ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ДЛИТЕЛЬНОМУ ХРАНЕНИЮ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ И СЫРЬЯ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ УСПЕШНО ПРОДОЛЖАЕТСЯ – АРКТИКА, 2016

In 1973 the crew of polar expedition, investigating the Middendorff Bay at the messdeck Zarya, discovered the depot of food products hidden in permafrost by head of Russian polar expedition E. Toll in 1900. There were oat flakes ‘Gerkules’ and croutons in the depot. Then the study carried out in Research Institute of Vegetable Drying and Can Industry had shown that all products discovered had preserved all their food qualities. That result leaded to launch up the experimental work on the possibility of preservation of food products and foodstuffs in permafrost till 2050. Quality of product found out in Taymyr Peninsula was analyzed. The results of study on qualities after long preservation in permafrost of such food products and foodstuffs as meat, milk, fish, confectionery, concentrated food, plant seeds were given. As a result of expedition in 2016, 20 samples were taken out and new samples of two types of products were placed into repository. Overall products placed consisted of 23 items, including foodstuffs and plant seeds with account of taking them out in 2025, 2035 and 2050. On the basis of research carried out, it is proved that most of modern and casual food products can be preserved without losing their quality values.В 1973 году участники экспедиции, проводившей обследование залива Миддендорфа на п/о Заря, обнаружили склад пищевых продуктов, заложенных в вечной мерзлоте начальником Русской Полярной экспедиции Э.В. Толлем в 1900 году. Из склада были изъяты сухари и овсяные хлопья типа «Геркулес», проведенные во ВНИИКОП исследования по оценке качества показали, что продукты сохранили свои вкусовые качества и органолептические свойства. Это послужило началом научному эксперименту по возможности хранения в зоне вечной мерзлоты современных продовольственных товаров и продовольственного сырья до 2050 года. В статье рассказывается о сохранности качества продуктов питания, найденных на полуострове Таймыр, приводится результаты исследований качества пищевых продуктов: мясных, молочных, кондитерских, рыбных, пищевых концентратов и др., а также зерна и семян после длительного хранения в условиях вечной мерзлоты. В результате экспедиции 2016 года изъяты из хранилища 20 лабораторных образцов; проведена новая закладка по двум направлениям промышленных и продовольственных товаров. Всего продовольственных товаров и семян культурных растений заложено 23 наименования с расчетом объемов закладки на выемки в 2025, 2035 и 2050 годах. На основании проведенных исследований доказана возможность длительного хранения большинства классических и современных продуктов питания без существенных изменений показателей их качества и потребительских свойств

История и перспективы применения рентгенографии в семеноводстве и семеноведении

Introduction. X-ray analysis has been applied for visualizing the internal structure of various objects for over 100 years. However, this method began to be used for assessing the quality of plant seeds only in the early 1980s. The main impediment was a lack of specialized instruments, particularly X-ray sources, that could provide informative images. Advancements in the field of microfocus radiography allowed significant results to be achieved, including the preparation of the National Standard GOST R 596032021 "Agricultural Seeds. Methods of digital radiography".Aim. An analytical review of Russian research studies in the field of X-ray diffraction analysis of plant seeds.Materials and methods. Key stages in the development of microfocus X-ray diffraction analysis of seeds and individual parts of plants for agricultural and other purposes are considered. The design of instruments, including digital ones, created for the implementation of the method are described.Results. In order to obtain informative X-ray diffraction images of plant seeds, which objects are generally characterized by small sizes and small density, the focal spot of the X-ray tube should not exceed several tens of microns under the voltage of not higher than several tens of kilovolts. As a system for visualizing a latent X-ray image, it is preferable to use image receivers based on a screen with a photostimulated phosphor or flat-panel solid-state X-ray detectors. These instruments have been successfully used to identify and describe the radiographic signs of a normal seed and nine main types of defects for 600 plant species.Conclusion. In comparison with the conventional contact radiography, microfocus radiography produces X-ray images of seeds with a projection magnification of the image up to several tens of times. Such images permit highly detailed visualization of the structure of seeds that differ slightly in density.Введение. Метод рентгенографии различных объектов с целью визуализации их внутренней структуры известен уже более 100 лет. Однако для диагностики качества семян растений он стал использоваться лишь в начале 80-х гг. ХХ в. Основная причина – отсутствие специализированных технических средств, в первую очередь, источников рентгеновского излучения, которые обеспечивали бы необходимую информативность получаемых изображений. Лишь благодаря разработке и использованию для этих целей методики микрофокусной рентгенографии удалось добиться значительных результатов, включая подготовку Национального стандарта ГОСТ Р 596032021 "Семена сельскохозяйственных культур. Методы цифровой рентгенографии".Цель работы. Аналитический обзор результатов отечественных исследований в области рентгенографии семян различных растений.Материалы и методы. Рассмотрены основные этапы разработки методики микрофокусной рентгенографии семян и отдельных частей растений сельскохозяйственного и иных назначений. Описаны конструктивные особенности технических средств, включая цифровые, созданных для реализации методики.Результаты. Показано, что для информативной рентгенографии таких специфических объектов как семена растений, обладающих малыми размерами и плотностью в целом, размер фокусного пятна рентгеновской трубки должен составлять не более нескольких десятков микрометров, напряжение на рентгеновской трубке – не более нескольких десятков киловольт. В качестве системы визуализации скрытого рентгеновского изображения предпочтительнее использовать приемники изображения на основе экрана с фотостимулируемым люминофором или плоскопанельные твердотельные детекторы рентгеновского излучения. Указанный комплект технических средств позволил выделить и описать рентгенографические признаки нормального семени и девяти основных типов дефектов для 600 видов растений.Заключение. Методика микрофокусной рентгенографии, по сравнению с традиционно используемой контактной рентгенографией, позволяет получать рентгеновские снимки семян с проекционным увеличением изображения до нескольких десятков раз. Такие снимки позволяют визуализировать принципиально более мелкие детали структуры семени, которые незначительно отличаются по плотности

РЕНТГЕНСЕПАРАТОР – ДАЛЬНЕЙШИЙ ШАГ В РАЗВИТИИ ТЕХНОЛОГИИ ОПТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ

Presently the X-ray separation is used not only for research program, but it is also elaborated and applied for different sectors of economy. The seeds as biological objects that possess the complicated microstructure are very difficult to be exanimated by x-ray technology. The application of x-rays and further elaboration of optical  separators, principle  of action, basic specifications, way of their use and their efficiency was shown in the article. The x-ray separator may distinguish all hidden seed defects as it was described by a programmer, where owing to the use of the optical separating block in visual range it is possible to add some more details as a shape, brightness and a color of object surface being exanimated. The elaboration of such separation equipment is scientifically hard work requiring time and expenses. Last year researchers of ‘LETI’ developed the working model of industrial x-ray separator for examination of grains and nuts in different crops. This model was made on the basis of photoseparator F-5 manufactured at OAO ‘Voronezhselmash’. The instrument state and its mechanism operation are highlighted on monitor. In the regime of processing (separation and examination) of each controlled batch, the passport is produced with  following  information on identification  code,  time of material receiving, time of test passed, number of grains or seeds tested. The code of receiver of material is given to each of established characteristics when working the regime of separation, determination of number of objects with characteristics tested and number of unidentified objects. The application of x-ray separators constructed on the basis of photoseparator F-5 enables to carry out the complex estimation on seed quality and separation in only instrument with the development of electronic protocol with many characteristics.Сегодня рентгенсепарация применяется не только в исследовательских целях, она находится в разработке и уже применяется в различных отраслях экономики. Нужно отметить, что биологические объекты, в частности, семена,  обладая  сложной микроструктурой, трудны для рентгенографического распознавания. В статье рассматривается сепарирование с применением  рентгеновского  излучения,  дальнейшее развитие оптических сепараторов, принцип их действия, основные  технические характеристики,     сфера     применения    и     эффективность работы. Рентгенсепаратор может распознать все ранее описанные программистом  скрытые дефекты семян, к которым добавляются форма, яркость и цвет поверхности  исследуемого   объекта за счет применения блока оптической сепарации в видимом диапазоне. Разработка  такого рода сепарирующих машин ‒ наукоемкая, долгая и достаточно дорогая  работа. В прошлом году учеными ЛЭТИ был разработан  рабочий макет промышленного рентгенсепаратора для очистки зерна и орехов различных культур. За основу макета был взят фотосепаратор  Ф-5 производства ОАО «Воронежсельмаш». Режимы работы сепаратора устанавливаются органами управления с компьютерного пульта прибора. Состояние оборудования  прибора и его исполнительных механизмов  высвечивается на мониторе. В режимах обработки (сепарации и диагностики) каждой контролируемой  партии создается паспорт, включающий в себя идентификационный номер; фиксацию времени получения материалов;  время проведения контроля; количество  зерен или семян, прошедших контроль, каждому из установленных признаков присваивается номер приемника  материала (для режима сепарации); установление числа объектов с установленными признаками;  количество неидентифицируемых объектов.  Применение рентгенсепараторов  на основе фотосепаратора  Ф-5 дает возможность   комплексной оценки качества семян и сепарация в одном устройстве с созданием электронного протокола со множеством характеристик

СОВРЕМЕННЫЙ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СЕМЯН КОРНЕПЛОДНЫХ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

The standard methods of analysis don’t meet all modern requirements to determine the seed a quality. These methods can’t unveil inner deficiencies that are very important to control seed viability. The capabilities of new instrumental method to analyze the seed quality of root vegetables were regarded in the article. The method of micro-focus radiography is distinguished from other existing methods by more sensitivity, rapidity and easiness to be performed. Based on practical importance the visualization of inner seed structure, it allows determining far before seed germination the degree of endosperm development and embryo; the presence of inner damages and infections, occupation and damage caused by pests. The use of micro-focus radiography enables to detect the degree of seed quality difference for some traits such as monogermity and self-fertilization that are economically valuable for breeding program in red beet. With the aid of the method the level of seed development, damage and inner deficiencies in carrot and parsnip can be revealed. In X-ray projection seeds of inbred lines of radish significantly differed from variety population ones for their underdevelopment in the inner structure. The advantage of the method is that seeds rest undamaged after quality analyzing and both can be used for further examination with the use of other methods or be sown; that is quite important for breeders, when handling with small quantity or collectable plant breeding material. The results radiography analyses can be saved and archived that enables to watch for seed qualities in dynamic; this data can be also used at possible arbitration cases. Стандартные методы анализа не полностью отвечают современным требованиям определения качества высеваемых семян. Они не учитывают особенности и дефекты внутренней структуры семян, имеющих значение для определения их жизнеспособности. В статье обсуждаются возможности эффективного инструментального метода анализа качества семян корнеплодных овощных культур. Метод микрофокусной рентгенографии семян выгодно отличается от существующих большей информативностью, быстротой и легкостью исполнения. Визуализация внутренней структуры семян позволяет без проращивания определить степень выполненности эндосперма и зародыша, наличие внутренней травмированности, зараженности болезнями, заселенности и поврежденности вредителями и другое, имеющее большое практическое значение. Использование микрофокусной рентгенографии позволяет без проращивания оценить уровень разнокачественности семян по целому ряду признаков, имеющих значение для различных направлений селекции свеклы столовой (раздельноплодность, одноростковость, самофертильность и др.). С помощью метода можно выявить степень выполненности и возможность внутренней травмированности и поврежденности семян моркови и пастернака. В рентгеновской проекции семена инбредных линий редиса заметно отличаются от сортовых-популяционных по их недовыполненной внутренней структуре. Преимуществом метода является полная сохранность семян при анализе их качества, что позволяет провести дополнительный анализ другими методами либо использовать их для посева; это особенно важно для селекционеров при работе с малой партией селекционного и коллекционного материала. Результаты рентгенографического анализа можно зафиксировать и заархивировать, что позволяет проследить за качеством семян в динамике (при хранении) и использовать данные при возможных арбитражных делах.

ДЛИТЕЛЬНОЕ ХРАНЕНИЕ СЕМЯН В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ АРКТИКИ – ИСТОРИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА И НОВЫЕ ЗАДАЧИ

Preservation of biodiverse genetic resources of crops and cultured plants live is the important state task. Plant seeds are suitable object regarded as genetic material to be long termstored, since the each accession is a small package, not demanding a special care. There is a large plant collection over 322 accessions in N.I. Vavilov Institute of Plant Genetic Recourses (VIR), Russia. Genetically determined longevity of seeds can be prolonged by organization of optimized condition of storage. The necessary condition should be created to extend the germination power of seed for long time. There are the seed banks in the world with modern highly technological maintenance, but in case highly extremely situation, the natural seed repository can be more preferable. This sort of seed repository has been launched in the Taymyr Peninsula. Since 1974 the experiment on study of preservation qualities of different products in different packaging has been performed in many research institutes. All-Russian Research Institute of Vegetable Breeding and Seed Production is a partner in the whole experiment. Researchers of breeding laboratories have proved seeds of 27 accessions of main vegetable group, which have been placed in three replications with account of taking the accessions out in 2025, 2035 and 2050.Сохранение генетического разнообразия возделываемых растений, генетических коллекций культурных растений в живом состоянии является важной государственной задачей. Семена являются удобной формой хранения генетического материала, т.к. образцы имеют маленький объем, требуют сравнительно небольшого ухода и остаются жизнеспособными в течение длительного периода. В нашей стране коллекция Всероссийского института растениеводства имени Н.И. Вавилова насчитывает более 322 тыс. образцов растений. Для поддержания коллекции в живом состоянии периодически проверяют всхожесть семян либо проводят пересевы семян в поле. Генетически обусловленный срок сохранения жизнеспособности семян можно существенно продлить за счет создания оптимальных условий хранения. Поэтому необходим поиск или создание условий среды, при которых семена как можно дольше могли сохранить жизнеспособность. В мире существуют современные высокотехнологичные хранилища семян, однако в случае нештатных, чрезвычайных ситуаций в более выгодном положении окажутся природные хранилища, одно из таких которых находится на полуострове Таймыр. С 1974 году был начат эксперимент по изучению сохранности различных продуктов в разных видах упаковки в условиях вечной мерзлоты с участием ряда научно-исследовательских учреждений. В 2016 году к длительному эксперименту подключился Всероссийский НИИ селекции и семеноводства овощных культур. Сотрудниками селекционных лабораторий отобраны семена 27 сортов семи основных видов овощных культур, образцы заложены в трех повторностях, в соответствии с запланированными тремя сроками выемки: в 2025, 2035 и 2050 годах

EXPERIMENT ON LONG-STORAGE OF FOOD PRODUCTS FOODSTUFFS IN CODITION OF PERMAFROST CONTINUED, ARCTIC, 2016

In 1973 the crew of polar expedition, investigating the Middendorff Bay at the messdeck Zarya, discovered the depot of food products hidden in permafrost by head of Russian polar expedition E. Toll in 1900. There were oat flakes ‘Gerkules’ and croutons in the depot. Then the study carried out in Research Institute of Vegetable Drying and Can Industry had shown that all products discovered had preserved all their food qualities. That result leaded to launch up the experimental work on the possibility of preservation of food products and foodstuffs in permafrost till 2050. Quality of product found out in Taymyr Peninsula was analyzed. The results of study on qualities after long preservation in permafrost of such food products and foodstuffs as meat, milk, fish, confectionery, concentrated food, plant seeds were given. As a result of expedition in 2016, 20 samples were taken out and new samples of two types of products were placed into repository. Overall products placed consisted of 23 items, including foodstuffs and plant seeds with account of taking them out in 2025, 2035 and 2050. On the basis of research carried out, it is proved that most of modern and casual food products can be preserved without losing their quality values

History and prospects of the application of X-ray in seed production and seed studies

A retrospective analysis of the history of the application of the method of radiography in the course of studies of the structure of seeds for the purposes of seed production and seed studies was carried out. It is shown that the beginning of X-ray studies of seeds is directly related to the development in the late 70s of the last century in the Special Design Bureau for X-ray Instruments, Leningrad Association of Electronic Instrumentation “Svetlana” of a specialized X-ray apparatus based on the X-ray emitter REIS with a voltage of 25 kV. The methodological part of the research was provided by the leading specialized enterprises of our country, now they are FSBSI API, FSBI Research Institute for Storage Problems of the Federal Reserve FSBSI FSVC. In the early 2000s, ETU “LETI”, represented by a small enterprise of the Technopark LETI, CJSC “ELTECH-Med”, actively joined the research. LETI is associated with the transition to digital receivers of X-ray images, which made it possible to fundamentally increase the efficiency of research by employees of CJSC “ELTECH-Med” together with specialists from Agrophysical Research Institute, FSBI Research Institute for Storage Problems of the Federal Reserve, FSBSI FSVC developed a number of technical means for obtaining digital 2 and 3 dimensional X-ray images of seeds

X-RAYS SEPARATOR: FORWARD STEP IN TECHNOLOGY OF OPTICAL SEPARATION

Presently the X-ray separation is used not only for research program, but it is also elaborated and applied for different sectors of economy. The seeds as biological objects that possess the complicated microstructure are very difficult to be exanimated by x-ray technology. The application of x-rays and further elaboration of optical  separators, principle  of action, basic specifications, way of their use and their efficiency was shown in the article. The x-ray separator may distinguish all hidden seed defects as it was described by a programmer, where owing to the use of the optical separating block in visual range it is possible to add some more details as a shape, brightness and a color of object surface being exanimated. The elaboration of such separation equipment is scientifically hard work requiring time and expenses. Last year researchers of ‘LETI’ developed the working model of industrial x-ray separator for examination of grains and nuts in different crops. This model was made on the basis of photoseparator F-5 manufactured at OAO ‘Voronezhselmash’. The instrument state and its mechanism operation are highlighted on monitor. In the regime of processing (separation and examination) of each controlled batch, the passport is produced with  following  information on identification  code,  time of material receiving, time of test passed, number of grains or seeds tested. The code of receiver of material is given to each of established characteristics when working the regime of separation, determination of number of objects with characteristics tested and number of unidentified objects. The application of x-ray separators constructed on the basis of photoseparator F-5 enables to carry out the complex estimation on seed quality and separation in only instrument with the development of electronic protocol with many characteristics

X-RAYS SEPARATOR: FORWARD STEP IN TECHNOLOGY OF OPTICAL SEPARATION

Presently the X-ray separation is used not only for research program, but it is also elaborated and applied for different sectors of economy. The seeds as biological objects that possess the complicated microstructure are very difficult to be exanimated by x-ray technology. The application of x-rays and further elaboration of optical  separators, principle  of action, basic specifications, way of their use and their efficiency was shown in the article. The x-ray separator may distinguish all hidden seed defects as it was described by a programmer, where owing to the use of the optical separating block in visual range it is possible to add some more details as a shape, brightness and a color of object surface being exanimated. The elaboration of such separation equipment is scientifically hard work requiring time and expenses. Last year researchers of ‘LETI’ developed the working model of industrial x-ray separator for examination of grains and nuts in different crops. This model was made on the basis of photoseparator F-5 manufactured at OAO ‘Voronezhselmash’. The instrument state and its mechanism operation are highlighted on monitor. In the regime of processing (separation and examination) of each controlled batch, the passport is produced with  following  information on identification  code,  time of material receiving, time of test passed, number of grains or seeds tested. The code of receiver of material is given to each of established characteristics when working the regime of separation, determination of number of objects with characteristics tested and number of unidentified objects. The application of x-ray separators constructed on the basis of photoseparator F-5 enables to carry out the complex estimation on seed quality and separation in only instrument with the development of electronic protocol with many characteristics