Сорго зерновое - перспективное сырьё для производства крахмала Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 633.174:547.458.6

сорго ЗЕРНОВОЕ - ПЕРСПЕКТИВНОЕ СЫРЬЁ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА КРАХМАЛА

A.В. АЛАБУШЕВ, член-корреспондент РАН, директор

B.В. КОВТУНОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией (e-mail: [email protected])

О.А. ЛУШПИНА, старший научный сотрудник

Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур имени И.Г. Калиненко, Научный городок, 3, Зерноград, 347740, Российская Федерация

Резюме. Исследования проведены в 2013-2015 гг. на базе ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко (г. Зерноград Ростовской области) в соответствии c Методикой государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур с целью расширения сырьевыхресурсовдля перерабатывающей пищевой промышленности. Объект исследований - сорта сорго зернового, внесённые в Государственный реестр селекционных достижений по РФ, образцы конкурсного испытания и коллекционного питомника. Сорта Хазине 28, Зерноградское 53, Лучистое, Орловское, Зер-ноградское 88 и Великан характеризуются высоким содержанием крахмала в зерне (среднее за 3 года 74,1-76,1%). Содержание сырого белка менее 12,5% отмечено у сортов Орловское (11,4%), Великан(12,0%), Хазине 28(12,2%), Зерноградское88(12,2%) и Зерноградское 53(12,2%). Между указанными признаками отмечена отрицательная корреляционная зависимость (r= от -0,45 до -0,69). Выявленная закономерность позволяет вести целенаправленную селекционную работу по созданию сортов сорго зернового с высокой крахмалистостью и пониженным содержанием белка. По сравнению с зерном кукурузы, зерно сорго отличается пониженным содержанием жира. Средидопущенных к использованию по РФ сортов селекции ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко наименьшая величина этого показателя отмечена у сортов Лучистое (3,45%), Орловское (3,69%), Зерноградское 88(3,76%) и Великан (3,87%). Между содержанием крахмала и сырого жира в зерне корреляционная связь варьировала от средней положительной (r=0,36±0,05) до слабой отрицательной (r=-0,29±0,05). Ключевые слова: сорго, зерно, селекция, крахмал, белок, жир, сорт, корреляция.

Для цитирования: Алабушев А.В., Ковтунов В.В., Лушпина О.А. Сорго зерновое - перспективное сырьё для производства крахмала //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 7. С. 64-66.

Крахмал, будучи одним из продуктов фотосинтеза, у растений выполняет функцию запаса питательных веществ и содержится в основном в семенах, плодах и клубнях. Для организма человека крахмал - основной источник углеводов. Его широко используют в пищевой, текстильной, бумажной, медицинской и других отраслях промышленности [1].

Производство крахмала и крахмалопродуктов в мире непрерывно возрастает. Главные производители крахмала и крахмалопродуктов в мире - США, Канада, Дания, Германия, Франция, Голландия, Япония, Тайланд, где его выработка на душу населения превышает 20 кг (в США - более 50 кг). Сейчас в России производят 2,5 кг крахмала и крахмалопродуктов на душу населения [2]. Потребность внутреннего рынка удовлетворяется менее чем на половину, дефицит крахмала составляет около 200 тыс. т [3]. В США и Латинской Америке в качестве основного сырья для производства крахмала используют кукурузу, в Японии и Китае - рис, в Европе - пшеницу и картофель [2], в России - картофель и кукуруза [4].

Для обеспечения развивающейся крахмалоперера-батывающей промышленности сырьём в необходимом количестве, независимо от климатических условий года, нужны дополнительные ресурсы за счёт зерновых культур, не имеющих широкого пищевого значения и способных давать стабильную и высокую урожайность в засушливых районах. Затраты на производство такого

сырья не должны быть выше, чем при выращивании кукурузы. Кроме того, оно не должно уступать сырью из этой культуры по крахмапистости и способности к переработке на крахмал. Больше всего среди зерновых указанным требованиям отвечает сорго зерновое [1], которое может служить альтернативой кукурузе в качестве крахмалосо-держащего источника [2]. В США, перерабатывая в сутки порядка 500 т зернового сорго, ежегодно производят 50 тыс. т крахмала и 50 тыс. т глюкозы [5].

Зерно сорго характеризуется высоким содержанием крахмала (69-83%). По величине этого показателя большинство сортов сорго не только не уступают кукурузе, но и значительно превосходят её. Крахмалистость кукурузы выше 74% не отмечена [1, 6]. Из 100 кг зерна сорго можно произвести 65 кг крахмала, который по своей структуре мало отличается от картофельного и значительно лучше кукурузного [7]. Кроме того, сорго зерновое отличается более высокой засухоустойчивостью и солевыносливостью, по сравнению с другими зерновыми культурами [8, 9].

Цель исследований - расширение сырьевых ресурсов для перерабатывающей пищевой промышленности.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2013-2015 гг. на базе ФГБНУ ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко (г. Зерноград Ростовской области) в соответствии c Методикой государственной комиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур [10]. Почвенный покров опытного участка представлен черноземом обыкновенным карбонатным тяжелосуглинистым. Агрохимические показатели пахотного слоя: рН - 7,1; гумус - 3,2-3,4%; Р2О5 - 18-25 мг/кг; Кр - 320-360 мг/кг. Почва имеет мелкозернистую структуру, рыхлое сложение, обладает хорошей влагоем-костью и воздухопроницаемостью.

В годы исследований сумма активных температур за вегетационный период варьировала от 2707,4 °С (2013 г.) до 2788,8 °С (2015 г.). Наиболее увлажнённым был

2013 г., когда сумма выпавших атмосферных осадков за вегетацию составила 200,2 мм, а наименее увлажнённым

2014 г. - 141,4 мм осадков. Величина гидротермического коэффициента за вегетацию сорго зернового варьировала от 0,51 (2014 г.) до 0,74 (2015 г.).

Объектом исследований послужили 6 сортов сорго зернового, внесённые в Государственный реестр селекционных достижений по Российской Федерации, 38 образцов конкурсного испытания и 311 образцов коллекционного питомника. Предмет исследований - содержание крахмала, сырого белка и сырого жира в зерне. В качестве стандарта использовали сорт сорго зернового Лучистое.

Содержание крахмала и сырого белка в зерне определяли на инфракрасном анализаторе SpectraStar 2200, сырой жир - по количеству обезжиренного остатка с применением аппарата Сокслета.

Классификацию сортов сорго зернового по содержанию крахмала и белка в зерне проводили согласно широкого унифицированного классификатора СЭВ и международного классификатора СЭВ возделываемых видов рода Sorghum Moench [11].

Математическую обработку данных осуществляли согласно методике Б.А. Доспехова [12] по однофакторному опыту с использованием компьютерной программы Excel.

результаты и обсуждение. Одно из требований, предъявляемых к сортам сорго зернового, предназначенным для использования в качестве сырья для крах-

Таблица. Биохимический состав и урожайность зерна сортов сорго зернового, 2013-2015 гг.

Сорт Окраска зерна Содержание, % Вегетационный период, дн. Урожайность зерна, т/га

крахмала 1 сырого белка I сырого жира

Лучистое розовая 74,6 12,2 3,45 97 4,6

Хазине 28 белая 74,4 12,3 4,24 99 4,2

Зерноградское 53 красная 74,1 12,8 4,04 105 4,7

Орловское коричневая 76,1 11,4 3,69 89 4,1

Зерноградское 88 белая 75,1 12,2 3,76 93 5,3

Великан белая 76,0 12,0 3,87 96 5,1

НСР05 0,36

малопаточной промышленности - высокое содержание крахмала в зерне, а также низкое содержание белка (не более 12,5%) и жира [7, 13].

С помощью корреляционного анализа содержания крахмала и сырого белка в зерне 311 коллекционных образцов сорго установлено наличие отрицательной взаимосвязи (г= от -0,45 до -0,69) между этими признаками. Подобные результаты получены и в работе Б.Н. Малиновского [14] - у сортов с высоким содержанием крахмала отмечали пониженную концентрацию белка в зерне. По мнению этого автора, аналогичная закономерность характерна для всех зерновых культур. Таким образом, установленная зависимость позволяет вести целенаправленную селекционную работу по созданию сортов сорго зернового с высоким содержанием крахмала и пониженным количеством белка. Между содержанием крахмала и сырого жира в зерне корреляционная связь варьировала от средней положительной до слабой отрицательной. Так, в 2013 г. коэффициент корреляции находился на уровне 0,12±0,06, в 2014 г. он составил -0,29±0,05, а в 2015 г. - 0,36±0,05. Теснота и направление связи варьировала в зависимости от характера исходного материала и от условий выращивания [15].

Внесённые в государственный реестр селекционныхдо-стижений по РФ сорта сорго зернового селекции ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко Хазине 28, Зерноградское 53, Лучистое, Орловское, Зерноградское 88 и Великан характеризуются высоким содержанием крахмала в зерне (см. табл.).

По сравнению с кукурузой, зерно сорго отличается пониженным содержанием жира, а сорговый крахмал имеет меньший привкус, чем крахмал других зерновых культур. Поэтому он наиболее пригоден для производства различных пищевых продуктов - пудингов, начинок для пирогов, соусов [1]. Среди допущенных к использованию по РФ сортов селекции ФГБНУ ВНИИЗК им.

И.Г. Калиненко наименьшее содержание сырого жира отмечено у сортов Лучистое (3,45%), Орловское (3,69%), Зерноградское 88 (3,76%) и Великан (3,87%).

Наличие пигментов в семенных оболочках сорго зернового придаёт крахмалу незначительную окраску [1]. Поэтому при его производстве для пищевых целей внимание уделяется не только химическому составу, но и светлой окраске семян. Таким параметрам соответствуют белозёрные сорта Зерноградское 88 и Великан, у которых содержание крахмала в зерне достигает75,1-76,0%, сырого белка - 12,0-12,2%, сырого жира - не превышает 3,76-3,87%. Кроме того, они существенно превосходят стандарт Лучистое по урожайности на 0,5-0,7 т/га, а по срокам созревания относятся к раннеспелой группе, что позволяет проводить уборку в полной спелости зерна без досушки.

На сегодня ФГБНУ ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко созданы и проходят конкурсное сортоиспытание линии с очень высоким содержанием крахмала в зерне (75-80%), например, у образцов ЗСК-204/2 и ЗСК-72 в условиях 2015 г. оно достигало 80,1 и 80,3% соответственно.

выводы. Сорго зерновое характеризуется высоким содержанием крахмала в зерне (до 80,3%) и может быть использовано в качестве сырья для крахмалопаточной промышленности.

Между содержанием крахмала и белка в зерне сорго отмечена средняя отрицательная корреляция (г= от -0,45 до -0,69), что позволяет вести селекционную работу по созданию сортов с высоким содержанием крахмала и пониженным содержанием белка.

Новые белозёрные сорта сорго зернового Зерноградское 88 и Великан селекции ФГБНУ ВНИИЗК им. И.Г. Калиненко по биохимическому составу зерна соответствуют требованиям, предъявляемым к сырью для производства крахмала.

Литература.

1. Алабушев A.B., Ковтунов В.В., Ковтунова Н.А. Качество зерна коллекционных образцов сорго зернового. Ростов-на-Дону: ЗАО «Книга», 2013. 144 с.

2. Аксёнов B.B. Комплексная переработка растительного крахмалосодержащего сырья в России//ВестникКрасГАУ. 2007. №4. С. 213-218.

3. Кузьмин К.В. Обеспечение качества ликёроводочных изделий путём стабилизации коллоидной системы с помощью модифицированного крахмала: дис... степ. канд. техн. наук. Кемерово, 2014. 111 с.

4. Клепко Ю.Н., Лушпина О.А. Селекция зернового сорго на крупу и высокое содержание крахмала в зерне //Достижения, направления развития сельскохозяйственной науки России (селекция, семеноводство, технология, экономика): сб. науч. тр. Ростов-на-Дону: ЗАО «Книга», 2005. С. 240-241.

5. Сорго зерновое технология выращивания URL: http://sad0vodu.ru/kukuruza/sorgo-zernovoe-tehnologija-vyrashhivanija (дата обращения: 08.05.2013).

6. Кривошеев Г.Я., Игнатьев А.С., Игнатьева Н.Г. Селекционная ценность и адаптивность образцов подвида крахмалистой кукурузы // Кукуруза и сорго. 2014. №4. С. 12-18.

7. Горпиниченко С.И., Гурский Н.Г. Научная концепция совершенствования процесса селекции и семеноводства культуры сорго в Российской Федерации //Достижения, направления развития сельскохозяйственной науки России (селекция, семеноводство, технология, экономика): сб. науч. тр. Ростов-на-Дону: ЗАО «Книга», 2005. С. 241-248.

8. Беседа Н.А. Подбор исходного материала сорго зернового на продуктивность //Аграрный вестник Урала. 2010. №12 (79). С. 5-6.

9. Ковтунова Н.А., Ермолина Г.М., Шишова Е.А. Влияние метеорологических условий на основные хозяйственно-ценные признаки сорго сахарного // Зерновое хозяйство России. 2013. №1 (25). С. 31-34.

10. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Выпуск второй. Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры. М.: Калининская областная типография управления издательств, полиграфии и книжной торговли Калининского облисполкома. 1989. 194 с.

11. Якушевский Е.С., Варадинов С.Г., Корнейчук В.А., Баняи Л. Широкий унифицированный классификатор СЭВ и международный классификатор СЭВ возделываемых видов рода Sorghum Moench. Л.: ВИР, 1982. 34 с.

12. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. 308 с.

13. Казакова А.С., Лихопой В.И. Образцы зернового сорго для различных направлений использования в пищевой промышленности // Проблемы селекции, семеноводства, технологии возделывания и переработки сорго: тезисы докладов Международной научно-практической конференции в Поволжском НИПТИсорго и кукурузы. Саратов: Сарат. гос. с.-х. акад., 1995. С. 47-48.

14. Малиновский Б.Н., Хусанов О.М., Хорева В.И. Содержание крахмала в сортах зернового сорго, выращенных в орошаемых условиях Зеравшанской долины Узбекистана //Комплексные исследования по селекции, семеноводству, технологии возделывания сорго: сб. науч. тр. Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1995. С. 114-117.

15. Ковтунов В.В., Ковтунова Н.А. Корреляционные связи у сорго зернового // Роль ботанических садов в сохранении и мониторинге биоразнообразия: сб. науч. тр. Международной научной конференции, посвящённой 100-летию Южного федерального университета. Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2015. С. 390-393.

GRAIN SORGHuM AS PROMISING RAW MATERIAL FOR STARCH PRODuCTION

A.V. Alabushev, V.V. Kovtunov, о.А. Lushpina

All-Russian Research Institute of Grain Crops named after I.G. Kalinenko, Nauchny Gorodok, 3, Zernograd, 347740, Russian Federation Summary. The investigations were carried out in 2013-2015 at the premises of I.G. Kalinenko All-Russian Research Institute of Grain Crops (Zernograd, Rostov region) according to the procedure of State Commission for variety testing of crops in order to enhance raw sources for processing food industry. The objects of the research were varieties of grain sorghum, listed in the State Register of Selection Achievements, samples of competitive test and collection nursery. Varieties Khazine 28, Zernogradskoe 53, Luchistoe, Orlovskoe, Zernogradskoe 88 and Velikan are characterized by high content of starch in kernels (on average 74.1-76.1% over three years). The content of crude protein less than 12.5% was registered for varieties Orlovskoe (11.4%), Velikan (12.0%), Khazine 28 (12.2%), Zernogradskoe 88 (12.2%) and Zernogradskoe 53 (12.2%). There is a negative correlation among these traits (r is from -0.45 to -0.69). The identified regularity allows doing an important breeding work to develop grain sorghum varieties with a high content of starch and a low content of protein. Kernels of grain sorghum have lower content of oil, compared with maize. Among the varieties, bred at I.G. Kalinenko All-Russian Research Institute of Grain Crops and admitted for usage in the Russian Federation, the lowest content of raw oil was registered in the varieties Luchistoe (3.45%), Orlovskoe (3.69%), Zernogradskoe 88 (3.76%) and Velikan (3.87%). The correlation between the content of starch and raw oil in kernels varied from the middle positive (r = 0.36 ± 0.05) to the weak negative (r = -0.29 ± 0.05). Keywords: sorghum, kernels, breeding, starch, protein, oil, variety, correlation.

Author Detalis: A.V. Alabushev, corresponding member of the RAS, director; V.V. Kovtunov, Cand. Sc. (Agr.), head of laboratory (e-mail: [email protected]); О.А. Lushpina, senior research fellow.

For citation: Alabushev A.V., Kovtunov V.V., Lushpina О.А. Grain Sorghum as Promising Raw Material for Starch Production. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2016. Vol. 30. No. 7. Pp. 64-66 (in Russ.).

-НАШИ ЮБИЛЯРЫ

К 80-ЛЕТИЮ ПРОФЕССОРА В.Г. ЛОШАКОВА

■ Заслуженный деятель науки РФ доктор сельскохозяйственных наук профессор Владимир Григорьевич Лошаков родился 2 июля 1936 г. в поселке Чехирово Луганской области, вырос и закончил среднюю школу в г. Донской Тульской области. В1953 г. он поступил в МСХАимени К.А. Тимирязева, в 1958 г. закончил ее агрономический факультет. В1958-1960 гг. В. Г. Лошаков работал на Судогодском опытном поле по люпинам во Владимирской области в должности старшего научного сотрудника.

В 1961 г. В.Г. Лошаков поступил и в 1965 г. закончил аспирантуру по кафедре земледелия и методики опытного дела МСХАс защитой кандидатской диссертации, после чего был оставлен при кафедре для научной и педагогической работы. Он прошел научные стажировки по специальности в ГДР (1963-1964), Швейцарии (1992) и Голландии (1993-1994). В1966-1968 гг. работал референтом-переводчиком по сельскому хозяйству в Посольстве СССР в ФРГ (Бонн). В 1982 г. В.Г. Лошаков защитил докторскую диссертацию и до 2009 г. работал профессором кафедры земледелия и методики опытного дела МСХА им. К.А. Тимирязева. С 2012 г. Владимир Григорьевич главный научный сотрудник ВНИИ агрохимии им. Д.Н. Прянишникова.

Профессор В.Г. Лошаков - известный ученый в области агрономии. Он разработал научные основы специализированных севооборотов, промежуточных культур и зеленого удобрения для систем земледелия Нечерноземной зоны, выдвинул и научно обосновал новые положения по био-логизации земледелия и воспроизводству плодородия почвы. Будучи заместителем (1968-1992), а затем председателем (1992-2009) Координационного совета РАСХН по севооборотам, длительное время активно участвовал в координации исследований по севооборотам в России. Владимир Григорьевич автор таких монографий, как «Промежуточные культуры в севооборотах Нечерноземной зоны» (1980), «Севооборот и плодородие почвы» (2012), «Зеленое удобрение в земледелии России» (2015), научно-популярных книг «Агрономическое далекое-близкое» (2008), «Если имя твое тимирязевец...» (2015) и др.

Профессор В.Г. Лошаков более 40 лет отдал подготовке высоко квалифицированных кадров в Тимирязевке. Он - автор многих учебников, учебных пособий и программ по земледелию, методике преподавания. Перу профессора В.Г. Лошакова принадлежат 470 публикаций, из них 30 за рубежом. Им создана своя научная школа, подготовлено 28 кандидатов и докторов наук, сотни ученых агрономов и педагогов высокой квалификации.

Десятки лет В.Г. Лошаков осуществлял научное сотрудничество с учеными Австрии, Венгрии, Германии, Голландии, Польши, Чехии, Швейцарии, выезжал в эти страны с докладами на многочисленных научных конференциях. Его избирали председателем профкома (1970-1973), деканом педагогического факультета МСХА им. К.А. Тимирязева (1986-1999). Он был членом редколлегии «Агропромиздата», экспертом НТС Госагропрома, членом Ученого совета МСХА, РУДН, председателем диссертационного совета МСХА им. К.А.Тимирязева, председателем ГАК в ряде вузов.

Заслуги Владимира Григорьевича отмечены государственными и другими наградами. Он награжден медалями «Ветеран труда», «В память 850-летия Москвы», «70 лет Победы в В.О.В. 1941-1945 гг.», медалью академика А.И. Бараева, 4 медалями ВДНХ и ВВЦ, нагрудным знаком Минвуза СССР «За отличные успехи в работе», памятными знаками «За заслуги в аграрной науке и образовании» в честь 100, 125, 140 и 150-летия МСХА им. К.А. Тимирязева, медалью «Почетный агрохимик России», крестом «За увековечение памяти Отечественной войны 1812 года», именной медалью Альбрехта Тэера (Германия), медалью Варшавского аграрного университета (Польша), почетными грамотами Минвуза и Минсельхоза СССР и РФ, АККОР, Посольства СССР в ФРГ (1967) и Посольства ФРГ в России (2000). Его биография опубликована в энциклопедии «WHO IS WHO В РОССИИ» (Швейцария, 2009, 2012).

Коллектив ВНИИ агрохимии имени Д.И. Прянишникова поздравляет Владимира Гоигорьевича Лошакова со знаменательной датой, желает здоровья и дальнейших творческих успехов.