Колеснов Александр Юрьевич

Колеснов Александр Юрьевич

Доктор технических наук
Кандидат биологических наук,

Научный прогресс и конкурентное производство складываются из фундаментальных знаний, профессионализма и практики.

Без этого невозможно устойчивое развитие рынка пищевых продуктов, повышение доверия общества к продукции.

1979-1983

Окончил Берлинский университет им. Гумбольдта (Humboldt University of Berlin, Берлин, Германия) факультет сельскохозяйственных и пищевых производств, специальность «Производство напитков и продуктов брожения».

1983-1987

Аспирантура на кафедре биохимии и зерноведения Московского технологического института пищевой промышленности (МТИПП, в наст. время - Московский государственный университет пищевых производств).

1988-2015

Старший научный сотрудник Лаборатории фундаментальных и прикладных исследований качества и технологий пищевых продуктов МТИПП.

1989-1990

Научная стажировка в Институте технологий пищевых продуктов Университета Хоенхайм (the University of Hohenheim, г. Штуттгарт, Германия). Цель стажировки – повысить научную квалификацию в сфере аналитических исследований, оценки качества и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов (целевая группа – алкогольные и безалкогольные напитки).

1991-н.в.

Член-корреспондент Научного общества технологов пищевой промышленности Германии (Gesellschaft der Deutschen Lebensmitteltechnologen).

2002-2004

Эксперт Международного проекта Комиссии Codex Alimentarius.

2004

Руководитель делегации РФ на заключительной сессии в Бразилии Международной рабочей группы по разработке международного стандарта Комиссии Codex Alimentarius на фруктовые соки и нектары (CODEX STAN 247-2005).

2011

Стажировка на предприятии компании Thermo Fisher Scientific (г. Бремен, Германия) в сфере прикладного применения масс-спектрометрии стабильных изотопов лёгких элементов в исследованиях биотических и абиотических объектов окружающей среды.

2012-н.в.

Член международного жюри Международной премии в области пищевой науки и технологий International FoodTec Award (Кельн, Германия).

2013-2017

Эксперт от РФ в Международном форуме АТЭС по вопросам регулирования производства и торговли винодельческой продукцией в Азиатско-тихоокеанском регионе (APEC Wine Regulatory Forum).

2015-н.в.

Член Национального комитета РФ по сотрудничеству с Международной межправительственной организацией винограда и вина (МОВВ/OIV, Париж, Франция) при Министерстве сельского хозяйства РФ.

2016-н.в.

Руководитель лаборатории фундаментальных и прикладных исследований качества и технологий пищевых продуктов (ПНИЛ) Центра коллективного пользования (Научно-образовательного центра) РУДН.

2018-н.в.

Эксперт Подкомитета по методам анализа Международной межправительственной организации винограда и вина (МОВВ/OIV, Париж, Франция).

2018-н.в.

Полномочный представитель РУДН в Техническом комитете по стандартизации «Виноградарство и виноделие» (ТК № 162) Федерального агентства РФ по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт).

Наука

  • разработал систему оценки качества и идентификации пектинов, выделяемых из высших растений, для использования в технологии функциональных пищевых продуктов (напр., пищевые продукты, обогащенные витаминами, микроэлементами). Система позволяет обеспечить достоверный выбор необходимых пектинов для промышленного выпуска и производственного \ послепроизводственного контроля напитков, обладающих лечебно-профилактическими свойствами (например, напитков для профилактического или терапевтического применения при интоксикации тяжелыми металлами, радионуклидами, заболеваниях желудочно-кишечного тракта);
  • разработал способы получения пектинов и пектинсодержащих ингредиентов, а также технологию новых пищевых продуктов – функциональных напитков, обогащенных витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами. Это одна из основных групп пищевых продуктов для здорового питания, которая соответствует требованиям государственной политики России в области здорового питания;
  • выделил и систематизировал основные качественные свойства винодельческой продукции на примере игристых вин и вин, пересыщенных диоксидом углерода, а также продуктов переработки фруктов и овощей на примере соков, нектаров и сокосодержащих напитков, пектинов и функциональных напитков;
  • разработал универсальную систему скрининг-анализа для одновременного исследования активностей широкого спектра ферментов растительного сырья и промышленных ферментных препаратов, которые используются при переработке фруктов и овощей. Система обеспечивает эффективное оперативное управление технологическим процессом путем сбора и использования данных об активностях ферментов в перерабатываемом сырье и продукции;
  • получил научное решение проблемы повышения и обеспечения качества продуктов переработки фруктов и овощей на примере соков, нектаров, сокосодержащих напитков, в том числе функциональных. В основе решения – научная концепция, предусматривающая внедрение систем оценки качества и идентификации продукции в практику производственного и послепроизводственного контроля;
  • дал научное обоснование и разработал методологию применения биохимических систем при оценке качества и идентификации пищевых продуктов растительного происхождения. В основе – высокоспецифичный метод ферментативного анализа субстратов и исследование активностей ферментов растительного сырья и вспомогательных продуктов;
  • показал универсальность применения ферментативного анализа субстратов в исследовании компонентного состава и вторичных метаболитов растений. Научно обосновал решения для контроля достоверности исследований, что позволяет предотвратить появление и использование ошибочных результатов, приводящих к неверной оценке качества продукта и/или к неадекватным решениям при управлении производственными технологиями;
  • впервые разработал наиболее рациональные способы управления качеством пищевых добавок (пектинов) и функциональных пищевых продуктов (напитков), которые заключаются в достоверной оценке и идентификации пектинов по основным физико-химическим (содержание D-галактуроновой кислоты, степень этерификации, содержание метоксильных групп, золы, содержание спиртонерастворимых веществ, степень амидирования,  содержание ацетильных групп, молекулярная масса), лечебно-профилактическим (связывание тяжелых металлов и радионуклидов, влияние на функцию желудочно-кишечного тракта, влияние на уровень липопротеинов высокой и низкой плотности) и технологическим показателям (желирующая сила, внутренняя прочность стандартного геля, чувствительность к ионам поливалентных металлов). Также система включает последующую классификации для выбора технологических способов переработки пищевой добавки и создания рецептур функциональных напитков с оптимальными качественными свойствами;
  • впервые изучил влияние природных (климатических) факторов на состав стабильных изотопов легких элементов (углерода и кислорода) в компонентах растений на примере винограда (Vitis vinifera L.) и винодельческой продукции на примере основных виноградарских регионов России: Крыму, Краснодарском крае, Ростовской области, Ставропольском крае и Республике Дагестан;
  • впервые исследовал нейтральную протеиназу серинового типа (молекулярная масса 92500 Да, pI 5,08) и щелочную протеиназу тиолового типа (молекулярная масса 50000, pI 4,44) в растениях на примере ячменя (Hordeum vulgare);
  • получил экспериментальные данные о природном распределении изотопов углерода 13С/12C и кислорода 18O/16O в винограде и продуктах его переработки (напр., в вине) и их связи   с агроклиматическими условиями региона произрастания винограда. Показал, что для растений С3-пути фотосинтеза – например, винограда – в условиях относительного водного дефицита, высокой солнечной активности и температурного режима, состав молекул компонентов (в т.ч. - углеводов (сахаров), органических кислот и внутриклеточной воды), в ходе термодинамических процессов биологического фракционирования характеризуется более высоким содержанием «тяжёлых» изотопов углерода (13С) и кислорода (18О). При этом количественные уровни обогащения изотопом углерода 13С таких интактных компонентов винограда, как углеводы (напр., D-глюкоза, D-фруктоза) и органические кислоты (напр., яблочная, лимонная и винная кислота) эквивалентны друг другу, в то время как для состава изотопов углерода этанола вина, изготовленном из винограда, характерно пониженное содержание «тяжёлого» изотопа углерода 13С в сравнении с исходным изотопным составом сахаров, из которых данный этанол был получен в ходе брожения.

 

Научные интересы

  • Биотехнология, технология пищевых продуктов растительного происхождения, в т.ч. алкогольных и безалкогольных напитков, винодельческой продукции;
  • Функциональные пищевые продукты;
  • Системы управления качеством и безопасностью пищевых продуктов;
  • Экспертная оценка качества и безопасности пищевой продукции;
  • Биохимия растительных объектов;
  • Методы биохимического и масс-спектрометрического исследования объектов окружающей среды, в т.ч. стабильных изотопов лёгких элементов;
  • Национальная и международная стандартизация и техническое регулирование.
В статье рассматривается кизил как важный и многообещающий растительный сырьевой ресурс Черноморского региона. В рамках программы ЕС «BaseFood - «Устойчивое использование биоактивных компонентов традиционных продуктов питания Черноморского региона» были исследованы сорта кизила, способы его употребления и особенности традиционного питания с учётом межрегиональной перспективы применения этой местной фруктовой культуры. Исследования проводились в России, Грузии и Италии, а также на Украине путем изучения региональных особенностей выращивания, переработки и коммерциализации продукта, а также путем анализа накопленных знаний об использовании кизила, в частности, его свойств, способствующих сохранению и укреплению здоровья человека. В ходе проведения работ установлено, что в вышеприведенных странах кизил произрастает в основном в старых садоводческих хозяйствах и в виде диких насаждений. Местные сельскохозяйственные предприятия, как правило, не располагают финансовыми и техническими ресурсами, которые необходимы для трансформации накопленных традиционных знаний в эффективные технологии продуктов переработки кизила, соответствующие современным стандартам безопасности и маркетинга. Свежие или сушеные плоды кизила продают в основном на местных рынках и на обочинах дорог. Для промышленной переработки в малых или средних объемах сушёные плоды кизила используют для изготовления экстрактов и растительных лекарственных средств. В домашних условиях кизил перерабатывают на традиционные продукты, к которым относятся, например, компоты, варенье, концентрированные сиропы без сахара (леквар), концентраты из пюре из мякоти (грузинская цклапи), солености, соусы и др. Традиционное использование кизила основано на его полезных свойствах и эмпирическом подтверждении эффективности как дезинфицирующего, противодиарейного и противовоспалительного средства, а также средства для укрепления кровеносных сосудов. Исторически сушеный кизил использовался в качестве источника витамина С в длительных морских плаваниях.
Статья посвящена изучению «суперфруктов», полезных для здоровья плодов граната из Азербайджана (Каспийский регион). Впервые для их исследования была применена методология масс-спектрометрии IRMS/ SIRA на основе принципа уравновешивания для измерения отношений изотопов кислорода 18O/16O. Подлинные образцы фруктов семи сортов были отобраны на заводе компании «Азнар» (г. Геокчай, Азербайджан) из общего количества гранатов в 4880 т, переработанных на предприятии в сезоне 2011 года. Отношения изотопов кислорода измеряли в водной фракции свежих соков (n = 100), которые получали в лабораторных условиях из свежих спелых плодов граната. Примененная методология показала высокий потенциал для исследования происхождения и качества сока. Отношения изотопов кислорода, выраженные в виде величины δ18О, в исследованных свежих спелых гранатах из Азербайджана изменяются от -4,50 до -0,43 ‰. Растворимые сухие вещества свежевыжатых соков варьируют от 14,40 до 20,00 %, масса плодов - от 87 до 560 г, масса семян - от 47 до 302 г, а размер плодов - от 59 до 110 мм. Чтобы оценить степень биологического фракционирования изотопов кислорода, было исследовано отношение 18O/16O в геологической воде из района выращивания гранатов. По сравнению с геологической водой (δ18О = -9,69… -8,93 ‰) внутриклеточная вода плодов гранатов обогащена изотопом 18О. Полученные результаты имеют практическое значение для определения происхождения фруктов, исследования их качества и выявления фальсификации продуктов переработки гранатов – например, соков. Таким образом, результаты исследования могут быть использованы в качестве дополнительного критерия в Международном алгоритме исследования подлинности коммерческих гранатовых соков (IMAS) и Своде правил AIJN для оценки гранатовых соков, представленных на национальных и международных рынках.
В статье рассматривается эффект биологического фракционирования стабильных изотопов кислорода 18O/16O, впервые исследованный во внутриклеточной воде яблок и гранатов, выращенных в России и Азербайджане. Исследование проводилось с использованием методологии IRMS / SIRA на основе принципа изотопного уравновешивания. Доказано, что для пяти сортов яблок, выращиваемых в Российской Федерации, количественный уровень величины δ18OVSMOW во внутриклеточной воде сезона переработки 2012 года лежит в интервале от -5,47 до -0,36 ‰, а для семи сортов гранатов, выращиваемых и перерабатываемых в Азербайджане, - от -3,93 до 0,26 ‰. Полученные результаты совпадают с ранее опубликованными данными о количественных изменениях величины δ18OVSMOW во внутриклеточной воде гранатов, выращенных и переработанных в Азербайджане в 2011 году. Результаты исследования могут быть использованы для оценки качества промышленно производимых фруктовых соков, а также для определение их географического происхождения. Результаты исследования могут также применяться для идентификации продуктов, представленных на национальном, региональном и международном рынках и маркированных как «Яблочный сок прямого отжима NfC»/ «Гранатовый сок прямого отжима NfC». Исследования с применением полученных результатов могут проводиться в соответствии с известными протоколами и системами оценки качества (например, IMAS, EQCS) и таких справочных документов, как Свод правил AIJN для оценки качества фруктовых и овощных соков.
Знания о природном фракционировании стабильных изотопов лёгких элементов в объектах окружающей среды, в особенности в объектах растительного происхождения, которые являются сырьём для производства пищевой продукции, имеет большое фундаментальное и прикладное значение. Фундаментальная составляющая знаний позволяет объяснить не только механизмы процессов метаболизма, которые протекают в растительной клетке, но и оценить уровень влияния на развитие растений сторонних факторов, например, природного (климатического, почвенного) и техногенного (технологии сельскохозяйственного производства и переработки сырья) характера. Прикладное значение заключается в возможности использования знаний о составе стабильных изотопов для решения практических задач, направленных, например, на оценку качества пищевой продукции (идентификация, исследование подлинности), исследование её сортового и географического происхождения. Актуальность прикладной составляющей повышают также объективные экономические условия, которые в настоящее время характеризуются как объединением рынков (ЕАЭС, Таможенный союз, ВТО, БРИКС), так и вытекающей из данного объединения необходимостью обеспечения экономической безопасности страны, одним из инструментов которого является мониторинг продукции для её прослеживаемости и установления географического происхождения. В статье представлены результаты применения масс-спектрометрического метода изотопного уравновешивания (EQ-IRMS/SIRA) в фундаментальном научно-исследовательском проекте по изучению биологического фракционирования стабильных изотопов лёгких элементов в растениях С3-группы фотосинтеза на примере винограда в условиях произрастания, в т.ч. под влиянием факторов географического, сортового и техногенного характера, и приоритетного использования данной сельскохозяйственной культуры для развития агропромышленного комплекса Крыма (проект РФФИ № 15-34-51208). В рамках проекта в сельскохозяйственном сезоне 2015 года изучено биологическое фракционирование стабильных изотопов кислорода 18O/16O в 8 сортах винограда Vitis vinifera L. (subsp. sativa) - «Токай», «Мускат белый», «Каберне Совиньон», «Кефесия», «Эким Кара», «Алиготе» «Бастардо» и «Буковинка», выращиваемых и перерабатываемых в Крыму, и его взаимосвязей с условиями региона произрастания и первичной переработки данного вида растительного сырья.
В статье рассматриваются агроклиматические условия выращивания и переработки винограда в Черноморском регионе - Причерноморская низменность, Крымский полуостров и юго-западные прибрежные районы Большого Кавказа. Методология масс-спектрометрии IRMS/SIRA, основанная на принципах «мгновенного сжигания» (FC-IRMS/ SIRA) и изотопного уравновешивания (EQ-IRMS/SIRA), впервые была применена для исследования отношений изотопов углерода и кислорода в компонентах винограда. Отношения изотопов углерода 13С/12С были изучены с помощью FC-IRMS/SIRA в углеводах и органических кислотах в аутентичных образцах 8 сортов винограда урожая 2015 года. EQ-IRMS/SIRA применяли для исследования отношений изотопов кислорода 18О 16О во внутриклеточной воде винограда. Количественные значения величины δ13СVPDB составляют от -25,01 до -21,01 ‰ (для углеводов) и от -25,09 до -21,30 ‰ (для органических кислот). Для оценки степени биологического фракционирования изотопов были исследованы отношения изотопов кислорода 18О/16О в грунтовых водах и воде атмосферных осадков Крымского полуострова. По сравнению с грунтовыми (δ18OVSMOW от -10,85 до -8,14 ‰) и атмосферными (в среднем δ18OVSMOW -2,85 ‰) водами внутриклеточная вода крымских сортов винограда обогащена изотопом кислорода 18О. Значения величины δ18OVSMOW для внутриклеточной воды винограда варьирует от 2,34 до 5,29 ‰ в зависимости от агроклиматических условий сезона 2015 года.
В статье представлены результаты исследования стабильных изотопов углерода и кислорода в углеводах и внутриклеточной воде красных и белых сортов винограда сезона 2016 года из Крымского полуострова, юго-западного побережья Большого Кавказа, бассейна реки Дон и Западно-Каспийского региона. Массовая концентрация редуцирующих сахаров в исследуемых образцах винограда составила от 17,5 до 25,0 г /100 мл, концентрация титруемых кислот (в расчете на винную кислоту) - от 6,0 до 9,1 г/л, буферная емкость от 34,1 до 63,2 мэкв/л. Красное и белое вино, изготовленное из соответствующих сортов винограда, содержит от 0,5 до 3,6 г/л остаточного сахара; от 11,1 до 14,5 об. % этанола; буферная емкость составила 35,2-52,6 мэкв/л. Установлено, что значения величины δ13СVPDB для углеводов красных и белых сортов винограда в результате биологического фракционирования изотопов углерода в агроклиматических условиях роста растений на исследуемых географических территориях колеблются от -26,74 до -20,74 ‰ (Крымский полуостров); от -27,31 до -21,58 ‰ (юго-западное побережье Большого Кавказа), от -27,33 до -24,73 ‰ (бассейн реки Дон) и от -26,64 до -23,17 ‰ (Западный Каспий). Значения величины δ13СVPDB для этанола красных и белых сухих вин колеблются от -28,52 до -24,26 ‰ (Крымский полуостров); от -29,23 до -24,52 ‰ (юго-западное побережье Большого Кавказа); от -28,97 до -26,22 ‰ (бассейн реки Дон); от -29,14 до -25,22 ‰ (Западный Каспий). По сравнению с поверхностными и подземными водами (средние значения величины δ18OVSMOW от -13,90 до -6,38 ‰) и осадками (средние значения от δ18OVSMOW от -10,30 до -9,04 ‰) значения δ18OVSMOW во внутриклеточной воде винограда составили: для винограда Крымского полуострова - от 0,40 до 4,97 ‰; юго-западного побережья Большого Кавказа - от -2,11 до 6,29 ‰; бассейна реки Дон – от -2,21 до 6,26 ‰; Западного Каспия - от -0,24 до 1,44 ‰. Отмечено, что в условиях нехватки воды, вызванной низким уровнем осадков или полным отсутствием осадков и орошения, виноград склонен к накоплению «тяжелого» изотопа углерода 13C из-за изменений в изотопном обмене с окружающей средой по причине частичного снижения интенсивности транспирации и фотосинтеза.
Предложен алгоритм использования совокупности спектроскопии ЯМР ядер протия 1Н и дейтерия 2Н(D) для быстрой идентификации и определения компонентного и дифференциального изотопного состава водно-органических растворов, в том числе этанола (показатели (D/H)I и (D/H)II) и воды в винной и коньячной продукции, соках, безалкогольных напитках и других продуктах. Метод не требует пробоподготовки и использования аттестованных стандартных образцов. Представлены примеры применения предлагаемого подхода для аутентификации и контроля качества винодельческой продукции.
В статье представлены результаты разработки и прикладного применения хроматомасс-спектрометрического метода исследования отношений стабильных изотопов углерода 13С/12С (GC-IRMS/SIRA) в летучих органических соединениях на примере этанола винодельческой продукции. В сравнении с традиционным методом EA-IRMS/SIRA масс-спектрометрии отношений стабильных изотопов углерода с применением дистилляции в качестве способа выделения и очистки этанола с его последующим окислительно-восстановительном преобразовании в элементном анализаторе разработанный метод GC-IRMS/SIRA обладает рядом преимуществ, к которым относятся в первую очередь высокие селективность выделения, скорость и достоверность определения. Приведены результаты апробации разработанного метода на ряде винодельческих продуктов, в т.ч. красные и белые вина, виноматериалы, коньячные спирты, коньяки и др. Результаты показывают, что значения показателя δ13СVPDB этанола виноградного происхождения в серии алкогольсодержащих продуктов, исследованных методом GC-IRMS/SIRA, находятся в интервале от -28,15 до -25,67 ‰ (вина/виноматериалы) и от -27,83 до -24,48 ‰ (коньячные дистилляты/спирты/коньяки).