РАЗЛОЖЕНИЕ ПОЛИСАХАРИДОВ, СОДЕРЖАЩИХСЯ В СТЕБЛЕВОМ СОКЕ САХАРНОГО СОРГО С ПОМОЩЬЮ ФЕРМЕНТОВ

АННОТАЦИЯ

В статье представлена информация о дефиците натуральных продуктов питания, который является глобальной проблемой во всем мире. Рассмотрены преимущества использования натуральных подсластителей вместо нерафинированного сахара, а также богатый химический состав сока сахарного сорго. В частности, были изучены химические свойства стеблевого сока сахарного сорго. Ввиду высокого содержания углеводов в составе сока были проведены эксперименты по расщеплению содержащихся в нем полисахаридов на глюкозу. Изложены методики ферментации крахмала и пектиновых веществ, содержащихся в соке, с использованием амилолитического ферментного препарата высокой концентрации — жидкой амилазы Fructamyl HT-300, а также пектолитического ферментного препарата высокой концентрации — жидкой пектиназы Fructazyme P-XL.

ABSTRACT

The article presents information on the global food shortage, including the benefits of using natural sweeteners instead of unrefined sugar, as well as the rich chemical composition of sugar sorghum juice. Specifically, the chemical properties of sugar sorghum stem juice were studied. Due to the juice’s the high carbohydrate content, the experiments were conducted to break down the polysaccharides it contains into glucose. The article presents methods for fermenting starch and pectin substances contained in juice using a high-concentration amylolytic enzyme preparation – liquid amylase Fructamyl HT-300, as well as a high-concentration pectolytic enzyme preparation – liquid pectinase Fructazyme P-XL.

Ключевые слова: сахарный сорго, стеблевой сок, химический состав, результат, пектин, амилаза, крахмал, пектиназа, расщепление.

Keywords: sugar sorghum, stem juice, chemical composition, result, pectin, amylase, starch, pectinase, decomposition.

Введение. Объёмы производства пищевых продуктов, таких как концентрат, патока и жидкий мёд, получаемых при переработке сока стеблей сахарного сорго, увеличиваются, а их ассортимент расширяется. Сироп из сахарного сорго является термостабильным, поэтому его можно добавлять в напитки, использовать в кондитерских изделиях и даже применять для приготовления помадки или карамели. Благодаря своей натуральности и безопасности он может служить заменителем рафинированного сахара и сахарного сиропа.

Ценной биологической особенностью растения сахарного сорго является его способность накапливать сахар даже в условиях ограниченной влажности почвы и небольшого количества осадков, а также при высоких температурах. В период созревания в стеблях растения содержится примерно 80–90 % сока, а содержание сахаров составляет 10–29 %. Начиная с 2012–2013 годов в Казахстане стеблевой сок сахарного сорго предложен в качестве сырья для производства сахарного сиропа и сахаросодержащих продуктов [1; 2; 12]. При сравнении химического состава сока сахарного сорго с крахмалосодержащим сырьём установлено, что в соке сорго содержание титруемых кислот ниже, а содержание сахаров выше.

Если в тростниковом соке присутствует только сахароза (кристаллизующийся сахар), то в соке сахарного сорго, помимо сахарозы, обнаружены глюкоза и растворимый крахмал, препятствующие кристаллизации. Это свойство стеблевого сока сахарного сорго может способствовать частичному снижению кристаллизации мёда в пчелиных семьях, получающих корм на основе данного сиропа. Благодаря этим особенностям растёт потребность в использовании сока сахарного сорго с повышенным содержанием сухих веществ для различных целей, особенно в пищевой промышленности [11; 12].

Сок сахарного сорго в основном содержит сахарозу и другие углеводы, клетчатку, крахмал, пектиновые вещества, а также небольшое количество белков и жиров [11].

Известно, что с физиологической точки зрения соки фруктов, овощей и лекарственных растений относятся к питательным напиткам. В их составе, помимо различных биологически активных веществ, основную часть составляет вода. Соки не только удовлетворяют потребность организма в воде, но и благодаря содержанию глюкозы и фруктозы обеспечивают быстрое усвоение организмом (до 96–98 %) и снабжение энергией.

В настоящее время и в нашей республике изучаются технологии получения соков из нетрадиционных, однако очень полезных растений.

Процесс извлечения сока из растительного сырья является достаточно сложным, а полученный сок на завершающих этапах переработки используется при производстве пищевых продуктов и алкогольных напитков [5; 10]. В соответствии с целью выбранного исследования был проведён анализ химического состава сока сахарного сорго для разработки технологии получения корма для пчёл из концентрата этого сока.

В зависимости от вида растений содержание сока в них может достигать 70–80 %. У некоторых растений сок накапливается преимущественно в стеблях. Например, у таких растений, как бамбук, сахарный тростник и сахарное сорго, в период восковой спелости, когда стебель начинает затвердевать, накапливается сок, богатый фруктозой, глюкозой, сахарозой, витаминами и минеральными веществами [9].

В нашей стране исследования по получению сока из стеблевой части растений и использованию его в переработке пищевых продуктов и других отраслях проводились в ограниченном объёме. Получение сока из стеблей сахарного сорго и исследование его переработки с целью использования в качестве корма для пчёл является одной из основных задач данного исследования. Для этого необходимо проанализировать методы извлечения сока из стеблевой части растений.

Для исследования были выбраны сорта сахарного сорго с высоким содержанием сахара: «Корабош», «Оранжевое-160» и «Узбекистан-18». В этих сортах содержание сухих веществ составляет в среднем 18–23 %, а содержание сока в стеблях достигает 70–80 % [4; 9].

С помощью йодной пробы и спиртового теста было установлено, что в соке стеблей сахарного сорго, помимо углеводов (глюкозы, фруктозы и сахарозы), присутствуют также крахмал и пектиновые вещества.

Метод определения крахмала в соке [6] Наличие крахмала в соке можно определить путём нагревания сока до 90–100 °C и наблюдения за желеобразованием осадка. Для этого к 10 мл исследуемого сока, находящегося в стакане, добавляют 1 мл раствора йода и тщательно перемешивают. Раствор йода готовят следующим образом: 1 г йода растворяют в 20 мл этанола, затем добавляют 20 г йодида калия и добавляют 1000 мл дистиллированной воды.

Желеобразная консистенция сока и появление желтовато-синего цвета свидетельствуют о наличии нерасщеплённого крахмала. В ходе эксперимента изменение окраски сока на тёмно-оранжевую указывает на расщепление крахмала до глюкозы. Расщепление крахмала до глюкозы приводит к увеличению содержания сахаров в соке.

Для определения наличия пектина в соке использовали метод спиртовой пробы [6]. В стакан наливают 5 мл исследуемого образца, затем добавляют 10 мл этанола (96 % этилового спирта), интенсивно взболтывают и с помощью хронометра фиксируют продолжительность распада пектина. В течение одной минуты в соке не должны наблюдаться частицы пектина. Если в течение 24 часов после добавления спирта не наблюдается загустевание сока, это свидетельствует о полном расщеплении пектина. Если же на дне образца появляется осадок, сок необходимо обработать ферментом пектиназы [14].

Результаты определения пектина и крахмала в составе сока. Мутный вид сока сахарного сорго и желеобразная консистенция осадка объясняются наличием в его составе нерасщеплённых крахмала и пектиновых веществ. Наличие крахмала в осадке определяли йодометрическим методом, а пектина — с помощью спиртового теста. Для полного расщепления крахмала и пектина сок подвергали ферментации с использованием: амилолитического ферментного препарата высокой концентрации — жидкой амилазы Фруктамил ХT-300, пектолитического ферментного препарата высокой концентрации —жидкой пектиназы Фруктацим  П-XL.

Данные ферментные препараты применялись с учётом типа исследуемого образца, ферментативных характеристик, а также температуры и времени реакции. Анализ проводили при температуре 35–45°C в течение 45–60 минут. Для контроля расщепления крахмала и пектина повторно проводили йодометрический анализ и спиртовой тест. В результате наблюдалось расщепление крахмала и пектина до стадии глюкозы.

После ферментации содержание сахаров в соке составило 19–22 %. После завершения процесса ферментации сок сгущали в вакуумных условиях при 0,94 кПа до 48–50 %. Затем содержание углеводов (сахаров) определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с использованием диодно-матричного детектора. Содержание углеводов (сахаров) в соке составило: 46,48 % — у сорта «Оранжевое–160»,

46,02 % — у сорта «Карабош», 47,43 % — у сорта «Узбекистан–18» (таблица 1).

Таблица 1.

Количество углеводов в составе концентрированного стеблевого сока сахарного сорго

Обычно в межсезонный период пчелиные семьи подкармливают традиционным кормом — сахарным сиропом. Было доказано, что содержание водорастворимых сахаров в сгущённом соке имеет необходимое значение для приготовления корма для пчелиных семей. Известно, что обычный сахар состоит на 96–98 % из сахарозы, при этом сахарный сироп не обогащён дополнительными витаминами, минеральными веществами и аминокислотами. Сгущённый сок, помимо сахарозы, содержит такие углеводы, как глюкоза, фруктоза, мальтоза и рафиноза, а также водорастворимые витамины, микро- и макроэлементы и аминокислоты.

Заключение. После ферментации крахмала и пектиновых веществ, содержащихся в стеблевом соке сахарного сорго, наблюдалось увеличение содержания сахаров. Сок был сконденсирован до 48–50% в вакуумных условиях, концентрация сока была повышена, и было доказано, что он может представлять собой натуральный, богатый минералами и витаминами, местный и недорогой концентрат.

Список литературы:

1. Азизов А.Ш. Қанд жўхори навларини танлаш, етиштириш ва қайта тикланувчи энергия хом ашёси сифатида фойдаланишнинг илмий асослари. — дисс.  қанд. ҳим. нвук. — Тошкент, 2020. — 232 б.
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. Билаш Н.Г, Беневоленская Б. Заменители корма пчел // Пчеловодство. — 2002. — № 2. — С. 24–28 с.
4. Галицкий С.В., Ощепкова П.А. Технология изготовления и динамика объёмов поставок тростникового сахара в Россию // Фундаментальные исследования. — 2016. — № 3-2. — С. 339–343; URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=40057 (дата обращения: 19.03.2026).
5. ГОСТ 28562-90. Продукты переработки плодов и овощей. Рефрактометрическийметод определения растворимых сухих веществ. Введ. 01-07-91. — М.: Стaндaртинфoрм, 2010. — 17 с.
6. ГОСТ 33276-2015. Продукции соковая. Методы определения относительной плотности. — М.: Стандартимформ, 2016. — 16 с.
7. 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.
8. Ефремова Е. Н., Петров Н. Ю. Технология переработки сахарного сорго // Известия НВ АУК. — 2012. — №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-pererabotki-saharnogo-sorgo (дата обращения: 19.02.2026).
9. Ефремова Е.Н., Беляев А.И., Петров Н.Ю. Влияние агротехнических приемов на накопление сахаров в стеблях сахарного сорго в условиях Нижнего Поволжья // Новые технологии / New technologies. — 2023. № 19(1). — С. 91–102. https://doi.org/10.47370/2072-0920-2023-19-1-91-102
10. Жетқизғен Г.И. қизи, Байгазиева Э.Б., Асқарбеков Г. Исследование сиропа сахарного сорго для производства безалькогольных напитков // Илмий техник журнал. — Олмаота технология университети. — 2021. — 340 б.
11. Ковтунова Н.А., Ковтунов В.В. Использование сорго сахарного в качестве источника питательнх веществ для человека // Зерновое хозяйство России. — 2019. — С. 345.
12. Содиқова Ш.А., Азизов А.Ш., Додаев Қ.О. Исследование процесса прессования стебля сахарного сорго // Илмий-амалий конференция ТДТУ. — 2022. — 283 б.
13. Khamdamov A.M., Sultonov S.H., Bozorov S.A. The main results of the study of the processes of deodorization of vegetable oils using wooden nozzles // Journal of Pharmaceutical Negative Results. — 2022. — Pp. 3844–3851.
14. Saribaeva D., Aripova K. Producing the processes of obtaining functional drinks based on medicinal plants extract // E3S Web of Conferences. — 2024. — Vol. 486. — P. 02018 https://doi.org/10.1051/e3sconf/202448602018 AGRITECH-IX 2023.
15. Saribayeva D.A., Zokirova M.S., Xoldarova G.A. Development and analysis of medicine and natural beverages // International Journal of Advanced Research in Management and Social Sciences. — 2021. — Pp. 31–36.
16. Sultanov S. Study of the equilibrium concentration of volatile substances in the deodorization of cotton oil with the help of a computer model // Science and innovation. — 2023. —Vol. 2. — № 11. — Pp. 54–59.
17. Xoshimova N.X. Unli qandolat mahsulotlarini ozuqa tolasi bilan boyitish // Journal of food science. — Vol. 3. — Is. 9. — 2025. — Pp. 2181–2385x