ОСОБЕННОСТЬ БОГАТОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СТЕБЛЕВОГО СОКА САХАРНОГО СОРГО В ПРИГОТОВЛЕНИИ КОРМА ДЛЯ ПЧЕЛИНЫХ СЕМЕЙ

АННОТАЦИЯ

В статье приведены сведения о высокой потребности пчел в натуральных, богатых витаминами и минералами местных продуктах питания, результаты химического анализа стеблевого сока сахарного сорго, переработанного с целью создания корма для пчел, а также полезные свойства полученных результатов, предназначенных для создание корма пчелиным семьям. Также приведены сведения о способности растения сахарного сорго давать ожидаемый урожай даже в засушливом, соленом климате и что состав стеблевого сока богат углеводами, витаминами, макро- и микроэлементами. При кормлении пчелиных семей в осенние и ранние весенние месяцы кормом, приготовленным добавлением сгущенного сока сахарного сорго побочных эффектов не наблюдалось, и корм хорошо усваивался пчёлами.

ABSTRACT

The article provides information about the high need of bees for natural, vitamin-and-mineral-rich local foods, the results of a chemical analysis of sweet sorghum stem juice processed to create food for bees, as well as the beneficial properties of the results obtained, intended for creating food for bee colonies. The information about the ability of the sweet sorghum plant to produce the expected harvest even in an arid, salty climate, the stem juice is rich in carbohydrates, vitamins, macro- and microelements is also given. When feeding bee colonies in the autumn and early spring months with food prepared by adding condensed sugar sorghum juice, no side effects were observed, and the food was well absorbed by the bees.

Ключевые слова: сахарный сорго, стеблевой сок, результат, углеводы, витамины, минералы, белок, аминокислоты, засушливый

Keywords: sweet sorghum, stem juice, chemical composition, result, carbohydrates, vitamins,  mineral’s, protein, amino acids, arid.

Введение. Рост населения Земли представляет собой ряд глобальных проблем; наряду с ресурсами, необходимыми для нужд человека, такими как питьевая вода, электричество, природные ресурсы и т. д., вызывает нехватку продовольствия и отсутствие натуральности. Поэтому долг и задача интеллигенции – способствовать решению этих проблем. Особенно важно расширять ассортимент натуральных продуктов питания и сохранять натуральность их состава. В результате роста потребительской культуры в странах мира увеличивается спрос на мед и медовые продукты. Это, в свою очередь, требует решения проблем, связанных с подкормом пчелиных семей.

Уникальные природно-климатические условия нашей республики очень благоприятны для выращивания и развития пчелиной семьи на основе новых технологий. Именно поэтому пчеловодство является одной из ведущих отраслей сельского хозяйства. Однако из-за уменьшения размеров естественных зеленых насаждений, парков и зеленых зон в нашей стране даже в сезон наблюдается недостаток питания пчелиных семей. Для развития пчеловодческой отрасли, для жизни и воспроизводства пчел необходимо создание натуральных и экологически чистых кормов, содержащих белки, жиры, углеводы, минеральные вещества и витамины. Все это означает, что обеспечение пчеловодческой отрасли дополнительными продуктами питания является одной из важных и актуальных задач[1].

Поэтому в последние годы из-за хронического сахарного скармливания пчелиной семьи в республике и недостатка витаминов, жиров, углеводов, аминокислот, микро- и макроэлементов в составе таких кормов, пчелы, после зимы становятся слабыми, подвержены заболеваниям и обладают слабой способностью к размножению. Это требует необходимости кормить пчел натуральными, богатыми витаминами и минералами источниками пищи [2].

Сегодня около 50-55% пахотных земель нашей республики подвержены различной степени засоления. Выбранное в качестве объекта исследования растение сахарного сорго может выращиваться в любых климатических условиях нашей республики, в том числе в засушливых и засоленных землях. Сахарное сорго не только является высокоурожайным растением, но и удаляет из почвы от 31 до 75 т/га солей, а также токсичные вещества, такие как хлориды и сульфиты. Растение сахарного сорго настолько устойчиво к соли, что при поливе его соленой водой Каспийского моря урожайность зеленой массы составила 52,7 т/га [3;4].

Сорта этого растения с высоким уровнем содержания сахара считаются одомашненными, а урожай некоторых сортов можно собирать до двух раз в год.

Количество сухого вещества, у отобранного для исследования сортов сахарного сорго с высоким уровнем сахаристости «Карабош», «Оранжевое-160», «Узбекистан 18», в среднем составляет 18-23%, что существенно при извлечении сока до 70-80 % из стебля [6]

Стеблевой сок сахарного сорго богат углеводами, аминокислотами, минералами и витаминами, и служит обеспечению нормальной жизнедеятельности пчёл и получению качественного мёда, что способствует укреплению кормовой базы пчеловодческих хозяйств.

Цель исследования. Целью проводимых научных исследований является проведение химического анализа переработанного сока сортов сахарного сорго «Карабош», «Оранжевое-160», «Узбекистан 18».

Методология исследования. Одной из задач исследования является приготовление экологически чистого натурального корма с высокой пищевой ценностью взамен традиционного корма с сахаром в межсезонье для пчел. В то время как сок сахарного тростника содержит только сахарозу (кристаллизующийся сахар), сок сахарного сорго, помимо сахарозы, содержит глюкозу и растворимый крахмал, препятствующие кристаллизации. Это, в свою очередь, уменьшает кристаллизацию меда. По содержанию, сахар полученный от сахарного сорго превосходит сахар из свеклы и сахарного тростника, так как помимо сахарозы содержит фруктозу и глюкозу. Сироп стеблей сахарного сорго содержит следующие минералы: Ca, P, Mg, K, Na, Cu, Zn, Co, Mn, Fe, S, до 3 % белка, все незаменимые аминокислоты, витамины B1, B2, PP, E и С. Этот сгущенный сок можно использовать не только на корм, но и в пищевой промышленности, и это в настоящее время является очень актуальным. Количество сахара в соке, полученном из отобранных сортов, составляет 18-25%, то есть 18-20% общей массы составляют сахаристые вещества. [6;18;].

С экономической точки зрения, 1 тонна сахара сахарного сорго на 20% дешевле, чем 1 тонна свекловичного сахара. Если свекловичный сахар заменить сиропом сахарного сорго, стоимость кондитерских изделий и безалкогольных напитков снизится [19].

С целью полного анализа химического состава стеблевого сока сахарного сорго, выбранного в качестве объекта исследования, совместно с ведущими специалистами были проведены эксперименты в лаборатории Института биоорганической химии имени академика А.С.Садыкова АН РУЗ. 

В эксперименте использовалось несколько методов. Для определения количества водорастворимых витаминов использовали ГОСТ32903-2014. Анализ проводили методом ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография) с использованием диодно-матричного детектора (ДМД).

Метод определения количества водорастворимых витаминов.

5-10 г пробы взвешивали на аналитических весах и поместили в плоскую колбу вместимостью 300 мл. К нему добавили 50 мл 40% раствора этанола. Смесь кипятили при интенсивном перемешивании в течение 1 часа, снабжённым магнитной мешалкой и обратным охладителем, а затем перемешивали при комнатной температуре в течение 2 часов. Смесь охлаждали и фильтровали. К оставшейся части добавляли 25 мл 40% этанола и повторно экстрагировали 2 раза. Фильтраты объединяли и заполняли до метки 40 % этанолом (5÷10 %) в мерную колбу вместимостью 100 мл. Полученный раствор центрифугируют при скорости 7000 об/мин в течение 10 минут. С верхней части полученного раствора отбирали для анализа.

Готовили рабочие растворы водорастворимых витаминов концентрацией 1 мг/мл. Для этого по 50 мг каждого стандарта витаминов взвешивали на аналитических весах и растворяли в 40% этаноле в мерной колбе вместимостью 50 мл.

В качестве элюентов при определении водорастворимых витаминов методом ВЭЖХ (высокоэффективной жидкостной хроматографии) использовали фосфорную, ацетатную буферные системы и ацетонитрил. Первоначально в хроматограф вводили рабочие стандартные растворы, а затем приготовленные рабочие растворы [24; 25].

Определение углеводов в соке сгушенного сахарного сорго.  Определение количества углеводов, то есть моносахаридов, в стеблевом соке сахарного сорго проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Для этого проводят обезжиривание содержимого определяемой пробы и отбирают определенное количество обезжиренного вещества. Полученный образец экстрагируют водой и выдерживают определенное время на ультразвуковой водяной бане, чтобы ускорить процесс экстракции. После завершения процесса экстракции ее фильтруют или центрифугируют, отбирают супернатант (жидкую часть) и проводят количественный анализ с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) [25].

Определение количества свободных аминокислот проводили по методике, представленной в  ГОСТ 34230-2017. Состав и количество аминокислот в образце определяли методом Коэна-Дэвиеля в виде ФТК-производных аминокислот.

Осаждение белков и пептидов из водного экстракта образца проводили в центрифужных чашках. Для этого к 1 мл исследуемого образца добавляли 1 мл (точный объем) 20% ТСК. После 15 мин центрифугирования при 8000 мин^-1 в течении 10 мин образовался осадок. 0,1 мл супертанта отделяли и лиофилизировали (сушили замораживая). Гидролизат упаривали, сухой остаток растворяли в смеси триэтиламин-ацетонитрил-вода и сушили. Этот процесс повторяли 2 раза для нейтрализации кислоты. Фенилтиокарбамильные производные (ФТК) аминокислот получали реакцией с фенилтиоизоцианатом по методу Стивена А., Кохена Дэвиля. Производные аминокислот определяли методом ВЭЖХ. 

Определение количества тяжелых металлов, макро- и микроэлементов в соке методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой ИСП-МС.

Этот метод используется для определения количества макро- и микроэлементов в пищевых продуктах. Для этого 0,0500 ÷ 0,500 г испытуемого вещества взвешивают на аналитических весах и помещают в тефлоновую емкость автоклава, затем заливают соответствующим количеством очищенных концентрированных минеральных кислот (азотной кислоты и перекиси водорода). Автоклав закрывают и помещают в программируемую микроволновую печь Berghof (MWS-3+). В зависимости от типа исследуемого вещества определяется соответствующая программа.

После разложения помещенных в автоклав веществ их помещают в мерные колбы вместимостью 50 или 100 мл и доводят до необходимой отметки 0,5% азотной кислотой.

Количество веществ определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС).

Определения содержания белка в сгушенном сахарном  сорги  

Одним из методов определения количества белка является метод Кьельдалья. Этот метод заключается в подсчете количества общего белка путем определения количества азота. Сущность метода заключается в гидролизе находящихся в пробе органических веществ с помощью концентрированной серной кислоты (аминогруппы в составе белка) с образованием сернокислых солей аммония.

Рисунок 1. Процесс определения количества минеральных веществ и белка в составе соке

Азот содержащие органические веществ+Н₂SО₄ → (NH₄)₂SО₄+СО₂+Н₂О.                              (1)

После окончания гидролиза образовавшийся сульфат аммония обрабатывали гидроксидом натрия для перевода его в аммиак:

                               (2)

Образующийся в результате нейтрализации аммиак или гидроксид аммония абсорбируется раствором серной кислоты.

Оставшуюся кислоту титруют раствором щелочи и рассчитывают количество азота по рассчитанному количеству аммиака. Из исследуемой пробы в пробирку для анализа отвешивали точную навеску массой 0,1 г, погрешность которой не должна превышать 0,1 %. Количественный анализ пробы проводят в колбе Кьельдалья. Далее эксперимент проводился согласно инструкции.

Обработка полученных результатов: массовую долю азота (Х) в анализируемой пробе рассчитывают по формуле в процентах от массы пробы по объему после титрования количества аммиака, прошедшего через разбавленную серную кислоту.

,                                                  (3)

где V₀ — объем 0,1 моль/л раствора гидроксида натрия, использованный для титрования 0,1 моль/л раствора серной кислоты, оставшийся с пробного эксперимента; V₁ - количество 0,1 моль/л раствора NaOH (гидроксида натрия), использованного для титрования серной кислоты; К – 0,1 моль/л раствора гидроксида натрия, использованного на титрование; 0,0014–количество азота эквивалентный 1 мл 0,05 моль/л раствора серной кислоты; m – масса конечного результата, полученного от пяти параллельных индикаторов, г; X – массовая доля азота в пробе.

При приготовлении дополнительного корма для пчелиных семей из стеблевого сока сахарного сорго учитывают количество углеводов в основном источнике питания пчел. По этой причине количество углеводов регулярно определяли рефрактометрическим методом по ISO 2113-2013 на стадиях роста сортов сахарного сорго [20; 21].

Параллельно также контролировали показатель рН сока, вырабатываемого в стебле при выращивании сортов сахарного сорго «Карабош», «Узбекистан 18», «Оранжевое 160». рН стеблевого сока сахарного сорго изучали потенциометрическим методом на рН -метре Voltcraft PH-100 ATC (Германия) с выносным электродом [22].

Результаты исследований и их обсуждение. По результатам исследований установлено, что стеблевой сок сахарного сорго содержит достаточное количество глюкозы, фруктозы, сахарозы, мальтозы, всех водорастворимых витаминов группы С, В, минеральных элементов, аминокислот и частичного белка для создания корма для пчел.

Таблица 1

Результаты химического анализа сгущённого сока сахарного сорго

Как видно из результатов 1-таблицы, количество углеводов в стеблевом соке сорта “Оранжевое 160” составляет 46,48 %, ”Карабош” 46,02 %, “Узбекистан 18” 47,43 %. Количество водорастворимых витаминов у сорта “Оранжевое 160” составляет 11,447 мг/г, у сорта ”Карабош” 10,405 мг/г, а у сорта ”Узбекистан 18” 13,405 мг/г. Установлено, что пищевая ценность сока сахарного сорго, являющегося объектом исследования, достаточно высока.

Количество макро- и микроэлементов и тяжелых металлов в соке определяли до концентрации сока, при содержании сухих веществ в соке около 18÷23 %. Макро- и микроэлементы находятся практически в одинаковом количестве во всех трех сортах и обеспечивают организм пчел необходимыми минеральными веществами в межсезонье. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

Количество макро- и микроэлементов в стеблевом соке сахарного сорго

Из таблицы видно, что сок, используемый в пищу пчелиным семьям, содержит макроэлементы как Са (3,0091 мг/г), К (9,806 мг/г), Fe (1,092 мг/г), Mg (1,7271 мг/г ), P (7,743 мг/г) и обеспечивает минеральную насыщенность сока. В стеблевом соке в определенных процентных количествах обнаружено присутствие таких полезных микроэлементов, как Al, Mn, Cu, Co, Si, Cr, Mo, S, Se, Zn.

В токсикологии пищевых продуктов присутствуют элементы, относящиеся к категории тяжелых металлов, предел которых строго определен в СанПиН. Превышение установленного лимита может оказать негативное влияние не только на организм пчёл, но и на качество и пригодность медовой продукции к употреблению.

Таблица 3.

Количество тяжёлых металлов в стеблевом соке сахарного сорго

Согласно полученным результатам, количество Zn в стеблевом соке сорта ”Оранжевое 160” составляет 1,377 мг/г, что в 7,7 раза меньше допустимой нормы, приведенной в СанПиН 0366-19, количество меди (Cu) меньше нормы в 25 раз, количество свинца (Pb) меньше в 10,3 раза, количество кадмия (Cd) меньше в 15 раз, количество ртути (Hg) меньше в 20 раз, а количество мышьяка (As) находится в пределах допустимого, и было доказано, что стеблевой сок сахарного сорго, предлагаемый в качестве корма для пчёл, соответствует требованиям СанПиН.

Особое внимание следует уделить продовольственному сырью выращиваемому в объектах природной среды с повышенным уровнем геохимических аномалий по количеству тяжелых металлов; в районах расположения предприятий металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, химической промышленности; вблизи крупных магистралей и городов.

Таблица 4.

Количество аминокислот в составе сгущённого сока сахарного сорго

По результатам 4-таблицы, установлено, что в соке присуствуют 18 из 20 видов аминокислот, известных в природе и их количество составляет в среднем 9,92 мг/г.

ЗНАЧЕНИЕ В заключение, результаты наших анализов показывают, что сок, полученный путём переработки стеблей сахарного сорго, богат полезными свойствами. Количество углеводов в соке составляет 46,48%, а общее количество аминокислот 9,915 мг/г, что ещё больше повышает качество нового корма, используемого для пчелиных семей, содержащихся на местных кормах различного состава, приготовленных с добавлением сахарного сиропа из-за отсутствия естественных культур, растений и кустарников. Пчелы могут получить достаточно белка и аминокислот только из пыльцы растений. Содержание аминокислот и частично белка в соке сахарного сорго обеспечивает достижение этой цели. Наличие в соке практически всех водорастворимых витаминов, необходимых макро- и микроэлементов, частично белка также повышает энергетическую ценность исследуемых кормов. Кроме того, установлено, что растение сахарного сорго даёт ожидаемый урожай во всех регионах нашей республики, даже в засушливых, маловодных местностях, а также есть достаточная возможность получения сока из стебля, что не вызывает особых затруднений в создании корма.

Список литературы:

1. М.Н.Абдураззокова., А.Ш.Азизов. Значение сока сахарного сорго в сезонные и несезонные периоды в пчеловодстве// Казахстан международный   конференция 2021г-№ 8.
2. Азизов А.Ш., Абдураззоқова М.Н. Қанд жўхори ўсимлиги поясидан шарбат олиш технологик схемаси ва асалари озуқаси сифатида фойдаланиш// Фан ва технологиялар таррақиёти. Илмий техник журнал. - БухМТИ -2021 - № 5 - 187 б.
3. Махмадияров О.А. Ўзбекистонда асалариларнинг маҳсулдорлигини оширишда табиий ва минерал озуқалардан фойдаланиш технологиясини такомиллаштириш. Дисс. ... т.ф.н. - Самарқанд. 2020 -125 б.
4. Азизов Қ. Ўзбекистонда қанджўхорининг бошланғич манбаси ва селекцияси. Дисс. ... қ.х.ф.н. Тошкент, 2019 - 124 б.
5. Юдахина М.А. Пчеловодство. Красноярск, 2016. - 59 с.
6. Муминов Н. Ш. Технология производства сахаристых веществ из стеблей сахарного сорго. Монография - Ўзбекистон Республикаси Фанлар академияси Фан нашриёти: Ташкент, 1997 - 112 б.
7. Азизов Қ. Ўзбекистонда қанджўхорининг бошланғич манбаси ва селекцияси. Дисс. ... қ.х.ф.н. Тошкент, 2019 - 124 б.
8. Таранов Г.Ф. Корма и кормление пчел. Издание второе, переработанное и дополненное. МОСКВА: 1986 – 94-95 с.
9. Азизов А.Ш. Қанд жўхори навларини танлаш, етиштириш ва қайта тикланувчи энергия хом ашёси сифатида фойдаланишнинг илмий асослари. Дисс. ... қ. ҳ.ф.д. - Тошкент, 2020 - 232 б.
10. В.Скребков. Н.Петрова Пчелы и кормовая база//.”Пчеловодство” 2017-№4- 42 с
11. Е.Н. Ефремова, Н.Ю. Петров.Технология получения сока из сахарного сорго//. Научно-технический журнал, 2020 г.
12. С.Парамонов.Кормления пчел в зиму.Псковский обль. Пчеловодство, 2016-№9-46 с
13. А.З.Брандорф, В.И.Лебедева, М.Н.Харитоновой, А.П.Савина,” Современные проблемы пчеловодства и апитерапии ” монография 2019г. 338с
14. В.Скребков.Н.Петрова Пчелы и кормовая база статье  ”Пчеловодства” 2017-№4 42 с
15. Колбина Лидия Михайловна  Кормовая база качество продуктов пчеловодства и способы совершенствования технологии содержания пчел в условиях Удмуртской республики. Диссертация Ижевск 1999 г.
16. Г .Ф. Таранов «Корма и кормление пчел»издание второе,переработанное и дополненное. МОСКВА, 1986 г.
17. Э.И.Ковалева, А.И.Албулов, М.А.Фролова, А.К.Елисеев, А.В.Гринь Использование белковой подкормки для увеличения силы пчелосемей и их медопродуктивности статье 2020 г.
18. Н.Б.Билаш Липидная фракция пылцы как аттрактант искуственного белкового корма для пчел .  Статье “Пчеловодство” 2018-№8-23ст.
19. А. Селицкий  Создание кормовой  базы. Пчеловодство 2020-№1-38 с.
20. О. А.Антимирова Тестообразная подкормка Пчеловодство 2016-№ 10 78 с.
21. Содиқова Ш.А., Азизов А.Ш., Додаев Қ.О. Исследование процесса прессования стебля сахарного сорго// Илмий - амалий конференция. - ТДТУ, 2022 - 283 б.
22. Ковтунова Н.А., Ковтунов В.В. Использование сорго сахарного в качестве источника питательнх веществ для человека// журнал Зерновое хозяйство России. - Россия, 2019 - 345 с.
23. ГОСТ 28562-90. Продукты переработки плодов и овощей. Рефрактометрический метод определения растворимых сухих веществ. Введ. 01-07-91. - Москва: Стaндaртинфoрм, 2010 - 17с.
24. ГОСТ ISO 2173-2013. Продукты переработки фруктов и овощей. Рефрактометрический метод определения растворимых сухих веществ. Москва: Стaндaртинфoрм, 2014 – 12 с
25. ГОСТ 25555.0-82. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения титруемой кислотности. Дата введ 01-01-83. - Москва: Стaндaртинфoрм, 2010 - 4 с.
26. ГОСТ ISO 750-2013. Продукты переработки фруктов и овощей. Методы определения титруемой кислотности. Москва: Стaндaртинфoрм, 2020 – 12 с
27. ГОСТ 32903. Продукция соковая. Определение водорастворимых витаминов: тиамина (В1), рибофлавина (В2), пиридоксина (В6) и никотинамида (РР) методом обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии. Москва: Стaндaртинфoрм, 2014 - 28 с.
28. ГОСТ 34151. Продукты пищевые. Определение витамина С с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии. Москва: Стaндaртинфoрм, 2014 - 14 с.
29. ГОСТ 33409-2015. Продукция алкогольная и соковая. Определение содержания углеводов и глицерина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Москва: Стaндaртинфoрм, 2019 - 15 с.
30. Билаш, Н.Г, Б. Беневоленская. Заменители корма пчел// Пчеловодство, - 2002 - №2 - 24-28 с.
31. ГОСТ 8759-92. Sorghum. Requirements for state purchases and deliveries. Требования при заготовках и поставках. Дата введения: 01 - 06 - 931. М: Стaндaртинфoрм, 2019 - 7 с.