьянских хозяйствах.
Разработана схема гибридизации сортотипов Трапезонд, Остролист для селекции на скороспелость, продуктивность, качество сырья, устойчивость к основным болезням.
Поддержан в жизнедеятельном состоянии генофонд мировой коллекции в количестве 280 сортообразцов 22-х сортотипов табака и диких видов рода Никоциана. Выделены сорта доноры с высокой материальностью листа, продуктивностью, оптимальным вегетационным периодом для включения в селекционный процесс.
В конкурсном и Государственном сортоиспытании оценены три новых сорта табака сортотипа Остролист по комплексу хозяйственно-ценных признаков и свойств: Крупнолистный Ильский, Остролист 65 и Крупнолистный 9М.
В системе первичного семеноводства получены оригинальные и элитные семена районированных и новых перспективных сортов табака.
По результатам проведенных исследований разработаны научные основы по биологическому разнообразию и перспективам использования ресурсов петунии гибридной (Petunia Hybrida) коллекции ВНИИТТИ, в которых раскрыты происхождение, систематика и филогенетические связи, способы и технологии выращивания, болезни и вредители петунии, особенности окраски и комплекс ароматических веществ цветков. Представлены результаты мониторинга биоразнообразия петунии и комплекс декоративно-ценных признаков: морфо-биологические и посевные признаки и свойства. Проведенные исследования показали, что коллекция популяций петунии ВНИИТТИ с разной окраской венчика, обладает большим селекционным потенциалом для создания разнообразных морфотипов с комплексом популярных декоративных признаков: ароматом, многоцветково-стью, компактным кустом, продолжительным цветением, хорошей семенной продуктивностью и устойчивостью к стрессовым условиям среды [5, 6].
Выделены три перспективные константные кустовые и полуампельные формы петунии с оригинальной окраской венчика (фиолетовая, марганцевая, розовая), многоцветковостью, ароматом, продолжительным периодом цветения и устойчивостью к стрессовым условиям среды. Получены семена 14 перспективных форм и 8 популяций петунии с различной окраской венчика и комплексом декоративно-полезных признаков.
При разработке инновационных биотехнологических процессов получения высококачественной табачной продукции на основе применения современных физических методов обработки сельскохозяйственного
сырья обоснована возможность применения осциллирующего режима томления листьев табака при его искусственной сушке.
Получены экспериментальные данные по обоснованию рациональных параметров способа увлажнения неферментированных листьев табака в гигроскопичном накопителе рулонного типа путем применения контактного метода переноса влаги и изучено влияние времени обработки на изменение влажности сырья. Обоснован способ временного хранения неферментированного табачного сырья в воздухопроницаемом накопителе рулонного типа, включающий в себя снятие с кассет или игл слоя высушенных табачных листьев, укладку их на воздухопроницаемую ленту без нарушения порядка укладки листьев в слое с последующим сматыванием в рулон.
По результатам многолетних исследований разработано научно-практическое руководство «Способы сохранения и восстановления плодородия почв предгорий Кубани при возделывании табака». Дана характеристика почв и представлены рекомендательные предложения по предотвращению их дальнейшей деградации и восстановлению плодородия, что обеспечит повышение урожайности табака и других сельскохозяйственных культур табачного севооборота в предгорной зоне Краснодарского края.
В области агротехнологии изучены современные комплексные агро-химикаты и регуляторы роста растений и установлено их положительное влияние на посевные свойства семян, рост, развитие растений табака в рассадный и полевой периоды и урожайность перспективного сорта Юбилейный новый 142. Выявлены наиболее перспективные для дальнейших исследований и практического применения. Разработан технологический приём использования биоорганического удобрения Нагро при выращивании табака, обеспечивающий повышение выхода стандартной рассады на 29-37 % и прибавку урожая табака, за счет получения качественной рассады, на 5 ц/га [7].
В процессе проведенных исследований получены экспериментальные данные по оздоровлению деградированной питательной смеси рассадника с помощью предпосевного внесения опада грецкого ореха и различных удобрений, за счет повышения нитрифицирующей активности, целлюло-зоразрующей способности, интенсивности дыхания, снижения численности патогенных микромицетов, вызывающих рассадную гниль [8].
Продолжены исследования по разработке системы защиты табака от хлопковой совки, на основе «метода самцового вакуума» в комплексе с применением современных биопрепаратов. Выявлено, что реализация в течение 5 лет данной биологизированной системы для контроля численности хлопковой совки способствует значительному снижению численности гусениц вредителя на растениях табака [9; 10].
Установлен оптимальный регламент применения довсходового гербицида Комманд для борьбы с однолетними двудольными и злаковыми сорняками в рассадный и полевой периоды возделывания табака [11].
Особую актуальность в настоящее время приобретает создание благоприятных условий для перехода к биологизированному земледелию, а также сохранение природных ресурсов, повышение качества и безопасности сельскохозяйственной продукции.
Во ВНИИТТИ разработан способ применения отходов табачного производства в качестве инсектицида в растениеводстве для получения биопродукции, при этом одновременно решается проблема их частичной утилизации. Новизна технологии приготовления инсектицидного водного экстракта из табачной пыли защищена патентом РФ на изобретение «Способ приготовления инсектицидного водного экстракта из табачной пыли». В результате проведенных исследований установлено, что однократная обработка инсектицидом снижает численность персиковой тли на посадках табака на 95-98 % и обыкновенного паутинного клеща на огурцах в защищенном грунте на 84-100%.
Проведена оценка эффективности технологических процессов машинной уборки табака и подготовки его к сушке как системы. Установлено, что технологическая система уборки и подготовки листьев табака к сушке имеет целостный характер (уровень целостности п = 0,17 > 0).
Выявлена эффективность применения технологии ручной уборки и последующей переработки листьев табака в накопителях рулонного типа как сквозного технологического процесса, объединяющего уборку и послеуборочную обработку в едином потоке. Преимуществами предлагаемой инновационной технологии уборки и послеуборочной обработки в едином потоке являются: облегчение труда и снижение трудозатрат на нанизывание листьев на сушильные элементы при подготовке их к сушке за счет ориентированной и равномерной укладки листьев на ленту накопителя при уборке; сокращение времени сушки за счет предварительного томления листьев в рулоне, снижения их влагосодержания при транспортировании и кратковременном хранении.
Усовершенствована функциональная схема линии для загрузки листьев табака в контейнеры и выявлена ее оптимальная производительность (350-400 кг/ч) при допустимой неравномерности укладки до 35 %.
Разработано практическое руководство по ферментации созданного селекционерами института табака сорта Вирджиния 202, в котором уточнен ряд этапов послеуборочной обработки с использованием отечественных установок для сушки и ферментации сырья.
Разработано технико-экономическое обоснование импортозамеще-ния сырьевых ресурсов в Российской Федерации, включающее мониторинг формирования импортозамещения сырьевых ресурсов табачной отрасли России, оценку производственного потенциала табачного производства в странах ближнего зарубежья в условиях адаптации к ЕАЭС; состояние и тенденции формирования табачного сырьевого кластера на трансграничных территориях России и Средней Азии; расширение международного сотрудничества и обоснование экономических параметров
импортозамещения табачной продукции в Российской Федерации с учётом товарных потоков сырья из государств-участников ЕАЭС [12]. Предполагаемый экономический эффект импортозамещения определяется в ресурсосбережении не менее 60 тыс. т табачного сырья и обеспечении создания в аграрном производстве новых рабочих мест для 90 тыс. среднегодовых работников.
В ходе выполненного мониторинга имеющихся научных данных в направлении химии и контроля качества табака установлено, что по количеству основных токсичных компонентов табачного дыма (смола и монооксид углерода) можно предполагать о количественном содержании в дыме других токсичных веществ, таких как акролеин и цианистый водород. Выявлены уравнения расчета содержания акролеина и цианистого водорода по содержанию монооксида углерода и смолы. Исследована возможность использования этих уравнений для расчетной оценки содержания акролеина и цианистого водорода в газовой фазе табачного дыма при отсутствии необходимых для фактического определения оборудования и реактивов. Установлено, что при применении предлагаемых уравнений регрессии для определения содержания акролеина и цианистого водорода расчетное содержание компонента и его аналитически найденное количество статистически не различимы. Разработан проект методики оценки содержания токсичных компонентов (акролеина и цианистого водорода) в газовой фазе табачного дыма на основе уравнений прогноза.
В настоящее время табачная продукция должна отвечать требованиям Федерального закона № 268-ФЗ от 22.12.2008 г. «Технический регламент на табачную продукцию». Разработаны методы инструментального определения толщины сигар, сигарилл и ширины волокна табака трубочного и табака курительного, которые стали основой стандартизованных методов определения толщины сигар и сигарилл и ширины резаного табачного волокна табака курительного и трубочного [13]. На основе
проведенных разработок подготовлены проекты межгосударственных стандартов: ГОСТ «Сигары и сигариллы. Определение толщины», ГОСТ (ISO 20193:2012) «Табак и табачные изделия. Определение ширины волокна резаного табака» для контроля качества и безопасности табачной продукции с учетом международных требований.
По технологиям производства табачных изделий проведены разработки по трубочному и курительному табакам. Важными технологическими показателями трубочного табака, оказывающими влияние на горючесть продукта, являются ширина волокна, влажность и засоренность. По результатам исследований определены оптимальные технологические параметры трубочного табака (ширина волокна - 2,0 ± 0,5 мм, влажность - 15,5 ± 0,5%, фракционный состав - содержание пыли - не более 1,5 %). Установлена зависимость дегустационной оценки трубочного табака от типа нарезки сырья. Выявлено, что чем тоньше нарезка табачного сырья, тем выше горючесть мешки и дегустационная оценка трубочного табака, независимо от типа сырья. Разработана технология изготовления экстракта чернослива для использования в качестве составляющей соуса для трубочного табака, установлены оптимальные условия экстрагирования. Определены оптимальные параметры соусирования трубочного табака путем погружения. Установлено, что наилучшую дегустационную оценку имеют образцы трубочного табака с использованием таких вкусоароматических добавок, как отвар чернослива, мед, ром. Для снижения токсичности изделия при сохранении потребительских свойств доказана возможность использования низконикотинных сортов Вирджиния и Берлей Краснодарский селекции ВНИИТТИ.
Основными технологическими показателями курительного табака являются влажность, ширина волокна и фракционный состав. Установлены оптимальные технологические параметры курительного табака: влажность - 13,5 ± 1,0 %, ширина волокна - 0,7 ± 0,5 мм, фракционный состав - содержание пыли не более 2,0% и массовая доля волокна не
менее 55 %. Выявлено снижение содержания никотина при замене части табака на растительное сырье (мяту перечную - до 15 %) или расширенную жилку (до 10 %). Определена концентрация и параметры нанесения вкусоароматических добавок методом опрыскивания резаного табачного сырья при изготовлении курительного табака. Максимальные дегустационные баллы имеют образцы курительного табака с добавлением в качестве вкусоароматической добавки коньяка.
На основе экспериментальных данных разработаны научные основы создания инновационной технологии изготовления курительного и трубочного табаков заданного нутриентного статуса, отвечающего запросам целевых групп потребителей; технологические инструкции изготовления курительного и трубочного табака; рецептуры трубочного и курительного табаков оптимального ингредиентного состава пониженной токсичности и стабильными потребительскими свойствами.
В ходе проведенных исследований выявлена динамика изменения показателей качества сигарет, сосательного табака - снюса, кальянных смесей различного ингредиентного состава от условий хранения, установлены оптимальные параметры хранения.
Определено, что при хранении оптимальной является влажность: для сигарет - 13,0 %, снюса - 20-30 %, кальянных смесей - 45 %. Хранение исследуемых табачных изделий в условиях пониженной температуры ^ = 5оС, ф = 55 ± 5 %) в течение 6 месяцев не повлияло на органо-лептические и дегустационные свойства образцов.
Установлено, что при хранении образцов в некондиционируемом помещении органолептические и дегустационные свойства меняются в зависимости от продолжительности хранения. Определено, что дегустационные и органолептические свойства при хранении образцов сигарет с добавлением растительного сырья (20 % чабреца и душицы) и 15 % расширенной жилки остаются неизменными в течение 6 месяцев. Образцы снюса с добавлением кофе, какао, ванили в количестве 10 % не
изменяли свои органолептические и дегустационные свойства в течение 3-х месяцев. Далее наблюдалось изменение цвета, консистенции, появлялся запах плесени, горечь, обкладка, жжение, раздражение и к концу 6 месяца образцы становились непригодными для употребления. При хранении в естественных условиях кальянных смесей на бестабачной основе (чай, яблоко, виноград, свекловичный жмых) дегустационные и органолептические свойства не изменялись в течение 6 месяцев, далее незначительно снижалась крепость и насыщенность дыма, увеличивалось усилие при затяжке.
По результатам проведенных исследований определены оптимальные параметры хранения при соблюдении влажности изделий и условий
V V Л
окружающей среды: для сигарет и кальянных смесей - 6 месяцев, снюса - 3 месяца.
Для разработки ресурсосберегающей технологии хранения трубочного и курительного табаков установлены зависимости их качественных показателей от продолжительности, условий хранения и вида упаковки. Так, при хранении в естественных условиях изменения органолептиче-ских характеристик трубочного табака в течение 120 сут. не наблюдались. При дальнейшем хранении, образцы, упакованные в полиэтиленовый пакет, показали снижение дегустационной оценки за счет потемнения окраски и ухудшения аромата. Имело место снижение влажности у образцов, упакованных в полиэтиленовую пленку, что также сказалось на снижении дегустационной оценки курительного табака по истечении 60 суток. Технологические параметры (влажность и фракционный состав) ухудшились при хранении в полиэтиленовом пакете за счет снижения влажности изделий.
Установлены оптимальные параметры хранения трубочного и курительного табаков: влажность трубочного табака - 16,5 ± 0,5%, курительного табака - 13,5 ± 1,0%, температура окружающей среды 20 ± 20С, влажность 70 ± 5%.
По результатам проведенных исследований разработаны ресурсосберегающие технологии хранения курительного и трубочного табаков и нормативная документация для сохранения качества и потребительских свойств.
В рамках поисковых перспективных исследований получены экспериментальные данные о положительном влиянии табачной пыли в качестве органического удобрения совместно с биодеструктором, на содержание в почве подвижных форм питательных элементов, нитрифицирующую активность, целлюлозоразрующую способность и интенсивность выделения углекислоты; изготовлена усовершенствованная конструкция устройства для отжима масла из семян табака; изготовлен макетный образец сеялки для посева семян в парниках гидравлическим способом; обоснована принципиальная схема установки для сушки овощей и фруктов с системой равномерного распределения воздуха и др.
Список использованных источников
1. Ларькина Н.И. Научные основы межвидовой гибридизации на плазме Nicotiana tabacum Lin.: монография. Краснодар: Просвещение-Юг, 2015. 188 с.
2. Инновационные селекционно-биологические основы создания сортов табака сортотипа Вирджиния в условиях России: монография / С.А. Науменко, В.А. Саломатин, Н.И. Ларькина, К.И.Иваницкий. Краснодар: Просвещение-Юг, 2015. 101 с.
3. Хомутова С.А. Реализация генетического потенциала табака в селекции на скороспелость // Вопросы. Гипотезы. Ответы: Наука XXI века: Коллективная монография. Краснодар, 2015. Книга 10. С. 167-190.
4. Хомутова С.А., Кубахова А.А. Источники хозяйственно-ценных признаков для селекции табака // APRIORI. Серия: Естественные и технические науки. 2015. № 2. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://apriori-journal.ru/seria2/2-2015/Homutova-Kubahova.pdf
13
5. Баранова Е.Г., Саломатин В.А. Биологическое разнообразие и перспективы декоративного использования ресурсов петунии гибридной (Petunia Hybrida) коллекции ВНИИТТИ // Вопросы. Гипотезы. Ответы: Наука XXI века: Коллективная монография. Краснодар, 2015. Книга 9. С. 299-316.
6. Баранова Е.Г. Полиморфизм популяции петунии садовой коллекции ВНИИТТИ // Естественные и технические науки. 2015. № 6 (84). С. 156-159.
7. Плотникова Т.В., Сидорова Н.В. Биоорганическое удобрение Нагро в технологии выращивания табака // Международный сельскохозяйственный журнал. 2015. № 4. С. 9-11.
8. Плотникова Т.В., Мурзинова И.И., Егорова Е.В. Изучение действия природных субстратов на агробиологическое оздоровление питательной смеси рассадника // Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции: матер. Междунар. научн.-практ. конф. (6-26.04.15 г., г. Краснодар). С. 170-174. URL: http://vniitti.ru/conf/conf2015/sbornik_conf2015.pdf
9. Розинцев К.Е., Плотникова Т.В. Защита семенных посадок табака от хлопковой совки // Молодой ученый. 2015. № 9-2 (89). С. 57-58.
10. Плотникова Т., Ишмуратов Г., Исмаилов В., Розинцев к. Экологичные и эффективные пути регулирования численности хлопковой совки (Helicoverpa Armigera Hbn.) в посадках табака // Международный сельскохозяйственный журнал. 2014. № 6. С. 34-37.
11. Соболева Л.М., Плотникова Т.В., Алёхин С.Н. Использование гербицидов при выращивании рассады табака // Защита и карантин растений. 2015. № 10. С. 30.
12. Саломатин В.А., Исаев А.П., Исаева Л.А. Производственный потенциал импортозамещения табачных сырьевых ресурсов в АПК России в условиях интеграции со странами Евразийского экономическо-
го союза // Наука и образование: хозяйство и экономика; предпринимательство; право и управление. 2015. № 10 (65). С. 12-17.
13. Самойленко Н.П., Ястребова А.И., Гнучих Е.В., Белинская Н.Г., Кан-дашкина И.Г., Мирных Л.А. Разработка методов определения технологических показателей отдельных видов курительных изделий // Новые технологии. 2015. № 1. С. 15-19.
