Изучение сортов и гибридов зернового сорго селекции ВНИИЗК имени И. Г. Калиненко как сырья для производства крахмала

исследование свойств веществ и продукции апк

УДК 631.13:631.527.5

Изучение сортов и гибридов зернового сорго селекции ВНИИЗК имени И. Г. Калиненко как сырья для производства крахмала

в. Г. ГОЛЬДШТЕЙН, канд. техн. наук; Л. П. НОСОВСКАЯ; Л. В. АДИКАЕВА; О. А. НЕКРАСОВА ВНИИ крахмалопродуктов, п. Красково, Московская обл.

В.В. КОВТУНОВ, канд. с.-х. наук

ВНИИ зерновых культур имени И. Г. Калиненко, г. Зерноград, Ростовская обл.

Основным сырьем для крахмалопаточной промышленности являются картофель, кукуруза и пшеница. Под руководством Н. И. Филипповой во ВНИИ крахмалопродуктов проводились работы по технологической оценке различных сортов зернового сорго отечественного происхождения и разработке технологии получения соргового крахмала, изучению его свойств и особенностей применения [1].

В США зерновое сорго используют в качестве сырья для получения крахмала, крахмалопродуктов и биоэтанола. Из сорго производят 50 тыс. т крахмала и 50 тыс. т глюкозы, перерабатывая в сутки 500т зернового сорго. В Судане крахмалопаточный завод перерабатывает 150 т/сут зернового сорго на крахмал и крахмальные сиропы [2]. Исследователи из Нигерии изучали переработку кукурузы, проса и сорго на крахмал и глюкозный сироп. Выход крахмала при переработке сорго составлял 64% к массе сухих веществ (СВ) зерна [3]. В Индии перерабатывали на крахмал до 50 тыс. т, но в настоящее время пришли к выводу, что экономически целесообразнее перерабатывать на крахмал кукурузное зерно, а сорго использовать в качестве альтернативного сырья при перебоях с поставкой кукурузы [4]. При изучении химической структуры и физико-химических свойств крахмала, извлеченного из пяти сортов сорго в сравнении с кукурузным крахмалом установлено, что ферментативный гидролиз соргового крахмала протекает медленнее, чем кукурузного. Авторы объясняют этот эффект меньшим количеством ветвей у амилопектина соргового крахмала, чем у кукурузного [5].

Установлено, что ферментные препараты Тегтату1 120L, ОрМех L-400 могут быть использованы для получе-

Таблица 1

Содержание крахмала и белка в зерне сорго

Сорт сорго Содержание сухих Массовая доля, % СВ

веществ (СВ), % крахмала белка

Хазине 28 89,4 77,9 10,8

Великан 90,0 75,7 11,3

Атаман 89,0 78,5 10,4

Зерноградское 88 90,0 76,7 11,4

Зерноградское 53 90,2 76,3 11,9

Орловское 89,6 76,4 10,7

Лучистое 89,1 80,5 9,7

Зерно кукурузы Зерноградский 282 МВ стандарт 89,6 72,5 11,6

ния крахмальной патоки из соргового крахмала [6]. Исследования по использованию продуктов переработки зернового сорго — муки и крахмала — в качестве сырья для производства лимонной кислоты показали преимущество соргового крахмала перед единственным используемым в России в настоящее время для этой цели сырьем — мелассой [7].

Изучены семь образцов зернового сорго и один образец кукурузного зерна гибрида Зерноградский 282 МВ стандарт селекции ВНИИЗК имени И. Г. Калиненко. Химический состав зерна образцов сорго и кукурузы проверяли в двух повторностях в соответствии с методиками, принятыми в крахмалопаточной отрасли. Исследования проводили с учетом требований международной организации по стандартизации ISO (ИСО): массовая доля влаги — по ГОСТ 13586, массовая доля белка — на приборе К-424 (ГОСТ 10842), массовая доля крахмала — с использованием поляриметра Polartronic-N (ГОСТ 10845).

Навеску зерна замачивали в 0,4%-ном растворе мета-бисульфита натрия в течении 48 ч при температуре 48...52 °С при гидромодуле 1:2. После отделения от зерна замочной воды (жидкого зернового экстракта) зерно измельчали на блендере Braun в течение 5 мин, измельченную массу промывали на капроновом сите № 70 для отделения мезги. Разделение крахмалобелковой суспензии проводили на желобе. Полученные при переработке фракции рассчитывали в процентах к массе СВ зерна. Химический состав исследуемых сортов зерна сорго и кукурузы приведен в табл. 1.

Массовая доля крахмала и белка в зерне не может характеризовать его технологические свойства, которыми являются выход крахмала и побочных продуктов. Выход крахмала (количество крахмала, полученное при переработке зерна, рассчитанное в процентах к массовой доле крахмала в зерне) зависит от структурных свойств эндосперма зерна, которые могут быть различными в зависимости от сорта или гибрида зерна, влажности, условий сушки и др. Поэтому для оценки качества зерна при переработке его на крахмал и крахмалопродукты производят его лабораторную переработку, полностью имитирующую производственный процесс (табл. 2).

Переработка зернового сорго в лабораторных условиях не вызывала затруднений больше, чем при переработке кукурузного зерна. Выход крахмала из трех образцов зерна сорго Атаман, Лучистый и Хазине 28 составил 65,9—67,7% — на уровне переработки кукурузного зерна

Таблица 2

Выход крахмала и побочных продуктов при переработке зерна на сорго, % СВ

Сорт сорго Крахмал Глютен Мезга Экстракт Процессовая вода

Атаман 66,7 12,8 13,5 4,9 2,1

Великан 63,6 13,9 12,4 5,5 4,6

Зерноградское 53 64,2 13,9 13,4 4,6 3,9

Зерноградское 88 64,8 13,7 13,2 4,5 3,8

Лучистое 67,7 13,0 11,8 5,2 2,3

Орловское 64,6 13,5 12,9 4,8 4,2

Хазине 28 65,9 13,9 12,6 5,2 2,4

Зерно кукурузы Зерноградский 282 МВ стандарт 63,0 12,8 14,0 6,6 3,6

Таблица 3

Потери крахмала с побочными продуктами переработки зерна и неучтенные потери

Сорт сорго Массовая доля крахмала, % СВ Неучтенные потери крахмала,

мезга глютен % к массовой доле крахмала в зерне

Атаман 40,9 26,8 2,9

Великан 40,2 25,4 3,6

Зерноградское 53 40,1 24,7 3,3

Зерноградское 88 39,8 26,0 3,1

Лучистое 40,9 28,6 4,3

Орловское 40,8 25,3 3,1

Хазине 28 38,5 25,9 3,6

Зерно кукурузы Зерноградский 282 МВ стандарт 28,9 19,3 3,1

с массовой долей крахмала более 74%, это выше, чем при переработке кукурузного зерна Зерноградский 282 МВ стандарт.

В табл. 3 показаны потери крахмала с побочными продуктами переработки (мезгой и глютеном) и неучтенные потери крахмала в процессе переработки зерна в лабораторных условиях.

Массовая доля мезги, полученной при переработке сорго, примерно в 2 раза превосходит количество кукурузной мезги, что свидетельствует о сложности разруше-

Литература

1. Филиппова, Н. И. Сорго, как сырье для производства крахма-лопродуктов / Н. И. Филиппова. — М.: ЦНИИТЭИПище-пром, 1971. — 45 с.

2. Caransa, A Modem Process for the Production of Sorghum Starch / A. Caransa, W Bakker // Starch. — 1987. — V 39. — Iss. 11. — IP 381-385.

3. Sheriff, M. Hydrolysis of gelatinized maize, millet and sorghum starch by amylases of Aspergillusniger / M. Sheriff [et al] // Bioscience Research. — 2012. — V 9 (2). — P. 92-93.

4. Kleih, U. Industrial Utilization of Sorghum in India / U. Kleih [et al] // SAT eJournal | ejournal.icrisat.org. — 2007. — V 3. — Iss. 1.

5. Yongfeng, Ai. Starch Characterization and Ethanol Production of Sorghum / Ai. Yongfeng [et al] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 2011. — V 59 (13). — P 7385-7392.

6. Кажымурат, А Т. Качественные показатели патоки, полученной из крахмала сорго / А. Т Кажымурат [и др.] // Вестник

ния крахмалобелковой матрицы в зерне сорго при традиционном способе переработки зерна.

Массовая доля белка в крахмале, полученном при переработке, во всех образцах зернового сорго изменялась в пределах 0,7—0,85%. В кукурузном крахмале, полученном при лабораторной переработке зерна кукурузы Зерноградский 282 МВ стандарт, массовая доля белка составила 0,78%.

Результаты исследований позволили сделать следующие выводы. Сорта зернового сорго Атаман, Лучистое и Хазине 28 можно рекомендовать в качестве альтернативного сырья для переработки на крахмал и крахмалопро-дукты, так как при их лабораторной переработке получен более высокий выход крахмала, чем при переработке зерна гибрида кукурузы Зерноградский 282 МВ стандарт. Высокое содержание крахмала в мезге, полученной при переработке зернового сорго, и более низкая диффузия растворимых веществ в замочную воду (жидкий экстракт) существенно снижают массовую долю белка в кормах, состоящих из этих компонентов.

Сложность реализации сухих кормов, полученных при переработке сорго, исходя из практики крахмалопаточных предприятий, обусловлена наличием жестких зерновых оболочек сорго в мезге. Считаем целесообразным подвергать сухой корм, полученный из зернового сорго, экстру-зионной обработке, это позволит повысить переваривае-мость корма и снизить жесткость зерновой клетчатки [8].

References

1. Filippova N. I. Sorgo, kak syr'e dlya proizvodstva krakhmalo-produktov [Sorghum, as a raw material for the production of starch products]. Moscow, Central Research Institute of Information and Technical-Economic Research of Food Industry Publ., 1971. 45 p.

2. Caransa A., Bakker W Modern Process for the Production of Sorghum Starch. Starch, 1987, vol. 39, issue 11, pp. 381-385.

3. Sheriff M. et al. Hydrolysis of gelatinized maize, millet and sorghum starch by amylases of Aspergillusniger. Bioscience Research, 2012, vol. 9 (2), pp. 92-93.

4. Kleih U. et al. Industrial Utilization of Sorghum in India. SAT eJournal | ejournal.icrisat.org., 2007, vol. 3, issue 1.

5. Yongfeng Ai. et all. Starch Characterization and Ethanol Production of Sorghum. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, vol. 59 (13), pp. 7385-7392.

Алматинского технологического университета (Алматы). — 2013. — № 4. — С. 13-16.

7. Позднякова, Т.А Зерновое и сахарное сорго — сырье для производства лимонной кислоты / Т А. Позднякова, Н. Ю. Шарова, Б. Н. Малиновский // Хранение и переработка сельхозсы-рья. — 2011. — № 7. — С. 63-65.

8. Маркелова, В. Н. Химический состав экструдированного зерна, зернобобовых и масличных культур / В. Н. Маркелова, Ю. П. Фомичев, Л. А. Никанова // Кормопроизводство. — 2013. — № 9. — С. 41-44.

Изучение сортов и гибридов зернового сорго селекции ВНИИЗК имени И.Г. Калиненко как сырья для производства крахмала

Ключевые слова

выход крахмала; протеин; сорта и гибриды сорго. Реферат

Исследованы образцы зерна селекции ВНИИЗК имени И. Г. Калиненко: семь образцов зернового сорго и один образец кукурузного зерна гибрида Зерноградский 282 МВ стандарт. Навеску зерна замачивали в растворе метабисульфита натрия в течение 48 ч при температуре 48.. .52 °С. После отделения от зерна замочной воды (жидкого зернового экстракта) зерно измельчали на блендере Braun в течение 5 мин, измельченную массу промывали на капроновом сите № 70 для отделения мезги. Разделение крахмалобелковой суспензии проводили на желобе. Полученные при переработке фракции рассчитывали в процентах к массе сухих веществ зерна. Переработка зернового сорго в лабораторных условиях не вызывала затруднений больше, чем переработка кукурузного зерна. Выход крахмала из трех образцов зерна сорго Атаман, Лучистый и Хазине 28 получен в пределах 65,9-67,7% — на уровне переработки кукурузного зерна с массовой долей крахмала более 74%, это выше, чем при переработке кукурузного зерна Зерноградский 282 МВ стандарт. Высокое содержание крахмала в мезге, полученной при переработке зернового сорго, и более низкая диффузия растворимых веществ в замочную воду (жидкий экстракт) существенно снижают массовую долю белка в кормах, состоящих из этих компонентов. Сложность при реализации сухих кормов, полученных при переработке сорго (судя по практике крахмалопаточных предприятий), связана с наличием жестких зерновых оболочек сорго в мезге. Считаем целесообразным подвергать сухой корм, полученный из зернового сорго, экструзионной обработке, что позволит снизить жесткость зерновой клетчатки и повысить переваривае-мость корма.

Авторы

Гольдштейн Владимир Георгиевич, канд. техн. наук; Носовская Лилия Петровна; Адикаева Лариса Владимировна; Некрасова Олеся Александровна ВНИИ крахмалопродуктов,

140051, Московская обл., п. Красково, ул. Некрасова, д. 11, 6919486@mail.ru, vniik@arrisp.ru Ковтунов Владимир Викторович, канд. с.-х. наук ВНИИ зерновых культур,

347740, Ростовская обл., г. Зерноград, Научный городок, д. 3, kowtunow85@mail.ru

6. Kazhymurat A. T et al. [Quality indicators of molasses obtained from sorghum starch]. VestnikAlmatinskogo tekhnologicheskogo universiteta

7. Pozdnyakova T A., Sharova N. Yu., Malinovskii B. N. [Grain and sugar sorghum — raw materials for the production of citric acid]. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya, 2011, no. 7, pp. 63—65.

8. Markelova V. N., Fomichev Yu. P., Nikanova L. A. [Chemical composition of extruded grains, legumes and oilseeds]. Kormo-proizvodstvo, 2013, no. 9, pp. 41—44.

The Study of Varieties and Hybrids of Grain Sorghum Breeding All-Russian Research institute of grain crops a^r i. G. Kalinenko as raw Material for Starch production

Key words

yield of starch; protein; varieties and hybrids of sorghum. abstract

For the study obtained 7 samples of grain sorghum and one sample of corn grain hybrid Zernogradskiy 282 MV Standard. All samples of grain breeding All-Russian research institute of grain crops after I. G. Kalinenko. Portion of the grain is soaked in 0.4% solution of sodium metabisulfite for 48 h at a temperature of 48...52 °C at water duty 1:2. After separation from the grain keyhole water (liquid extract of the grain), the grain is ground in a Braun grinder for 5 min, powdered mixture was washed on a nylon sieve No. 70 to separate the pulp. The separation of suspensions of the starch — grain protein was carried out on the chute. Obtained during the processing of fractions was calculated in percentage by mass of dry substances of grain. Processing of grain sorghum under laboratory conditions are not a problem compared to processing the corn grain. The yield of starch from three samples of grain sorghum Ataman, Luchistoe and Khazine 28 obtained in the range of 65.9-67.7 per cent at the level of processing of corn grain with a mass fraction of starch more than 74% higher than in the processing of corn grain Zernogradskiy 282 Mv Standard. High starch content in the pulp obtained in processing grain sorghum, and lower the extracting of soluble substances in locks and water (liquid extract) will significantly reduce the mass fraction of protein in feed, consisting of these components. The complexity in the implementation of dry food, resulting in the processing of sorghum (of practice starch enterprises) cause the hard shell grain sorghum pulp. It is assumed that it is appropriate to expose dry feed produced from grain sorghum extrusion processing, which will enhance the digestibility of feed and reduce the stiffness of the grain fiber.

authors

Goldstein Vladimir Georgievich, Candidate of Technical Sciences;

Nosovskay Lilia Petrovna;

Adikaeva Larisa Vladimirovna;

Nekrasova Olesya Aleksandrovna

All-Russian Research Institute for Starch Products,

11 Nekrasov Str., Kraskovo, Moscow region, 140051, Russia,

6919486@mail.ru, vniik@arrisp.ru

Kovtunov Vladimir Victorovich, Candidate of Agricultural Sciences All-Russian Research Institute of Grain Crops named after I. G. Kalinenko,

3 Nauchny Gorodok, Zernograd, Rostov region, 347740, Russia, kowtunow85@mail.ru