Разработка сводной матрицы биологизации процессов формирования качества и предотвращения потерь овощей и фруктов в системе «производство – транспортирование – хранение – реализация»: обзор предметного поля

Введение. Обеспечение населения плодоовощной продукцией обеспечивается эффективной организацией её производства, сбора, транспортирования, хранения и реализации. Снижение качества и количественные потери обуславливаются как естественными причинами (особенности сорта, степень зрелости, старение, физиологические процессы и т.д.), так и воздействием внешних факторов. В настоящее время, несмотря на значительное количество исследований в сфере эффективных технологий хранения, вопрос сохранения качества и снижения потерь не рассматривается как комплекс взаимосвязанных этапов и звеньев: выбор сорта с генетически обусловленной лёжкостью, агротехнические приёмы в процессе выращивания, организация сбора, транспортирования, хранения и реализация конечному потребителю. При этом биотехнологические подходы для решения задач повышения лёжкости на всех этапах по сравнению с традиционными методами являются более экономичными и экологичными. 
Цель. Актуализация направления дальнейших исследований в сфере повышения лёжкости продукции растениеводства, формирование сводной матрицы биологизации процессов формирования качества и предотвращения потерь овощей и фруктов на всех этапах системы «производство – транспортирование – хранение – реализация» на основе определения основных этапов, элементов и угроз, приводящих к потерям и снижению качества.
Материалы и методы. Для проведения исследования был осуществлён поиск релевантных в контексте исследования источников в базах данных РИНЦ, Web of Science, Scopus, PATENTSCOPE; проведён обзор научных статей, монографий, материалов конференций, авторефератов диссертаций, патентов, опубликованных на русском и иностранных языках в профильных рецензируемых журналах, посвящённых тематике обеспечения сохранения качества и снижения потерь продукции растениеводства. 
Результаты. В результате проведённого анализа впервые была сформирована сводная матрица биологизации процессов формирования качества и предотвращения потерь на всех этапах системы «производство – транспортирование – хранение – реализация», применение которой позволит сформировать актуальные направления исследований и в дальнейшем разработать алгоритмы повышения лёжкости для различных видов фруктов и овощей. 
 Выводы. Формой внедрения полученных результатов станут регламенты, технические условия, технологические инструкции, обеспечивающие снижение потерь и увеличение сроков хранения продукции растениеводства.

1. Алёшин, В. Н., Першакова, Т. В., & Купин, Г. А. (2018). Контроль заболеваний растений за счет индуцированной резистентности с помощью некоторых химических веществ и биоагентов. Плодоводство и виноградарство Юга России, 53 (05). 113-143. https://doi.org/10.30679/2219-5335-2018-5-53-113-143

2. Гудковский, В. А., Кладь, А. А., Кожина, Л. В., & Назаров, Ю. Б. (2014). Физиологические и технологические основы управления продуктивностью насаждений и качеством плодов яблони в предуборочный и послеуборочный период. В Научно-практические основы повышения эффективности садоводства для улучшения структуры питания населения отечественной экологически безопасной плодоовощной продукцией: Сборник материалов научно-практической конференции (с. 18-33). Мичуринск-наукоград РФ.

3. Гудковский, В. А., Кожина, Л. В., Назаров Ю. Б., & Гучева Р. Б. (2019). Высокоточные технологии хранения плодов яблони – основа обеспечения их качества (достижения, задачи на перспективу). Достижения науки и техники АПК, 33(2), 61–67. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10215

4. Першакова, Т. В., Лисовой, В. В., Купин, Г. А., Алёшин, В. Н., Панасенко, Е. Ю., & Викторова, Е. П. (2016). Способы обеспечения стабильного качества растительного сырья в процессе хранения. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2(116). https://elibrary.ru/item.asp?id=25718655

5. Причко, Т. Г., Першакова, Т. В., Казахмедов, Р. Э., Дрофичева, Н. В., Купин, Г. А., Алёшин, В. Н., Горлов, С. М., Лисовой, В. В., Мачнева, И. А., Михайлюта, Л. В., Германова, М. Г., Смелик, Т. Л., Бабакина, М. В., & Магомедова, М. А. (2019). Выявить закономерности влияния физических, химических и биотехнологических методов воздействия на развитие патогенов при послеуборочных обработках плодового и овощного сырья, технологических режимов хранения и переработки на особенности протекания биохимических и физиологических процессов, позволяющих управлять динамикой изменения качества сырья. Отчёт о НИР (Министерство науки и высшего образования РФ). Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия, 304. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42788390

6. Причко, Т. Г., & Карпушина, М. В. (2010). Новая высокоэффективная технология хранения плодов яблони. В Высокоточные технологии производства хранения и переработки плодов и ягод: Сборник материалов международной научно-практической конференции (с. 344-350). Краснодар: СКФНЦСВВ. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20414008&pff=1

7. Balciunas, E. M., Castillo Martinez, F. A., Todorov, S. D., Gombossy de Melo Franco, B. D., Converti, A., & Pinheiro de Souza Oliveira, R. (2013). Novel biotechnological applications of bacteriocins: A review. Food Control, 32, 134-142. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2012.11.025

8. Cavaglieri, L., Orlando, J., Rodriguez, M. I., Chulze, S., & Etcheverry, M. (2005). Biocontrol of Bacillus subtilis against Fusarium verticillioides in vitro and at the maize root level. Research in Microbiology, 156 (5-6), 748-754. https://doi.org/10.1016/j.resmic.2005.03.001.

9. Chen, C., Cao, Z., Li, J., Tao, C., Feng, Y., & Han, Y. (2020). A novel endophytic strain of Lactobacillus plantarum CM-3 with antagonistic activity against Botrytis cinerea on strawberry fruit. Biological Control, 148, 104306. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2020.104306

10. Chepkemoi, J. (2017). The World Leaders in Cabbage Production. World Atlas. https://www.worldatlas.com/articles/the-world-leaders-in-cabbage

11. Davidson, P. M., & Zivanovic, S. (2003). The use of natural antimicrobials. Food Preservation Techniques. Woodhead Publishing Ltd.: Cambridge, 5-30. https://doi.org/10.1533/9781855737143.1.5

12. Davidson, P. M., Critzer, F. J., & Taylor, T. M. (2013). Naturally occurring antimicrobials for minimally processed foods. Annual Review of Food Science and Technology, 4. 163-190. https://doi.org/10.1146/annurev-food-030212-182535.

13. Feliziani, E., Lichter, A., Smilanick, J. L., & Ippolito, A. (2016). Disinfecting agents for controlling fruit and vegetable diseases after harvest. – Postharvest Biology and Technology, 122, 53-69. https://doi.org/10.1016/J.POSTHARVBIO.2016.04.016

14. Finnegan, E., & O'Beirne, D. (2015). Characterising deterioration patterns in fresh-cut fruit using principal component analysis. II: Effects of ripeness stage, seasonality, processing and packaging. Postharvest Biology and Technology, 100, 91-98. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2014.09.009.

15. Forges, M. Vàsquez, H., Charles, F., Chabane Sari, D., Urban, L., Lizzi, Y., Bardin, M., & Aarrouf, J. (2018). Impact of UV-C radiation on the sensitivity of three strawberry plant cultivars (Fragaria x ananassa) against Botrytis cinerea. Scientia Horticulturae, 240, 603-613. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2018.06.063

16. Gamboa-Gomez, C. I., Simental-Mendia, L. E., Gonzalez-Laredo, R. F., Alcantar-Orozco, E. J., Monserrat-Juarez, V. H., & Ramirez-España, J. C. (2017). In vitro and in vivo assessment of anti-hyperglycemic and antioxidant effects of Oak leaves (Quercus convallata and Quercus arizonica) infusions and fermented beverages. Food Research International, 102. 690-699. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.09.040

17. Gudkovskii, V. A., Kozhina, L. V., Akimov, M. Y., & Zhidekhina, T. V. (2020). Innovative storage technology of modern commercial black currant cultivars.

18. Acta Horticulturae, 1277, 487-494. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2020.1277.69

19. Haiyan, F., Ru, J., Zhang, Y., Wang, Q., & Li, Y. (2017). Fengycin produced by Bacillus subtilis 9407 plays a major role in the biocontrol of apple ring rot disease. Microbiological Research, 199, 89-97. https://doi.org/10.1016/j.micres.2017.03.004

20. Hayek, S. A., Gyawali, R., & Ibrahim, S. A. (2013). Antimicrobial natural products. Microbial Pathogens and Strategies for Combating Them: Science. In A. Méndez Vilas (Ed.). Technology and Education, 910-921.

21. Jovanovic-Malinovska, R., Kuzmanova, S., & Winkelhausen, E. (2014). Oligosaccharide profile in fruits and vegetables as sources of prebiotics and functional foods. International Journal of Food Properties, 17(5), 949-965. https://doi.org/10.1080/10942912.2012.680221

22. Kapp, J. M., & Summer, W. (2019). Kombucha: a systematic review of the empirical evidence of human health benefit. Annals of Epidemiology, 30, 66-70. https://doi.org/10.1016/j.annepidem.2018.11.001.

23. Khedher, S. B., Kilani-Feki, O., Dammak, M., Khiareddine, Hayfa J. M., Remadi, D., & Tounsi, S. (2019). Efficacy of Bacillus subtilis V26 as a biological control agent against Rhizoctonia solani on potato. Comptes Rendus Biologies, 338 (12), 784-792. https://doi.org/10.1016/j.crvi.2015.09.005.

24. Kim, D. H., Kim, H. B., Chung, H. S., & Moon, K. D. (2018). Browning control of fresh-cut lettuce by phytoncide treatment. Food Chemistry, 159, 188-192. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.03.040

25. Kleter, G. A., & Marvin, H. J. P. (2009). Indicators of emerging hazards and risks to food safety. Food and Chemical Toxicology, 47(5), 1022-1039. https://doi.org/10.1016/j.fct.2008.07.028.

26. Kusznierewicz, B., Smiechowska, A., Bartoszek A., & Namiesnik, J. (2008). The effect of heating and fermenting on antioxidant properties of white cabbage Barbara. Food Chemistry, 108, 853-861. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.11.049

27. Li, X., Jing, T., Zhou, D., Zhang, M., Qi, D., Zang, X., Zhao, Y., Li, K., Tang, W., Chen, Y., Qi, C., Wang, W., & Xie, J. (2021). Biocontrol efficacy and possible mechanism of Streptomyces sp. H4 against postharvest anthracnose caused by Colletotrichum fragariae on strawberry fruit. Postharvest Biology and Technology, 175, 111401. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2020.111401

28. Lung, H. M., Cheng, Y.-C., Chang, Y.-H., Huang, H.-W., Yang, B. B., & Wang, C.-Y. (2005). Microbial decontamination of food by electron beam irradiation. Trends in Food Science & Technology, 44, 66-78. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2015.03.005

29. Ma, L., Zhang, M., Bhandari, B., & Gao, Z. (2017). Recent developments in novel shelf life extension technologies of fresh-cut fruits and vegetables. Trends in Food Science & Technology, 64, 23-38. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.03.005.

30. Mantilla, N., Castell-Perez, M. E., Gomes, C., & Moreira, R. G. (2013). Multilayered antimicrobial edible coating and its effect on quality and shelf-life of fresh-cut pineapple (Ananas comosus). LWT - Food Science and Technology, 51, 37-43. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2012.10.010

31. Moreb, N., Murphy, A., Swarna, J., & Jaiswal, A. K. (2020). Nutritional Composition and Antioxidant Properties of Fruits and Vegetables. pp. 33-54. Editor: Amit Jaiswal. https://www.elsevier.com/books/nutritional-composition-and-antioxidant-properties-of-fruits-and-vegetables/jaiswal/978-0-12-812780-3

32. Podsedek, A. (2007). Natural antioxidants and antioxidant capacity of Brassica vegetables: A review. LWT - Food Science and Technology, 40(1), 1-11. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2005.07.023

33. Punja, Z. K., Rodriguez, G., & Tirajoh A. (2016). Effects of Bacillus subtilis strain QST 713 and storage temperatures on post-harvest disease development on greenhouse tomatoes. Crop Protection, 84, 98-104. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2016.02.011

34. Rao, S., Kamalnath, M., Umamaheswari, R., Rajinikanth, R., Prabu, P., Priti, K., Grace, G. N., Chaya, M. K., & Gopalakrishnan, C. (2017). Bacillus subtilis IIHR BS-2 enriched vermicompost controls root knot nematode and soft rot disease complex in carrot. Scientia Horticulturae, 218, 56-62. https://doi.org/10.1016/J.SCIENTA.2017.01.051

35. Rico, D., Martín-Diana, A. B., Frías, J. M., Henehan, G. T. M., & Barry-Ryan, C. (2006). Effect of ozone and calcium lactate treatments on browning and texture properties of fresh-cut lettuce. Journal of the Science of Food and Agriculture, 86, 2179-2188. https://doi.org/10.1002/jsfa.2594

36. Sidione, F. dos S., Cardoso, R. de C. V., Borges, Í. M. P., Costal e Almeida, A., Andrade, E. S., Ferreira, I. O., & Ramos, L. do C. (2020). Post-harvest losses of fruits and vegetables in supply centers in Salvador, Brazil: Analysis of determinants, volumes and reduction strategies. Waste Management, 101, 161-170. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.10.007.

37. Vieira, Y. E. M., Bandeira, R.A. de M., & Júnior, O. S. da S. (2021). Multi-depot vehicle routing problem for large scale disaster relief in drought scenarios: The case of the Brazilian northeast region. International Journal of Disaster Risk Reduction, 58, 102193. https://doi.org/10.1016/j.ijdrr.2021.102193.

38. Wang, S.-Y., Shi, X.-C., Liu, F.-Q., & Laborda, P. (2021). Effects of exogenous methyl jasmonate on quality and preservation of postharvest fruits: A review. Food Chemistry, 353, 129482. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129482

39. Wiczkowski, W., Szawara-Nowak, D., & Topolska, J. (2015). Changes in the content and composition of anthocyanins in red cabbage and its antioxidant capacity during fermentation, storage and stewing. Food Chemistry, 167, 115-123. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.06.087.

40. Zhang, W., Jiang, H., Cao, J., & Jiang, W. (2021). Advances in biochemical mechanisms and control technologies to treat chilling injury in postharvest fruits and vegetables. Trends in Food Science & Technology, 113, 355-365. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.05.009.

41. Zhang, W., & Jiang, W. (2019). UV treatment improved the quality of postharvest fruits and vegetables by inducing resistance. Trends in Food Science & Technology, 92, 71-80. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.08.012