乌克兰作为食品和粮食中心:科学技术发展对粮食安全的影响

介绍

据美国农业部(USDA)的定义,食品安全是确保世界上所有人都有足够的食物健康和积极的生活方式。食品可持续性受到社会、经济、环境、技术、和地缘政治条件,可能会影响长期的食品供应链包括农业、食品加工、分销(科尔et al ., 2018;托马斯et al ., 2022)。2020年,联合国粮食及农业组织(粮农组织),大约有8亿人面临饥饿(https://www.fao.org/state-of-food-security-nutrition/en/)。粮农组织还指出,营养不足全球从2019年的8.4%攀升至2020年的9.9%。与此同时,据联合国),地球的人口可能会在2050年增加到九十亿多人。增加粮食生产需要的时间估计为71% (科尔et al ., 2018)到100%(联合国评估)。这带来了实质性的挑战实现全球粮食安全目标莫斯利,2022)。

冲突和不安全感的主要因素是全球粮食不安全。全球粮食危机引发的冲突,气候剧变,COVID-19流行越来越多,因为战争的波及效应在乌克兰是世界上主要的粮食产地之一(总值2022)。乌克兰和俄罗斯一起提供约30%的全球交易小麦(小麦),20%的玉米玉米)和70%的向日葵(向日葵)供应。出口供应短缺是导致物价上涨,离开依赖进口的国家食品进口账单或更少的食物(Hellegers 2022)。

2021年,36岁的55个国家粮食短缺取决于乌克兰和俄罗斯出口小麦进口总量的10%以上,而一些获得了几乎整个小麦进口来自乌克兰和俄罗斯联邦。联合国粮农组织办公室主任的突发事件和弹性控制Paulsen先生说:“乌克兰的农民正在喂自己,他们的社区,和数以百万计的世界各地的人们。确保他们可以继续生产、安全存储和访问替代市场出售农产品安全的食品供应是至关重要的,保护民生,加强食品安全在乌克兰和确保其他依赖进口的国家有一个稳定和足够的粮食供应在一个可控的成本。”

应对战争的影响在乌克兰对全球农业,粮农组织发起了一项新的1700万美元项目帮助乌克兰农民保存即将收获2022年7月和8月,同时确保重要农产品的出口国际市场。项目旨在恢复粮食存储容量和功能的供应链从收获到出口以及维护乌克兰农民的生产能力,使未来作品的延续。

另一个重要的因素影响全球粮食安全是粮食损失和浪费萨巴岛和帕蒂尔,2022年)。美国农业部估计,超过三分之一的可食用的食物在美国都被浪费了。在发达国家,食品垃圾主要发生在零售和消费者的供应链(首位,2021年)。食品农业损失和浪费是一个紧迫的问题在发展中国家,缺乏基础设施和分布问题加剧了粮食存储如制冷和处理(科尔et al ., 2018)。

减少食物浪费的一个方法是保护的持续发展和稳定收获后技术(单独或组合/协同与其他物理和化学技术),如脉冲电场(PEF)处理(Bazhal et al ., 2006;Barba et al ., 2015;Zhang et al ., 2020;Raso et al ., 2022),高压处理(Abera 2019;Fam et al ., 2021),声波降解法(黄et al ., 2020)、干燥(Mousakhani-Ganjeh et al ., 2021;希尔et al ., 2022)、紧迫、渗透脱水、冷冻、烹饪或发酵(Piergiovanni 2012;Thatoi et al ., 2022),延长某些食物的保质期,可以提高谷物的质量(Dar et al ., 2022)。此外,食品加工开发新的增值生物质提取方法恢复或分离技术限制粮食损失(Feinbaum 1999;Kumar et al ., 2022)。用同样的目的,选择性复苏和提取菊糖,淀粉,糖,多糖,蛋白质、多酚、风味化合物,色素,植物化学物质,和其他高价值的组件提供一个特殊利益回收的食物浪费,型态和非食品微生物(Vorobiev Lebovka, 2020)。

以来,食品安全对人们还取决于家畜的营养状况,动物饲料食物垃圾的回收也是一种很有前途的方法合理化使用和减少食物浪费(这et al ., 2022;谢泼德和Rahimifard, 2019)。

实际上,面临的挑战当今世界严重影响食品系统和供应链,因此需要复杂的快速变化在食品生产、分配和消费(饶,2022)。联合国粮农组织的总干事,瞿先生东屿强调所需的转换是至关重要的,和科学和创新是关键加速器实现这种变化。因此,粮农组织发起首次科学和创新战略实现生产力的新水平,质量、存储、多样性、效率、和环境可持续性。

然而,只有科学和创新是不够的,使政策也需要应对需求的科学结果不同程度实现食品生产商包括农民。莫斯利(2022)指出,传统的粮食安全的主要思考范式作了过去几十年,是必要的。贝丁顿et al。(2012)强调食品科学在全球粮食安全中扮演不可或缺的角色通过通知并发,战略投资农业与食品生产系统,建立适应气候变化的能力,减少温室气体的排放,有效利用资源,开发含量供应链,确保足够的营养,促进健康饮食的选择和发展可持续性的全球知识体系。

它是超出了本文的范围考虑所有影响食品安全的因素。本文的目的是审查的信息谷物,农作物,粮食生产在乌克兰和讨论食物的发展教育、科学和技术在乌克兰可能影响世界粮食安全。

谷物和粮食生产在乌克兰

从历史上看,乌克兰是一个农业大国。据粮农组织估计,乌克兰有大约13000公里²农业面积的近04000的总面积。目前乌克兰是世界五大粮食出口国之一,每年向世界供应超过4500万吨的粮食市场。它也是世界上最大的生产国和出口国,植物油向日葵、油菜(芸苔属植物显著)。最重要的是,在2019年乌克兰出口玉米(3200万吨5.2美元数十亿,欧盟- 47%,中国13%,埃及- 12%,和其他人)。葵花油排名第二的出口(38亿美元)。乌克兰出口小麦为36.5亿美元,这使得它的第三大商品出口乌克兰(大部分卖给土耳其、孟加拉、埃及)。第八位的乌克兰出口被油菜籽(12.6亿美元),第九是大豆(11.6亿美元),和向日葵籽蛋糕是出口在10日的位置(09.75亿美元)。乌克兰的农业政策和食品报道,农产品和食品的出口在2021年比2020年增加了22%,达到约313亿美元,占出口总额的39.8%来自乌克兰。

同时,农产品和食品的进口在2021年比2020年增加了20%,达到69亿美元,或占总进口额的10.5%,货物到乌克兰。

食品工业的发展在乌克兰开始主要在糖甜菜(甜菜属)生产和磨粉。进一步发展覆盖所有食品行业的重要分支包括flour-grinding、酒精饮料、酿造、烘焙、糖果,肉类,家禽和奶制品,钓鱼,油脂,酿酒,罐头,盐,蔬菜、烟草制品等。Gulyi 2000;Mostenska 2014;Petrushina 2017)。22000多个大、中、小型企业生产的各种形式的所有权工业产出总量的近20%。同时,在乌克兰有大约20食品外资企业:嘉吉公司Bunge (Suntrade),嘉能可农业、Nibulon,δ丰益Pfeifer andLangen,百事可乐、可口可乐、达能、雀巢、Mondelez(工艺食品),嘉士伯,太阳英博,Mareven欧洲食品,帝国烟草,JTI B.A.T.、菲利普·莫里斯公司等等。

最大的部分食品饮料包括肉类和奶制品,烟草制品,面包和烘焙产品(如面包、面包、饼干、派,甜甜圈),植物油和动物脂肪。的总量在2008年出售的食品,油脂行业的产品占近14%,乳制品和冰淇淋- 13.6%,肉类加工行业的产品- 13.2%,面包店- 5.5% (Sabluk 2008)。

准备帧的乌克兰加入欧盟,乌克兰开发和采用一些基本的国际法,不仅影响企业,而且普通的买家。所有食品生产商实现了一个系统的风险分析,风险分析和控制的临界点(HACCP)旨在改善食品安全的企业。

食品科学教育的简史

食品科学和研究在乌克兰传统导致了食品工业的发展,反之亦然。在19世纪和20世纪早期,没有特殊教育在食品科学、营养、加工、工程(Mostenska 2014)。毕业于其他大学的工程师和科学家(物理学家、化学家)在食品行业工作。然而,越来越多的糖生产决定需要专业技术,迫使程序的开放在学校(学院)的Smila (Cherkassy地区),因为它是在乌克兰糖生产中心(Gulyi 2000)。这是第一个专门的教育机构的培训技术人员,化学家、制糖工业和技术人员。后,这所大学成为Smila制糖工业学院。此外,课程糖技术开始在基辅大学和哈尔科夫提供技术研究所(Gulyi 2000)。此外,一些专家在实验室的实习苏黎世(瑞士)和布伦瑞克技术学院,以及Twulpstedf工厂(德国)提供(Gulyi 2000)。这样的专家的数量是非常有限的,但这是第一次国际合作食品教育的成功经验。

1898年,随着糖工厂的所有者的财务支持,基辅理工学院(KPI,现在KPI的国立技术大学)成立。有糖的第一部门技术(在机械、化工、工程、农业)在KPI,糖行业的工程师一直在教育。1930年,基于Smila糖糖工业和部门技术研究所的Kamyanetz-Podil 'skyi化学研究所和基辅理工学院,基辅制糖工业学院(现在叫国立大学食品技术,NUFT)成立(Gulyi 2000)。所有提到的机构的教育和研究分支NUFT位于不同的位置在乌克兰。

总的来说,25000多名学生NUFT研究。高素质的专家在本科生教育、研究生和博士课程。大学工作人员包括750多与21个院士,教授科学,和400年的150名医生博士学位。有7个专业学术委员会国防大学的论文14科学专业(Mostenska 2014;Gulyi 2000;https://nuft.edu.ua/)。

食品科学研究和技术开发

专门研究实验室重点基本粮食和食品研究和应用方面已经40年来NUFT功能(Gulyi 2000;https://nuft.edu.ua/)。研究活动是针对食品加工技术和理论基础的发展集约化和优化,开发先进的加工技术和高效设备,系统和劳动密集型的工作过程和操作机械化,新电力设备和系统理性的功耗以及组织活动的改进和增加食品加工企业的有效性(Mostenska 2014;Gulyi 2000;https://nuft.edu.ua/)。

NUFT有一些专门的研究中心包括(https://nuft.edu.ua/):

——食品技术研究所等6个子公司研究实验室实验室建设和创新的项目,实验室研究果胶性质等。

——研究工程中心的机器和技术对包装食品生产的,

——研究工程中心开发和引进技术和设备,小食品生产,

——研究中心生产原材料和成品的质量评价,

——椅子组研究工程师处理经济问题食品工业的乌克兰

——能源问题在食品工业研究所

超过3000项专利的乌克兰和五许可协议交付和开发设备,研磨膏,产品收到了在过去30年(Gulyi 2000;Mostenska 2014)。13(13)的科学家NUFT与乌克兰国家奖被授予在科学和工程领域的成就。四个科学期刊发表NUFT:乌克兰雷竞技电竞体育竞猜平台的《食品科学学报》上(在英语中,http://ukrfoodscience.ho.ua/),乌克兰食品杂志》(在英语中,http://ufj.nuft.edu.ua/indexen.html),收集的科学论文NUFT(乌克兰),食品工业(乌克兰)。

除了NUFT上述分支机构,有敖德萨技术学院食品工业(OTIFI)是敖德萨国立技术大学的一部分(ONTU) Ukriane (https://ontu.edu.ua/)。《食品科学与技术、食品工业经济和科学论文发表的ONTU(乌克兰)。同时,Ukrainian-French合作的国际中心,国际Ukrainian-Bulgarian中心合作,在ONTU Ukrainian-Turkish合作的国际中心(https://ontu.edu.ua/ s5)。

乌克兰食品科学家的主要研究和发展成就中列出补充材料(Gulyi 2000;Mostenska 2014)。这包括领域的重要贡献减少食品和粮食损失,提高食品安全,开发新型处理技术,如脉冲电场(PEF)技术,生物技术,生物质能和提取方法恢复或分离技术,改善环境安全、节能、食品生产和分配,管理和发展生产糖和酒精,面包店和改进食物的属性(Sabluk 2008;Mostenska 2014)。

尽管乌克兰食品科学有巨大的研究潜力,值得注意的是,工业实现的科学结果和它们的影响是有限的主要由乌克兰科学家缺乏项目管理技能。此外,乌克兰的具有挑战性的政治和经济形势的恶化导致食品行业的情况,并与研究机构合作。大多数国有粮食企业破产在过去的30年。只有其中一些面包等生产企业,例如,通过政府补贴支持。食品的基本需求的人口是由国家提供的商业企业和进口产品。

与食品生产,食品科学的研究在更大程度上恶化(Petrushina 2017)。企业主要使用外国技术,设备和现成的工程和技术解决方案和供应链。目前,食品行业正在经历一场更大的需要生产工程师和其他专家比科学家。然而,在某些情况下的食品企业需要特殊的专业知识,需要招聘科学专家咨询的基础上解决一些问题和提供援助。还有一个趋势当科学家开发他们的食品技术,开始他们的业务。这主要发生在饮料生产、糖果行业和肉类产品(例如,第一个私人啤酒厂LLC康普茶LLC(生产基于发酵的康普茶的饮料),Nutrimed LLC(食品添加剂)的生产,Ukrpectin LLC(水果、浆果和蔬菜产品的加工,果胶产品的生产,和麦芽和polymalt提取物),苹果食品有限责任公司(加工水果和果酱生产),等等)。当前的政府支持的科学在乌克兰是非常有限的。1991年,科研经费占国内生产总值的2.4%,而逐渐下降到目前的约占GDP的0.2% (Petrushina 2017)。

在乌克兰,从2019年开始,引入了一个新方法研究经费在竞争的基础上通过国家研究基金会(NRF)乌克兰(https://nrfu.org.ua/en/)。基金会决定并提供赠款支持科学研究、和科学和技术(实验)发展基于优先级的科学组织。最多的拨款的科研机构已收到乌克兰国家科学院(108拨款),科研机构,高等教育机构的教育和科学的乌克兰(98拨款),约占总数的95%给予支持联盟(https://nrfu.org.ua/en/)。除了通过NRF竞争资金的科学活动是正确的一步在科学领域创造一个竞争的环境,这是不够的(2021年2600万美元)有效地利用和进一步发展的科学潜力乌克兰(https://nrfu.org.ua/en/)。

几个方向和下一步可以设想在乌克兰成功的食品科学和研究开发。

——改变政府的优先政策,支持国家科学通过将政府订单

——涉及乌克兰在粮农组织科学和创新策略包括以下:

1)做的更好在监控创新,促进适应当地需求,扩大成功的实现

2)引入更好的知识管理和共享是一个关键因素

3)改善研究扩展活动,使用最有效的技术解决方案和专业技术,包括数字技术,有效地达到所有食品生产商

——吸引外资在乌克兰的食品工业和食品研究,实现企业与外国资本的显著增加

——发展有针对性的国际合作项目,创造资金与乌克兰的大学和研究中心的合作,分配拨款等,解决食品安全问题

——实现国际实习项目的学生和年轻的乌克兰科学家在世界领先的研究型大学和商业中心

——分配国际食品研究中心和实验室在乌克兰

结论

食品科学在全球粮食安全中扮演不可或缺的角色在我们面临挑战由于不断增长的人口,减少资源,气候剧变,社会和政治危机,比如战争。乌克兰食品科研机构和组织作为一个全球科学界可以提供解决方案的一部分,高素质的专家和大量的经验和解决这些复杂的问题作出贡献。这可能包括提高食品供应的稳定,同时帮助减少食品和粮食损失,提高食品安全,开发新型处理技术如脉冲电场(PEF)技术和其他保存和转换技术,生物技术,生物质能和提取方法恢复或分离技术,提高环境安全、节能、食品生产和分配,管理和发展生产糖和酒精,和改进食品的属性。乌克兰有一个巨大的科学潜力,包括食品科学和技术。利用这种潜力需要广泛的国际支持和广泛参与的乌克兰在全球科学研究活动。

作者的贡献

所有作者列出了一大笔,直接和知识贡献的工作,批准发布。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

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补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/frfst.2022.1040396/full补充材料

引用