Младший научный сотрудник
Junior Researcher
Доктор технических наук, заведующий лаборатории пищевой метаинженерии
Doctor of Technical Science, Head of the Food Metaengineering Laboratory
кандидат биологических наук, младший научный сотрудник
Candidate of Biological Sciences, Junior Research Scientist
инженер-исследователь
Research Engineer
Инженер-исследователь
Research Engineer
Биотехнолог
Biotechnologist
Кандидат технических наук, научный сотрудник, заведующий лаборатией технологий молочных продуктов
Candidate of Technical Sciences, Research Scientist, Head of the Laboratory of Dairy Product Technologies
Введение. Существующие системы описания пищевых объектов решают частные задачи: онтологии обеспечивают унификацию терминов и классификацию продуктов, базы состава фиксируют нутриентный профиль, системы прослеживаемости регистрируют движение продукта и производственно-логистические события, лабораторные данные отражают результаты отдельных измерений. Однако такие данные остаются распределенными между разными контурами описания и не обеспечивают перехода к единой системе аутентификации пищевого объекта.
Цель. Разработать и апробировать операционную архитектуру пищевой биоинформационной матрицы (ПБМ), которая связывает заявленную идентичность пищевого объекта, его матричную организацию, способы получения данных, критерии верификации и производственную историю в единую проверяемую модель.
Материалы и методы. Методологической основой исследования служили стандарты системной инженерии ISO/IEC/IEEE 42010:2022 и ISO/IEC/IEEE 15288:2023. Они использовались для разграничения архитектурных представлений пищевого объекта, уровней описания, процедур верификации и производственного слоя. Объектом исследования являлась операционная архитектура представления молочного пищевого объекта в системе ПБМ. Предметом исследования служила продукт-специфическая сигнатура, включающая уровни идентификации, описания, измерения и верификации, а также производственный слой. Материалом апробации выбраны шесть молочных продуктов с различной матричной организацией: пастеризованное молоко, кефир, несоленое сливочное масло, соленое сливочное масло, сухое цельное молоко и йогурт. Методика включала последовательное формирование сигнатур, распределение атрибутов по уровням, подбор методов измерения и критериев верификации, попарное сопоставление сигнатур и локализацию различий между близкими пищевыми объектами. Производственный слой описывали графовой моделью в Neo4j с использованием языка Cypher.
Результаты. Для шести молочных продуктов сформированы продукт-специфические ПБМ-сигнатуры, включающие уровни идентификации, описания, измерения и верификации. Сигнатуры представлены в табличном виде и содержат атрибуты, необходимые для описания, сопоставления и верификации каждого объекта. Попарное сопоставление сигнатур позволило локализовать различия между близкими молочными продуктами на уровне матричной организации, микробного профиля, метода измерения, критерия соответствия или производственного слоя. Для кефира представлен фрагмент производственного слоя в виде графовой модели.
Выводы. ПБМ обеспечивает формализованный переход от данных к модели аутентификации пищевого объекта. В работе сформированы продукт-специфические сигнатуры шести молочных продуктов, показана каскадная связь между идентификационным выбором, описанием, измерением и верификацией, выполнено сопоставление близких продуктов и представлен фрагмент производственного графа для кефира. Контроль качества, управление сырьем, рециклинг, аддитивные технологии и системы поддержки принятия решений рассматриваются как области дальнейшего применения предложенной архитектуры.
Introduction. Existing systems for describing food objects solve partial tasks: ontologies provide terminological unification and product classification, composition databases record nutrient profiles, traceability systems register product movement and production-logistics events, and laboratory data reflect the results of individual measurements. However, such data remain distributed across different descriptive contours and do not provide a transition to a unified system for food object authentication.
Purpose. To develop and test an operational architecture of the Food Bioinformational Matrix (FBM) that links the declared identity of a food object, its matrix organization, methods of data acquisition, verification criteria, and production history into a single verifiable model.
Materials and Methods. The methodological basis of the study was provided by the systems engineering standards ISO/IEC/IEEE 42010:2022 and ISO/IEC/IEEE 15288:2023. These standards were used to distinguish architectural representations of a food object, representation levels, verification procedures, and the production layer. The research object was the operational architecture for representing a dairy food object in the FBM system. The subject of the study was the product-specific signature, which included the identification, description, measurement, and verification levels, as well as the production layer. Six dairy products with different matrix organizations were selected as the material for testing: pasteurized milk, kefir, unsalted butter, salted butter, whole milk powder, and yoghurt. The methodology included sequential signature formation, distribution of attributes across levels, selection of measurement methods and verification criteria, pairwise comparison of signatures, and localization of differences between related food objects. The production layer was described using a graph model in Neo4j with the Cypher query language.
Results. Product-specific FBM signatures were formed for six dairy products, including the identification, description, measurement, and verification levels. The signatures were presented in tabular form and contained attributes required for the description, comparison, and verification of each object. Pairwise comparison of the signatures made it possible to localize differences between related dairy products at the level of matrix organization, microbial profile, measurement method, verification criterion, or production layer. A fragment of the kefir production layer was represented as a graph model.
Conclusion. The FBM provides a formalized transition from data to an authentication model for a food object. The study formed product-specific signatures for six dairy products, demonstrated the cascade relationship between identification, description, measurement, and verification, compared related products, and represented a fragment of the kefir production layer as a graph model. Quality control, raw material management, recycling, additive technologies, and decision-support systems are considered as potential areas for further application of the proposed architecture.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.