Толиба выращивание сахарного сорго в условиях дельты волги и разработка технологии производства напитков функционального на значения на его основе

На правах рукописи

АББАС ОМАР МОХАМЕД ТОЛИБА

Выращивание сахарного сорго в условиях дельты Волги и разработка технологии производства напитков функционального назначения на его основе

Специальности:

06.01.09 – Растениеводство

05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

Астрахань – 2009

Работа выполнена на кафедре Агрономии, Фармакологии, ООО НПМФУ «АстЛек» Астраханского государственного университета, ООО производственной фирме «Мир воды».

Научные руководители:		кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, профессор РАЕ Ионова Лидия Петровна доктор медицинских наук, профессор Епинетов Михаил Александрович
Официальные оппоненты:		доктор сельскохозяйственных наук, профессор Григоренкова Екатерина Николаевна доктор сельскохозяйственных наук, профессор Манжесов Владимир Иванович
Ведущая организация:	Всероссийский научно-исследовательский институт сорго и сои «Славянское поле»

Защита состоится «09» декабря 2009 года в « » часов на заседании диссертационного совета Д 212.009.09 при Астраханском государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1. Естественный институт АГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Естественного института Астраханского государственного университета по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, www.aspu.ru

Автореферат разослан « » ноября 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Зимина Ж.А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Способность растений сахарного сорго аккумулировать большое количество растворимых сахаров делает его потенциальным источником сырья для пищевой промышленности. В районах с жарким и сухим климатом решить проблему сахара за счет сахарной свеклы трудно, а иногда и невозможно. Сахарное сорго как засухоустойчивая, жаровыносливая и высокоурожайная культура в этих условиях является незаменимым сахароносом.

Сорго, благодаря высокой засухоустойчивости, невысокой требовательности к питательным веществам и почвам, может выращиваться с критически складывающимися климатическими условиями. Конкурентные преимущества сорго перед другими с. –х. культурами: высокая урожайность; меньше нормы высева (в 2–3раза) и затраты на покупку семян; высокая экологическая пластичность; универсальность использования; поливидность (различают несколько видов сорго: зерновое, сахарное, травянистое (сорго–суданковый гибрид), венечное).

Постановлением Правительства РФ от 14.07.2007 года № 446 утверждена «Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынка сельскохозяйственной продукции сырья и продовольствия на 2008-2012 годы».

На основании данного Постановления разработаны региональные программы, направленные на структурные экономически значимые изменения социально-экономических процессов и развития сельских территорий. Сорговый сырьевой ресурс имеет важное значение для перерабатывающей промышленности и как условия развития сельского хозяйства и сельских территорий РФ.

Совершенствование механизмов регулирования сельскохозяйственной продукции, модернизация мощностей перерабатывающей промышленности и продуктов ее переработки позволит рассмотреть целесообразность строительства новых заводов по переработке сорго всех видов и, в первую очередь зернового и сахарного, по производству из зернового сорго: крупы, различных каш быстрого приготовления, хлебцев, соргового крахмала, глюкозо–фруктозных сиропов из зерен сорго (ГФС), из стеблей сахарного сорго полученный сироп, получивший название соргового меда, может использоваться как самостоятельный продукт или замена меда в ряде напитков и кондитерских изделий, а также производство сахарозо–глюкозо-фруктового сиропа (СГФ), напитков и настоек с добавлением различных экстрактов лекарственных растений.

Однако выращивание этой культуры в Астраханской области незаслуженно ограничено, посевные площади сохраняются на уровне 100 га, что объясняется отсутствием обоснованных технологий переработки сахарного и зернового сорго и использования на пищевые цели.

В связи с этим актуальным является изучение выращивания сортов сахарного сорго районированного и перспективного с высоким содержанием сахаров на различных типах почв в условиях дельты Волги, а также технология приготовления густого экстракта и разработка напитков функционального назначения на его основе с добавлением экстрактов других растений.

Цели и задачи исследования. Целью исследования является изучение выращивания сахарного сорго в условиях дельты Волги, накопление сахаров в стебле, технология приготовления густого экстракта и разработка напитков функционального назначения на его основе с добавлением экстрактов других растений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. изучить фенологические фазы роста и развития, и межфазные периоды на различных типах почв в условиях дельты Волги;
2. изучить влияние густоты стояния на линейный рост стебля и накопление сахаров;
3. изучить влияние различных типов почв на формирование площади листьев и фотосинтетический потенциал (ФП);
4. определить накопление сахаров на единицу площади и экономическую эффективность выращивания сахарного сорго;
5. получить густой экстракт из стебля сахарного сорго и других растений, провести оценку физико–химических, радиологических и бактериологических свойств на соответствие нормативным документам, утвержденным в установленном порядке;
6. оценить качество воды, как главного компонента безалкогольных напитков на соответствие нормативных документов утвержденных в сравнении в Российской Федерации и Египте.
7. разработать рецептуры (формулы) и технологию производства функциональных напитков с добавлением густого экстракта сахарного сорго и включением в состав рецептуры экстрактов других растений;
8. провести оценку органолептических, физико-химических, бактериологических и радиологических свойств напитков на соответствие нормативным документам с целью сертификации продукции;

Научная новизна исследований. Впервые в условиях дельты реки Волги на аллювиальных луговых тяжелосуглинистых темноцветных среднезасоленных почвах [Камызякского района] и аллювиальных луговых слоистых среднесуглинистых слабосолончаковатых супесчаных почвах [Приволжского района] на двух сортах сахарного сорго изучено выращивание сахарного сорго как источника сырья для получения сока с высоким содержанием сахаров, рост и развитие при различной густоте стояния, технология получения густого экстракта и напитков функционального назначения на его основе с добавлением экстрактов других растений.

Практическая значимость работы: для получения стеблей с высоким содержанием сахаров в соке сахарного сорго предложены оптимальные нормы посева при выращивании его в условиях дельты Волги на двух типах почв и переработка густого экстракта сахарного сорго для производства напитков функционального назначения на его основе с добавлением экстрактов других растений, что позволяет рассмотреть целесообразность строительства новых заводов по переработке сахарного сорго.

Основные положения, выносимые на защиту.

• Фенологические фазы роста и развитие, и межфазные периоды на двух типах почв в условиях дельты Волги;
• Густота стояния, линейный рост стеблей и накопление сахаров в стеблях сахарного сорго;
• Расчетное накопление сахаров и экономическая эффективность выращивания сахарного сорго;
• Получение густого экстракта из стеблей сахарного сорго и других растений и оценка их физико-химических, радиологических и бактериологических свойств на соответствие нормативным документам, утвержденным в установленном порядке;
• Разработка рецептуры (формулы) и технологии производства функциональных напитков из густого экстракта сахарного сорго с включением в состав экстрактов различных растений;
• Оценка органолептических, физико-химических, бактериологических и радиологических свойств напитков на соответствие нормативным документам с целью сертификации продукции;

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на: заседаниях кафедры Ученого совета института и аттестации аспирантов на кафедре и на конференциях: II международной конференции. Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии. – [Астрахань, 2008], Х научной международной конференции, посвященной 450–летию Астрахани, Эколого–биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоёмов внутреннего стока Евразии. – [Астрахань, 2008], III международной научной конференции Фундаментальные и прикладные проблемы получения новых материалов. – [Астрахань, 2009], четвёртой всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых, Актуальность проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. – [Астрахань, апрель – 2009], II международной научно-практической конференции Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. – [Астрахань, 2009], V Всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых. Актуальные проблемы инновационного развития АПК, [Астрахань, октябрь – 2009].

Публикации: По материалам диссертации, опубликованы 18 работ, в том числе 3 – в ведущих рецензируемых научных журналах ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, предложения производству, списка литературы и приложения. Список использованной литературы включает 255 наименований, из них 59 на иностранном языке. Основная часть работы изложена на 243 страницах компьютерного текста и содержит 49 таблиц, 2 графика и 4 рисунка.

ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА
ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Почвенно-климатические условия

Камызякский район: исследования проводились на опытном участке в
пос. Начало Приволжского и в крестьянском – фермерском хозяйстве ООО «Надежда-2» Камызякского районов, расположенных в дельте Волги Астраханской области.

Почва производственного участка – аллювиально луговая тяжелосуглинистая темноцветная среднезасоленная, расположена в природной зоне дельты.

Грунтовые воды залегают невысоко, на глубине 1,5 – 2,5м. Климат характеризуется жарким летом и умеренно мягкой зимой, Осадков на теплый период года выпадает 93- 109 мм.

Более 80% орошаемых земель имеет среднюю для пропашных культур обеспеченность подвижным фосфором–54,1 мг/кг почвы. Низкой обеспеченностью калием характеризуются 90% орошаемой пашни – 57,5мг/кг почвы, а для зерновых культур– 142,2– 224,6 мг/кг почвы.

В составе солей сульфаты преобладают над хлоридами, рН среды нейтральная.

Приволжский район, почва: аллювиально луговая слоистая среднесуглинистая слабосолончаковатая супесчаная, сформированная на древних морских засоленных отложениях, рН достигает 6,9 –7,4.

В составе поглощенных оснований преобладают кальций и магний. Карбонаты залегают на глубине 30-35 см от поверхности почвы. Легкорастворимые соли обнаруживаются на глубине 50-80 см с преобладанием сульфатов и хлоридов. Содержание гумуса составляет 1 – 2%. Мощность гумусового горизонта 30 см., гидролизуемый азот содержится в минимальном количестве [30-50мг/кг], подвижный Р до [12-16 мг/кг], обменный К от [200-400 мг/кг], грунтовые воды залегают не глубоко - 1,0 – 2,5 метра[26].

Почвы характеризуются неблагоприятными физическими свойствами, бесструктурностью, высокой плотностью и низкой водопроницаемостью.

Климат. В данной зоне формируется особый микроклимат, характеризующийся жарким летом и умеренно мягкой зимой.

За период проведенных исследований метеорологические условия отличались острым недостатком влаги и высокими температурами, характерными для данного региона. Температура воздуха за вегетационный период изменялась в среднем от 22,4°С до 23,8С, при средней многолетней 22,5С. Самая высокая температура воздуха отмечена в июле. В отдельные дни температура воздуха повышалась до +40С, влажность воздуха падала до 20% и ниже. Сумма осадков за вегетационный период 80–100 мм. За теплый период отмечается в среднем 106–110 дней с суховеями различной интенсивности. [по данным ИЛ ФГУ ГЦАС «Астраханский»]. Средняя температура за 2007-2009г, за вегетационные периоды составила максимально 22,8°С, количество осадков 109–110 мм.

Для получения сока из стеблей с высоким содержанием сахаров, по литературным данном рекомендуемая норма посева в южных районах составляет: 80, 100, 120, 160, 200 тыс.шт. семян на 1га [Малиновский Б. Н.,1992].

Согласно выше изложенным рекомендациям была определена норма посева при выращивании сахарного сорго для получения соргового сока из стеблей, 100, 120, 160 тыс. шт. на 1 га.

Схема опытов: Опыт 1. Влияние почвенно-климатических условий на рост, развитие и накопление сахаров в стеблях сахарного сорго (Фактор А, тип почвы: 1.Аллювиальные луговые тяжелосуглинистые темноцветные среднезасоленные. 2.Аллювиальные луговые слоистые среднесуглинистые слабосолончаковатые супесчаные. Фактор В, сорт:1.Юбилейное. 2.Славянское поле ВС.

Опыт 2. Влияние густоты стояния [100, 120, 160 тыс.шт. семян на 1га] на рост, развитие и накопление сахаров в стеблях сахарного сорго.

Предшественником сахарного сорго в годы исследований в 2007-2008гг, была кукуруза на силос, в 2009 гг. – озимая пшеница. Остальные элементы технологии общепринятые, в соответствии с рекомендациями ученых ВНИИОБ для условий дельты Волги.

Для посева были использованы кондиционные семена 1-го класса установленным ГОСТ 11229 следующих сортов: Юбилейное, всхожесть – 95%, содержание семян основной культуры – 98%, посевная годность -93%, влажность семян не более 15%.. Славянское поле BC – ГОСТ Р всхожесть – 96%, семян основной культуры – 98%, посевная годность – 94%, влажность семян – не более 12%.

При проведении исследований применены общепринятые в агрономической науке методики закладки и проведения полевых опытов [Б.А. Доспехов, 1985].

В опытах выполнены следующие учеты и наблюдении: агрометеорологические условия в период вегетации сахарного сорго;

• полевая всхожесть семян и выживаемость растений сахарного сорго к уборке – по методике государственного сортоиспытания с.-х. культур [1971];
• фенологические фазы роста и развития растений сахарного сорго – по методике Государственного сортоиспытания с. – х. культур [1971];
• высота растений и площадь листьев сахарного сорго в фазу кущения и восковой спелости зерна - по методике Б. А. Доспехова [1985];
• фотосинтетический потенциал [ФП] по В. Т. Васко – Теоретические основы растениеводства [2004].

• суммарное содержание сахаров в соке стеблей сахарного сорго по фазам развития (кущение, выметывание, цветение, восковая и полная спелость зерна) – по методике Бертрана в модификации Е.А. Петуховой [1981];

экономическая эффективность выращивания сахарного сорго, используя «Методические указания по экономике и организации сельскохозяйственного производства» [Э.Д. Антропова, О.Н. Бунчиков, Т.Г. Косенко,1998] математическая обработка урожайных данных - методом дисперсионного анализа по [Б. А. Доспехову 1985].

Методическая часть по переработке:

Исследования качества разработанных растительных экстрактов и напитков проводились в научно-исследовательских лабораториях кафедры агрономии, фармакологии, ООО НПМФУ «АстЛек» Астраханского государственного университета, ООО производственной фирме «Мир воды», роспотребнадзора Астраханской области и в центре стандартизации и метрологии г. Астрахани.

Органолептические, физико-химические, микробиологические показатели полученных экстрактов и разрабатываемых напитков определяли по ГОСТам.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Фенологические наблюдения роста и развития сахарного сорго:

Рост и развитие сахарного сорго: рост и развитие сахарного сорго зависит не только от вегетационного периода, но и условий произрастания, типа почвы, влажности, механического состава и плотности почвы, глубины заделки семян, энергии прорастания и крупности зерна [Алабушев А.В.,1993, 2003].

В годы наших исследований 2007-2009 рост и развитие сортов сахарного сорго Юбилейное и Славянское поле ВС как в Приволжском, так и в Камызякском районах на разных типах почвы протекал примерно одинаково т. к. посев проведен в разнице 1-2дня (В Приволжском районе 15 мая, в Камызякском 15-16 мая). Фенологические наблюдения за ростом и развитием сахарного сорго сортов Юбилейное и Славянское поле ВС в среднем за три года представлено в табл.1.

Таблица 1

Фенологические наблюдения за ростом и развитием сахарного сорго на различных типах почв за вегетационный период при 100 тыс. шт. семян /1га [среднее за 2007-2009гг.], сут.

тип почв	сорта	Фазы развития и даты их наступления
		посев	полные всходы	кущение	выход в трубку	выметывание	цветение	молочная спелость	молочно-восковая спелость	полная спелость	вегетационный период
I	Юбилейное	16.05	24.05	14.06	31.06	17.08	23.08	1.08	14.08	25.08	105
	Славянское поле ВС	15.05	26.05	20.06	5.07	20.07	26.07	3.08	17.08	6.09	116
II	Юбилейное	15.05	28.05	20.06	5.07	17.07	23.07	1.08	15.08	28.08	106
	Славянское поле ВС	15.05	26.05	20.06	5.07	20.07	26.07	3.08	17.08	10.09	119

1. Аллювиальные луговые тяжелосуглинистые темноцветные среднезасоленные почвы (Камызякский район).
2. Аллювиальные луговые слоистые среднесуглинистые слабосолончаковатые супесчаные почвы (Приволжский район).

Данные таблицы 1 показывают, что вегетационный период на различных типах почв в среднем за три года соответствовал биологическим особенностям сорта и не зависел от типа почвы. Сумма температур за вегетационный период по годам на двух типах почв составила: в 2007г. – 2599С, в 2008г. - 2630С, 2009 – 2759С, что соответствует вегетационному периоду данных сортов. Вегетационный период по сортам при 100 тыс. шт. составил: Юбилейное – 105 – 106 дней, Славянское поле ВС –116 – 119 дней, при повышенной норме 120 – 160 тыс. шт. вегетационный период удлинялся на 7-10 дней.

Влияние условий среды на продолжительность межфазных периодов развития сахарного сорго:

Изучена продолжительность межфазных периодов развития растений сахарного сорго на различных типах почв [среднее за 2007-2009 гг.] при норме посева 100 тыс. шт. семян /га. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Продолжительность межфазных периодов развития растений сахарного сорго
на различных типах почв при норме высева 100, 120, 160 тыс. шт./га.

*тип почв	варианты опыта	Фазы развития и даты их наступления, дни
		норма посева, тыс.шт. га/(С)	посев-всходы	всходы -кущение	кущение - выметывание	выметывание -цветение	цветение –молочная спелость	молочно –восковая спелость	общее количества дней межфазных периодов
I	Юбилейное	100	12	12	30	4	16	20	93
		120	12	12	30	4	20	20	98
		160	12	12	37	4	16	24	105
	Славянское поле ВС	100	12	12	32	4	17	24	101
		120	10	15	39	5	25	24	118
		160	11	13	40	5	22	25	116
II	Юбилейное	100	15	12	31	5	17	20	100
		120	12	12	40	4	19	21	108
		160	12	11	38	4	18	20	103
	Славянское поле ВС	100	15	12	32	4	17	18	98
		120	12	16	41	5	23	22	119
		160	13	13	44	5	22	22	119

*I. – Аллювиальные луговые тяжелосуглинистые темноцветные среднезасоленные почвы.

II. – Аллювиальные луговые слоистые среднесуглинистые слабосолончаковатые супесчаные.

Анализируя межфазный период в среднем за три года период «посев – всходы», на I и II типе почвы Юбилейное 11-12 дней (при всех нормах посева), Славянское поле ВС при 100 тыс. шт./1га- 12 дней, 120 тыс. шт./1га – 15-16 дней, 160 тыс. шт./1га – 13 дней.

1. Всходы – кущение – при всех нормах посева количество дней составило: Юбилейное на I и II типах почв 11–12 дней, Славянское поле ВС на I типе 12–15 дней на II типе 12–16 дней. Славянское поле ВС имело более продолжительный период, всходы– кущения по сравнению с сортом Юбилейное, на 3 – 4 дня.
2. Кущение – выметывание – длительный период по сравнению с всходы – кущение по сортам и типам почв составил: Юбилейное на I типе при норме посева 100, 120- 30 дней, 160 тыс. шт./1га - 37 дней, на II типе почвы: 100 тыс. шт./1га -31 дней, 120 тыс. шт./1га – 40 дней, 160 тыс. шт./1га -38 дней, соответственно, Славянское поле ВС на I типе: 100 тыс. шт./1га -32 дня, 120 тыс. шт./1га - 39 дней, 160 тыс. шт./1га – 40 дней, на II типе 100 тыс. шт./1га – 32 дня, 120 тыс. шт./1га -41 день, 160 тыс. шт./1га – 44 дня. Таким образом, кущение – выметывание при норме посева 120 и 160 тыс. шт./1га удлиняется по сравнению с нормой посева 100 тыс. шт. семян /1га, Юбилейное на I типе – 7 дней, на II типе – на 10 дней, Славянское поле ВС на I типе, 8 дней, на II типе на 12 дней.
3. Межфазный период «выметывание – цветение» не зависимо от увеличения количества дней в межфазный период «кущение- выметывание» цветение на I типе почвы Юбилейное– 4 дня (при всех нормах посева), Славянское поле ВС при 100 тыс. шт./1га – 4 дня, 120, 160 тыс. шт./1га – 5 дней, на II типе почвы Юбилейное при 100 тыс. шт./1га – 5 дней, 120, 160 тыс. шт./1га – 4 дня, Славянское поле ВС при 100 тыс. шт./1га – 4 дня, при 120, 160 тыс. шт./1га – 5 дней.
4. Межфазные периоды «цветение– молочная спелость и молочно– восковая спелость» – количество дней по типам почв и сортам составил: на I типе почвы Юбилейное при 100 тыс. шт./1га - 36 дней, при 120 тыс. шт./1га - 40 дней, при 160 тыс. шт./1га – 40 дней, Славянское поле ВС при 100 тыс. шт./1га – 41 день, 120 тыс. шт./1га–44 дня, 160 тыс. шт./1га – 44 дня, на II типе почвы Юбилейное при 100 тыс. шт./1га – 37 дней, 120 тыс. шт./1га – 40 дней, 160 тыс. шт./1га – 38 дней, Славянское поле ВС при 100 тыс. шт./1га – 35 дней, при 120 тыс. шт./1га – 45 дней, 160 тыс. шт./1га – 44 дня.

Таким образом, как показали наши исследования, на обоих типах почвы густота стояния оказывала влияние на количество дней в межфазных периодах как сорта Юбилейное, так и Славянское поле ВС. В целом общее количество дней межфазного периода по типам почв и сортам составили: на I типе - Юбилейное при 100 тыс. шт./1га – 94 дня, 120 тыс. шт./1га – 98 дней, 160 тыс. шт./1га – 105 дней, Славянское поле ВС при 100 тыс. шт./1га –101 дня, 120 тыс. шт./1га – 118 дней, 160 тыс. шт./1га – 116 дней, на II типе – Юбилейное при 100 тыс. шт./1га – 100 дней, 120 тыс. шт./1га – 108 дней, 160 тыс. шт./1га – 103 дня, Славянское поле ВС при 100 тыс. шт./1га – 98 дней, при 120 тыс. шт./1га – 119 дней, 160 тыс. шт./1га – 119 дней.

Густота стояния всходов, линейный рост стебля и накопление сахаров

У всех сельскохозяйственных культур, в том числе и у сорго, важным фактом на формирования урожая является густота стояния растений на гектаре. Она зависит от комплекса климатических условий, способа выращивания и биологических особенностей конкретного сорта. Оптимальная густота стояния растений на гектаре позволяет наиболее полно и рационально использовать запасы влаги и питательных веществ [П. А Мангуш, 1990; Г. П. Герасименко, 1994].

Таблица 3

Влияние густоты стояния на рост (см) стебля сахарного сорго
в фазу кущения на различных типах почв

тип почв	сорт	норма посева, тыс.шт. на 1га	высота растений в фазе кущения, см.			среднее, см.
			2007	2008	2009
Аллювиальные луговые тяжелосуглинистые темноцветные среднезасоленные почвы.	Юбилейное	100 120 160	25 26 26	21 29 32	34 40 39	26,6 31,6 32,3
	Славянское поле ВС	100 120 160	26 25 29	19 20 24	30 41 38	25,0 28,6 30,3
Аллювиальные луговые слоистые среднесуглинистые слабосолончаковатые супесчаные почвы	Юбилейное	100 120 160	22 24 25	18 25 30	31 38 39	23,6 29,0 31,3
	Славянское поле ВС	100 120 160	26 30 35	21 18 26	29 37 35	25,3 28,3 32,3
НСР05 (В) НСР05 (С)			2,1 2,7	2,2 2,6	1,9 2,1

В наших исследованиях на I и II типах почв был принят широкорядный способ посева с междурядьем 70 см, при различной норме посева: 100, 120, 160 тыс. шт. растений на 1га.

Исследования показали, что густота стояния растений сахарного сорго влияла на кустистость, высоту растений, толщину и линейный рост стебля, побегов, площадь листьев и фотосинтетический потенциал [ФП]. На почвах аллювиальных луговых тяжелосуглинистых темноцветных среднезасоленных, при норме посева 100 тыс. шт./1га, сорт Юбилейное и Славянское поле ВС при разреженным посеве кустистость колебалась от 2,9 до 4,3 стеблей, при загущенный 120 и 160 тыс. шт. на 1 га, Юбилейное 1,9-2,1, Славянское поле ВС 2,7-2,8 стеблей, соответственно, чем выше норма посева, тем ниже кустистость.

В фазе кущения высота растений сахарного сорго зависела от густоты стояния растений и биологических особенностей сорта [таблица 3]. Густота стояния влияла на диаметр стеблей при 100 тыс. шт. на 1 га Юбилейное 2–2,5 см, Славянское поле ВС 2,6 – 3,5 см, при загущенный 120, 160 тыс. шт./1га 0,9–1,2, 1,5–1,8см соответственно.

Кроме выше изложенного на высоту растений сахарного сорго перед уборкой влияла норма посева. В загущенных посевах растения стремятся быстрее обсемениться, сокращают межфазные периоды и уменьшают длину стебля. При оптимальной норме посева они высокорослы и формируют наибольшую урожайность [табл.4].

Таблица 4

Рост стебля при различных нормах посева в фазу восковой спелости
на различных типах почв среднее [2007-2009]

тип почв	сорта	норма посева, тыс.шт. на 1га	высота растений, см	масса стеблей т/га
Аллювиальные луговые тяжелосуглинистые темноцветные среднезасоленные почвы	Юбилейное	100	295	59,9
	Славянское поле ВС		185	56, 2
	Юбилейное	120	263	46,1
	Славянское поле ВС		172	43,4
	Юбилейное	160	258	42,3
	Славянское поле ВС		165	39,6
Аллювиальные луговые слоистые среднесуглинистые слабосолончаковатые супесчаные почвы	Юбилейное	100	300	66,0
	Славянское поле ВС		172	60,7
	Юбилейное	120	273	55,5
	Славянское поле ВС		160	52,.3
	Юбилейное	160	261	40,7
	Славянское поле ВС		155	36,3
НСР05 (В) НСР05 (С)			10,2 11,6

В фазу восковой спелости линейный рост и диаметр стебля зависел от нормы посева. Исследования показали, что с повышением нормы посева высота и диаметр стеблей снижается на I и II типах почв. На I типе почвы при 100 тыс. шт. семян /1га сорта Юбилейное–295 см, Славянское поле ВС 185см, 120 тыс. шт./1га -263см, 172 см, 160 тыс. шт./1га – 258, 165 см соответственно. На II Юбилейное при 100 тыс. шт./1га –300 см, 120 тыс. шт./1га – 273 см, 160 тыс. шт./1га – 261 см, Славянское поле ВС 100 тыс. шт./1га –172 см, 120 тыс. шт./1га -160 см, 160 тыс. шт./1га – 155 см – соответственно.

Масса стеблей зависела от диаметра и количества стеблей. При 100 тыс. шт. растений /1га диаметр стеблей был больше, чем при 120 и 160 тыс. шт. растений /1га [таблица 4]. Наибольшая масса стеблей отмечено на I и II типах почв по сортам при 100 тыс. шт. /1га Юбилейное 59,9 т/га, 66 т/га, Славянское поле ВС 56,2 т/га, 55,5 т/га. Увеличение нормы посева до 120, 160 тыс. шт. растений /1га изучаемые сорта уменьшали высоту растений и массу стеблей.

Накопление сахаров в стеблях сахарного сорго

Накопление сахаров в соке стеблей на различных типах почв и при разной густоте стояния варьировало в незначительных пределах.

До фазы выметывания густота стояния практически не влияла на динамику накопления сахаров, но в период вегетации условия среды оказывали влияние на накопление сахаров в соке стеблей [табл.5].

Таблица 5

Содержание сахаров в соке стеблей на различных типах почв при норме
высева семян 100, 120, 160 тыс.шт. на 1 га, % [среднее за 2007-2009 гг]

*тип почв	сорта	норма посева, тыс.шт. на 1га	кущение	выметывание	цветение	восковая спелость	полная спелость
I	Юбилейное	100	3,3	12,7	15,7	17,5	17,5
	Славянское поле ВС		4,3	15,5	17,5	21,3	21,3
	Юбилейное	120	3,1	10,1	14,3	16,5	16,5
	Славянское поле ВС		3,9	12,5	17,3	21,7	21,7
	Юбилейное	160	3.0	9,7	13,8	16,1	16,1
	Славянское поле ВС		3,7	12,2	17,5	20,2	20,2
II	Юбилейное	100	3,8	14,6	16,7	18,2	18,2
	Славянское поле ВС		4,7	16,7	18,7	20,8	20.8
	Юбилейное	120	3,4	11,6	16,7	17,8	17,8
	Славянское поле ВС		4,5	12,8	19,5	20,4	20,4
	Юбилейное	160	3,3	10,9	15,5	17,3	17,3
	Славянское поле ВС		4,5	12,0	19,1	20,0	20,0

*I. –Аллювиальные луговые тяжелосуглинистые темноцветные среднезасоленные.

II. –Алювиальные луговые слоистые среднесуглинистые слабосолончековатые супесчаные.

Интенсивность сахаронакопления у изучаемых сортов отмечалась в фазе «цветение – восковая спелость», а в «полной спелости» остается на том же уровне. За годы исследовании фазы «цветение – восковая спелость» характеризовались сухой и теплой погодой. Сумма активных температур за выше указанный период составила – 834,7С, ГТК 0,25-0,27, что соответствует сухому климату. Это благоприятно для сахаронакопления в соке стеблей.

Накопления сахаров в соке стеблей на I типе почвы по сортам составило: Юбилейное при 100 тыс. шт. растений /1га., 17,5%, 120 тыс. шт./1га – 16,5%, 160 тыс. шт./1га – 16,1%, Славянское поле ВС, 100 тыс. шт./1га – 21,3%, 120 тыс. шт./1га – 21,7%, 160 тыс. шт./1га – 20,2%, на II типе почвы Юбилейное при 100 тыс. шт./1га – 18,2%, 120 тыс. шт./1га – 17,8%, 160 тыс. шт./1га – 17,3%, Славянское поле ВС, при 100 тыс. шт./1га – 20,8%, при 120 тыс. шт./1га - 20,4%-, при 160 тыс. шт./1га – 20,0%.

Исследования показали, что тип почвы и норма посева не влияли на концентрацию сахаров в соке стеблей, а соответствовали биологическим особенностям сорта.

Расчетное накопление сахаров растениями сахарного сорго на единицу площади

Расчетные данные по накоплению сахаров растениями сахарного сорго на 1 га представлены в табл.6.

Таблица 6

Расчетное накопление сахаров в стеблях сахарного сорго в фазу восковой спелости на различных типах почв, т / га [среднее за 2007-2009].

тип почв	сорт	норма посева тыс.шт. на 1 /га	масса стеблей, т/га	содержание сахаров в стеблях, %	выход сахара, т/ га
I	Юбилейное	100	59,9	17,5	10,4
		120	46,1	16,5	7,6
		160	42,3	16,1	6,8
	Славянское поле ВС	100	56,2	21,3	11,9
		120	43,4	21,7	9,4
		160	39,6	20,2	7,9
II	Юбилейное	100	66,0	18,2	12,0
		120	55,5	17,8	9,8
		160	40,7	17,3	7,0
	Славянское поле ВС	100	60,7	20,8	12,6
		120	52,3	20,4	10,6
		160	36,3	20,0	7,2
НСР05 (С)			1,8	0,2

*I. –Аллювиальные луговые тяжелосуглинистые темноцветные среднезасоленные.

II. –Алювиальные луговые слоистые среднесуглинистые слабосолончековатые супесчаные.

Наши исследования показали, что для получения максимального количества сахаров на единицу площади оптимальной густотой стояния является норма посева 100 тыс. шт. на 1га. Расчетное накопление сахаров на 1 га на первом и втором типе почв составило у сорта Юбилейное 10,4, 12,0 т/га, Славянское поле ВС 11,9 – 12,6 т/га. Увеличение до 120, 160 тыс. шт. растений на 1 га прибавки в накоплениях сахаров не наблюдалось.

В целом можно отметить, что за счет сахарного сорго при оптимальной густоте стояния можно пополнить запасы сырья густого экстракта для применения в пищевой промышленности, выращивая сорта сахарного сорго Юбилейное и Славянское поле ВС.

Экономическая эффективность выращивания сахарного сорго:

Расчеты по экономической эффективности проведены на основе норм выработки и расценок по нормативам, используемым в ООО «Надежда-2». Полученные результаты представлены в табл.7.

Таблица 7

Экономическая эффективность выращивания сахарного сорго [2007-2009гг.]

показатели	Юбилейное			Славянское поле ВС
	При норме посева тыс.шт. на 1 га			При норме посева тыс.шт. на 1 га
	100	120	160	100	120	160
Урожайность стеблей, т/га	59,5	46,1	42,3	56,2	43,4	39,6
Затраты на производство тыс. руб. га	14,2	12,5	11,5	13,9	12,0	11,3
Себестоимость 1т стеблей, руб.	239	271	272	247	276	285
Цена реализации 1 т стеблей, руб.	450	450	450	450	450	450
Стоимость урожая тыс. руб. га	26,77	20,74	19,0	25,29	19,53	17,83
Рентабельность, %.	88	66	65	82	62	58

Анализ расчетов экономической эффективности показывает, что наиболее выгодно выращивать изучаемые сорта Юбилейное и Славянское поле ВС при норме 100 тыс. шт. на 1 га. При этой норме посева данные сорта формируют максимальную урожайность стеблей и соответственно выход продукции – сахаронакопления. С увеличением выхода продукции повышается рентабельность выращивания сахарного сорго. При оптимальной норме посева 100 тыс. шт. на 1 га рентабельность у сорта Юбилейное составила 88%, Славянское поле ВС 82%, при повышенной норме 120, 160 тыс. шт. семян на 1 га, Юбилейное 66%, 65%, Славянское поле ВС 62%, 58%, соответственно. При сравнительной оценке сортов выявлено, что посев сортов Юбилейное и Славянское поле ВС одинаково рентабелен, при оптимальной норме посева 100 тыс. шт. разница между сортами по рентабельности составила 6%, стоимость урожая на 1га составила: Юбилейное 26,66 тыс. руб., Славянское поле ВС 25,29 тыс. руб.

Расчет экономической эффективности выхода сока стеблей с высоким содержанием сахара с единицы площади показал, что на двух типах почв экономически выгодно выращивать сорта сахарного сорго Юбилейное и Славянское поле ВС.

Технологический регламент на производство густого экстракта из растительного сырья.

2.1.Характеристика готового продукта

Густой экстракт стеблей сахарного сорго, листьев стевии и корней солодки предназначен в качестве сырья для пищевой промышленности и, в частности, как компонент для изготовления напитков функционального назначения.

Качество растительного сырья должно соответствовать требованиям нормативно- технической документации допускается использование сырья, поставленного по другой нормативно-технической документации.

По показателям качества густой экстракт из растительного сырья соответствует следующим показателям:

внешний вид – густая однородная масса без комков и посторонних включений;

цвет – от коричневого до тёмно-коричневого; содержание сухих веществ – 68,0-70,0%.

Густой экстракт растительного сырья получали методом экстрагирования горячей водой (+72–78С) в варочном котле КПЭ–250 с последующим концентрированием жидкого экстракта в вакуумном сушильном комплексе С–500А и упариванием сконцентрированного экстракта на водяной бане.

В вакуумном сушильном комплексе С-500А получали концентрированный экстракт растительного сырья, содержащий 33,0±2% сухих веществ.

Концентрированный экстракт растительного сырья упаривали на водяной бане на плитах ПЭ-0,51–01М.

Для ускорения испарения воды поверхность экстракта обдували воздухом, при постоянном перемешивании экстракта (рис.1).

Условные обозначения:

1.Взвешивание проб весы (впе-200).

2.Сушка проб сушильный (шкаф 3,5).

3.Взвешивание растительного сырья
(торговые весы до 50 кг).

4.Получение жидкого экстракта
варочный котел кпэ-250.

5.Емкости жидкого экстракта.

6.Концентрирование экстракта (вакуумный
сушильный комплекс, С-500А).

7.Емкости концентратного экстракта.

8.Получение густого экстракта
(электрическая плита пэ-0,51-01м).

Рис.1.Схема технологического процесса получения густого экстракта из растительного сырья

9.Емкости густого экстракта.

10.Взвешивание проб (весы влр-200).

11.Сушка проб (сушильный шкаф снол-3,5).

12.Определение золы (электрическая печь).

Густой экстракт, полученный по данному регламенту, является сырьём для производства напитков функционального назначения.

После приготовления густой экстракт растительного сырья разливали в эмалированные и пластмассовые ёмкости с крышками. Материал, из которого изготовлены ёмкости, разрешён для применения в пищевой промышленности.

Густой экстракт растительного сырья храниться в закрытых складских помещениях при температуре не выше 15-20°С в течение года.

Технические условия и характеристика изучаемых экстрактов.

Нами приготовлен густой экстракт сахарного сорго, стевии и солодки для включения их в напитки функционального назначения. Полученные экстракты были исследованы на физико-химические, токсикологические и микробиологические показатели безопасности, получены результаты, представлены в таблице 8, 9, 10.

Таблица 8

Физико-химические, токсикологические и микробиологические
показатели густого экстракта сахарное сорго

Показатель	Спецификация	Результат
описание	коричневый густой экстракт	соответствует
запах	характерный	соответствует
вкус	характерный
содержание, % сухих веществ сахаров	не менее 50	85,77 53,19
растворимость	хорошо растворим в горячей воде	соответствует
тяжелые металлы	не более 10 ppm	соответствует
общее содержание бактерии	не более 1000 cfu/g	соответствует
грибы и плесень	не более 100 cfu/g	соответствует
E. Coli	отсутствует	отсутствует
Salmonella	отсутствует	отсутствует

Таблица 9

Физико-химические, токсикологические и микробиологические
показатели густого экстракта стевии

Показатель	Спецификация	Результат
содержание, % сухих веществ стевиозида и рибаудиозида-А	не менее 25	69,75 25,4
цвет	коричневый густой экстракт	соответствует
запах	характерный	соответствует
вкус	характерный	соответствует
тяжелые металлы	не более 10 ppm	соответствует
общее содержание бактерии	не более 1000 cfu/g	соответствует
грибы и плесень	не более 100 cfu/g	соответствует
E. Coli	отсутствует	стсутствует
Salmonella	отсутствует	стсутствует

Таблица 10

Физико-химические, токсикологические и микробиологические
показатели густого экстракта солодки

Показатель	Спецификация	Результат
описание	коричневый густой экстракт	соответствует
запах	характерный	соответствует
вкус	характерный	соответствует
содержание, % сухих веществ глицирризиновая кислота	не менее 20	71,24 21,8
остаток при сжигании	не более 10%	соответствует
тяжелые металлы	не более 10 ppm	соответствует
общее содержание бактерии	не более 1000CFU/gm	соответствует
гГрибы и плесень	не более 100CFU/gm	соответствует
E. Coli	отсутствует	отсутствует
Salmonella	отсутствует	отсутствует

По физико-химическим, токсикологическим и микробиологическим показателям все экстракты соответствуют нормативным документам для использования в пищевой промышленности.

Дополнительно в состав разрабатываемой рецептуры (формулы) для приготовления напитков функционального назначения были включены экстракты растений (моринда цитрифолия, алоэ вера, красного винограда, гарцинии камбоджийской, бамбука, вербены, клевера красного, грейпфрута), L- карнитина, таурина, витаминного и минерального премикса. По показателям безопасности, все используемые ингредиенты соответствуют нормативным документам.

Водоподготовка для производства разрабатываемых напитков функционального назначения.

Нами проведена очистка воды для использования в качестве основы в приготовлении напитков функционального назначения на оборудовании AZUD (Испания), Grundfos и Honeywell (Германия), CLACK WSITC (СПб, Россия), SteriLight (Испания), DL-PM (Испания), Etatron D.S. (СПб, Россия). Схема технологического процесса получения воды показана на рис. 2.

Рис.2.Технологическая схема производства воды как основы и напитков

Условные обозначения:

поз. 1 – источник воды; поз. 2 – фильтр дисковый центробежный; поз. 3 – насос повышающий давление; поз. 4 – сетчатый мембранный фильтр; поз. 5 – колонна с многофункциональным фильтрами и управляющим клапаном; поз. 6 – картриджный фильтр тонкой очистки; поз. 7 –установка обратного осмоса; поз. 8 – танк-накопитель для воды; поз. 9 – ультрафиолетовый излучатель; поз. 10 – емкость с рецептурой (формулой) напитка;

поз. 11 – насос, равномерно дозирующий, с расходомером для введения рецептуры (формулы) напитка в систему методом впрыска; поз. 12 –специальная колонна для барботирования и обогащения кислородом; поз. 13 – кислородный баллон; поз. 14 –анализатор растворенного кислорода; поз. 15 – анализатор общей минерализации и солей калия и натрия, кислотности; поз. 16 – ультрафиолетовый излучатель; поз. 17 –технологическая установка для розлива напитка; К1-К7- контрольные точки показателей технологического процесса; Кб – слив в канализацию.

По органолептическим, физико-химическим, радиологическим, бактериологическим, вирусологическим и паразитарным лабораторным показателям полученная вода соответствует нормативным документам, утвержденным в установленном порядке.

Нами были изучены лабораторные показатели качества воды, произведенной на технологической линии (рис.2). Результаты свидетельствуют о соответствии полученной воды, как основы для напитков функционального назначения требованиям СанПин 2.1.4.1116-02 РФ и кодексу № 190-1/2007 ч.1 Египта «Вода питьевая нерасфасованная».

Разработка рецептуры (формулы) напитков функционального назначения на основе густого экстракта сахарного сорго и др. растений:

В таблице 11 показана разработанная рецептура 6 напитков функционального назначения «R1сорго», «R2стевия», «R3солодка», «R4 сор.-стев.», «R5 сор.-сол.», «R6стев.-сол» на основе густого экстракта сахарного сорго (Sorghum saccharatum, сорт Славянское поле ВС), стевии (Stevia rebaudiana), солодки (Glycyrrhiza glabra), Morinda citrifolia (Нони) свидетельство о государственной регистрации №77.99.26.12.У.5983.7.06, Aloe Vera (Алоэ Вера) свидетельство о государственной регистрации №77.99.11.9.У.3212.9.04, Grape Bunch Stem (Виноград) свидетельство о государственной регистрации №77.99.2.9.У.4064.10.04, Bambusa breviflora (Бамбук) свидетельство о государственной регистрации №77.99.23.3.У.7411.9.07, Verbena officinalis (Вербена) свидетельство о государственной регистрации №77.99.23.3.У.7412.9.07, Garcinia Cambogia (Гарциния) свидетельство о государственной регистрации №77.99.23.3.У.7413.9.07, Trifolium pratense (Клевер) свидетельство о государственной регистрации №77.99.23.3.У.7416.9.07, Citrus Paradisi (Грейпфрут) свидетельство о государственной регистрации №77.99.23.3.У.8225.9.08, L- carnitin (Левокарнитин) свидетельство о государственной регистрации №77.99.23.3.У.10244.12.07, Taurin Food Grade (Таурин) свидетельство о государственной регистрации № 77.99.26.9.У.6312.6.05, Vitamin Premix 996-R 493 (Витаминный премикс) свидетельство о государственной регистрации №77.99.26.9.У.5262.6.08, Vitaminmischung 354 (Витаминная смесь) санитарно-эпидемиологическое заключение №77.99.02.916.Д.000462.01.04, Ascorbic Acid (Аскорбиновая кислота) санитарно-эпидемиологическое заключение №77.99.02.916.Д.008382.11.03; Natursole 37 (Минеральный комплекс) санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.02.916.Д.008558.11.03, Energy Grundstoff (Энергетический комплекс) свидетельство о государственной регистрации № 77.99.11.9.У.4305.4.05; Aqua OxyEnergy Basis (Вода обогащенная кислородом) свидетельство о государственной регистрации №30.АЦ.02.006.У.000003.03.08; Grapeefruit Aroma (Вкус Грейпфрут) свидетельство о государственной регистрации №77.99.26.9.У.3047.4.07; Lemon-Liam Aroma (Вкус Лимон-Лайм) санитарно-эпидемиологическое заключение №77.99.02.916.Д.002600.04.04; Orange Aroma (Вкус Апельсин) санитарно-эпидемиологическое заключение №77.99.02.916.Д.003964.06.04.

Таблица 11

Рецептура изучаемых напитков (натуральные растительные ингредиенты в 0,1 дм3)

Ingredients	Ед. измерения		напитки*
			R1сорго	R2стевия	R3солодка	R4сор.-стев.	R5сор.сол.	R6стев.-сол.
1	2		3	4	5	6	7	8
I.Растительные экстракты как подсластители и сахарозаменители:
Экстракт сахарного сорго (Sorghum saccharatum)	г / 0,1 дм3		20	0	0	10	10	0
Экстракт стевии (Stevia rebaudiana)	мг/ 0,1 дм3		0	500	0	500	0	250
Экстракт солодки (Glycyrrhiza glabra)	мг/ 0,1 дм3		0	0	500	0	500	250
II.Натуральные ингредиенты для функционального питания
Morinda citrifolia (Нони) ГР №77.99.26.12.У.5983.7.06	мл/0,1 дм3		10	15	15	10	10	15
Aloe Vera (Алоэ Вера) ГР № 77.99.11.9.У.3212.9.04	мг/0,1 дм3		10	15	15	10	10	15
Grape Bunch Stem (Виноград) ГР №77.99.2.9.У.4064.10.04	мг/0,1 дм3		15	20	20	15	15	20
Bambusa breviflora (Бамбук) ГР № 77.99.23.3.У.7411.9.07	мг/0,1 дм3		10	20	15	10	10	15
Verbena officinalis (Вербена) ГР № 77.99.23.3.У.7412.9.07	мг/0,1 дм3		5	10	10	5	5	10
Garcinia Cambogia (Гарциния) ГР № 77.99.23.3.У.7413.9.07	мг/0,1 дм3		25	50	20	30	20	20
Trifolium pratense (Клевер) ГР № 77.99.23.3.У.7416.9.07	мг/0,1 дм3		5	10	10	5	5	10
Citrus Paradisi (Грейпфрут) ГР № 77.99.23.3.У.8225.9.08	мг/0,1 дм3		5	10	10	5	5	5
L- carnitin (Левокарнитин) ГР№77.99.23.3.У.10244.12.07	мг/0,1 дм3		100	200	100	100	100	150
Taurin Food Grade (Таурин) ГР № 77.99.26.9.У.6312.6.05	мг/0,1 дм3		100	200	100	150	100	100
Vitamin Premix 996-R 493 (Витаминный премикс) ГР № 77.99.26.9.У.5262.6.08	мг/0,1 дм3		25	50	50	20	20	40
Vitaminmischung 354 (Витаминная смесь) СЭЗ№77.99.02.916.Д.000462.01.04	мг/0,1 дм3		30	50	50	20	20	50
Ascorbic Acid (Аскорбиновая кислота) СЭЗ№77.99.02.916.Д.008382.11.03	мг/0,1 дм3		200	150	150	100	100	150
Natursole 37 (Минеральный комплекс) СЭЗ№77.99.02.916.Д.008558.11.03	мл/0,1 дм3		5	10	10	5	5	10
Energy Grundstoff (Энергетический комплекс) ГР № 77.99.11.9.У.4305.4.05	мл/0,1 дм3		20	10	10	5	5	5
Aqua OxyEnergy Basis (Вода обогащенная кислородом) ГР№30.АЦ.02.006.У.000003.03.08	дм3		до 0,1 дм3	до 0,1 дм3	до 0,1 дм3	до 0,1 дм3	до 0,1 дм3	до 0,1 дм3
Grapeefruit Aroma (Вкус Грейпфрут) ГР №77.99.26.9.У.3047.4.07	мл/0,1 дм3		0,1	-	-	0,1	-	-
Lemon-Liam Aroma (Вкус Лимон-Лайм) СЭЗ№77.99.02.916.Д.002600.04.04	мл/0,1 дм3		-	0,2	-	-	0,2	-
Orange Aroma (Вкус Апельсин) СЭЗ№77.99.02.916.Д.003964.06.04	мл/0,1 дм3		-	-	0,1	-	-	0,1
Примечание: *Наименование напитков:
«R1сорго» - Функциональный энергетический		«R4сор.-стев.» - Функциональный при нарушении обмена веществ
«R2стевия» - Фармацевтический профилактика диабета		«R5сор.-сол.» - Функциональный при снижении иммунитета
«R3солодка» - Фармацевтический для усиления иммунитета		«R6стев.-сол.» - Фармацевтический профилактический при хронических заболеваниях

Согласно рецептуре предложено 6 напитков функционального назначения - R1сорго является функциональным энергетическим, «R2стевия» - фармацевтическим для профилактики сахарного диабета, «R3солодка» - фармацевтическим для усиления иммунитета, «R4 сор.-стев.» - функциональным при нарушении обмена веществ, «R5 сор.-сол.» - функциональным при снижении иммунитета, «R6стев.-сол.» - фармацевтическим для профилактики обострений при хронических заболеваний дыхательных путей.

Технологический процесс производства безалкогольных напитков, на растительной основе, негазированных, замутненных, с консервантом, холодного розлива«R1сорго», «R2стевия», «R3солодка», «R4сор.-стев.», «R5сор.-сол.», «R6стев.-сол.».

Этапы технологического процесса производства напитков функционального назначения показаны на рис. 2:

1. Механическая очистка воды в фильтрующих системах

Водопроводная вода (1), поступающая в производственный мини цех, проходит через фильтр дисковый центробежный AZUD (Испания) (2), предназначенной для первой стадии механической очистки воды, тонкость фильтрации 100 мкм. Затем для повышения давления в системе водоочистки с целью эффективной фильтрации вода проходит через насос повышающий давление в системе до 3 бар Grundfos (Германия) (3). Затем вода проходит через сетчатый фильтр с обратной промывкой Honeywell F76S (Германия) (4), предназначенной для второй стадии механической очистки воды, тонкость фильтрации 50 мкм, где освобождается от всех возможных механических примесей свыше 50 мкм.

2. Очистка воды в системе многоцелевых фильтров с управляющим клапаном

Проходя через систему многоцелевых фильтров в колонне с управляющим клапаном CLACK WSITC (СПб, Россия) (5), вода очищается от неприятных привкусов, запахов, а также большинства химических органических загрязнений, фенолов, пестицидов, а также соединений, образующихся при хлорировании воды. Происходит процесс снижения общей жесткости воды (смягчения) путем выведения из ее состава кальция и магния с замещением их ионами натрия. Используемые при водоподготовке фильтры оснащены таймерными устройствами, обеспечивающими их автоматическую самоочистку путем промывки обратным током воды и саморегенерацией фильтрующих элементов. Затем очищенная вода проходит через катриджный фильтр тонкой механической очистки Гейзер (Россия) (6), предназначенной для тонкой механической фильтрации до 1 мкм, где освобождается от всех возможных механических примесей свыше 1 мкм.

3. Обработка воды на обратноосмотической установке.

После фильтров вода поступает на обратно-осмотическую установку (7) –устройство, в котором вода многократно пропускается под высоким давлением через специальные цилиндры с тонкопленочными композитными мембранами, пропускающими только молекулы воды. Обратный осмос обеспечивает удаление до 98% растворенных солей и до 100% растворенных органических загрязнений, которые остались в воде после системы многофункциональных фильтров. Это позволяет получить воду глубокой степени очистки, в которой содержание всех нормируемых неблагоприятных для здоровья человека компонентов снижено в 10-100 и более раз по сравнению с водопроводной водой. Вода, не прошедшая через мембрану (с большим содержанием солей и вредных веществ) сливается в канализацию (Кб). Вода поступает в танк-накопитель (8).

4. Стерилизация воды с помощью ультрафиолетовой лампы.

Стерилизация воды после бака накопителя обратно-осмотической установки проводится с помощью ультрофиолетового излучателя с системой контроллера, предназначенного для стерилизатора воды SteriLight (Испания) (9). Таким образом, вода проходит через УФ-излучатели происходит ее стерилизация. Ультрафиолет является одним из наиболее эффективных и безопасных для человека методов обеззараживания воды, что позволяет гарантировать отсутствие болезнетворных микроорганизмов в конечном продукте.

5. Приготовление купажной смеси на основе утвержденной рецептуры напитка.

Технологический процесс осуществляется с предварительным приготовлением купажной смеси. Технология производства купажной смеси включает следующие технологические стадии: дозирование и взвешивание расчетных количеств ингредиентов, включая консервант бензоат натрия (Е211) согласно утвержденной рецептуры (формулы) напитка; растворение ингредиентов в воде глубокой степени очистки полученной на обратно-осмотической установке и прошедшей стерилизацию с помощью ультрофиолетового излучателя в емкости для смешивания ингредиентов; микширование ингредиентов при скорости 200-300 об./мин в течение 2-3 мин.; фильтрование купажной смеси; доведение объема купажной смеси до расчетного объема 1 л. Отфильтрованная купажная смесь в термосе из нержавеющей стали (10) передается для введения в напиток. Купажная смесь может храниться не более 2 сут. до момента розлива напитка в помещении без доступа света с температурой не выше 20С и относительной влажностью не более 85% (Рис. 3).

Рис. 3.Технология производства купажной смеси

6. Введение купажной смеси в напиток методом равномерно дозирующего впрыска.

Купажная смесь из термоса из нержавеющей стали (10) через систему равномерных дозирующих насосов DL-PM (Испания) впрыскивается в систему движения воды в соотношении 1:10 под контролем расходомеров серии Etatron D.S. (Россия) (11) в корпус фильтра из нержавеющей стали Гейзер-12 (Россия) (12).

7. Сатурация и обогащение кислородом смеси.

В блок обогащения подается кислород из кислородного баллона (13) через редуктор под давлением не менее 2 атм. и контролируется манометрами на корпусе Гейзер-12. Кислород поступает в нижнюю часть корпуса Гейзер-12 и выходит из верхней части через шаровой кран. Сатурация проводится не менее 30 мин. Таким образом, проходя Гейзер-12, напиток смешивается и обогащается молекулами кислорода.

8. Стандартизация обогащения кислородом.

Величина насыщения кислородом воды определяется постоянно на анализаторе растворенного в воде кислорода МАРК-302Э (СПб, Россия) (14) и составляет более 200 000 ppm. Контроль общей минерализации воды, содержания солей калия и натрия, температуры проводится постоянно на аппарате COM-100 (США) (15).

9. Стерилизация напитка с помощью ультрафиолетовой лампы.

Стерилизация напитка после емкости с купажированием проводится перед розливом напитка с помощью ультрофиолетового излучателя с системой контроллера ЛБ-1 (Россия) (16). Таким образом, напиток проходит через УФ-излучатель и происходит его стерилизация. Ультрофиолет является одним из наиболее эффективных и безопасных для человека; методов обеззараживания воды, что позволяет гарантировать отсутствие болезнетворных микроорганизмов в конечном продукте.

10. Розлив готовой продукции.

Розлив готовой продукции осуществляется в одноразовые стерильные флаконы из полиэтиленентерофталата с колпачком системы контроля первого вскрытия на технологической приставке ЭКРОС (СПб, Россия) (17).

11. Маркировка, хранение и транспортирование готовой продукции.

Маркировка производится разовыми бумажными наклейками с указанием даты изготовления. Напиток, упакованный в тару, хранится в хорошо проветриваемом помещении без доступа света с температурой не выше 20°С и относительной влажностью не более 85%. Транспортирование готовой продукции производится по ГОСТ 28188-89.

Для проведения органолептической оценки разработанных напитков на основе сахарного сорго с растительными экстрактами для функционального питания использовалась разработанная 9-ти балльная шкала.

Учитывая предъявляемые к функциональным напиткам требования, определяли следующие показатели: «внешний вид и консистенция», «цвет», «запах» и «вкус». Балльная оценка дает достоверные данные об органолептических показателях качества разработанных напитков, поскольку в органолептической оценке принимают несколько дегустаторов.

Проводилась опытная выработка напитков функционального назначения «R1сорго» - Функциональный энергетический, «R2стевия» - Фармацевтический для профилактики сахарного диабета, «R3солодка» – Фармацевтический для усиления иммунитета, «R4сор. –стев.» – Функциональный при нарушении обмена веществ, «R5сор.-сол.» - Функциональный при снижении иммунитета, «R6стев.-сол.» – Фармацевтический для профилактики обострения при хронических заболеваниях дыхательных путей на предприятии ООО НПМФУ «АстЛек» Астраханского государственного университета.

Органолептическая оценка качества напитков функционального назначения проводилась в соответствии с технической документацией и балльной шкалой оценки Если один из показателей набирал меньше 3 баллов, продукт снимался с дегустации. Результаты исследования представлены в таблице 12.

Таблица 12

Органолептические показатели разработанных напитков

напиток	Характеристика показателя
	внешний вид и консистенция	цвет	запах	вкус
R1сорго	8,45	7,90	6,77	7,88
R2стевия	8,20	7,51	7,54	6,95
R3солодка	8,10	7,43	7,32	6,96
R4сор.стев.	8,31	7,49	7,23	7,34
R5сор.сол.	8,11	7,48	7,26	7,45
R6стев.сол.	8,32	7,61	7,68	7,76

Для комплексной оценки качества разработанных напитков нами были определены их микробиологические и радиологические показатели, которые представлены в табл. 13, 14.

Таблица 13

Микробиологические показатели всех разработанных напитков

Наименование показателя	Нормируемое значение	Фактическое значение	Погрешность результата измерений	Номер методики выполнения измерений
БГКП (колиформы) в 100 смЗ	не допускается	не обнаружено		ГОСТ 30712-2001
Дрожжи и плесени (сумма) в 40 смЗ, КОЕ	не допускается	не обнаружено		ГОСТ 30712-2001
Сальмонеллы в 100 смЗ	не допускается	не обнаружено		ГОСТ 30519-97

Таблица 14

Радиологические показатели всех разработанных напитков

Наименование показателя	Нормируемое значение	Фактическое значение	Погрешность результата измерений	Номер методики выполнения измерений
Стронций – 90, Бк\л	не более 100,0000	менее 5,4		МУК 2.6.1.1194-03
Цезий - 137, Бк\л	не более 70,0000	менее 5,8		МУК 2.6.1.1194-03

Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод о том, что все разработанные авторские напитки соответствуют требованием ГОСТов.

Нами разработана рецептура и технология опытного производства новых функциональных напитков на основе густого экстракта сахарного сорго с применением других экстрактов растений. Целесообразным являлось проведение лабораторного исследования опытных образцов напитков по физико-химическим показателям (кислотность, плотность, массовая доля сухих веществ, вязкость, pH и массовая доля бензоата натрия). Полученные данные представлены в табл.15.

Таблица 15

Физико-химические показатели разработанных напитков

напитки	Массовая доля сухих веществ, %	Относительная плотность	Относительная вязкость	Кислотность смЗ раствора гидроокиси натрия 1 моль \ дмЗ на 100 см3	pH	Массовая доля бензоата натрия в пересчёте на бензойную кислоту, мг\кг
R1сорго	14,45	1,075	1,53	2.38	5,68	146,0
R2стевия	1,04	1,006	1,03	2.41	4,68	146,0
R3солодка	0,91	1,005	1,03	2.49	4,64	145,0
R4сор.стев.	10,19	1,053	1,24	2.45	5,54	145,0
R5сор.сол.	10,23	1,053	1,21	2.43	5,53	146,0
R6стев.сол.	0,89	1,004	1,03	2.40	4,66	147,0

Как видно из таблицы 14, напиток R1сорго обладает большей, чем другие напитки вязкостью и плотностью, что свидетельствует о целесообразности и важности его применении в приготовлении напитков.

Для обогащения разработанных напитков витаминами и минералами, использовались витаминный премикс (Vitamin Premix 996-R 493), витаминная смесь (Vitaminmischung 354) и минеральный комплекс (Natursole 37). Нами, проведен расчет энергической ценности, содержание витаминов и минералов в опытных образцах разработанных напитков функционального назначения. Полученные результаты, представлены в таблице 16.

Таблица 16

Энергическая ценность, содержание витаминов и минералов разработанных напитков

Наименование показателей	Напитки
	R1сорго	R2стевия	R3солодка	R4сор.-стев.	R5сор.сол.	R6стев.-сол.
Энергическая ценность, ккал/100 г	48	6	4	23	24	5
содержание витаминов в 100 мл готового напитка при рекомендуемой дозировке
Витамин С, мг Ниацин, мг Витамин Е, мг Пантотеновая кислота, мг Витамин В6, мг Витамин В2, мг Витамин В1, мг Фолиевая кислота, мкг Биотан, мкг Витамин В12, мкг	9,0 2,7 0,15 0,9 0,3 0,24 0,21 30 22,5 0,15	15,0 4,5 0,25 1,5 0,5 0,4 0,35 50 37,5 0,25	15,0 4,5 0,25 1,5 0,5 0,4 0,35 50 37,5 0,25	6,0 1,8 0,1 0,6 0,2 0,16 0,14 20 15 0,1	6,0 1,8 0,1 0,6 0,2 0,16 0,14 20 15 0,1	15,0 4,5 0,25 1,5 0,5 0,4 0,35 50 37,5 0,25
содержание минеральных веществ (мг) в 100 мл готового напитка при рекомендуемой дозировке
натрий калий кальций магний	15,0 0,6 1,3 0,6	30 1,2 2,6 1,2	30 1,2 2,6 1,2	15,0 0,6 1,3 0,6	15,0 0,6 1,3 0,6	30 1,2 2,6 1,2

Анализ результатов позволяет сделать вывод о том, что разработанные напитки обладают повышенным содержанием минеральных веществ. Достаточно высоко также содержание витаминов, которые нужные для полноценного питания человека.

Таким образом, рецептура напитков функционального назначения «R1сорго», «R2стевия», «R3солодка», «R4сор.-стев.», «R5сор.-сол.», «R6стев.-сол.». представляет собой комплекс экстрактов растений (стеблей сахарного сорго, листьев стевии, корней солодки, плодов моринда цитрифолия, листьев алоэ вера, гребней красного винограда, плодов гарцинии камбоджийской, листьев бамбука, листьев вербены, цветов клевера красного, косточек грейпфрута), L- карнитина, таурина, натурального минерального комплекса (соли К+, Na+, Ca2+, Mg2+), витаминного премикса (токоферолацетат, В1, В2, В6, В12, фолат, биотин, РР, С, пантатеновая кислота, ниацин) в специально подобранной научно-обоснованной концентрации по здоровьесберегающей технологии с целью сохранения и восстановления клеточного дыхания утраченного в условиях старения, при хронических заболеваниях, при воздействии на организм стрессов, экологических и техногенных факторов.

ВЫВОДЫ

1. Сорта сахарного сорго Юбилейное и Славянское поле ВС в условиях дельты Волги на почвах аллювиальных луговых тяжелосуглинистых темноцветных среднезасоленных и аллювиальных луговых слоистых среднесуглинистых слабосолончаковатых супесчаных при оптимальной норме посева 100 тыс. шт. на 1 га., вегетационный период сохраняется независимо от типа почвы [Юбилейное 105 и 106 дней, Славянское поле ВС 116 и 119 дней], межфазной период – Юбилейное 94,100, Славянское поле ВС 101 и 98 дней, соответственно.
2. Установлено, что в фазе восковой спелости на I и II типе почв при оптимальной густоте 100 тыс. шт. на 1га, высота стеблей соответствовала биологическим особенностям сорта и составила: Юбилейное 295, Славянское поле ВС 185 см, при повышенной норме 120, 160 тыс. шт. уменьшалось до Юбилейное 263 см и 258 см Славянское поле ВС 160 см и 155 см.
3. Наиболее эффективной для изученных сортов оказалась густота стояния 100 тыс. шт. на 1 га при формировании структуры вегетативной массы растений и ФП. На первом типе почвы площадь листьев и фотосинтетический потенциал составили: у сорта Юбилейное 27,2 тыс. м2 и 2,01 млн. м2 дни/га, Славянское поле ВС 26,8 тыс. м2 и 2,22 млн м2 дни/га На втором типе почвы – Юбилейное – 28,7 тыс. м2 и 2,15 млн. м2 дни/га, Славянское поле ВС – 24,9 тыс. м2 и 2, 20 млн. м2 дни/га соответственно.
4. Установлено, что наибольшее накопление сахаров в соке стеблей было в фазе восковой спелости. У сорта Юбилейное на I и II типах почв при норме посева 100 тыс. шт. на 1 га содержание сахаров составило 17,5 и 18,2 %, Славянское поле ВС 21,3 и 20,8%, соответственно. При норме посева 120 тыс. шт. на 1 га, Юбилейное 16,5 и 17,8%, Славянское поле ВС 21,7 и 20,4%, при 160 тыс. шт./1 га, Юбилейное 16,1 и 17,3 %, Славянское поле ВС 20,2 и 20,0%, соответственно.
5. Выращивание сахарного сорго, как сырьевого источника для получения сока с высоким содержанием сахаров сортов Юбилейное и Славянское поле ВС, экономически целесообразно. Наиболее эффективна норма посева 100 тыс.шт. на 1 га, обеспечивающая высокие хозяйственные показатели: урожай стеблей, выход сахара с единицы площади и рентабельность. Средние показатели по сортам составили Юбилейное – урожайность стеблей 59,9 т/га, выход сахара 10,4 т/га, рентабельность 88%, Славянское поле ВС – 56,2 т/га, 12,6 т/га, 82%, соответственно.
6. Густой экстракт сахарного сорго по содержанию основного вещества сахаров 53,19%, физико-химическим, бактериологическим и радиологическим свойствам соответствует нормативным документам для использования в пищевой промышленности.
7. Вода как основа, для напитков полученная по ТУ №0131-001-3016052384-2007, соответствует СанПиН 2.1.4.1116-02, требованиям ГОСТ Р 52109 и Египетским стандартам № 190-1/2007 ч. 1, пригодна для использования в качестве питьевой воды и основы для напитков.
8. Разработана рецептура для шести композиционных напитков функционального назначения с использованием в премикс в качестве подсластителя густого экстракта сахарного сорго и дополнительно густой экстракт стевии и солодки.
9. По органолептическим, физико-химическим, бактериологическим и радиологическим свойствам новые разработанные шесть композиционных напитков функционального назначения соответствуют требованиям ГОСТ 28188-89.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В условиях дельты Волги рекомендуем выращивать сорта сахарного сорго Юбилейное и Славянское поле ВС, как сырьевого источника для получения сока с высоким содержанием сахаров, с нормой посева 100 тыс.шт. на 1 га, обеспечивающая высокие хозяйственные показатели: урожай стеблей, выход сахара с единицы площади и рентабельность.

В пищевой промышленности рекомендуем применять в качестве подсластителя густой экстракт сахарного сорго.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. El-Badawi, A.A. Some functional properties of jojoba, linseed and canola seeds proteins / A.A. El-Badawi, M. Ragab, Somaya M.A. Ahmed, A.O. Toliba // Zagazig J. Agric. Res., 2004. - Vol. 31- № 5 – P. 2331- 2350.
2. Toliba, A.O. Studies on protein isolates from some oilseeds, M. Sc. Thesis, Faculty of Agriculture, Zagazig University, Egypt. - 2004 - 114 p.
3. Epinetov, M.A. Licorice (Glycyrrhiza glabra L.) and its uses as a food supplement / M.A. Epinetov, A.O. Toliba // Мат. II межд. конф. Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии. – Астрахань, 2008.- С. 33-34.
4. Epinetov, M.A. Uses of stevioside in the food industry / M.A. Epinetov, A.O. Toliba // Мат. Х научной между. конф., посвященной 450-летию Астрахани, Эколого-биологические проблемы бассейна каспийского моря и водоёмов внутреннего стока Евразии. - Астрахань, 2008. - С. 14-16.
5. Epinetov, M.A. Applications of sorghum, stevia and licorice in food processing / M.A. Epinetov, L.P Uonova, A. O Toliba // Мат. III межд. научной конф. Фундаментальные и прикладные проблемы получения новых материалов. - Астрахань, 2009 – С. 33-36.
6. Джаналиева, Р.Р. Сорго - базовая культура в кормопроизводстве для всех видов с/х животных, птицы, рыбы, как сырьё для новых направлений, перерабатывающей промышленности и как условие развития сельского хозяйства и сельских территорий Астраханской области / Р.Р. Джаналиева, А.А. Айтпаева, А.О. Толиба // Мат. четвёртой всероссийской научной конф. студентов и молодых ученых, Актуальность проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. - Астрахань, 2009. - С. 195-196.
7. Джубанышбаева, Д.А. Влияние комплексного органоминерального микроудобрения гумат+7 на рост, развитие, урожай и питательную ценность сахарного сорго сорт «астраханское кормовое» / Д.А. Джубанышбаева, Ж.А. Зимина, А.О. Толиба // Мат. четвёртой всероссийской научной конф. студентов и молодых ученых, Актуальность проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. - Астрахань, 2009. - С. 196-199.
8. Клейменова, А. Ю. Сорго – перспективная кормовая культура в засушливых районах / А.Ю. Клейменова, А.О. Толиба // Мат. четвёртой всероссийской научной конф. студентов и молодых ученых, Актуальность проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. - Астрахань, 2009. - С. 199-200.
9. Матимова, Н. Г. Перспективные сорта сорго для природно-климатической зоны дельты Волги / Н.Г. Матимова, Ж.А. Зимина, А.О. Толиба // Мат. четвёртой всероссийской научной конф. студентов и молодых ученых, Актуальность проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. - Астрахань, 2009. - С. 200-202.
10. Меньшова, О.А. Сорго - базовая культура в кормопроизводстве, сырьё для новых направлений в перерабатывающей промышленности, как условие развития агропромышленного комплекса Астраханской области / О.А. Меньшова, С.В. Екимов, А.О. Толиба // Мат. четвёртой всероссийской научной конф. студентов и молодых ученых, Актуальность проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. - Астрахань, 2009. - С. 202-203.
11. Турегалиева, А.К. Технологии выращивания сорго на силос и зеленый корм / А.К. Турегалиева, А.С. Абакумова, А.О. Толиба // Мат. четвёртой всероссийской научной конф. студентов и молодых ученых, Актуальность проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса. - Астрахань, 2009. - С. 205-207.
12. Епинетов, М. А. Приготовление экстрактов лекарственных растений Вербены (Verbena officinalis) и Гарцинии Гамбоджи (Garcinia Cambogia) для пищевой промышленности / М. А. Епинетов, Н.В Медведева, Т.Л. Вереина, В.Е. Турищев, А.О. Толиба, Нгуен Ань Зунг // Мат. II международной научно-практической конф. Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. - Астрахань, 2009. - С. 167-169.
13. Епинетов, М. А. L-карнитин и таурин, как биологические активные добавки (БАД) к пище / М.А. Епинетов, Н.В Медведева, Т.Л. Вереина, В.Е. Турищев, А.О. Толиба // Мат. II международной научно-практической конф. Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. - Астрахань, 2009. - С. 179-180.
14. Епинетов, М.А. Ботанические характеристики и использование лекарственного растения лотос орехоносный (Nelumbo nucifera gaertn), собранного в Нгеан - провинции Вьетнама / М. А. Епинетов, Н.В Медведева, Т.Л. Вереина, В.Е. Турищев, А.О. Толиба, Нгуен Ань Зунг // Мат. II международной научно-практической конф. Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. - Астрахань, 2009. - С. 167-169.
15. Толиба, А.О. Влияние густоты стояния на накопление сахаров в стеблях сахарного сорго Славянское поле ВС / А.О Толиба, А.Ю Клейменова, Л. П Ионова // Мат. Всероссийской научной конф. студентов и молодых ученых. Актуальные проблемы инновационного развития АПК, Астрахань, 2009. - С.

Публикации в изданиях по списку ВАК:

16. Epinetov, M.A. Natural alternative sweeteners from plant resources / M.A. Epinetov, A.O. Toliba //, Естественные науки, 2009. - № 1 [26] – С. 7-11.
17. Толиба, А.О. Вода, как главный компонент безалкогольного напитка / А.О. Толиба, М.А. Епинетов // Естественные науки, 2009. - № 2 [27] – С. 171-175.
18. Толиба, А.О. Выращивание сорго в условиях дельты Волги / А.О. Толиба, Л.П. Ионова // Естественные науки, № 3[28] – С. 5-10.