Development of technologies for identifying risks of reducing biosafety of grain raw materials | Разработка технологий идентификации рисков снижения биобезопасности зернового сырья

English. Risk of grain damage with toxigenic moulds of the genera Aspergillius, Penicillium, Fusarium, and Alternaria increases due to global climate change. The study purpose is to develop technologies for reliable identification of factors of biosafety violation of grain raw materials including microbiome visualization methods in combination with assessment of climatic conditions of cultivation and prognostic research. Six soft wheat batches harvested in 2024 were sampled in farms located in the Chelyabinsk and Kurgan regions of Russia. Macroscopic visualization of the sample microbiomes was performed by inoculation of agarized Chapek medium. There was revealed occurrence of Aspergillus flavus, Asp. parasiticus, Alternaria sp., Mucor fungi, as well as Bacillus subtilis bacteria. Then the same objects were identified using a microscope. A forecast has been made for the possible contamination the studied grain batches with mycotoxins, in particular aflatoxins B1, B2, G1, G2 in. Asp. flavus occurrence was also confirmed by the FTIR spectra analysis. Thus, new approaches to the detection of masked forms of micromycetes and toxic secondary metabolites produced by them in grain are presented. The described methods will help identify the risks of violating the biosafety of grain batches in the context of global climate change.

Russian. Вследствие глобального изменения климата растут риски повреждения зерна токсиногенными плесневыми грибами родов Aspergillius, Penicillium, Fusarium и Alternaria. Цель работы ‒ разработка технологий достоверной идентификации факторов нарушения биобезопасности зернового сырья на основе методов визуализации микробиома в сочетании с оценкой климатических условий культивирования и прогностическими исследованиями. Отобрали 6 образцов зерна мягкой пшеницы урожая 2024 г. из хозяйств Челябинской и Курганской областей. Провели макроскопическую визуализацию микробиома образцов путем посева на агаризованную среду Чапека. Выявлено присутствие грибов Aspergillius flavus, Asp. parasiticus, Alternaria sp., Mucor, а также бактерии Bacillus subtilis. Далее эти же объекты были идентифицированы с помощью микроскопа. Составлен прогноз возможного присутствия микотоксинов, в частности афлатоксинов B1, B2, G1, G2 в изучаемых партиях зерна. Присутствие Asp. flavus было подтверждено также анализом FTIR-спектров. Таким образом, представлены новые подходы к выявлению в зерне маскированных форм микромицетов и их токсичных вторичных метаболитов. Описанные методики помогут идентифицировать риски нарушения биобезопасности зерновых масс в условиях глобального изменения климата.