Хранение и переработка сельхозсырья №1 - 2022

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Productivity and Technological Quality of Domestic and Foreign Sugar Beet Hybrids as a Result of Long-Term Application of Fertilizers in the Central Black Earth Region Olga M. Aleksandrovna Federal State Budgetary Scientific Institution “The A.L. Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar” 86, VNIISS, 396030, Voronezh region, Russian Federation E-mail: [email protected] Lyudmila N. Putilina Federal State Budgetary Scientific Institution “The A.L. Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar” 86, VNIISS, 396030, Voronezh region, Russian Federation E-mail: [email protected] Nadezhda A. Lazutina Federal State Budgetary Scientific Institution “The A.L. Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar” 86, VNIISS, 396030, Voronezh region, Russian Federation E-mail: [email protected] Lyudmila V. Alexandrova Federal State Budgetary Scientific Institution “The A.L. Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar” 86, VNIISS, 396030, Voronezh region, Russian Federation E-mail: [email protected] Tatyana N. Podvigina Federal State Budgetary Scientific Institution “The A.L. Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar” 86, VNIISS, 396030, Voronezh region, Russian Federation E-mail: [email protected] At present, modern sugar beet hybrids can realize their genetical potential only using agricultural methods adapted to their biological characteristics. As a crop having high removal of nutrient elements, sugar beet demands NPK supply very much. When choosing an optimal fertilizer system for a concrete soil-climatic region, it is necessary to recommend the variant in which interaction of hybrids and nutrient supply systems is the especially effective. Aim of our investigations was to determine efficiency of long-term applied fertilizers in a grain-beet crop rotation and to reveal their influence on change of technological characteristics and productivity of modern sugar beet hybrids. The investigations were conducted in 2019-2020 on the basis of the long-term experiment started by Federal State Budgetary Scientific Institution “The A.L. Mazlumov All-Russian Research Institute of Sugar Beet and Sugar” (Voronezh region) in 1936 that used 9-course grain-arable crop rotation with the interchange: black fallow – winter wheat – sugar beet. For domestic hybrids RMS 120 and RMS 127, optimal doses of N45P45K45 (the scheme I) and N90P90K90 (the scheme II) fertilizers with the background of 25 t/ha of manure in fallow were determined. Their application resulted in reliable yield improvement (by 6.6-11.1 t/ha and 5.1-9.3 t/ha), increase of predicted factory sugar output (by 0.75-2.52 and up to 1.37 absolute %) with the least molasses sucrose losses (by 0.13-0.35 and 0.07-0.14 absolute %) and extractability (extraction coefficient) not less than 85 % that provided increase of refined sugar yield per a hectare of area under ХИ ПС №1 – 2022 102

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК the crop by 1.3-2.0 t/ha as compared to the unfertilized variant and achievement of fertilizers’ payback: 32.1-32.6 (RMS 120) and 24.8-27.3 (RMS 127) kg/kg. For a foreign hybrid of Mitika, application N135P135K135 with the background of 25 t/ha of manure in fallow (the scheme III) and N120P120K120 with the background of 50 t/ha of manure in fallow (the scheme IV) provided reliable increase of beet root yield (by 14.7 and 9.6 t/ha), sugar output when processing raw material (up to 0.35 absolute %) with extractability not less than 86 %, and refined sugar yield per a hectare of area under the crop (by 2.3 and 1.8 t/ha). When using the schemes III and IV in fields with the foreign hybrid, fertilizers’ payback was 30.9 and 19.1 kg/kg, accordingly. The obtained data allows recommending the above-stated schemes for a long-term application in a crop rotation to obtain the greatest productivity of modern sugar beet hybrids with high technological indices of beet root processing and payback of the applied fertilizers. Keywords: sugar beet, mineral fertilizers, manure, yield, technological indices, refined sugar yield, economic efficiency References formirovanie urozhaya sakharnoi svekly [Influence of main tillage system and mineral fertilizers on Apasov, I. V., & Smirnov, M. A. (2020a). Tekh- sugar beet yield formation]. Izvestiya Samarskoi nicheskaya osnashchennost’ proiz-vodstva sakhar- gosudarstvennoi sel’skokhozyaistvennoi akademii noi svekly v Rossii [Technical equipment of sugar [Proceedings of Samara State Agricultural Academy], beet industry in Russia]. Sakharnaya svekla [Sugar 4, 23-27. Beet], 6, 2-7. Glevaskii, V. I. (2014). Produktivnost’ korneplodov gi- bridov sakharnoi svekly otechestvennoi, inostran- Apasov, I. V., & Smirnov, M. A. (2020b). Proiz- noi i sovmestnoi selektsii [Beet root productivity vodstvenno-tekhnicheskaya baza sveklovodst- of domestic, foreign and joint sugar beet hybrids]. va Rossii [Production and technical basis of beet Agrobiologiya [Agrobiology], 2, 34-39. growing in Russia]. Sakhar [Sugar], 10, 26-31. Goncharov, S. V., & Podporinova, G. K. (2017). https://doi.org/10.2413-5518-2020-11002 Sveklosakharnoe proizvodstvo: riski importo- zameshcheniya [Sugar beet industry: risks of im- Barnshtein, L. A., & Gizbullin, N. G. (1986). Metodika port substitution]. Vestnik Voronezhskogo go- issledovanii po sakharnoi svekle [Strategy of Studies sudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin on Sugar Beet]. Kiev: VNIS. of Voronezh State Agrarian University], 3, 13-23. https://doi.org/10.17238/issn2071-2243.2017.3.13 Bershadskaya, S. I., Neshchadim, N. N., Garkusha, S. V., Gureev, I. I., & Agibalov, A. V. (2000). Proizvodstvo Dereka, F. I., & Kvashin, A. A. (2016). Vliyanie dli- sakharnoi svekly bez zatrat ruchnogo truda [Sugar tel’nogo primeneniya udobrenii na sakharistost’ beet production without manual labour costs]. svekly v usloviyakh nedostatochnogo uvlazhneniya Kursk: Kurskii TsNTI. Zapadnogo Predkavkaz’ya [Influence of long-term Il’yushenko, I. V. (2014). Otsenka vliyaniya agrokh- fertilizer application on sugar content under condi- imicheskikh svoistv chernozema obyknovenno- tions of insufficient rainfall in West Fore-Caucasus]. go na effektivnost’ mineral’nykh udobrenii pri Politematicheskii setevoi elektronnyi nauchnyi zhurnal vnesenii pod sakharnuyu sveklu [Evaluation of Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universite- common chernozem agrochemical characteristics’ ta [Poly-thematic Internet electronic scientific journal influence on efficiency of mineral fertilizers when of Kuban State Agrarian University], 117, 1285-1299. applied for sugar beet]. Plodorodie [Fertility], 4, 6-7. Kozhokina, A. N., Myazin, N. G., & Stolpovskii, Yu. I. Besedin, N. V. (2015). Urozhainost’ sakharnoi svekly v (2018). Vliyanie mnogoletnego primeneniya udo- zavisimosti ot spo-sobov osnovnoi obrabotki poch- brenii na urozhainost’ korneplodov i vynos ele- vy i gibridov [Sugar beet yield depending on main mentov pitaniya sakharnoi svekloi [Influence of tillage methods and hybrids]. Vestnik Kurskoi gosu- many-year application of fertilizers on beet root darstvennoi sel’skokhozyaistvennoi akademii [Bulletin yield and removal of nutrients by sugar beet]. In of Kursk State Agricultural Academy], 9, 55-60. Aktual’nye problemy agronomii sovremennoi Rossii i puti ikh resheniya: Materialy Mezhdunarodnoi Borontov, O. K., Kosyakin, P. A., & Manaenkova, E. N. nauchno-prakticheskoi konferentsii, posvyash- (2019). Vliyanie meteorologicheskikh uslovii, chennoi 105-letiyu fakul’teta agronomii, agrokh- sistem udobreniya i obrabotki pochvy na vynos imii i ekologii [Actual problems of agronomy in mod- pitatel’nykh veshchestv i urozhainost’ sakhar- ern Russia and ways of their solving. Materials of noi svekly v TsChR [Influence of weather con- International scientific-practical conference devoted ditions, fertilizer systems and tillage on remov- to the 105th anniversary of the faculty of agronomy, al of nutrients and sugar beet yield in the Central agricultural chemistry and ecology] (pp. 174-180). Black-Earth Region]. Agrokhimiya [Agricultural Chemistry], 9, 74-83. https://doi.org/10.1134/ S0002188119090047 Butyaikin, V. V. (2014). Vliyanie sistemy osnovnoi obrabotki pochvy i mineral’nykh udobrenii na ХИ ПС №1– 2022 103

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Voronezh: Voronezhskii gosudarstvennyi agrarnyi Nikitina, L. V., Romanenkov, V. A., & Ivanova, S.E. universitet im. Imperatora Petra I. (2019). Obespechennost’ vyshchelochenno- Kravtsov, A. M., Brovkina, T. Ya., & Pavelko, I. A. go chernozema kaliem i kaliinoe pitanie sakhar- (2019). Produktivnost’ gibridov otechestvennoi i noi svekly [Supply of leached chernozem with zarubezhnoi selektsii sakharnoi svekly v zavisimo- potassium and potassium nutrition of sugar sti ot agrotekhnicheskikh faktorov [Productivity of beet]. Problemy agrokhimii i ekologii [Problems of domestic and foreign sugar beet hybrids depend- Agricultural Chemistry and Ecology], 4, 3-7. https:// ing on agrotechnical factors]. In Entuziasty agrar- doi.org/10.26178/AE.2019.50.58.001 noi nauki: Sbornik statei po materialam Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [The enthusi- Pigorev, I. Ya., Tarasov, A. A., & Nikitina, O. V. (2017). asts of agrarian science. The collected scientific ar- Udobreniya i biokhimicheskie svoistva korne- ticles on materials of the All-Russian scientific-prac- plodov sakharnoi svekly [Fertilizers and biochemi- tical conference] (pp. 32-43). Krasnodar: Kubanskii cal characteristics of sugar beet roots]. In Agrarnaya gosudarstvennyi agrarnyi universitet imeni I. T. nauka - sel’skomu khozyaistvu: Sbornik statei XII Trubilina. Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii Lapa, V. V., Emel’yanova, V. N., & Leonov, F. N. (2011). [Agrarian science for agriculture. The collected scien- Sistema primeneniya udobrenii [System of Fertilizer tific articles of the XII International scientific-prac- Application]. Grodno: GGAU. tical conference] (vol. 3, pp. 238-239). Barnaul: Luk’yanyuk, N. A., Turuk, E. V., & Ostanin, A. V. Altaiskii gosudarstvennyi agrarnyi universitet. (2017). Vliyanie organiche-skikh udobrenii i doz vneseniya azota na kachestvo khraneniya kor- Putilina, L. N., Bartenev, I. I., & Lazutina, N. A. (2020). neplodov sakharnoi svekly v kagatakh [Influence Tekhnologicheskoe kachestvo sakharnoi svekly v of organic fertilizers and doses of nitrogen ap- zavisimosti ot sortovykh osobennostei i agrotekh- plication on quality of sugar beet root storage in nicheskikh priemov vozdelyvaniya [Technological clamps]. Zashchita rastenii [Plant Protection], 41, quality of sugar beet depending on a variety pecu- 296-306. liarities and agrotechnical methods of cultivation]. Marchuk, I. U., & Yashchenko, L. A. (2008). Vliyanie Sakharnaya svekla [Sugar Beet], 3, 21-25. dlitel’nogo primeneniya udobrenii v zernovo-svek- lovichnom sevooborote zony lesostepi Ukrainy Putilina, L. N., Dvoryankin, E. A., & Smirnov, M. A. na produktivnost’ svekly sakharnoi [Influence of (2017). Sveklosakharnyi kompleks Rossii: sostoy- long-term application of fertilizers in a grain-beet anie i napravleniya razvitiya [Sugar-beet com- crop rotation of the Ukraine forest-steppe zone plex of Russia: state and directions of develop- on sugar beet productivity]. Problemy agrokhimii ment]. Vestnik VGUIT [Bulletin of Voronezh State i ekologii [Problems of Agricultural Chemistry and University], 79(2), 180-190. Ecology], 4, 20-23. Minakova, O. A., Aleksandrova, L. V., & Kunitsyn, D. A. Roik, N. V., Zarishnyak, A. S., & Ionitsoi, Yu. S. (2014). (2018). Izmenenie pochvennogo plodorodi- Adaptatsiya gibridov sakharnoi svekly k ra- ya i urozhainosti sakharnoi svekly pri dli- zlichnym fonam pitaniya [Adaptation of sugar tel’nom primenenii udobrenii v zernoparopro- beet hybrids to different nutrient backgrounds]. pashnom sevooborote lesostepi Tsen-tral’nogo Sakharnaya svekla [Sugar Beet], 3, 24-27. Chernozemnogo regiona [Changes in soil fertil- ity and yield of sugar beet with long-term use of Sheudzhen, A. Kh., Stolyarov, A. S., fertilizers in the grain-fallow crop rotation of the Leplyavchenko,  L.  P., Gromova, L. I., Suetov, V.  P., forest-steppe of the Central Black Earth Region]. Onishchenko, L. M., Drozdova, V. V., & Agrokhimiya [Agrochemistry], 1, 52-60. https://doi. Erezenko,  E.  E. (2008). Vliyanie doz i sochetanii org/10.7868/S0002188118010052 mineral’nykh udobrenii na urozhainost’ i kachest- Minakova, O. A., Aleksandrova, L. V., & Pod- vo sel’skokhozyaistvennykh kul’tur vozdelyvani- vigina, T. N. (2020). Sravni-tel’naya produktivnost’ ya na chernozeme vyshchelochennom Zapadnogo inostrannogo i otechestvennykh gibridov sakhar- Predkavkaz’ya [Influence of mineral fertilizer dos- noi svekly v statsionarnom opyte v 2020 godu es and combinations on yield and quality of crops [Comparative productivity of a foreign and domes- cultivated in leached chernozem of West Fore- tic sugar beet hybrids in a long-term experiment Caucasus]. Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo in 2020]. Sakhar [Sugar], 11, 44-48. https://doi. agrarnogo universiteta [Proceedings of Kuban State org/10.24411/2413-5518-2020-11106 Agrarian University], 431, 160-184. Mineev, V. G. (2004). Agrokhimiya [Agricultural Chemistry]. Moscow: Kolos. Shpaar, D., Dreger, D., & Zakharenko, A. (2012). Sakharnaya svekla: Vyrashchivanie, uborka, khrane- nie [Sugar beet: Growing, Harvesting, Storage]. Moscow: DLV Agrodelo. Smirnov, M. A. (2018). Proizvodstvo sakharnoi svekly v Rossii: Sostoyanie, problemy, napravleniya razvi- tiya [Sugar beet production in Russia: state, prob- ХИ ПС №1 – 2022 104

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК lems and directions of development]. Sakharnaya vennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of Altai svekla [Sugar Beet], 7, 2-7. State Agrarian University], 11, 7-12. Smurov, S. I., Ievlev, D. M., Grigorov, O. V., & Zheryakov, E. V. (2015). Produktivnost’ gibridov Shestakova, R. I. (2008). Produktivnost’ otechest- sakharnoi svekly v usloviyakh Penzenskoi oblas- vennykh i zarubezhnykh gibridov na raznykh fon- ti [Productivity of sugar beet hybrids under condi- akh pitaniya [Productivity of domestic and for- tions of Penza region]. Agrarnyi nauchnyi zhurnal eign hybrids with different nutrient backgrounds]. [Agrarian Scientific Journal], 12, 15-18. Sakharnaya svekla [Sugar Beet], 5, 28-30. Abdel-Motagalli, F. M. F., & Attia, K. K. (2009). Svyatova, O. V., & Soloshenko, V. M. (2008). Otsenka Response of sugar beet plants to nitrogen and urovnya konkurentospo-sobnosti otechestvenny- potassium fertilization in sandy calcareous soil. kh sortov i gibridov sakharnoi svekly [Evaluation International Journal of Agriculture & Biology, 11(6), of competitiveness level of domestic sugar beet 695-700. varieties and hybrids]. Vestnik Kurskoi gosudarst- Fasahat, P., Aghaeezadeh, M., Jabbari, L., Hemayati, S., vennoi sel’skokhozyaistvennoi akademii [Bulletin of & Townson, P. (2018). Sucrose Accumulation Kursk State Agricultural Academy], 4, 53-58. in Sugar Beet: From Fodder Beet Selection to Tsvei, Ya. P., Prisyazhnyuk, O. I., Bondar’, S. A., & Genomic Selection. Sugar Tech, 20(6), 635-644. Senchuk, S. N. (2019). Zavisimost’ kachestva sakhar- Hlisnikovský, L., Menšík, L., Křížová, K. & Kunzová, E. noi svekly ot udobreniya i sevooborotov [Dependence (2021). The effect of farmyard manure and mineral of sugar beet quality on fertilizer and crop rotations]. fertilizers on sugar beet beetroot and top yield and Sakharnaya svekla [Sugar Beet], 6, 13-16. soil chemical parameters. Agronomy, 11(1), 133. Tyutyunov, S. I., Nikitin, V. V., & Solovichenko, V. D. https://doi.org/10.3390/agronomy11010133 (2016). Vliyanie dlitel’nogo primeneniya udobrenii Islamgulov, D., Alimgafarov, R., Ismagilov, R., Ba- na produktivnost’ i kachestvo sakharnoi svek- kirova, A., Muhametshin, A., Enikiev, R., Ahiya- ly [Influence of long-term application on produc- rov, B., Ismagilov, K., Kamilanov, A. & Nurligajnov, tivity and quality of beet sugar]. Mezhdunarodnyi R. (2019). Productivity and technological features nauchno-issledovatel’skii zhurnal [International of sugar beet root crops when applying of different Research Journal], 5(6), 198-203. doses of nitrogen fertilizer under the conditions Zavoloka, I. P., Gostev, O. N., & Vereshchagin, Yu. I. of the middle cis-ural region. Bulgarian Journal of (2016). Produktivnost’ gibridov sakharnoi svek- Agricultural Science, 25(S2), 90-97. ly otechestvennoi i zarubezhnoi selektsii v uslovi- Káš, M., Mühlbachová, G., & Kusá, H. (2019). Effect yakh severo-vostochnoi chasti TsChZ [Productivity of mineral and organic fertilization on sugar beet of domestic and foreign sugar beet hybrids un- yields and its qualitative characteristics under der conditions of the Central Black-Earth Region drought. Listy Cukrovarnické a Řepařské, 135(7-8), north-east part]. In Sbornik nauchnykh trudov, 239-244. posvyashchennyi 85-letiyu Michurinskogo gosudarst- Madritsch, S., Bomers, S., Posekany, A., Burg, A., vennogo agrarnogo universiteta [The collected scien- Birke, R., Emerstorfer, F., Turetschek, R., Otte, S., tific articles devoted to the 85th anniversary of the & Sehr, E. (2020). Integrative transcriptomics re- Mitchurinsk State Agrarian University] (vol. 4, pp. veals genotypic impact on sugar beet storability. 25-29). Michurinsk: Michurinskii gosudarstvennyi Plant Molecular Biology, 104(4-5), 359-378. https:// agrarnyi universitet. doi.org/10.1007/s11103-020-01041-8 Zheryakov, E. V. (2012). Otzyvchivost’ sorta i gibridov Maharjan, B. & Hergert, G. W. (2019). Composted cat- sakharnoi svekly na mineral’nye udobreniya tle manure as a nitrogen source for sugar beet [Responsivity of sugar beet variety and hybrids to production. Agronomy Journal, 111(2), 917-923. mineral fertilisers]. Vestnik Altaiskogo gosudarst- https://doi.org/10.2134/agronj2018.09.0567 ХИ ПС №1– 2022 105

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК УДК 615.322 https://doi.org/10.36107/spfp.2022.236 Изучение возможности использования фитокомплекса чеснока посевного и рябины обыкновенной в составе лекарственных форм Степанова Элеонора Федоровна Пятигорский медико-фармацевтический институт Адрес: 3573352, г. Пятигорск, пр. Калинина, д. 11 E-mail: [email protected] Ковтун Елена Владимировна Пятигорский медико-фармацевтический институт Адрес: 3573352, г. Пятигорск, пр. Калинина, д. 11 E-mail: [email protected], Чахирова Анна Анатольевна Пятигорский медико-фармацевтический институт Адрес: 3573352, г. Пятигорск, пр. Калинина, д. 11 E-mail: [email protected] Огай Марина Алексеевна Пятигорский медико-фармацевтический институт Адрес: 3573352, г. Пятигорск, пр. Калинина, д. 11 E-mail: [email protected] Погребняк Людмила Влавдимировна Пятигорский медико-фармацевтический институт Адрес: 3573352, г. Пятигорск, пр. Калинина, д. 11 E-mail: [email protected], Нам Наталия Леонидовна ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России; Адрес: 117513, г. Москва, ул.Островитянова, 1 E-mail: [email protected] Известно, что масляные извлечения из плодов рябины оказывают ранозаживляющее, язвозаживляющее и противовоспалительное действие. Связано это с тем, что они богаты провитамином А - бета-каротином (до 20 мг%), а также витамином Р и аскорбиновой кислотой (до 200 мг%). Плоды рябины также содержат органические кислоты (яблочную, винную и лимонную), витамины K, Е и В, катехины, флавоноиды, антоцианы, фосфолипиды, тритерпеновые сапонины, криптоксантин, сорбит, микроэлементы (марганец, железо, цинк, медь, магний), эфирные масла. Лечебные свойства чеснока также обусловлены его богатым химическим составом. В растении находится значительное количество гликозида аллиина и других серосодержащих веществ с бактерицидным действием. Создание лекарственной формы на основе фитокомплексов рябины обыкновенной и чеснока посевного, сочетающей в себе все полезные свойства, с возможностью применения в гастроэнтерологии, является перспективной и несомненно актуальной. Были изучены качественные и количественные характеристики масляного экстракта рябины обыкновенной, разработан состав и технология мягких желатиновых капсул, содержащих масляные экстракты рябины обыкновенной и чеснока посевного, и твердых желатиновых капсул, содержащих исследуемое соединение включения. Ключевые слова: плоды рябины, каротиноиды, чеснок посевной, масляные экстракты,-циклодекстрин, желатиновые капсулы ХИ ПС №1 – 2022 106

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Введение жащиеся в ее составе, оказывают противовоспа- лительное, ранозаживляющее, противоожоговое и В настоящее время язвенная болезнь желудка и мембраностабилизирующее действие. Масляные двенадцатиперстной кишки является ведущей па- извлечения из плодов рябины, содержащие зна- тологией среди заболеваний желудочно-кишеч- чительное количество каротиноидов, оказывают ного тракта. К сожалению, болезнь затрагивает ранозаживляющее, язвозаживляющее и противо- в основном людей в наиболее социально актив- воспалительное действие (Абдуллина и др., 2020). ном возрасте, наблюдается тенденция к увеличе- В луковицах чеснока содержатся сероазотсодер- нию числа страдающих ею детей, в связи, с чем жащие соединения: аджоен, аллиин, эфирные проблема является не только медицинской, но и масла, полисахариды, флавоноиды, жирное мас- относится к разряду проблем социальной и эко- ло, и др. (Орехов, 1998; Слепко и др., 1994; Кара- номической значимости (Крылова, 2009) сёва & Белова, 2019; Ткачева & Сапронова, 2019; Семкина, 2005; Богачев и др., 2019). Луковицы со- Фитотерапия – одна из основных частей тра- держат углеводы, фитостерины, полисахариды, диционной медицины и на сегодняшний день инулин, минеральные вещества (соли йода, каль- широко используется в клинической практике. ция, фосфора, магния, микроэлементы), органи- Большинство заболеваний вполне успешно мож- ческие кислоты и витамины А, Е, С, B, D, PP (Price но лечить лекарственными растениями, так как & Rhodes, 1997; Patil & Pike, 1995). ЛП на основе фитосредства оказывают выраженное терапевти- масла чеснока оказывают антимикробное, фибри- ческое действие. Заболевания органов пищева- нолитическое, гепатозащитное и антиоксидант- рения требуют длительного и систематического ное действие (Arhan et al., 2001; Patil B.S., Patil & лечения, а продолжительный прием синтетиче- Pike,1995; Prasad et al., 1996; Чилачава и др., 2020). ских препаратов вызывают серьезные побоч- Представленные данные свидетельствуют о необ- ные эффекты. Поэтому для лечения заболеваний ходимости разработки новых эффективных соста- ЖКТ более оправдано применение средств рас- вов для лечения заболеваний ЖКТ. тительного происхождения (ЛРСП), т.к. они ме- нее токсичны и обладают широким спектром Целью работы явилась разработка препаратов фармакологического действия. Также немало- в форме капсул на основе масляных экстрактов важной особенностью фитотерапии являются рябины и чеснока, а также исследование воз- доступность и относительная дешевизна препа- можности получения соединения включения с ратов из лекарственных растений, особенно по -циклодекстрином, Такие важные преимуще- сравнению с современными синтетиками (Мака- ства желатиновых капсул, как способность быстро ров и др., 2001). набухать, растворяться, всасываться в желудочно – кишечном тракте, возможность скрывать непри- При лечении язвенной болезни желудка и две- ятный запах лекарств, обеспечивая стабилизацию надцатиперстной кишки необходимо учиты- ряда неустойчивых препаратов, завоевали капсу- вать, что нарушается секреторная, моторная, лам признание в медицине и их применение в га- эвакуаторная функции желудка, а течение бо- строэнтерологии. лезни сопровождается болью и кровотечением. В этой связи предпочтение отдается лекарствен- Материалы и методы исследования ным растениям, обладающим обволакивающи- ми, противовоспалительными, антимикробными, Материалы регенерирующими, спазмолитическими, кровоо- станавливающими и седативными свойствами Объектами исследования нами были выбраны ря- (Можеренков и др., 1997). Стимуляция процессов бина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.) и чеснок регенерации слизистой оболочки достигается на- посевной ( Allium sativum L.). значением репарантов – средств, влияющих на белковый обмен. К этой группе следует отнести Оборудование каротиноиды, обладающие ранозаживляющими и эпителизирующими свойствами (Иванова и др., Магнитная мешалка (ММ3М (Россия), «IKA», пе- 2004; Лапин и др., 2019). Плоды рябины содержат ремешивающее устройство (ES-8300, «ЭКРОС», целый комплекс БАВ: витамины Р, С, Е, каротино- Россия), набор сит («Вибротехник», Россия), те- иды, дубильные вещества, сапонины, фосфолипи- стер для определения насыпной плотности (SVM, ды, рибофлавин (Семкина, 2005; Колганова, 1999; «ERWEKA», Германия), тестер для определения Кулабухова и др., 2019). Рябина обыкновенная распадаемости (ZT 220, «ERWEKA», Германия). широко применяется в медицине, т.к. БАВ, содер- ХИ ПС №1– 2022 107

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Методы Дальнейшим этапом нашей работы явилась разра- ботка технологии соединения включения получен- В основе процессов лежит метод репрессования и ных масляных экстрактов с -циклодекстрином непрерывное противоточное, равновесное экстра- (Гирфанов & Шикова, 2016). В качестве лекар- гирование в батарее массообменников, с прину- ственной формы нами были выбраны капсулы. дительным отделением жидкой фазы от твёрдой, Важное значение имеет способ получения капсул, путём воздействия на неё высокого давления. он во многом определяет стабильность препарата, скорость высвобождения из лекарственной фор- Оценку качества проводили по следующим показа- мы, интенсивность его всасывания и, в конечном телям: органолептические свойства, растворимость, итоге, терапевтический эффект. (Курегян & Пе- подлинность, плотность, кислотное число, число чинский, 2017) омыления, йодное число и количественное опреде- ление основных биологически активных веществ Мягкие желатиновые капсулы получали методом (Арчинова & Андреева, 2000; Иванова и др., 2004). погружения. Производственный процесс склады- вался из следующих операций: Для получения масляных экстрактов был выбран метод мацерации с нагреванием. Для получения – приготовление желатинового раствора; соединений включения нами использованы масля- – изготовление открытых с одного конца капсул; ный экстракт рябины обыкновенной, масляный экс- – наполнение; тракт чеснока посевного, а также -циклодекстрин. – запайка; – обработка капсул; Из двух наиболее используемых в технологии спо- – анализ данных. собов получения соединении включения, а имен- но способ соосаждения и способ растирания, нами При оценке качества мягких капсул с масляными был выбран способ растирания, позволяющий по- экстрактами рябины и чеснока, а также твёрдых лучить соединение включения с большей кон- капсул с исследуемым соединением определяли центрацией каротиноидов. Методика получения среднюю массу и отклонения в массе, содержа- соединений включения методом растирания за- ние лекарственного вещества, однородность до- ключалась в механическом смешивании под дав- зирования, распадаемость и растворение. Оценку лением -циклодекстрина и других компонентов. качества масляного экстракта чеснока посевного Технология длительна, но проста, в связи, с чем проводили по показателям: органолептические имеет широкое распространение. Нами проведён свойства, растворимость, подлинность, плотность, предварительный подбор соотношения -цикло- кислотное число, число омыления, йодное число декстрина и смеси масляных экстрактов рябины (Слепко и др., 1994; Иванова, 2004). и чеснока для получения соединения включения, представляющего собой однородную сыпучую Результаты и их обсуждение массу. Оптимальным оказалось соотношение 1:5. В полученном соединении включения было опре- Был получен масляный экстракт рябины обыкно- делено содержания каротиноидов. венной и масляный экстракт чеснока посевного, обогащенный серосодержащими соединениями, Процедура исследования в частности, аджоеном (Листов & Гаманина, 1998; Шиков и др., 2004). На основании проведённых На кафедре фармацевтической технологии с нами расчётов и исследований была разработана курсом медицинской биотехнологии в ПМФИ, технологическая схема получения масляного экс- группой авторов разработан способ получения тракта чеснока посевного и определены основные жирного масла и масляного экстракта рябины показатели его качества. Результаты представле- обыкновенной методом репрессования (Чахиро- ны в Таблице 1. ва и др., 2005), позволяющий наиболее полно из- влечь липофильную фракцию из плодов рябины В настоящее время разработаны и используют- обыкновенной и получить препарат с высоким со- ся различные пути повышения растворимости держанием каротиноидов и токоферолов. лекарственных веществ: использование специ- альных вспомогательных веществ - промоторов Следующим компонентом фитокомплекса был всасывания; солюбилизация; получение твердых выбран масляный экстракт чеснока посевного, для дисперсных систем; включение в липосомы, на- получения которого был выбран метод мацера- нокапсулы и другие. К числу таких методов отно- ции с нагреванием. ХИ ПС №1 – 2022 108

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Таблица 1 гическом процессе производства капсул имеют Оценка качества масляного экстракта чеснока по- значение такие технологические характеристи- севного ки сыпучих капсулируемых материалов, как на- сыпная плотность, сыпучесть, поэтому нами были Показатель Результаты определений проведены исследования по определению этих показателей для соединения включения, содер- Плотность г/см3 0,927±0,53 жащего масляные экстракты рябины обыкновен- ной и чеснока посевного с -циклодекстрином. Кислотное число 4,2±0,25 Число омылений 174,1±0,97 Йодное число 128,3±1,2 Исследуемая капсулируемая смесь относится к 140,64 ±0,53 лёгким сыпучим материалам, плотность которых Содержание токо- н<600 кг/м3, а сыпучесть капсулируемого мате- феролов мг/% риала можно охарактеризовать, как хорошую, что позволяет обеспечить равномерное наполне- сится также включение лекарственных веществ в ние капсул. С целью изготовления капсул соеди- комплекс циклодекстрина, который был исполь- нение включения масляных экстрактов рябины и зован. чеснока с -циклодекстрином, просеивали и рас- фасовывали в твёрдые желатиновые капсулы оп- Включение молекулы лекарственного вещества в тимального размера по 1,3г. молекулу циклодекстрина приводит к значитель- ным изменениям физико-химических, и даже Нами установлено, что полученные мягкие и твер- биологических свойств молекулы лекарственно- дые капсулы соответствуют требованиям ГФ IV. го вещества, а именно: увеличению стабильности, Cредняя масса мягких желатиновых капсул рав- снижению летучести, улучшению растворимости на 1,5г; твёрдых 1,340г . Отклонение в массе не и биодоступности (Гирфанов & Шикова, 2016). превышает 10 %. Все образцы мягких капсул пол- В Таблице 2 представлены результаты количе- ностью растворялись в среднем за 8 минут, твёр- ственного определения каротиноидов и соедине- дых – 11 минут с момента включения тестера для ний включения. определения распадаемости (ZT 220, «ERWEKA», Германия). Таблица 2 Результаты количественного определения кароти- Кроме того, проведено количественное определе- ноидов в соединении включения ние каротиноидов в полученных капсулах. Содер- жание каротиноидов в мягких капсулах составило Определено, мг%, Xi Метрологические 0,60±2,09% и в твердых 0,099±2,03% (Ищенко & характеристики Нужная, 2016; Супрун, 2016). 8,1 S=0,097 7,98 S =0,04 Выводы 7,85 =0,102 Разработана и модифицирована технологиче- 8,04 =1,27 ская схема производства желатиновых капсул с масляными экстрактами рябины обыкновенной 8,00±1,27% и чеснока посевного. Результаты исследований 8,11 показывают, что соединение включения масля- ных экстрактов рябины обыкновенной и чесно- 7,97 ка посевного, содержат достаточные количества -каротина, что позволяет расширить ассорти- Учитывая содержание каротиноидов в масляном мент противовоспалительных и ранозаживляю- экстракте рябины и в полученном соединении щих средств. включения, можно сделать вывод, что масляный экстракт в соединении включения составляет приблизительно 6,28%. В качестве лекарствен- ной формы были выбраны капсулы, преимуще- ства которых очевидны. Нами был разработан состав и технология мягких Литература желатиновых капсул, содержащих масляные экс- тракты рябины обыкновенной и чеснока посев- Абдуллина, Р. Г., Денисова, С. Г., Пупыкина, К. А., ного, и твердых желатиновых капсул, содержащих & Шигапов, З. Х. (2020). Содержание каротино- исследуемое соединение включения. В техноло- идов в плодах некоторых представителей рода ХИ ПС №1– 2022 109

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК sorbus l. при интродукции. Химия раститель- Крылова, С. Г. (2006). Гастрозащитные средства ного сырья, 1, 229-235. https://doi.org/10.14258/ природного происхождения. Российские апте- jcprm.2020015543 ки, 12, 29-30. Арчинова, Т. Ю., & Андреева, И. Н. (2000). Разработка оптимального способа количе- Кулабухова, Н. В., Козупова, О. Н., Ясинская, Д. С., ственного анализа и стандартизации препа- & Коношина, С. Н. (2019). Растительные ка- ратов, содержащих -каротин. В Региональная ротиноиды: физиологическая роль и спосо- конференция по фармации, фармакологии и под- бы выделения. В Молодежная наука - гарант готовке кадров: Материалы 55-й региональной инновационного развития АПК: Материалы X конференции по фармации, фармакологии и под- Всероссийской (национальной) научно-практиче- готовке кадров (с. 349). Пятигорск: Пятигорская ской конференции студентов, аспирантов и мо- государственная фармацевтическая академия. лодых ученых (с. 165-169). Курск: Курская госу- Богачев, А. А., Фоминых, М. М., & Хомутов, Т. О. дарственная сельскохозяйственная академия (2019). Содержание суммы каротиноидов и экс- им. профессора И.И. Иванова. трактивных веществ в плодах рябины обыкно- венной (sorbusaucuparia). Вестник пензенского Курегян, А. Г., & Печинский, С. В. (2017). Сов- государственного университета, 4, 77-80. мещенная технология получения микрокапсул Гирфанов, Н. Ф., & Шикова, Ю. В. (2016). Влияние с каротиноидами и спансул на их основе. В вспомогательных веществ на высвобождение Медицина и фармакология: Научные приорите- каротиноидов. В Фармацевтическое образова- ты учёных: Сборник научных трудов по итогам ние, наука и практика: Горизонты развития: международной научно-практической конферен- Материалы всероссийской научно-практической ции (с. 61-64). Пермь: Федеральный центр нау- конференции с международным участием, посвя- ки и образования Эвенсис. щенной 50-летию фармацевтического факуль- тета КГМУ (с. 319-321). Курск: Курский госу- Лапин, А. А., Ферубко, Е. В., Зеленков, В. Н., & дарственный медицинский университет. Даргаева, Т. Д. (2019). Изучение антиоксидант- Иванова, С. А., Вайнштейн, В. А., & Каухова, И. Е. ной активности растительного сбора противо- (2004). Изучение экстракции плодов рябины и язвенного действия и входящих в него компо- шиповника двухфазной системой экстраген- нентов. Бутлеровские сообщения, 60(10), 60-66. тов. В Актуальные проблемы создания новых ле- карственных препаратов лекарственного про- Листов, С. А., & Гаманина, Г. И. (1988). исхождения: Материалы VIII Международного Определение серы в лекарственных средствах съезда Фитофарм (с. 660-664). Финляндия: природного происхождения. Химия природных Миккели. соединений, 3, 385-389. Ищенко, А. В., & Нужная, Т. В. (2016). Поиск не- традиционных источников получения нату- Макаров, В. Г., Рыженков, В. Е., Александрова, А. Е. ральных каротиноидов. В Явления переноса в и др. (2001). Экспериментальное изучение ги- процессах и аппаратах химических и пищевых полипидемической активности нового пре- производств: Материалы II международной на- парата на основе чеснока (Allium sativum L., учно-практической конференции (с. 329-332). сем. Alliaceae)  – аджонол. В Актуальные про- Воронеж: Воронежский государственный уни- блемы создания новых лекарственных препа- верситет инженерных технологий. ратов природного происхождения: Материалы Карасёва, Н. Ю., & Белова, Т. А. (2019). V Международного съезда (с. 247). СПб.: Фунгицидные и фитоцидные свойства био- Петродворец. логически активных веществ фитогенно- го происхождения. В Современная парадигма Можеренков, В. П., Троянский, И. В., & естественных и технических наук: Сборник на- Дубровина, Е. В. (1997). Целебные свойства чес- учных трудов по материалам международной нока. Медицинская помощь, 4, 35-36. научно-практической конференции (с. 43-46). Белгород: Агентство перспективных научных Орехов, А. Н. (1998). Новые перспективы ле- исследований. чения атеросклероза: Препараты чеснока. Колганова, Т. В. (1999). Разработка способов полу- Терапевтический архив, 70(8), 75-78. чения комплексных препаратов каротиноидов из растительного сырья [Кандидатская диссерта- Семкина, О. А. (2005). Биологически активные ве- ция, Московский государственный университет щества плодов рябины обыкновенной и пер- пищевых производств]. М., Россия. спективы их промышленного использования. Химико-фармацевтический журнал, 39(7), 68-69. Слепко, Г. И., Лобарева, Л. С., Михайленко, Л. Я., & Шатнюк, Л. Н. (1994). Биологически активные компоненты чеснока и перспективы их исполь- зования в лечебно-профилактическом питании (обзор). Вопросы питания, 5, 28-31. Супрун, Н. П. (2016). Способы экстракции ка- ротиноидов из растительного сырья ХИ ПС №1 – 2022 110

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК в сборнике: Современные проблемы и перспек- севного и ферментированного чеснока. Мodern тивные направления инновационного разви- science, 5-4, 33-35. тия науки. В Современные проблемы и перспек- Шиков, А. Н., Макаров, В. Г., & Рыженков, В. Е. тивные направления инновационного развития (2004). Растительные масла и масляные экс- науки: Сборник статей международной науч- тракты: Технология, стандартизация, свой- но-практической конференции (с. 77-78). Уфа: ства. М.: Русский врач. Аэтерна. Arhan, M., Oztuk, H. S., Turhan, N., Aytac, B., Ткачёва, Ю. С., & Сапронова, С. Г. (2019). Рябина Guven, M. C., Olcay, E., & Durak, I. (2009). Hepatic обыкновенная (sorbus aucuparia l.) как источ- oxidant/antioxidant status in cholesterol-fed ник содержания аскорбиновой кисло- rabbits: Effects of garlic extracts. Hepatology ты. В Образование России и актуальные во- Research, 39(1), 70-77. https://doi.org/10.1111/ просы современной науки: Сборник статей II j.1872-034X.2008.00401.x Всероссийской научно-практической конферен- Patil, B. S., & Pike, L. M. (1995). Distribution of ции (с. 98-101). Пенза: Пензенский государ- quercetin content in different rings of various ственный аграрный университет. coloured onion (Allium cepa L.) cultivars. Journal Чахирова, А. А., Верещагина, В. В., Богданов, А. Н., of Horticulturical Science, 70(4), 643-650. https:// & Погорелов, В. И. (2005). Технологическая схе- doi.org/10.1080/14620316.1995.11515338 ма получения жирного масла из плодов рябины Prasad, K., Laxdal, V. A., Yu, M., & Raney, B. L. обыкновенной. В Разработка, исследование и (1996). Evaluation of hydroxyl radical-scavenging маркетинг новой фармацевтической продукции: property of garlic. Molecular and Cellular Сборник научных трудов (с. 161-163). Пятигорск: Biochemistry, 154(1), 55-63. Пятигорская государственная фармацевтиче- Price, K. R., & Rhodes, M. J. (1997). Analysis of ская академия. the major flavonol glycosides present in four Чилачава, К. Б., Лыгина, А. Е., & Половецкая О.С. varieties of Onion (Allium cepa) and changes in (2020). Сравнительная характеристика химиче- composition resulting from autolysis. Journal of ских свойств и биологической активности по- Agricultural and Food Chemistry, 74, 331-339. ХИ ПС №1– 2022 111

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Study of the Possibility of Using a Phytocomplex of Seed Garlic and Mountain Ash in the Composition of Dosage Forms Eleonora F. Stepanova Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute Branch of the Volgograd SMU of the Ministry of Health of the Russian Federation, 11, Kalinina Ave., Pyatigorsk, 357500, Russian Federation E-mail: [email protected] Elena V. Kovtun Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute Branch of the Volgograd SMU of the Ministry of Health of the Russian Federation, 11, Kalinina Ave., Pyatigorsk, 357500, Russian Federation E-mail: [email protected], Ludmila V. Pogrebnyak Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute Branch of the Volgograd SMU of the Ministry of Health of the Russian Federation, 11, Kalinina Ave., Pyatigorsk, 357500, Russian Federation E-mail: [email protected], Anna A. Chahirova Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute Branch of the Volgograd SMU of the Ministry of Health of the Russian Federation, 11, Kalinina Ave., Pyatigorsk, 357500, Russian Federation E-mail: [email protected] Marina A. Ogay Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute Branch of the Volgograd SMU of the Ministry of Health of the Russian Federation 11, Kalinina Ave., Pyatigorsk, 357500, Russian Federation E-mail: [email protected] Natalia L. Nam FSAOU V RNIMU n. N.I. Pirogov of the Ministry of Health of Russia 1, Ostrovityanova str., Moscow, 117513, Russian Federation E-mail: [email protected] Oil extraction from the fruits of mountain ash containing a significant amount of carotene and carotenoids, have a sorehealing, ulcerative and antiphlogistic effect. This is due to the fact that the fruits of mountain ash are rich provitamin A - beta-carotene (20 mg%) and vitamin P, and ascorbic acid (up to 200 mg%). Rowan berries also contain organic acids (apple, wine and lemon), vitamins K, E and B, catechins, flavonoids, anthocyanins, phospholipids, triterpene saponins, cryptoxanthin, sorbitol, trace elements (manganese, iron, zinc, copper, magnesium), essential oils. Medicinal properties of garlic are due to its rich chemical composition. The plant contains a significant amount of alliin glycoside and other sulfur-containing substances with a bactericidal effect. In this work investigated the possibility of obtaining drugs in the form of capsules based on oil extracts of mountain ash and garlic, as well as clathrate complexes of -cyclodextrin, and their use in gastroenterology. As a result of pharmacological researches have established that capsules with oil extracts of mountain ash and garlic seedlings and capsules with the tested clathrate complexes belong to the 6th toxicity class and have a gastroprotective effect. Keywords: fruits of ashberry (rowan) tree, carotenoids, garlic seeds (Allium Sativum), oil extracts, -cyclodextrin, gelatin capsules ХИ ПС №1 – 2022 112

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК References ological activity of sown and fermented garlic]. Modern science [Modern Science], 5-4, 33-35. Abdullina, R. G., Denisova, S. G., Pupykina, K. A., & Girfanov, N. F., & Shikova, Yu. V. (2016). Vliyanie Shigapov, Z. Kh. (2020). Soderzhanie karotinoidov vspomogatel’nykh veshchestv na vysvobozhde- v plodakh nekotorykh predstavitelei roda sorbus l. nie karotinoidov [Influence of excipients on the pri introduktsii [The content of carotenoids in the release of carotenoids]. In Farmatsevticheskoe fruits of some representatives of the genus sor- obrazovanie, nauka i praktika: Gorizonty razvitiya: bus l. at introduction]. Khimiya rastitel’nogo syr’ya Materialy vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi kon- [Chemistry of Plant Raw Materials], 1, 229-235. ferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, posvyash- https://doi.org/10.14258/jcprm.2020015543 chennoi 50-letiyu farmatsevticheskogo fakul’teta KGMU [Pharmaceutical education, science and prac- Archinova, T. Yu., & Andreeva, I. N. (2000). tice: Horizons of development: Proceedings of the Razrabotka optimal’nogo sposoba kolichestven- All-Russian scientific and practical conference with nogo analiza i standartizatsii preparatov, soder- international participation, dedicated to the 50th an- zhashchikh -karotin [Development of an op- niversary of the Faculty of Pharmacy of KSMU] (pp. timal method for quantitative analysis and 319-321). Kursk: Kurskii gosudarstvennyi med- standardization of preparations containing itsinskii universitet. -carotene]. In Regional’naya konferentsiya po far- Ishchenko, A. V., & Nuzhnaya, T. V. (2016). Poisk ne- matsii, farmakologii i podgotovke kadrov: Materialy traditsionnykh istochnikov polucheniya natu- 55-i regional’noi konferentsii po farmatsii, farma- ral’nykh karotinoidov [Search for non-tradition- kologii i podgotovke kadrov [Regional Conference al sources of obtaining natural carotenoids]. In on Pharmacy, Pharmacology and Training: Yavleniya perenosa v protsessakh i apparatakh kh- Proceedings of the 55th Regional Conference on imicheskikh i pishchevykh proizvodstv: Materialy II Pharmacy, Pharmacology and Training] (p. 349). mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii Pyatigorsk: Pyatigorskaya gosudarstvennaya far- [Transfer Phenomena in Processes and Apparatuses matsevticheskaya akademiya. of Chemical and Food Production: Proceedings of the 2nd International Scientific and Practical Bogachev, A. A., Fominykh, M. M., & Khomutov, T. Conference] (pp. 329-332). Voronezh: Voronezhskii O. (2019). Soderzhanie summy karotinoidov i ek- gosudarstvennyi universitet inzhenernykh tekh- straktivnykh veshchestv v plodakh ryabiny obyk- nologii. novennoi (sorbusaucuparia) [The content of the Ivanova, S. A., Vainshtein, V. A., & Kaukhova, I. E. sum of carotenoids and extractive substances in (2004). Izuchenie ekstraktsii plodov ryabiny i shi- the fruits of mountain ash (sorbusaucuparia)]. povnika dvukhfaznoi sistemoi ekstragentov [Study Vestnik penzenskogo gosudarstvennogo universiteta of the extraction of rowan and wild rose fruits by [Bulletin of the Penza State University], 4, 77-80. a two-phase system of extractants]. In Aktual’nye problemy sozdaniya novykh lekarstvennykh prepa- Cemkina, O. A. (2005). Biologicheski aktivnye vesh- ratov lekarstvennogo proiskhozhdeniya: Materialy chestva plodov ryabiny obyknovennoi i perspektivy VIII Mezhdunarodnogo s”ezda Fitofarm [Actual ikh promyshlennogo ispol’zovaniya [Biologically problems of creating new drugs of medicinal ori- active substances of the fruits of mountain ash gin: Proceedings of the 8th International Congress of and prospects for their industrial use]. Khimiko- Phytopharm] (pp. 660-664). Finlyandiya: Mikkeli. farmatsevticheskii zhurnal [Chemical Pharmaceutical Karaseva, N. Yu., & Belova, T. A. (2019). Fungitsidnye i Journal], 39(7), 68-69. fitotsidnye svoistva biologicheski aktivnykh vesh- chestv fitogennogo proiskhozhdeniya [Fungicidal Chakhirova, A. A., Vereshchagina, V. V., Bogdanov, A. N., and phytocidal properties of biologically active & Pogorelov, V. I. (2005). Tekhnologicheskaya skhe- substances of phytogenic origin]. In Sovremennaya ma polucheniya zhirnogo masla iz plodov ryabiny paradigma estestvennykh i tekhnicheskikh nauk: obyknovennoi [Technological scheme for obtain- Sbornik nauchnykh trudov po materialam mezh- ing fatty oil from the fruits of mountain ash]. In dunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii Razrabotka, issledovanie i marketing novoi farmat- [Modern paradigm of natural and technical scienc- sevticheskoi produktsii: Sbornik nauchnykh trudov es: Collection of scientific papers based on the ma- [Development, research and marketing of new pharma- terials of the international scientific and practical ceutical products: Collection of scientific papers] (pp. conference] (pp. 43-46). Belgorod: Agentstvo pers- 161-163). Pyatigorsk: Pyatigorskaya gosudarstven- pektivnykh nauchnykh issledovanii. naya farmatsevticheskaya akademiya. Kolganova, T. V. (1999). Razrabotka sposobov po- lucheniya kompleksnykh preparatov karotinoidov iz Chilachava, K. B., Lygina, A. E., & Polovetskaya O.S. (2020). Sravnitel’naya kharakteristika khimich- eskikh svoistv i biologicheskoi aktivnosti posev- nogo i fermentirovannogo chesnoka [Comparative characteristics of the chemical properties and bi- ХИ ПС №1– 2022 113

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК rastitel’nogo syr’ya [Development of methods for L., family Alliaceae) – ajonol]. In Aktual’nye problemy obtaining complex preparations of carotenoids sozdaniya novykh lekarstvennykh preparatov prirodno- from plant materials] [Candidate Dissertation, go proiskhozhdeniya: Materialy V Mezhdunarodnogo Moskovskii gosudarstvennyi universitet pish- s”ezda [Actual problems of creating new drugs of nat- chevykh proizvodstv]. Moscow, Russia. ural origin: Proceedings of the 5th International Krylova, S. G. (2006). Gastrozashchitnye sredstva Congress] (p. 247). S-Petersburg: Petrodvorets. prirodnogo proiskhozhdeniya [Gastroprotective Mozherenkov, V. P., Troyanskii, I. V., & Dubro- agents of natural origin]. Rossiiskie apteki [Russian vina,  E.  V. (1997). Tselebnye svoistva chesnoka pharmacies], 12, 29-30. [Healing properties of garlic]. Meditsinskaya po- Kulabukhova, N. V., Kozupova, O. N., Yasinskaya, D. S., moshch’ [Health Care], 4, 35-36. & Konoshina, S. N. (2019). Rastitel’nye karotinoi- Orekhov, A. N. (1998). Novye perspektivy lecheni- dy: fiziologicheskaya rol’ i sposoby vydeleniya ya ateroskleroza: Preparaty chesnoka [New pros- [Plant carotenoids: physiological role and methods pects for the treatment of atherosclerosis: Garlic of isolation]. In Molodezhnaya nauka - garant inno- preparations]. Terapevticheskii arkhiv [Therapeutic vatsionnogo razvitiya APK: Materialy X Vserossiiskoi Archive], 70(8), 75-78. (natsional’noi) nauchno-prakticheskoi konferentsii Shikov, A. N., Makarov, V. G., & Ryzhenkov, V. E. studentov, aspirantov i molodykh uchenykh [Youth (2004). Rastitel’nye masla i maslyanye ekstrakty: science is a guarantor of the innovative development Tekhnologiya, standartizatsiya, svoistva [Vegetable of the agro-industrial complex: Proceedings of the X oils and oil extracts: Technology, standardization, All-Russian (national) scientific and practical con- properties]. Moscow: Russkii vrach. ference of students, graduate students and young sci- Slepko, G. I., Lobareva, L. S., Mikhailenko, L. Ya., & entists] (pp. 165-169). Kursk: Kurskaya gosudarst- Shatnyuk, L. N. (1994). Biologicheski aktivnye vennaya sel’skokhozyaistvennaya akademiya im. komponenty chesnoka i perspektivy ikh ispol’zo- professora I.I. Ivanova. vaniya v lechebno-profilakticheskom pitanii (ob- Kuregyan, A. G., & Pechinskii, S. V. (2017). zor) [Biologically active components of garlic and Sovmeshchennaya tekhnologiya polucheniya prospects for their use in therapeutic and preven- mikrokapsul s karotinoidami i spansul na ikh os- tive nutrition (review)]. Voprosy pitaniya [Nutrition nove [Combined technology for obtaining micro- Issues], 5, 28-31. capsules with carotenoids and spansul based on Suprun, N. P. (2016). Sposoby ekstraktsii karotinoidov them]. In Meditsina i farmakologiya: Nauchnye pri- iz rastitel’nogo syr’ya oritety uchenykh: Sbornik nauchnykh trudov po itog- Tkacheva, Yu. S., & Sapronova, S. G. (2019). Ryabina am mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi kon- obyknovennaya (sorbus aucuparia l.) kak istochnik ferentsii [Medicine and pharmacology: Scientific soderzhaniya askorbinovoi kisloty [Mountain ash priorities of scientists: Collection of scientific pa- (sorbus aucuparia l.) as a source of ascorbic acid]. pers based on the results of the international scien- In Obrazovanie Rossii i aktual’nye voprosy sovre- tific and practical conference] (pp. 61-64). Perm’: mennoi nauki: Sbornik statei II Vserossiiskoi nauch- Federal’nyi tsentr nauki i obrazovaniya Evensis. no-prakticheskoi konferentsii [Education in Russia Lapin, A. A., Ferubko, E. V., Zelenkov, V. N., & and Topical Issues of Modern Science: Collection Dargaeva, T. D. (2019). Izuchenie antioksidantnoi of Articles of the 2nd All-Russian Scientific and aktivnosti rastitel’nogo sbora protivoyazvenno- Practical Conference] (pp. 98-101). Penza: go deistviya i vkhodyashchikh v nego komponen- Penzenskii gosudarstvennyi agrarnyi universitet. v tov [The study of the antioxidant activity of herbal sbornike: Sovremennye problemy i perspektivnye collection of antiulcer action and its components]. napravleniya innovatsionnogo razvitiya nauki Butlerovskie soobshcheniya [Butlerov messages], [Methods for the extraction of carotenoids from 60(10), 60-66. plant materials in the collection: Modern prob- Listov, S. A., & Gamanina, G. I. (1988). Opredelenie sery lems and promising directions of innovative de- v lekarstvennykh sredstvakh prirodnogo proiskhozh- velopment of science]. In Sovremennye problemy i deniya [Determination of sulfur in medicinal prod- perspektivnye napravleniya innovatsionnogo razvi- ucts of natural origin]. Khimiya prirodnykh soedinenii tiya nauki: Sbornik statei mezhdunarodnoi nauch- [Chemistry of Natural Compounds], 3, 385-389. no-prakticheskoi konferentsii [Modern problems Makarov, V. G., Ryzhenkov, V. E., Aleksandrova, A. E. i dr. and promising directions of innovative development (2001). Eksperimental’noe izuchenie gipolipidemi- of science: Collection of articles of the international cheskoi aktivnosti novogo preparata na osnove ches- scientific and practical conference] (pp. 77-78). Ufa: noka (Allium sativum L., sem. Alliaceae) – adzhonol Aeterna. [Experimental study of the lipid-lowering activity of Arhan, M., Oztuk, H. S., Turhan, N., Aytac, B., a new preparation based on garlic (Allium sativum Guven, M. C., Olcay, E., & Durak, I. (2009). Hepatic ХИ ПС №1 – 2022 114

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК oxidant/antioxidant status in cholesterol-fed rab- Prasad, K., Laxdal, V. A., Yu, M., & Raney, B. L. (1996). bits: Effects of garlic extracts. Hepatology Research, Evaluation of hydroxyl radical-scavenging prop- 39(1), 70-77. https://doi.org/10.1111/j.1872-034X. erty of garlic. Molecular and Cellular Biochemistry, 2008.00401.x 154(1), 55-63. Patil, B. S., & Pike, L. M. (1995). Distribution of quer- cetin content in different rings of various co- Price, K. R., & Rhodes, M. J. (1997). Analysis of the loured onion (Allium cepa L.) cultivars. Journal of major flavonol glycosides present in four variet- Horticulturical Science, 70(4), 643-650. https://doi. ies of Onion (Allium cepa) and changes in com- org/10.1080/14620316.1995.11515338 position resulting from autolysis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 74, 331-339. ХИ ПС №1– 2022 115

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК УДК 001.53 : 001.61: 664.64.016.8 https://doi.org/10.36107/spfp.2022.279 Подбор закона распределения для числа падения пшеничной муки Шмалько Наталья Анатольевна ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет» Адрес: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, д. 2, корп. «Г» E-mail: [email protected] При проведении измерений в эксперименте их достоверность в значительной степени определяется точностью получаемых выборочных данных, являющихся случайными числами. В прикладной задаче измерения случайной величины на начальном этапе статистической обработки данных прибегают к описательной статистике с целью изучения числовых характеристик измеряемого признака, затем доказывают принадлежность эмпирического распределения случайной величины к теоретическому с помощью критериев согласия. Целью данного исследования явилось изучение возможности подбора теоретического распределения случайной величины числа падения пшеничной муки путем проведения аппроксимирования ее эмпирического распределения. Объектом исследования послужила проба пшеничной хлебопекарной муки второго сорта с пониженной автолитической активностью (число падения в выборке не ниже 407 с). Измерение числа падения пшеничной муки производилось в условиях, требуемых ГОСТ ISO 3093-2016 и рекомендациями специалистов. Для определения числовых характеристик числа падения и его генерации использовался модуль «Анализ данных» в прикладном пакете MS Excel 2007, аппроксимирование эмпирического распределения осуществлялось инструментом подгонки распределения в программе STATISTICA 7.0 Eng. Проверка отклонения распределения вероятностей от нормального распределения позволила отклонить нулевую гипотезу в пользу альтернативной при уровне значимости  = 0,05, поскольку эмпирическое распределение значений измерений числа падения (n = 100) искажено (  = 3,92) и имеет большую кривизну ( = 346,93) при одновременном выполнении неравенства   В результате, сравнение значений критерия мощности Пирсона для выборки генерированной случайной величины показало закономерность повышения вероятности того, что проверяемая случайная величина имеет предполагаемый закон распределения от равномерного распределения к нормальному и модельному равномерному распределению. Отсюда, принимается гипотеза о соответствии закона модельного распределения равномерному распределению, поскольку р-уровень значимости критерия, определяющего вероятность ошибки при отклонении гипотезы о нормальности, достигает 0,99256 (что значительно больше 0,05). В связи с этим, полученные в исследовании данные позволят глубже прояснить теоретический принцип и практический опыт метода измерения числа падения с позиции оценки неопределенности измерений. Ключевые слова: Закон распределения, число падения, пшеничная мука, гипотеза, генерация случайных чисел Введение пшеничной муки с пониженными хлебопекарными свойствами эффективен в условиях внутризавод- Во всем мире широко обсуждается проблема повы- ского контроля. В качестве улучшителей качества шения качества хлеба, вырабатываемого из зерна с муки наряду с ферментными препаратами могут повышенной или пониженной автолитической ак- использоваться композиции зерновых продуктов, тивностью. Автолитическая активность как показа- отличающиеся высокой амилолитической активно- тель качества муки определяет ее технологическое стью и осахаривающей способностью (Козьмина & значение с учетом особенностей углеводно-ами- Воронова, 1968; Зотова и др., 1975; Панкратьева и лазного комплекса сырья. Качество хлебопекарной др., 1977; Цыплаков, 1999; Черных и др., 2000; Лу- продукции формируется на основе инструменталь- щик, 2002; Codina & Leahu, 2009; Rakita et al., 2015; ной оценки дефектов перерабатываемой муки, Zarzycki & Sobota, 2015; Шмалько, 2019). Подходы позволяющей осуществить выбор мероприятий по улучшению качества зерна пшеницы для целей корректирующего действия. Ввод улучшителей хлебопечения включают и селекцию на число па- амилолитической активности обеспечивает эффект дения за счет удаления LMA-генотипов при подбо- прогнозирования заданного уровня качества полу- ре родительских форм для скрещивания и в ранних фабрикатов хлебопекарного производства. Подбор поколениях гибридов (Крупнов & Крупнова, 2015; и изучение действия улучшителей при переработке Newberry et al., 2018). ХИ ПС №1 – 2022 116

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Методикой исследования автолитической ак- не могут прогнозировать степень соответствия тивности муки преимущественно служат стан- результатов измерения прогнозируемым значе- дартные методы1,2. К примеру, пшеничная мука с ниям измеряемой величины. Как правило, выбо- повышенной активностью ферментов отличается рочные данные являются случайными числами, автолитической активностью до 45-60 % водорас- поэтому невозможно предсказать точные их зна- творимых веществ в пересчете на сухое вещество чения до проведения измерений (Шмалько и др., по ГОСТ 27495-87 и числом падения менее 250 с. 2017). Между возможными значениями случайной Напротив, пшеничная мука с пониженной актив- величины и соответствующими им вероятностя- ностью ферментов обладает автолитической ак- ми устанавливают связь в виде закона распреде- тивностью до 17-21 % водорастворимых веществ в ления. Так, для непрерывной случайной величины пересчете на сухое вещество по ГОСТ 27495-873,4 и наиболее часто употребляется производная функ- числом падения более 350 с наряду с содержанием ции распределения – плотность распределения чрезмерно крепкой клейковины(Косован, 2008). случайной величины. В прикладной задаче вместо определения закона распределения вероятностей Связь числа падения со свойствами углеводно-а- для случайной величины прибегают к описатель- милазного комплекса муки и качеством хлеба ной статистике переменных (Ахназарова & Кафа- выражается обнаруживаемой линейной корре- ров, 1985). ляционной связью числа падения с объемным выходом хлеба в диапазоне значений от 200 до Принадлежность эмпирического распределения 250 с, после 250 с связь ослабевает, а начиная с случайной величины к нормальному распределе- 350 с отсутствует вовсе. Расчет парной корреля- нию доказывается с помощью критерия согласия ции подтверждает связь числа падения с газо- и Пирсона, иначе критерия хи-квадрат, устанав- сахарообразующей способностью, продолжитель- ливающего допустимое несовпадение экспери- ностью расстойки тестовых заготовок при различ- ментальной частоты попадания результата в тот ных уровнях автолитической активности муки. или иной интервал с частотой, вычисленной для Экспериментально установлено, что при числе этих интервалов по нормальному закону рас- падения от 300 до 350 с и более (до 420 с) автоли- пределения (Грачев & Плаксин, 2005). В случае тическая активность пшеничной муки снижается возникновения сомнений в принадлежности эм- до критически низкого уровня, после чего отмеча- пирического распределения вероятности измеря- ется ее стабильное ухудшение (Мелешкина, 2005). емого параметра нормальному закону прибегают к процедурам проверки отклонения распределе- Для числа падения пшеничной муки разработа- ния вероятностей от нормального распределения. ны ограничительные нормы, в которых нижний и верхний пределы для муки высшего сорта составля- Критерий на отклонение от нормального рас- ют 185 и 375 с, первого сорта – 180 и 360 с, второго пределения имеет нулевую гипотезу, состоящую сорта – 165 и 340 с соответственно. В эксперименте в том, что выборка содержит определенное ко- нижний предел нормы, как и верхний, установлен личество значений независимых наблюдений, из условия выработки хлеба с нижним пределом подчиняющихся одному и тому же нормальному его объемного выхода, который соответствует тре- распределению. Мощность критерия определяет бованиям5. Нижний предел числа падения пшенич- вероятность отклонения нулевой гипотезы, когда ной муки свидетельствует о дефектности зерна, из она неверна. Если же справедлива нулевая гипоте- которого получена мука (например, незрелое, про- за, но критерий мощности ее отвергает, то совер- росшее, поврежденное самосогреванием зерно), а шается ошибка первого рода. Высокая мощность верхний предел – о повышенном содержании и критерия соответствует низкой вероятности оши- чрезмерной упругости клейковины, пониженной бочного применения нулевой гипотезы, т.е. веро- газо- и сахарообразующей способности муки (Зе- ятности ошибки второго рода (Халафян, 2007). ленский & Марьянова, 1999)6. Целью данной работы явилось изучение возмож- Указанные примеры измерения числа падения ности подбора теоретического распределения слу- хотя и отличаются необходимой точностью, но чайной величины числа падения пшеничной муки 1 ГОСТ 27495-87. (2007). Мука. Метод определения автолитической активности. М.: Стандартинформ. 2 ГОСТ 27676-88. (2009). Зерно и продукты его переработки. Метод числа падения. М.: Стандартинформ. 3 ГОСТ 27495-87. (2007). Мука. Метод определения автолитической активности. М.: Стандартинформ. 4 ГОСТ 27676-88. (2001). Зерно и продукты его переработки. Метод числа падения. М.: Стандартинформ. 5 ГОСТ 27669-88. (2007). Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба. М.: Стандартинформ. 6 ГОСТ 27560-87. (2007). Мука. Отруби. Методы анализа. (2007). М.: Стандартинформ. ХИ ПС №1– 2022 117

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК путем проведения аппроксимирования ее эмпи- Рисунок 1. Прибор для измерения числа падения рического распределения. Перспектива прове- ПЧП 99-2: 1 – мешалка автоматическая; 2 – кана- денных исследований заключается в получении лы измерительные; 3 – баня водяная; 4 – уровне- данных статистического моделирования с целью мер; 5 – блок электронный дальнейшей адаптации к источникам статистиче- ской неопределенности измерения числа падения. К доводам, позволяющим прибегнуть к аппрок- симированию эмпирического распределения слу- чайной величины, можно отнести соотнесение полученных данных в дальнейшем с результата- ми стандартизированного подхода к определению оценки неопределенности7, включая аппроксима- цию функции измерения случайной величины, что необходимо для выполнения правила приня- тия решения в рамках компетентности испыта- тельных и калибровочных лабораторий8. Следует пояснить, что полученные в исследовании данные позволят глубже прояснить теоретический прин- цип и практический опыт метода измерения чис- ла падения с позиции оценки неопределенности измерений, поскольку в настоящее время обще- признанно, что после того, как найдены оценки всех ожидаемых составляющих погрешности и в результат измерения внесены соответствующие поправки, все еще остается некоторая неопреде- ленность в отношении полученного результата9. Материалы и методы исследования Для определения числа падения пшеничной муки в качестве средства измерения применялся при- Материалы бор ПЧП 99-2 (номер по Госреестру РФ 31365- 06, класс 31.01, страна-производитель Украина) В отсутствии литературных данных в отношении с пределом допускаемой абсолютной погрешно- проведенных измерений числа падения пшенич- сти прибора ± 0,5 с для диапазона измерения от ной муки дефектного качества использовалась про- 60,0 до 999,0 с. Конструктивно прибор ПЧП 99-2 ба пшеничной хлебопекарной муки второго сорта выполнен следующим образом (рисунок 1): на с пониженной автолитической активностью. Пока- подставке основания установлена водяная баня затели качества пробы муки по ГОСТ 26574-201710: с подставкой 3 и клемма заземления. На стойке влажность 12,5 %; количество отмываемой клейко- над водяной баней 3 расположена мешалка авто- вины 27,2 %; показатель ИДК 22,5 ед. пр. (клейко- матическая 1, которая вместе с баней выполне- вина отмывалась вручную); число падения не ниже на в отдельный механический блок. Управление 407 с. Опыт измерения числа падения испытуемой прибором и выполнение измерений осуществля- пробы муки был поставлен в пятикратном количе- ет автономно выполненный электронный блок 5 с стве с двадцатью повторностями в каждом парал- двумя измерительными каналами времени 2. Бло- лельном измерении (Таблица 1). ки соединены между собой кабелем с разъемом, расположенным на задней панели электронного Оборудование блока. 7 ГОСТ Р 50.1.100-2014. (2015). Рекомендации по стандартизации. Статистические методы. Три подхода к интерпретации и оцен- ке неопределенности измерений. М.: Стандартинформ. 8 ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. (2021). Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий. М.: Стандартинформ. 9 ГОСТ 34100.3-2017. (2018). Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения. М.: Стандартинформ. 10 ГОСТ 26574-2017. (2019). Мука пшеничная хлебопекарная. Технические условия. М.: Стандартинформ. ХИ ПС №1 – 2022 118

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Корпус водяной бани 3 установлен на основании ка-плунжера мешалки в течение всего цикла прибора. Мешалка автоматическая 1 устанавли- перемешивания (55 с) с частотой 120 об/мин. По вается на вертикальной стойке с помощью фикса- окончании цикла перемешивания электронный тора. Подставка и стойка крепления монтируются блок 5 выдает команду выключения двигателя и на общем металлическом основании. На крыш- выполняется автоматический сброс штока-плун- ке водяной бани 3 расположен конденсатор пара, жера. Начинается свободное падение штока-плун- который выполнен в виде закрытой прямоуголь- жера в пробирке. При пересечении нижней частью ной конструкции с отверстием для отвода избытка грузика штока-плунжера оптической оси датчи- пара. Непрерывная подача и слив холодной водо- ка выдается сигнал об окончании процесса изме- проводной воды в конденсаторе осуществляется с рений. Отсчет времени таймером прекращается, помощью трубок ПВХ (на рисунке не указаны). Ди- срабатывает звуковая и световая сигнализации. стиллированная вода в водяную баню 3 заливается Результат измерения числа падения считывают через отверстие в крышке, избыток воды сливается с цифрового индикатора, соответственно в полу- через трубку, подключенную к уровнемеру 4. Виско- ченное значение входит время процессов прогре- зиметрическая пробирка в водяную баню 3 погружа- ва и перемешивания (60 с)11. ется через втулку в крышке бани, которая снабжена внутри захлопывающимся клапаном. Инструменты Баня водяная 3, емкость которой заполняется ди- Для изучения показателя числа падения как слу- стиллированной водой, имеет встроенный на- чайной величины в прикладном пакете MS Excel гревательный элемент ТЭН для нагрева воды до 2007 использовался модуль «Анализ данных», в ко- температуры кипения и поддержания этой тем- тором производилось определение описательной пературы в течение всего времени работы. статистики измеряемого признака исследуемого объекта. Результатом такого статистического опи- Мешалка автоматическая 1 осуществляет автома- сания переменной явилось получение распределе- тический захват и удерживание штока-плунжера ния, указывающего частоту попаданий значения во время перемешивания водно-мучной суспен- переменной в интервалы группировки, задавае- зии в вискозиметрической пробирке, а также осу- мые исследователем. В модуле «Вероятностный ществляет автоматический сброс штока-плунжера калькулятор» в программе STATISTICA 7.0 Eng пу- по окончании времени перемешивания. Для авто- тем вычисления процентных точек, определения матического отключения таймера в конце рабоче- вероятности попадания значений в заданный ин- го пути прохождения штока-плунжера установлен тервал для непрерывной случайной величины по оптический датчик (на рисунке не указан). числу проведенных испытаний осуществлялось построение распределения. Сигналы, управляющие работой мешалки авто- матической 1, поступают с электронного блока 5, Аппроксимирование эмпирического распреде- который также осуществляет вывод результата из- ления производилось инструментом подгонки мерения на цифровой трехразрядный индикатор распределения в программе STATISTICA 7.0 Eng и сигнализирует об окончании процесса измере- в результате построения кривой теоретического ния звуковым сигналом. закона распределения, наложенной на гистограм- му эмпирического распределения с указанием После погружения пробирок с пробой в водяную числовых параметров распределения: критерия баню 3 отжимают упор фиксатора мешалки авто- Пирсона, числа степеней свободы и р-уровня зна- матической 1 и, удерживая его в отжатом поло- чимости критерия сравнения. Для нахождения жении, переводят (поворотом) блок мешалки до соответствия эмпирического распределения слу- установки фиксатора в гнездо рабочего положе- чайной величины числа падения теоретическо- ния и нажимают кнопку ПУСК на электронном му закону распределения в прикладном пакете блоке 5. Управление процессом измерения про- MS Excel 2007 в модуле «Анализ данных» произ- изводится по сигналам с электронного блока 5 и водилась генерация случайного числа, подчиня- отслеживается таймером. По истечении времени ющегося моделируемому исследователем закону прогрева в течение 5 с блок управления выдает распределения. команду включения двигателя. Происходит ав- томатический захват и удержание грузика што- Методы 11 Приборы для определения числа падения ПЧП 99: назначение и область применения. Приборы для определения числа падения ПЧП 99: Назначение и область применения. (2006). М.: ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. ХИ ПС №1– 2022 119

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Измерение числа падения пшеничной муки про- ниями ГОСТ 30498-9713. За окончательный резуль- изводилось в условиях, требуемых ГОСТ ISO 3093- тат анализа принималось среднеарифметическое 201612, и рекомендациями специалистов при значение результатов двух определений при вы- определении амилолитической активности зерна полнении требования сходимости, когда разница и муки по числу падения на приборе ПЧП (Марья- между значениями, полученными в двух опреде- нова и др., 1996). Метод применяется для зерна, лениях, не превышала 10 % среднего значения. зерновых культур, в особенности для пшеницы и ржи, и для продуктов их помола с различными Процедура исследования размерами частиц. Сущность метода заключает- ся в быстрой клейстерилизации водной суспензии Для выяснения зависимости между группами из- муки или цельносмолотого зерна в кипящей во- мерений исходных опытных данных (Таблица 1) дяной бане и последующего определения степени в модуле «Анализ данных» прикладного пакета разжижения альфа-амилазой крахмала, содержа- MS Excel 2007 была получена описательная ста- щегося в пробе. Принцип действия заключается тистика (Таблица 2), результаты которой позво- в измерении времени падения штока-плунжера лили произвести проверку соответствия членов в вискозиметрической пробирке, заполненной выборки нормальному распределению с помощью суспензией, на установленное расстояние при модуля «Вероятностный калькулятор» програм- определенных условиях в соответствии с требова- мы STATISTICA 7.0 Eng (Таблица 3), а также про- Таблица 1 Исходные опытные данные измерения числа падения (5×20)* Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4 Группа 5 5 1 2 34 481 531 490 513 494 534 468 491 511 522 488 530 517 531 513 484 539 527 480 500 516 500 513 554 495 463 548 495 494 535 504 517 529 503 569 527 543 518 521 487 514 476 479 521 524 550 551 521 496 407 595 502 510 503 493 464 540 553 555 517 474 514 496 499 522 533 500 550 490 564 504 533 520 544 494 557 488 525 525 493 516 566 499 510 469 583 511 539 490 549 503 541 501 553 498 544 492 568 593 572 * с пределом относительной сходимости результатов параллельных измерений 10,0 %10. 12 ГОСТ ISO 3093-2016. (2019). Зерно и продукты его переработки. Определение числа падения методом Хагберга-Пертена. М.: Стандартинформ. 13 ГОСТ 30498-97. (2010). Зерновые культуры. Определение числа падения. М.: Стандартинформ. ХИ ПС №1 – 2022 120

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Таблица 2 Описательная статистика данных измерения числа падения Группа 1 Группа 2 Группа 3 3 12 Среднее Среднее 495,30 Среднее 539,30 Стандартная ошибка 511,60 Медиана 5,90 Стандартная ошибка 6,71 Стандартная ошибка 5,98 Мода Стандартное отклонение 502,50 Медиана 496 Медиана 536,50 Дисперсия выборки 500 Эксцесс 26,37 Мода 531 Мода – Асимметричность Интервал 695,31 Стандартное отклонение 30,01 Стандартное отклонение 26,72 Минимум 3,99 Максимум 1,95 Дисперсия выборки 900,30 Дисперсия выборки 713,91 Уровень надеж-но- 109 сти (95,0 %) 484 Эксцесс 2,58 Эксцесс –0,30 593 Асимметричность –1,31 Асимметричность 0,35 12,34 Интервал 124 Интервал 105 Минимум 407 Минимум 490 Максимум 531 Максимум 595 Уровень надеж- 14,04 Уровень надеж-но- 12,51 ности (95,0 %) сти (95,0 %) Окончание табл. 2 528,25 Группа 5 509 6,06 5 5,58 Группа 4 536 510,50 4 494 Среднее 517 27,08 Стандартная ошибка 24,94 Среднее Медиана 622,11 Стандартная ошибка 733,57 Мода –1,11 Медиана –1,37 Стандартное отклонение –0,001 Мода –0,02 Дисперсия выборки 86 Стандартное отклонение Эксцесс 468 Дисперсия выборки 84 Асимметричность 554 Эксцесс 488 Интервал 11,67 Асимметричность 572 Минимум Интервал 12,68 Максимум Минимум Уровень надежности (95,0 %) Максимум Уровень надежности (95,0 %) верку отклонения распределения вероятностей от ных методом генерации случайных чисел (Табли- нормального распределения по ГОСТ Р ИСО 5479- цы 5-7, Рисунки 2-4) в модуле «Анализ данных» 200214 (Таблица 4). Подбор закона распределения прикладного пакета MS Excel 2007. для непрерывной случайной величины с отклоне- нием нулевой гипотезы (в данном случае гипоте- С целью проверки отклонения распределения ве- зы о нормальности распределения) осуществлялся роятностей от нормального распределения при посредством изучения свойств выборок, получен- изучении нормальной случайной переменной X 14 ГОСТ Р ИСО 5479-2002. (2020) Статистические методы. Проверка отклонения распределения вероятностей от нормального распределения. М.: Стандартинформ. ХИ ПС №1– 2022 121

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК с центральным моментом первого порядка – со кривизны, свойственной нормальному распреде- средним µ = E (X) определяются: лению без указания направления каждого откло- – центральный момент третьего порядка, рав- нения:  и (или)  . ный µ = E [(X – µ)3] = 0; (1) На Рисунках 2-4 над гистограммами выведен за- головок, в котором указываются анализируемая – нормированный центральный момент треть- переменная, предполагаемый закон распределе- его порядка (асимметрия совокупности), рав- ния и числовые параметры. Первый числовой па- ный раметр – критерий 2, при уменьшении которого вероятность того, что проверяемая случайная ве- (2) личина имеет предполагаемый закон распре- деления, должен возрастать. Второй числовой – нормированный центральный момент четвер- параметр df – число степеней свободы, определя- того порядка (кривизна совокупности), рав- ется как ный df = n – l – 1, (5) (3) где: n – число интервалов, на которые разбит ди- апазон изменения случайной величины; l – число где: оцениваемых параметров распределения. µ2 = E [(X – µ)2] – момент второго порядка; µ4 = = E [(X – µ)4] – момент четвертого порядка; 1 – Третий числовой параметр – р-уровень значимо- асимметрия совокупности, которая может быть сти критерия, определяющего вероятность ошиб- большей, равной или меньшей чем нуль; 2 – ки при отклонении гипотезы о нормальности. кривизна совокупности (всегда положительная); (2 – 3) – эксцесс совокупности, при этом всегда Результаты и их обсуждение выполняется неравенство  (4) В литературе часто обсуждаются вопро- сы первичной обработки данных, построе- Анализ данных ния гистограмм, подбора подходящего закона распределения и вычисления его параметров, Для анализа данных применялись направленный проверки согласия между эмпирическим и те- критерий проверки на асимметрию, использую- оретическим законом распределения по кри- щий статистику 1 при объеме выборки п ≥ 8; терию согласия 2 Пирсона средствами Excel решение в пользу отклонения нулевой гипотезы (Фаюстов, 2016; Фаюстов & Гуреев, 2020), а так- при уровне значимости , когда статистика 1 же вероятностного распределения как варианта превышала р-квантиль для р = 1 –; направлен- описания неопределенности измерений в зада- ный критерий проверки на кривизну с использо- чах оценки соответствия (Александровская & ванием статистики 2 при объеме выборки п ≥ 8. Кузнецов, 2010; Левин, 2021). Проверке подвергалось условие превышения вы- численного значения 2 критического значения Результаты изучения численных характеристик статистики критерия (значения p-квантили) при описательной статистики групповых измерений р = 1 –  = 0,95 и объеме выборки п, в то время числа падения (Таблица 2) свидетельствуют о не- как нулевая гипотеза должна быть отклонена при высокой надежности (не более 14,0 %) гипотезы уровне значимости = 0,05. принадлежности выборок к нормальному распре- делению. Проверка соответствия групповой вы- Совместный критерий (многонаправленный кри- борки нормальному распределению с помощью терий), использующий статистики 1 и 2, при- модуля «Вероятностный калькулятор» в програм- менялся при соблюдении условия для объема ме STATISTICA 7.0 Eng (Таблица 3) показала почти выборки 20 ≤ п ≤ 1000. Требующая доказатель- полное отсутствие ее принадлежности к указанно- ства альтернативная гипотеза состояла в том, что му распределению. распределение вероятностей имеет асимметрию, отличную от нуля, и (или) кривизна отлична от Полученная информация о существенном отли- чии эмпирического распределения измеряемой ХИ ПС №1 – 2022 122

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Таблица 3 Результаты проверки соответствия выборки нормальному распределению с помощью вероятностно- го калькулятора Группа p Группа 2 p Группа 3 p Группа 4 p Группа 5 p 1 531 0,88 490 0,03 513 0,52 494 0,10 481 0,13 491 0,44 511 0,15 522 0,65 488 0,07 534 0,84 531 0,88 513 0,16 484 0,15 539 0,65 468 0,05 500 0,56 516 0,19 500 0,33 513 0,29 530 0,80 463 0,14 548 0,63 495 0,26 494 0,10 517 0,63 517 0,77 529 0,35 503 0,37 569 0,93 527 0,76 518 0,78 521 0,25 487 0,18 514 0,30 480 0,12 521 0,80 524 0,28 550 0,93 551 0,80 554 0,96 407 0,00 595 0,98 502 0,36 510 0,25 495 0,28 464 0,15 540 0,51 553 0,94 555 0,83 535 0,85 0,42 474 0,24 514 0,17 496 0,28 499 0,14 504 0,76 0,91 522 0,81 533 0,41 500 0,33 550 0,79 527 0,09 490 0,43 564 0,82 504 0,39 533 0,57 543 520 0,80 544 0,57 494 0,25 557 0,86 476 488 0,40 525 0,30 525 0,69 493 0,10 479 0,11 516 0,76 566 0,84 499 0,32 510 0,25 521 0,69 469 0,19 583 0,95 511 0,49 539 0,65 496 0,30 490 0,43 549 0,64 503 0,37 541 0,68 503 0,40 501 0,58 553 0,70 498 0,30 544 0,72 493 0,26 492 0,46 568 0,86 593 0,99 572 0,95 517 0,63 величины от нормального распределения позво- При уровне значимости  = 0,05 (p = 1 – ) и объ- ляет применить направленные критерии, относя- еме выборки n = 100 критическое значение ста- щиеся к характеристикам асимметрии и эксцесса тистики (значение p-квантили) критерия равно распределения вероятностей наблюдений. 3,77. Вычисленное значение 2 равно 346,93, что более критического значения, поэтому нулевая В Таблице 4 представлены результаты расчетов гипотеза отклоняется в пользу альтернативной направленного и совместного критериев для вы- при уровне значимости  = 0,05. Отсюда следу- борки измерений числа падения. Критическое ет, что распределение значений, полученных в значение статистики критерия (значения p-кван- результате измерений, искажено и имеет боль- тили) при уровне значимости  = 0,05 (p = 1 – ) шую кривизну. и объеме выборки n = 100 равно 0,39. Данное та- бличное значение меньше, чем вычисленное Точка с координатами (3,92; 346,93) лежит дале- значение 1 = 3,92, что означает отклонение ко вне кривой, соответствующей объему выборки нулевой гипотезы нормального распределения. n = 100 для уровня значимости  = 0,05. Поэто- Таблица 4 Направленный и совместный критерии для выборки измерений числа падения (n = 100) µ µ2 µ3 µ4  1 2 516,68 93429,76 113690,20 3,02841 · 1012 30,72 3,92 346,93 ХИ ПС №1– 2022 123

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК му и в этом случае нулевая гипотеза нормального ношении проверки статистических гипотез и распределения отклоняется на указанном уровне способов оценки параметров распределений на значимости в пользу альтернативной гипотезы, основе применения эталонных выборок и вы- определяя тот факт, что распределение вероятно- бора критерия сравнения на примере модели- стей измеренной величины отлично от нормаль- рования 95 %-ного доверительного интервала ного распределения. (Панарина и др., 2017). Предложена математиче- ская модель контроля качества на основе теории С целью достижения соответствия эмпирическо- принятия решений, интервального оценивания го распределения изучаемой случайной величи- и структурных методов надежности (Червяков, ны теоретическому распределению произведено 2016). Сравнение свойств статистических по- статистическое моделирование на основе алго- следовательных критериев для регулирования ритма генерации случайного числа. Применение технологических процессов контролируемого компьютерного имитационного моделирова- параметра с нормальным (Гродзенский, 2009а) ния непосредственно с целью проверки стати- и неизвестным распределением (Гродзенский, стических гипотез отражено в ряде различных 2009б) выполнялось методом математического научных работ. Например, предложен алгоритм моделирования. оптимального планирования эксперимента для различения двух простых гипотез по критерию В данном исследовании процедура статистиче- отношения правдоподобия (Постовалов, 2014). ского моделирования путем генерации случайно- Известны теоретические исследования в от- го числа (Таблицы 5-7) производилась следующим Таблица 5 Данные нормального распределения для генерированного случайного числа измерения числа падения Variable: NewVar, Distribution: normal (Spreadsheet 1 – Число падения пшенич- ной муки); Chi-Square = 1,60136, df = 8 (adjusted) , p = 0,99089 Random Observed Cumulative Percent Cumul. Expected Cumulative Percent Cumul. % Observed number frequency observed observed % frequency expected expected ≤ 504 0 0 0,00 0,00 1,51 1,51 1,51 1,51 –1,51 506 1 508 6 1 1,00 1,00 1,87 3,38 1,87 3,38 –0,87 510 6 512 10 7 6,00 7,00 3,45 6,83 3,45 6,83 2,55 514 9 516 12 13 6,00 13,00 5,69 12,52 5,69 12,52 0,31 518 14 520 14 23 10,00 23,00 8,37 20,89 8,37 20,89 1,63 522 9 524 9 32 9,00 32,00 10,99 31,88 10,99 31,88 –1,99 526 4 528 3 44 12,00 44,00 12,88 44,75 12,88 44,75 –0,88 530 0 532 1 58 14,00 58,00 13,46 58,21 13,46 58,21 0,54 534 1 536 1 72 14,00 72,00 12,55 70,77 12,55 70,77 1,45 > 536 0 81 9,00 81,00 10,45 81,21 10,45 81,21 –1,45 90 9,00 90,00 7,76 88,97 7,76 88,97 1,24 94 4,00 94,00 5,14 94,11 5,14 94,11 –1,14 97 3,00 97,00 3,04 97,15 3,04 97,15 –0,04 97 0,00 97,00 1,60 98,75 1,60 98,75 –1,60 98 1,00 98,00 0,76 99,51 0,76 99,51 0,25 99 1,00 99,00 0,32 99,83 0,32 99,83 0,68 100 1,00 100,00 0,12 99,94 0,12 99,94 0,88 100 0,00 100,00 0,06 100,00 0,06 100,00 –0,06 ХИ ПС №1 – 2022 124

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Таблица 6 Данные равномерного распределения для генерированного случайного числа измерения числа падения Variable: NewVar, Distribution: rectangular (Spreadsheet 1 – Число падения пше- ничной муки); Chi-Square = 9,79980, df = 7 (adjusted) , p = 0,20021 Random Observed Cumulative Percent Expected Cumulative Percent number frequency Cumul. % frequency Cumul. % Observed observed observed expected expected ≤ 400 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 420 440 2 2 2,00 2,00 5,53 5,53 5,53 5,53 –3,53 460 480 12 14 12,00 14,00 10,99 16,52 10,99 16,52 1,01 500 520 14 28 14,00 28,00 10,99 27,51 10,99 27,51 3,01 540 560 9 37 9,00 37,00 10,99 38,50 10,99 38,50 –1,99 580 600 16 53 16,00 53,00 10,99 49,49 10,99 49,49 5,01 > 600 7 60 7,00 60,00 10,99 60,48 10,99 60,48 –3,99 10 70 10,00 70,00 10,99 71,47 10,99 71,47 –0,99 11 81 11,00 81,00 10,99 82,47 10,99 82,47 0,01 15 96 15,00 96,00 10,99 93,46 10,99 93,46 4,01 4 100 4,00 100,00 6,54 100,00 6,54 100,00 –2,54 0 100 0,00 100,00 0,00 100,00 0,00 100,00 0,00 образом: для нормального распределения прини- нималось число переменных – 1, число случайных малось число переменных – 1, число случайных чисел – 100, диапазон между минимальным (407 с) чисел – 100, среднее – 517 с, стандартное отклоне- и максимальным (595 с) значениями; для модель- ние – 6,04; для равномерного распределения при- ного распределения принималось число перемен- Variable: NewVar, Distribution: Normal Chi-Square test = 1,60136, df = 8 (adjusted) , p = 0,99089 16 14 12 10 8 6 4 2 0 502 504 506 508 510 512 514 516 518 520 522 524 526 528 530 532 534 536 538 Category (upper limits) Рисунок 2. Гистограмма эмпирического распределения генерированной нормальной случайной вели- чины числа падения ХИ ПС №1– 2022 125

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Таблица 7 Данные модельного равномерного распределения для генерированного случайного числа измерения чис- ла падения Variable: NewVar, Distribution: model rectangular (Spreadsheet 1 – Число падения пше- ничной муки); Chi-Square = 1,12472, df = 7 (adjusted) , p = 0,99256 Random Observed Cumulative Percent Cumul. Expected Cumulative Percent Cumul. Observed number frequency observed observed % frequency expected expected % ≤ 400 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 420 8 8 8,00 8,00 6,91 6,91 6,91 6,91 1,09 440 10 18 10,00 18,00 10,64 17,55 10,64 17,55 –0,64 460 10 28 10,00 28,00 10,64 28,19 10,64 28,19 –0,64 480 10 38 10,00 38,00 10,68 38,83 10,64 38,83 –0,64 500 10 48 10,00 48,00 10,64 49,47 10,64 49,47 –0,64 520 10 58 10,00 58,00 10,64 60,11 10,64 60,11 –0,64 540 10 80 10,00 80,00 10,64 81,38 10,64 81,38 -0,64 560 11 81 11,00 81,00 10,99 82,47 10,99 82,47 0,01 580 10 90 10,00 90,00 10,64 92,02 10,64 92,02 –0,64 600 10 100 10,00 100,00 7,98 100,00 7,98 100,00 2,02 > 600 0 100 0,00 100,00 0,00 100,00 0,00 100,00 0,00 ных – 1, число случайных чисел – 100, диапазон от В результате вычислений были построены кривые 407 с до 595 с при шаге 3,9, повтор каждого чис- теоретического закона распределения, наложен- ла – 1 раз, повтор последовательности – 2. ные на гистограммы эмпирических распределе- Variable: NewVar, Distribution: Rectangular Chi-Square test = 9,79980, df = 7 (adjusted) , p = 0,20021 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 Category (upper limits) Рисунок 3. Гистограмма эмпирического распределения генерированной равномерной случайной ве- личины числа падения ХИ ПС №1 – 2022 126

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Variable: NewVar, Distribution: Rectangular Chi-Square test = 1,12472, df = 7 (adjusted) , p = 0,99256 14 12 10 8 6 4 2 0 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 Category (upper limits) Рисунок 4. Гистограмма эмпирического распределения генерированной модельной равномерной слу- чайной величины числа падения ний (Рисунки 2-4), построенных по имеющимся о соответствии закона распределения равномер- данным Таблиц 5-7. ному распределению принимается, так как пара- метр р-уровень значимости критерия (таблица 6), К Таблицам 5-7 прилагается следующее пояснение определяющего вероятность ошибки при отклоне- (Халафян, 2007). Каждая строка таблицы наблюда- нии гипотезы о нормальности, достигает 0,20021 емых и ожидаемых распределений характеризует (что значительно больше 0,05). интервал, в который попадают значения иссле- дуемой переменной. В первом столбце Observed В итоге, принимается гипотеза о соответствии frequency (наблюдаемая частота) для каждого рас- закона модельного распределения равномерно- смотренного интервала указано количество значе- му распределению (рисунок 4), поскольку рассчи- ний, попавших в этот интервал. Во втором столбце танный параметр р-уровень значимости критерия Cumulative observed (совокупный наблюдаемый) (таблица 7), определяющего вероятность ошибки для каждого интервала приведено количество при отклонении гипотезы о нормальности, дости- значений, попавших в этот и все предшествую- гает 0,99256 (что значительно больше 0,05). Срав- щие интервалы (накопленные частоты). В треть- нение значений критерия мощности Пирсона во ем и четвертом столбцах Percent observed (процент всех вариантах выборок генерированной случай- наблюдаемый) и Cumul. % (суммарный процент) ной величины показало закономерность повыше- указаны те же величины, что и предыдущих двух, ния вероятности того, что проверяемая случайная но исчисленные в процентах. В пятом столбце величина имеет предполагаемый закон распреде- Frequency expected (ожидаемая частота) даны тео- ления при переходе от равномерного распределе- ретические частоты, соответствующие нормаль- ния к нормальному и модельному равномерному ному распределению. распределению. Параметр р-уровень значимости критерия (табли- Выводы ца 5), определяющего вероятность ошибки при отклонении гипотезы о нормальности, достигает Таким образом, проведение подбора закона рас- 0,99089 (что значительно больше 0,05), поэтому пределения случайной величины числа падения вероятность ошибки достаточно велика, и гипо- пшеничной муки путем аппроксимирования ее теза о соответствии закона распределения нор- эмпирического распределения позволило оценить мальному распределению отклоняется. Гипотеза ХИ ПС №1– 2022 127

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК достоверность результатов эксперимента с откло- Зеленский, Г. С., & Марьянова, А. И. (1999). нением нулевой гипотезы при проверке отклоне- Нормативы для пшеничной муки по «числу па- ния распределения вероятностей от нормального дения». Хлебопродукты, 2, 14. распределения. Осуществление статистического моделирования на основе алгоритма генерации Зотова, Н. Б., Соседов, Н. И., & Вакар, А. Б. (1975). случайного числа с целью получения выборок дан- Изменение осахаривающей способности и ных измерения числа падения, подчиняющихся «числа падения» в муке из нормальной и по- известным законам распределения, показало за- врежденной клопом-черепашкой в разные кономерность повышения вероятности того, что фазы созревания пшеницы. Хранение и перера- проверяемая случайная величина имеет пред- ботка зерна, 1, 14-15. полагаемый закон распределения при переходе от равномерного распределения к нормальному Козьмина, Н. П., & Воронова, Е. А. (1968). Современные и модельному равномерному распределению. В методы контроля свойств муки и улучшения каче- результате вычислений принимается гипотеза о ства хлеба. М.: ЦИНТИПИЩЕПРОМ. соответствии закона модельного распределения равномерному распределению, поскольку рас- Косован, А. П. (2008). Сборник современных техно- считанный параметр р-уровень значимости кри- логий хлебобулочных изделий. М.: Московская терия, определяющий вероятность ошибки при типография № 2. отклонении гипотезы о нормальности, достигает 0,99256 (что значительно больше 0,05). К доводам, Крупнов, В. А., & Крупнова О. В. (2015). Подходы позволившим прибегнуть к аппроксимированию по улучшению качества зерна пшеницы: селек- эмпирического распределения случайной вели- ция на число падения. Вавиловский журнал ге- чины числа падения пшеничной муки, можно нетики и селекции, 19(1), 604-612. https://doi. отнести целесообразность применения стандар- org/10.18699/VJ15.077 тизированных статистических подходов для оцен- ки неопределенности измерений, что необходимо Левин, С. Ф. (2021). Вероятностное распределение  — при выполнении измерений показателя в услови- полное описание неопределенности. Законода- ях испытательных и калибровочных лабораторий тельная и прикладная метрология, 5, 3-12. качества зерна и зернопродуктов. Лущик, Т. В. (2002). Разработка метода контроля Конфликт интересов и регулирования автолитической активности пшеничной муки. Хлебопечение России, 4, 20-22. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов. Марьянова, А. И., Царькова, Н., & Шелковников М. Литература (1996). Определение амилолитической актив- ности зерна и муки по числу падения на прибо- Александровская, Л. Н., & Кузнецов А. (2010). ре ПЧП-3. Хлебопродукты, 9, 19-20. Использование нормального закона распреде- ления вероятностей в задачах оценки соответ- Мелешкина, Е. П. (2005). Связь числа падения со ствия. Законодательная и прикладная метроло- свойствами углеводно-амилазного комплекса гия, 1, 5-12. муки. Хлебопродукты, 9, 28-31. Ахназарова, С. Л., & Кафаров, В. В. (1985). Методы Панарина, С. Н., Сапожникова, А. В., & Яков- оптимизации эксперимента в химической тех- лева,  Н. Л. (2017). Проверка статистических ги- нологии (2-е изд.). М.: Высшая школа. потез и оценка параметров распределений на базе эталонных выборок. Успехи современной Грачев, Ю. П., & Плаксин, Ю. М. (2005). науки, 1, 211-213. Математические методы планирования экспе- римента. М.: ДеЛи принт. Панкратьева, И. А., Береш, И. Д., Алексеева, Н.  В., Швецова, И. А., & Семикина, Л. И. (1977). Гродзенский, Я. С. (2009а). Измерение показателей Исследование амилолитической активности качества путем рационализации процедуры ста- продуктов помола проросшего зерна пшеницы. тистического регулирования технологических Труды ВНИИЗ, 87, 79-85. процессов. Измерительная техника, 7, 15-16. Постовалов, С. Н. (2014). Применение компьютер- Гродзенский, Я. С. (2009б). Применение оптималь- ного моделирования для расширения прикладных ных статистических последовательных крите- возможностей классических методов проверки риев для контроля технологических процессов. статистических гипотез [Докторская диссерта- Метрология, 5, 3-9. ция, Новосибирский государственный техниче- ских университет]. Новосибирск, Россия. Фаюстов, А. А. (2016). Проверка гипотезы о нормаль- ном распределении выборки по критерию со- гласия Пирсона средствами приложения Excel. Законодательная и прикладная метрология, 6, 3-9. Фаюстов, А. А., & Гуреев, П. М. (2020). Экспресс- оценка нормальности распределения результа- тов измерения по критерию согласия Пирсона. ХИ ПС №1 – 2022 128

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Законодательная и прикладная метрология, 4, Codina, G. G., & Leahu, A. (2009). The improvement 39-43. of the quality of wheat flour with a lower content Халафян, А. А. (2007). STATICTICA 6.0. Статис- of -amylase through the addition of different тический анализ данных. М.: Бином-Пресс. enzymatic products. Lucrări tiinţifice, 52, 629-635. Цыплаков, А. С. (1999). «Число падения» и качество хлеба. Хлебопродукты, 1, 12-13. Newberry, M., Zwart, A. B., Whan, A., Mieog,  J.  C., Червяков, И. В. (2016). Математическая модель Sun,  M., Leyne, E., Pritchard, J., Daneri- контроля качества на основе теории интер- Castro,  S.  N., Ibrahim, K., Diepeveen, D., вального оценивания [Кандидатская диссерта- Howitt,  C.  A., & Ral, J-P. F. (2018). Does Late ция, Уральский государственный технический Maturity Alpha-Amylose Impact Wheat Baking университет]. Новоуральск, Россия. Quality? Frontiers in Plant Science, 9, 1356 https:// Черных, В. Я., Ширшиков, М. А., Белоусова, Е. М., & doi.org/10.3389/fpls.2018.01356 Лущик, Т. В. (2000). Информационно-измери- тельная система для оценки хлебопекарных Rakita, S. M., Torbica, A. M., Dokić, L. P., Tomić,  J.  M., свойств муки. Хлебопродукты, 8, 21-25. Pojić, M. M., Hadnadev, M. S., & Hadnadev-Dapčević, Шмалько, Н. А. (2019). Автолитическая активность T. R. (2015). Alpha-amylase activity in wheat flour пшеничной муки с пониженными хлебопекар- and breadmaking properties in relation to different ными свойствами. Научные труды КубГТУ, S9, climatic conditions. Food and Feed Research, 42(2), 41-49. 91-99. https://doi.org/10.5937/FFR1502092R Шмалько, Н. А., Бахмет, М. П., & Росляков, Ю.  Ф. (2017). Организация научных исследований. Крас- Zarzycki, P., & Sobota, A. (2015). Effect of storage нодар: КубГТУ. temperature on falling number and apparent viscosity of gruels from wheat flours. Journal of Food Science and Technology-Mysore, 52(1), 437- 443. https://doi.org/10.1007/s13197-013-0975-1 ХИ ПС №1– 2022 129

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Selection of the Distribution Law for the Falling Number of Wheaten Flour Natalya A. Shmalko Kuban State Technological University 2 “G”, Moskovskaya st., bldg., 350072, Krasnodar, Russian Federation E-mail: [email protected] When making measurements in an experiment, their reliability is largely determined by the accuracy of the sample data obtained, which are random numbers. In the applied problem of measuring a random variable, at the initial stage of statistical data processing, descriptive statistics are resorted to in order to study the numerical characteristics of the measured feature, then they prove that the empirical distribution of the random variable belongs to the theoretical one using the criteria of agreement. The purpose of this research was to study the possibility of selecting a theoretical distribution of a random value of the falling number of wheat flour by approximating its empirical distribution. The object of the research was a sample of wheat baking flour of the second grade with reduced autolytic activity (the falling number in the sample is not lower than 407 c). The measurement of the falling number of wheat flour was carried out under the conditions required by GOST ISO 3093-2016 and the recommendations of specialists. To determine the numerical characteristics of the falling number and its generation, the Data Analysis module in the MS Excel 2007 application package was used, the approximation of the empirical distribution was carried out by the distribution fitting tool in the STATISTICA 7.0 Eng program. Checking the deviation of the probability distribution from the normal distribution allowed rejecting the null hypothesis in favor of an alternative one at the significance level  = 0.05, since the empirical distribution of the values of the falling number measurements (n = 100) is distorted (  = 3,92) and has a large curvature ( = 346,93) while fulfilling the inequality   As a result, a comparison of the values of the Pearson power criterion for sampling the generated random variable showed a pattern of increasing the probability that the random variable being tested has an assumed distribution law from a uniform distribution to a normal and model uniform distribution. Hence, a hypothesis is accepted that the law of the model distribution corresponds to a uniform distribution, since the p-level of significance of the criterion determining the probability of error when rejecting the hypothesis of normality reaches 0.99256 (which is significantly more than 0.05). In this regard, the data obtained in the study will make it possible to clarify the theoretical principle and practical experience of the method of measuring the falling number from the position of estimating the uncertainty of measurements. Keyword: Distribution law, falling number, wheaten flour, hypothesis, random number generation References Chervyakov, I. V. (2016). Matematicheskaya mod- el’ kontrolya kachestva na osnove teorii interval’no- Akhnazarova, S. L., & Kafarov, V. V. (1985). Metody op- go otsenivaniya [Mathematical model of quality timizatsii eksperimenta v khimicheskoi tekhnologii control based on the theory of interval estimation] [Methods of experiment optimization in chemical [Candidate Dissertation, Ural’skii gosudarstvennyi technology] (2nd ed.). Moscow: Vysshaya shkola. tekhnicheskii universitet]. Novoural’sk, Russia. Aleksandrovskaya, L. N., & Kuznetsov A. (2010). Fayustov, A. A. (2016). Proverka gipotezy o nor- Ispol’zovanie normal’nogo zakona raspredele- mal’nom raspredelenii vyborki po kriteriyu sogla- niya veroyatnostei v zadachakh otsenki soot- siya Pirsona sredstvami prilozheniya Excel vetstviya [The use of the normal probability [Testing the hypothesis of the normal distribu- distribution law in conformity assessment prob- tion of the sample according to the Pearson agree- lems]. Zakonodatel’naya i prikladnaya metrologiya ment criterion by means of the Excel applica- [Legislative and Applied Metrology], 1, 5-12. tion]. Zakonodatel’naya i prikladnaya metrologiya [Legislative and Applied Metrology], 6, 3-9. Chernykh, V. Ya., Shirshikov, M. A., Belousova,  E.  M., & Lushchik, T. V. (2000). Informatsionno- Fayustov, A. A., & Gureev, P. M. (2020). Ekspress- izmeritel’naya sistema dlya otsenki khlebope- otsenka normal’nosti raspredeleniya rezul’ta- karnykh svoistv muki [Information and measure- tov izmereniya po kriteriyu soglasiya Pirsona ment system for evaluating the baking properties of [Express assessment of the normality of the dis- flour]. Khleboprodukty [Bakery Products], 8, 21-25. tribution of measurement results according to the ХИ ПС №1 – 2022 130

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Pearson agreement criterion]. Zakonodatel’naya Meleshkina, E. P. (2005). Svyaz’ chisla padeniya so i prikladnaya metrologiya [Legislative and Applied svoistvami uglevodno-amilaznogo kompleksa Metrology], 4, 39-43. muki [The relationship of the falling number with Grachev, Yu. P., & Plaksin, Yu. M. (2005). Matematicheskie the properties of the carbohydrate-amylase com- metody planirovaniya eksperimenta [Mathematical plex of flour]. Khleboprodukty [Bakery Products], 9, methods of experiment planning]. Moscow: DeLi print. 28-31. Grodzenskii, Ya. S. (2009a). Izmerenie pokazate- lei kachestva putem ratsionalizatsii protsedury Panarina, S. N., Sapozhnikova, A. V., & Yakov- statisticheskogo regulirovaniya tekhnologicheski- leva, N. L. (2017). Proverka statisticheskikh gipotez kh protsessov [Measurement of quality indicators i otsenka parametrov raspredelenii na baze etalon- by rationalizing the procedure of statistical regu- nykh vyborok [Verification of statistical hypoth- lation of technological processes]. Izmeritel’naya eses and estimation of distribution parameters tekhnika [Measuring Equipment], 7, 15-16. based on reference samples]. Uspekhi sovremennoi Grodzenskii, Ya. S. (2009b). Primenenie optimal’nykh nauki [Successes of Modern Science], 1, 211-213. statisticheskikh posledovatel’nykh kriteriev dlya kontrolya tekhnologicheskikh protsessov Pankrat’eva, I. A., Beresh, I. D., Alekseeva, N.  V., [Application of optimal statistical sequential cri- Shvetsova, I. A., & Semikina, L. I. (1977). teria for the control of technological processes]. Issledovanie amiloliticheskoi aktivnosti produktov Metrologiya [Metrology], 5, 3-9. pomola prorosshego zerna pshenitsy [Investigation Khalafyan, A. A. (2007). STATICTICA 6.0. Statisticheskii of the amylolytic activity of the milling products analiz dannykh [STATICTICA 6.0. Statistical data of sprouted wheat grain]. Trudy VNIIZ [Proceedings analysis]. Moscow: Binom-Press. of the All-Russian Research Institute of Grain and its Kosovan, A. P. (2008). Sbornik sovremennykh tekh- Processing Products], 87, 79-85. nologii khlebobulochnykh izdelii [Collection of mod- ern technologies of bakery products]. Moscow: Postovalov, S. N. (2014). Primenenie komp’yuternogo Moskovskaya tipografiya № 2. modelirovaniya dlya rasshireniya prikladnykh voz- Koz’mina, N. P., & Voronova, E. A. (1968). Sovremennye mozhnostei klassicheskikh metodov proverki statis- metody kontrolya svoistv muki i uluchsheniya ticheskikh gipotez [The use of computer modeling kachestva khleba [Modern methods of controlling to expand the application capabilities of classical the properties of flour and improving the quality of methods for testing statistical hypotheses] [Doctoral bread]. Moscow: TsINTIPIShchEPROM. Dissertation, Novosibirskii gosudarstvennyi tekh- Krupnov, V. A., & Krupnova O. V. (2015). Podkhody nicheskikh universitet]. Novosibirsk, Russia. po uluchsheniyu kachestva zerna pshenit- sy: selektsiya na chislo padeniya [Approaches Shmal’ko, N. A. (2019). Avtoliticheskaya aktivnost’ to improve the quality of wheat grain: selec- pshenichnoi muki s ponizhennymi khlebope- tion for the falling number]. Vavilovskii zhur- karnymi svoistvami [Autolytic activity of wheat nal genetiki i selektsii [Vavilov Journal of Genetics flour with reduced baking properties]. Nauchnye and Breeding], 19(1), 604-612. https://doi. trudy KubGTU [Scientific works of the Kuban State org/10.18699/VJ15.077 Technological University], S9, 41-49. Levin, S. F. (2021). Veroyatnostnoe raspredelenie - polnoe opisanie neopredelennosti [Probability dis- Shmal’ko, N. A., Bakhmet, M. P., & Roslyakov, Yu.  F. tribution - a complete description of uncertain- (2017). Organizatsiya nauchnykh issledovanii ty]. Zakonodatel’naya i prikladnaya metrologiya [Organization of scientific research]. Krasnodar: [Legislative and Applied Metrology], 5, 3-12. KubGTU. Lushchik, T. V. (2002). Razrabotka metoda kontro- lya i regulirovaniya avtoliticheskoi aktivnos- Tsyplakov, A. S. (1999). “Chislo padeniya” i kachest- ti pshenichnoi muki [Development of a method vo khleba [“The falling number” and the quality of for monitoring and regulating the autolytic activ- bread]. Khleboprodukty [Bakery Products], 1, 12-13. ity of wheat flour]. Khlebopechenie Rossii [Bakery in Russia], 4, 20-22. Zelenskii, G. S., & Mar’yanova, A. I. (1999). Nor- Mar’yanova, A. I., Tsar’kova, N., & Shelkovnikov M. mativy dlya pshenichnoi muki po «chislu pad- (1996). Opredelenie amiloliticheskoi aktivnosti eniya» [Standards for wheat flour according to zerna i muki po chislu padeniya na pribore PChP-3 the «falling number»]. Khleboprodukty [Bakery [Determination of the amylolytic activity of grain Products], 2, 14. and flour by the number of drops on the PPP-3 de- vice]. Khleboprodukty [Bakery Products], 9, 19-20. Zotova, N. B., Sosedov, N. I., & Vakar, A. B. (1975). Izmenenie osakharivayushchei sposobnosti i «chisla padeniya» v muke iz normal’noi i povre- zhdennoi klopom-cherepashkoi v raznye fazy soz- revaniya pshenitsy [Changes in the saccharifying ability and the “falling number” in flour from nor- mal and damaged bug-turtle in different phases of wheat ripening]. Khranenie i pererabotka zerna [Grain storage and Processing], 1, 14-15. ХИ ПС №1– 2022 131

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И ПРОДУКЦИИ АПК Codina, G. G., & Leahu, A. (2009). The improvement Rakita, S. M., Torbica, A. M., Dokić, L. P., Tomić,  J.  M., of the quality of wheat flour with a lower content Pojić, M. M., Hadnadev, M. S., & Hadnadev-Dapčević, of -amylase through the addition of different en- T. R. (2015). Alpha-amylase activity in wheat flour zymatic products. Lucrări tiinţifice, 52, 629-635. and breadmaking properties in relation to different climatic conditions. Food and Feed Research, 42(2), Newberry, M., Zwart, A. B., Whan, A., Mieog,  J.  C., 91-99. https://doi.org/10.5937/FFR1502092R Sun,  M., Leyne, E., Pritchard, J., Daneri- Castro,  S.  N., Ibrahim, K., Diepeveen, D., Ho- Zarzycki, P., & Sobota, A. (2015). Effect of storage witt, C. A., & Ral, J-P. F. (2018). Does Late Maturity temperature on falling number and apparent vis- Alpha-Amylose Impact Wheat Baking Quality? cosity of gruels from wheat flours. Journal of Food Frontiers in Plant Science, 9, 1356 https://doi. Science and Technology-Mysore, 52(1), 437-443. org/10.3389/fpls.2018.01356 https://doi.org/10.1007/s13197-013-0975-1 ХИ ПС №1 – 2022 132

УДК 663.18 БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ https://doi.org/10.36107/spfp.2022.245 Твердофазная ферментация целлюлозосодержащего сырья с использованием дрожжей Каночкина Мария Сергеевна ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» Адрес: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 Общество с ограниченной ответственностью «Микробные нутриенты иммунокорректоры» научный руководитель биотехнологических проектов Адрес: 125438, г. Москва,2-й Лихачевский пер, 2а, офис 47 E-mail: [email protected] Борисенко Евгений Георгиевич ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» Адрес: 125080, город Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 E-mail: [email protected] Крючкова Елизавета Романовна ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» Адрес: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 E-mail: [email protected] Бакаева Карина Витальевна ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» Адрес: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 E-mail: [email protected] Савельева Анна Сергеевна ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» Адрес: 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11 E-mail: [email protected] В работе представлен прототип технологии твердофазного культивирования, который позволяет получать продукты, содержащие высокий уровень дрожжевой биомассы. В этой связи полученные продукты могут обладать функциональными свойствами. В качестве субстратов использовалась петрушка и сенная мука, относящиеся к легко возобновляемому типу сырья. В ходе исследования была показана возможность роста на указанных субстратах различных штаммов дрожжей: производственных, музейных и выделенных из самого сырья. В качестве контроля использовали широко известный пробиотический штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii (препарат «Энтерол»). Наибольший прирост биомассы дрожжей наблюдали на петрушке, максимальный результат получен с использованием штамма Meyerozyma (Pichia) guilliermondii Я1– 3,4*дрожжевых клеток в 1 г субстрата. В случае с сенной мукой – максимум при росте штамма Meyerozyma (Pichia) guilliermondii N2, выделенного непосредственно из субстрата,– 0,7*дрожжевых клеток в 1 г субстрата. Контрольный штамм дрожжей показал средние результаты – 0,8* дрожжевых клеток в 1 г субстрата. Полученные данные могут свидетельствовать о целесообразности использования разрабатываемого прототипа технологии твердофазной ферментации, в том числе для культивирования промышленных штаммов дрожжей, и ценности петрушки, как субстрата для нее. Ключевые слова: целлюлозосодержащее сырье, пищевая биотехнология, дрожжи, Saccharomyces boulardii, Pichia, твердофазная биоконверсия, нутриенты, микробный белок ХИ ПС №1 – 2022 133

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Введение этом микробный белок может служить альтерна- тивой растительному и особенно животному бел- Основной проблемой пищевого рациона совре- ку, так как не уступает ему по аминокислотному менного общества является нехватка белка. Бел- составу. ки выступают в качестве структурных единиц, участвующих в строении клетки. Их недостаток Теоретическое обоснование ведет к снижению иммунитета и делает человека уязвимым по отношению к вирусам. Необходимое Промышленная ферментация разделена на 2 спо- количество потребляемого белка зависит от пола, соба: глубинный и твердофазный. Невысокий вы- возраста и массы тела, а также региона прожива- ход целевого продукта, содержащего биомассу ния людей. При этом значимыми показателями клеток, существенные энергозатраты и большое являются качество белка, определяемое наличием количество трудно утилизируемых отходов пре- в нем полного набора незаменимых аминокислот, пятствуют нормальному протеканию глубинного их соотношением, и его усвояемость1. В расти- культивирования. Однако в подавляющем боль- тельных белках, как правило, имеется дефицит шинстве работ (Серба и др., 2018; Поляков & По- одной или нескольких незаменимых аминокис- горжельская, 2017; Серба, 2015; Римарева, 2012) лот, а производство белков животного происхож- используется глубинное культивирование. дения, характеризующихся высокой усвояемость и близостью по составу к эталонному белку, вы- Для решения указанных проблем возможно ис- сокозатратно. пользовать более эффективный способ био- конверсии – твердофазный. Рентабельность За последние 10 лет производство растительно- твердофазного культивирования (Долгунин и др., го и животного белка значительно возросло, од- 2019; Кулешов и др., 2015; Каночкина, 2011; Те- нако дефицит всё равно сохраняется (Омарова & кутьева и др., 2018; Смирнов и др., 2009) основы- Омаров, 2016). Вышеуказанные факторы способ- вается на: ствуют разработке иных способов его получения, например, с помощью микробной биоконверсии – уменьшении влажности субстрата для культи- целлюлозосодержащего сырья. вирования, что исключает возможность кон- таминации целевого продукта; Моделирование процесса переработки целлюло- зосодержащего растительного сырья микроор- – поддержании естественных условий для куль- ганизмами – перспективное направление для тивирования; получения продуктов с наибольшей пищевой ценностью и функциональными свойствами. При – постоянном доступе кислорода во время куль- тивирования; Таблица 1 Аминокислотный состав белков (Волова & Барашков, 2010) Аминокислота, % Дрожжи Водоросли Казеин (стандарт) от сухого вещества клетки 5,72 Валин 6,38 5,41 7,33 4,10 Лизин 7,02 5,98 2,47 1,32 Изолейцин 4,47 3,55 4,22 4,62 Метионин 2,63 2,16 9,39 39,17 Триптофан 1,40 1,58 Треонин 5,29 4,88 Фенилаланин 4,42 4,41 Лейцин 8,60 8,91 Содержание незаменимых ами- 40,21 36,88 нокислот от общего белка, % 1 МР 2.3.1.0253-21. (2021). Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населе- ния Российской Федерации. https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/402716140/ ХИ ПС №1 – 2022 134

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ – использовании экономически выгодных суб- сред для микроорганизмов, поскольку относится к стратов; возобновляемому типу сырья. Это серьезное преи- мущество в пищевой, кормовой и фармацевтиче- – снижении энергозатрат; ской промышленности. Основные компоненты ЦСС: – увеличении выхода целевого продукта.2 целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин (Макарова & Будаева, 2016; Борисенко и др., 2012). Одновременно существуют и особенности твердо- фазного культивирования, в основном, сложность Целлюлоза – опорный полисахарид, образованный обеспечения доступа кислорода воздуха в массу остатками D-глюкозы, связанными -1,4-гликозид- увлажненного субстрата, что существенно огра- ными связями. Полисахаридные цепи соединяются ничивает высоту его слоя и производительность водородными связями, образуя микрофибриллы, применяемых для биоконверсии конструкций которые группируются в фибриллы и формируют ферментеров. Однако данная проблема находит волокна целлюлозы. Такая структура позволяет технологическое решение в настоящее время в целлюлозе быть устойчивой по отношению к рас- связи с внедрением в практику нового оборудо- творителям и, частично, к гидролитическому рас- вания и различных технологических схем. паду ферментами (Хоанг, 2018). Например, для её гидролиза требуются высокие температуры поряд- Активно разрабатываются возможности внедре- ка 200 °С (Григорьева & Харина, 2016). ния твердофазного культивирования, как одного из элементов большой технологической цепочки, Гемицеллюлозы – гетерогенные полисахариды, содержащей несколько жидкофазных ферментеров представляющие собой короткие разветвленные разного объема (Текутьева и др., 2018). Авторами полимеры, построенные из остатков пентоз (кси- предложена принципиальная схема технологиче- лозы и арабинозы) и некоторых гексоз (глюкозы, ского комплекса производства кормового белка с галактозы и маннозы). Отличительной особенно- целью увеличения масштаба производства кормов стью гемицеллюлозы по сравнению с целлюло- и белковых концентратов при условии снижения зой является её способность набухать в воде, при их себестоимости за счет снижения энергетических этом не растворяясь в ней. Гемицеллюлозы так- и тепловых затрат на ферментацию в 7 раз. же подвержены гидролизу, но при менее высоких температурах. Кроме того, для гемицеллюлоз ха- Получение инновационных биопрепаратов пищево- рактерен неравномерный гидролиз, так как в их го и кормового назначения, содержащих комплекс состав входят быстро и медленно гидролизуемые биологически ценных веществ, является одним из фракции (Григорьева & Харина, 2016). основных направлений использования вторичных сырьевых ресурсов агропромышленного комплекса. Лигнин – сложное полимерное вещество, пред- При этом в качестве субстратов возможно исполь- ставляющее собой полифенол переменного соста- зовать часто употребляемые в рацион продукты, ва. Он окружает волокна гемицеллюлозы, образуя обогащая их продуктами метаболизма дрожжей. защитный барьер, который предотвращает разру- шение клеточных стенок растения микроорганиз- Таким образом, указанные выше преимущества мами (Чекушина, 2013). Когда целлюлоза попадает технологии твердофазного культивирования обо- в желудок, она сильно разбухает и вызывает ощу- сновывают поставленные нами цели научно-ис- щение сытости. Поскольку пищевые волокна не следовательских разработок: усваиваются в желудке, то сразу переходят в ки- шечник и являются хорошим стимулятором для Разработка прототипа технологии твердофаз- роста облигатной микрофлоры. Кроме этого, цел- ного культивирования дрожжей на целлюлозо- люлоза выводит лишний холестерин и сахар. содержащем сырье. Подбор вновь выделенных штаммов-продуцентов биологически активных В настоящей работе в качестве ЦСС кормового на- веществ и контрольных штаммов для фермента- значения для твердофазной ферментации нами ции, способных наращивать биомассу на перспек- была рассмотрена сенная мука, в качестве ЦСС пи- тивном целлюлозосодержащем сырье кормового щевого назначения – петрушка обыкновенная. Вы- и пищевого значения. бор обусловлен несколькими факторами. Сенная мука по пищевой ценности приближена к зерновым Целлюлозосодержащее сырье (далее – ЦСС) перспек- кормам, а по содержанию минеральных веществ и тивно для использования в качестве питательных 2 Борисенко, Е. Г., & Каночкина, М. С. (2012). Патент РФ 2502795. Способ получения сухого полимикробного продукта для использо- вания в пищевой промышленности. Россия. https://yandex.ru/patents/doc/RU2502795C2_20131227 ХИ ПС №1– 2022 135

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ витаминов превосходит их. Питательность сена за- мельченная петрушка. Оба субстрата являются висит от ботанического состава растений, сроков и непосредственными источниками питания: сен- методов уборки, а также продолжительности сушки ная мука – для животных и петрушка – для че- (Горин, 2011; Сариев и др., 2019). Петрушка обыкно- ловека. Химический состав сырья представлен в венная (Petroselinum crispum) – многолетнее расте- Таблицах 2 и 3. ние из семейства зонтичных. Это пищевое растение, полезные свойства которого были известны ещё с Штаммы. В качестве продуцентов для твердофаз- древности. Её используют в лечебных целях, как ного культивирования целлюлозосодержащего сы- противовоспалительное и мочегонное средство, а рья использовали: также при болезнях желудочно-кишечного тракта. Её польза обусловлена богатым химическим соста- – штамм дрожжей Meyerozyma (Pichia) guillier- вом (Кароматов & Кулдошева, 2018). В настоящей mondii Я1 из коллекции кафедры «Биотехноло- работе показана возможность накопления микроб- гия и технология продуктов биоорганического ной биомассы методом твердофазной ферментации синтеза» ФГБОУ ВО «МГУПП»; на негидролизованном целлюлозосодержащем сы- рье: петрушке и сенной муке. – штамм дрожжей Candida friedricchi, выделен- ный из молочнокислого продукта Айран (ООО Материалы и методы исследования «ФУД МИЛК») – использовался нами как кон- трольный производственный штамм; Научно-исследовательская работа проводилась на базе кафедры «Биотехнология и технология – штаммы дрожжей, вновь выделенные непо- продуктов биоорганического синтеза» ФГБОУ ВО средственно из самого сырья (сенная мука, «МГУПП». петрушка), в том числе Meyerozyma (Pichia) guilliermondii N2, отнесенный к данному виду Материалы методом ПЦР анализа; Субстраты. В качестве целлюлозосодержаще- – производственный штамм дрожжей Saccha- го сырья были использованы: сенная мука и из- romyces cerevisiae var. boulardii (препарат «Энтерол»), обладающий пробиотическими свойствами (Kaźmierczak-Siedlecka et al., 2020) – использовался нами как контрольный произ- водственный штамм. Таблица 2 Химический состав сена лугового3 Содержание веществ на 100 г Сухого Сырого Сырого Сырой Сырой Ca, % Р, % Каротина, Безазотистые экстрак- мг тивные вещества, % в-ва, % протеина, % жира, % золы, % клетчатки, % 12 36,0 80,4 6,8 2,1 6,7 28,1 0,8 0,2 Таблица 3 Химический состав Petroselinum crispum4 Содержание веществ на 100 г Белки, Жиры, Ненасыщен- Углеводы, Зола, % Пищевые Массовая доля Органические Крахмал, % % ные жирные % волокна, % монодисха- кислоты, % % кислоты, % ридов, % 3,7 0,4 0,1 7,6 1,1 2,1 6,4 0,1 1,2 К, мг Са, мг Si, мг Zn, мг Содержание микро- и макроэлементов на 100 г Mg, мг Na, мг S, мг P, мг Cl, мг 800 245 15 85 34 29,7 95 160 1,07 3 ГОСТ Р 55452-2013. (2014). Сено и сенаж. Технические условия. М.: Стандартинформ. 4 Скурихин, И. М., & Тутельян, В. А. (2002). Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник. М.: ДеЛи принт. ХИ ПС №1 – 2022 136

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Методы и процедура исследования ток. Влажность субстрата (измельченная петрушка или сено) при культивировании составляла 60%. Приготовление субстрата. Сенную муку готовят Влажность измеяли до засева культурой микроор- из молодой травы в период бутонизации. Измель- ганизмов на приборе Чижовой. Посевная доза - 1* ченную траву высушивают при температуре 30- КОЕ/г субстрата. 40 °С в сушилках до уровня влажности не более 15%. Трава высушивается за счет конвекции те- Подсчет клеток. Продуктивность твердофазно- плого воздуха. При таком приготовлении сенной го культивирования исследовали методом пря- муки потери питательных веществ минимальны. мого подсчёта клеток в камере Горяева6. Подсчет осуществляли через 0, 24 и 48 часов после начала Подготовка сырья для исследования проходила ферментации. Эксперимент проводился трижды. следующим образом: растения сушили при ком- натной температуре в течение 3-4-х суток, за- Анализ данных тем измельчали в бытовой кофемолке Bosch до размера частиц не более 5 мм, насыпали по 5 г в Статистическую обработку результатов иссле- стеклянные чашки Петри и стерилизовали в со- дований и математический анализ эксперимен- ответствии с общепринятыми нормами методов тальных данных проводили путем определения и условий стерилизации, используемых при по- среднего значения искомой величины из 3-х по- лучении стерильных средств, в том числе лекар- вторностей, среднеквадратичного отклонения ственных5, в автоклаве при температуре 120 °С в и доверительного интервала при помощи про- течение 30-ти минут. граммного пакета Microsoft Excel. Засев субстрата. Для работы применялась подго- Результаты и их обсуждение товленная сенная мука и петрушка в количестве 5 грамм на чашку Петри. Приготовление субстрата Работы по получению биопродуктов твердофаз- вели, как описано выше. После автоклавирования ными методами ведутся преимущественно с ис- чашки Петри с сырьем охлаждали до комнатной пользованием мицелиальных грибов, в том числе температуры и засевали суспензиями штаммов Aspergillus oryzae, подробно процесс рассмотрен в дрожжей, посевная доза – 1* КОЕ/г субстрата. За- научно-исследовательской работе (Серба и др., сев проводили равномерно по всей площади суб- 2017). страта, активно перемешивали. Выделение чистых культур дрожжей из субстра- По данным исследований (Борисенко и др., 2019; тов. Для выделения чистых культур дрожжей бра- Utama et al., 2019; Ordoñez-Araque et al., 2020) ли навеску измельченной сушеной петрушки и наиболее перспективными для роста на вторич- сенной муки, смешивали со стерильной водой. ном сырье агропромышленного комплекса, в том Из полученной суспензии проводили отбор про- числе целлюлозосодержащем, в условиях твер- бы петлей и высевали на чашку Петри с заранее дофазного культивирования являются дрожже- подготовленной средой. В качестве питательной подобные грибы рода Pichia. Штаммы дрожжей, среды для чашек Петри использовалась среда №2 вновь выделенные нами непосредственно из са- ГРМ (Сабуро), производства ФГУН «ГНЦ ПМБ» Ро- мого сырья (сенная мука, петрушка), в том чис- спотребнадзора. После засева чашки термостати- ле Meyerozyma (Pichia) guilliermondii N2, отнесены ровали в течение 3-х суток до появления гладких методом ПЦР как раз к указанному роду. Это под- белых колоний на поверхности среды. Для под- тверждает целесообразность их использования в тверждения полученные культуры микроскопи- качестве продуцентов микробной биомассы при ровали и идентифицировали. Идентификацию разработке прототипа технологии твердофазной дрожжей проводили методом полимеразной цеп- биоконверсии ЦСС. Кроме того, в работе (Самбук ной реакции (ПЦР-анализа). и др., 2019) была дана характеристика перспектив дрожжевых культур, продуцирующих киллер-ток- Культивирование. Ферментацию проводили в чаш- сины, и обосновано их широкое применение в пи- ках Петри в растильной камере твердофазным щевой промышленности, в агро- и аквакультурах способом с доступом воздуха при оптимальной как биопротективный агент, а также в медицине. температуре роста дрожжей 30 °С в течение 2-х су- Одним из представителей, продуцирующих кил- 5 ОФС.1.1.0016.15. Общие фармакопейные статьи. Стерилизация. https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-1-0016-15-sterilizatsiya/ 6 Красникова, Л. В., & Гунькова, П. И. (2016). Общая и пищевая микробиология: Учебное пособие (ч. 1). СПб.: Унивеситет ИТМО. ХИ ПС №1– 2022 137

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ лер-токсины является род Pichia, включая виды фективными для использования в процессе роста Pichia anomala, Pichia guilliermondii, что также под- и накопления биомассы дрожжами. тверждает наш выбор продуцентов для техноло- гических решений. Наше предположение подтверждают отдельные исследования (Омельченко и др. 2017; Серба и др., На Рисунке 1 отчетливо виден прирост биомас- 2018), которые отмечают стимулирующую роль сы дрожжей Meyerozyma guilliermondii N2 через гетерофазности среды для процесса глубинного 48 часов культивирования – 0,7* дрожжевых кле- культивирования на рост и накопление биомассы ток в 1 г субстрата практически на два порядка. микроорганизмами. Ферментационная среда, пред- Другие штаммы дрожжей, включая контроль- ложенная авторами, многокомпонентная и также ные, используемые в исследовании, также по- содержит целлюлозосодержащий компонент – пше- казали хороший прирост биомассы, что говорит ничные отруби. В качестве продуцентов для иссле- об относительной универсальности разрабаты- дований использовали штаммы каротиноидных ваемой технологии. Разница между максималь- дрожжей рода Rhodosporidium, дрожжеподобных ным значением по приросту биомассы у дрожжей грибов рода Candida, дрожжей рода Saccharomyces. Meyerozyma guilliermondii N2 и наименьшим зна- чением у штамма Meyerozyma guilliermondii Я1 со- Широкоизвестный производственный штамм ставляет порядка 60%. Эти результаты могут лечь дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii из в основу разработки прототипа технологии твер- препарата «Энтерол», относящийся к вышеука- дофазной биоконверсии на сенной муке. занному роду и обладающий пробиотическими свойствами, был использован нами как один из В процессе культивирования микроорганизмы контрольных. выделяют в ферментационную среду продукты своей жизнедеятельности, количественный и ка- Для ферментации с целью получения биопрепара- чественный их состав зависит, в том числе, от со- тов пищевого назначения, в качестве сырья исполь- става среды. При этом твердые субстраты обычно зовали петрушку, Рисунок 2. Нами отмечен общий дают все питательные вещества, необходимые для прирост биомассы дрожжей, в большей степени роста аэробных микроорганизмов, таким образом, Meyerozyma (Pichia) guilliermondii Я1, через 48 часов позволяя использовать более простые, экономи- ферментации – 3, 4* дрожжевых клеток в 1 г суб- чески выгодные составы ферментационных сред страта. При этом необходимо отметить существен- и повышая выход биомассы. Таким образом гете- ное накопление биомассы в целом всеми штаммами рогенные среды скорее всего могут быть более эф- по сравнению с результатами твердофазного куль- Рисунок 1. ХИ ПС №1 – 2022 138

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Рисунок 2. тивирования на сенной муке. Это может быть вы- (Pichia) guilliermondii Я1 на 2-е сутки культивиро- звано богатым химическим составом субстрата. вания – прирост биомассы в 4 раза, – в то время Содержащиеся в петрушке белки, моно- и дисахари- как прирост биомассы других используемых нами ды, а также макро- и микроэлементы способствуют штаммов был в 2 раза. Предполагаем, что такая росту и развитию микробных культур без добавле- высокая продуктивность связана именно со штам- ния обогатителей: неорганических солей или других мовыми характеристиками и требует дальнейше- всевозможных промышленных отходов. го исследования в расширенных экспериментах. Контрольные штаммы – пробиотический штамм Выводы дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii и промышленный штамм дрожжей, выделенный из Использование дрожжей для твердофазной фер- продукта Айран компании ООО «ФУД МИЛК» – ментации целлюлозосодержащего сырья перспек- также показали прирост биомассы на твердофаз- тивно, поскольку позволяет получать высокий ном субстрате: для Saccharomyces cerevisiae var. выход биомассы штаммов дрожжей. boulardii прирост биомассы через 48 часов составил 0,8* дрожжевых клеток в 1 г субстрата, для штам- Несмотря на неприхотливость и доступность та- ма дрожжей из Айрана – 1,1* дрожжевых клеток в ких растений, как петрушка и составляющие сена, 1 г петрушки. Это в 3 раза меньше, чем прирост твердофазные субстраты, получаемые из них, биомассы при использовании штамма Meyerozyma имеют в составе необходимые питательные ве- (Pichia) guilliermondii Я1. Следует отметить, что для щества и способны обеспечивать рост, развитие биологически активных добавок с содержанием микроорганизмов без дополнительных добавок. дрожжевых клеток более в 1 г субстрата уже пока- заны лечено-профилактические эффекты7,8. Для получения биопрепаратов кормового назна- чения целесообразно использовать в качестве суб- Таким образом отмечен высокий экспоненци- стратов сенную муку – в связи с объемами этого альный рост биомассы у штамма Meyerozyma 7 Кулемин, Л. М., & Чичерин, И. Ю. (2002). Патент РФ 2206330. Средство, обладающее иммуномодулирующей, энтеросорбцион- ной, антитоксической и противовоспалительной активностью и способ его получения. Россия. https://yandex.ru/patents/doc/ RU2206330C1_20030620 8 Борисенко, Е. Г., Борисенко, Н. А, Пименов, Е. В., & Юрченко, А. В. (1998). Патент РФ 2102903. Способ производства лечебно-про- филактической добавки. Россия. http://allpatents.ru/patent/2102903.html ХИ ПС №1– 2022 139

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ субстрата и традициями кормления животных на Долгунин, В. Н., Слепых, А. В., & Пронин, В. А. территории России, для пищевого назначения – (2019). К разработке технологии и аппара- петрушку, основываясь на богатом химическом турного оформления производства субстра- составе и лечебно-профилактических свойствах та из целлюлозосодержащего сырья. Вестник растения. При это для каждого субстрата подо- Тамбовского государственного техническо- бран штамм дрожжей, показавший максимальные го университета, 25(4), 595-602. https://doi. значения по сравнению с другими используемы- org/10.17277/vestnik.2019.04.pp.595-602 ми: для сенной муки – Meyerozyma guilliermondii N2, для петрушки – Meyerozyma (Pichia) guilliermondii Я1. Каночкина, М. С. (2011). Выживаемость дрожжей в твердофазных культурах. Пищевая промышлен- Разрабатываемый прототип технологии может ность, 6, 54-55. быть универсален для различных видов дрожжей, в том числе промышленных штаммов, и исполь- Кароматов, И. Д., & Кулдошева, Д. Р. (2018). зоваться при восстановлении крупнотоннажного Петрушка огородная - как лечебное и профи- производства микробных нутриентов для живот- лактическое средство. Биология и интегратив- ных и человека. ная медицина, 4, 211-223. Благодарности Кулишов, Б. А., Туан, Л. А., & Канарский, А. В. (2015). Утилизация отходов переработки расти- Авторы выражают подлинную благодарность за тельного сырья в биореакторах для твердофаз- помощь в проведении исследований, организа- ной ферментации. Вестник Казанского техно- ционную и методическую поддержку кафедре логического университета, 18(3), 286-290. «Биотехнология и технология продуктов биоор- ганического синтеза» ФГБОУ ВО «МГУПП» и на- Макарова, Е. И., & Будаева, В. В. (2016). Биокон- учно-исследовательской организации Обществу с версия непищевого целлюлозосодержащего ограниченной ответственностью «Микробные ну- сырья. Известия вузов. Прикладная химия и био- триенты иммунокорректоры». технология, 6(3), 26-35. Литература Омарова, К. М., & Омаров, М. С. (2016). Биотех- нология получения микробного белка на ком- Борисенко, Е. Г., Горин, К. В., Борисенко, Е. А., плексном растительном сырье. Grand Altai Нгуен, Ч. З., Чан, В. Т., Каночкина, М. С., & Research and Education, 2, 65-69. Гулимова, Л. А. (2012). Новые горизонты произ- водства функциональных нутриентов. Вестник Омельченко, Е. С., Аверина, Ю. А., Меньшиков, В. В., биотехнологии и физико-химической биологии & Субчева, Е. Н. (2017). Исследование фильтраци- имени Ю. А. Овчинникова, 8(4), 58-60. онных свойств суспензий, полученных глубин- ным гетерофазным культивированием дрожжей Борисенко, Е. Г., Мадзу, О. Б., Пироговская,  Е.  К., Candida tropicalis СК-4 на растительных субстратах Маслова, Т. А., & Азанова, А. А. (2019). для получения растительного углеводно-белково- Производство дрожжевых продуктов широкого го корма. Химия и химическая технология, 15, 86-88. профиля. Процессы и аппараты пищевых произ- водств, 1, 3-9. Поляков, В. А., & Погоржельская, Н. С. (2017). Инно- вационное развитие пищевой биотехнологии. Волова, Т. Г., & Барашков, В. А. (2010). Характе- Индустрия питания, 4, 6-14. ристика белков, синтезируемых водородокисля- ющими микроорганизмами. Прикладная биохи- Римарева, Л. В. (2012). Эффективная для живот- мия и микробиология, 46(6), 469-482. новодства белково-аминокислотная добавка, полученная на основе микробной биомассы. Горин, К. В. (2011). Разработка технологий микроб- Ветеринария и кормление, 6, 47-48. ных полуфабрикатов для напитков на базе агро- промышленного сырья [Кандидатская диссерта- Самбук, Е. В., Музаев, Д. М., Румянцев, А. М., & ция, Московский государственный университет Падкина, М. В. (2019). Киллер-токсины дрож- пищевых производств]. М., Россия. жей Saccharomyces cerevisiae: Синтез, механиз- мы действия и практическое использование. Григорьева, О. Н., & Харина, М. В. (2016). Кинетика Экологическая генетика, 17(3), 59-73. http://doi. реакции кислотного гидролиза целлюлозы и org/10.17816/ecogen17359-73 гемицеллюлоз. Вестник технологического уни- верситета, 19(11), 182-184. Сариев, А. Х., Чербакова, Н. Н., Дербенев, К. В., & Федина, Е. В. (2019). Химический состав расте- ний, произрастающих в зоне влияния промыш- ленных предприятий. Вестник Красноярского го- сударственного аграрного университета, 5, 68-73. Серба, Е. М. (2015). Научно-практические аспекты получения БАД на основе конверсии вторич- ных биоресурсов. Хранение и переработка сель- хозсырья, 2, 44-50. ХИ ПС №1 – 2022 140

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Серба, Е. М., Молчалина, П. Ю., Римарева,  Л.  В., литической активностью [Кандидатская дис- Оверченко, М. А., Игнатова, Н. И., Борщева, сертация, Институт биохимии имени А. Н. Баха Ю.  А., & Соколова, Е. Н. (2017). Ферменти- РАН]. М., Россия. рованный соус на основе микробной биомассы. Alonso, D. M., Wettstein, S. G., & Dumesic, J.  A. Пищевая промышленность, 9, 28-30. (2012). Bimetallic catalysts for upgrading of biomass to fuels and chemicals. Chemical Серба, Е. М., Соколова, Е. Н., Фурсова, Н. А., Волкова, Society Reviews, 41(24), 8075-8098. https://doi. Г. С., Борщева, Ю. А., Кубатова, Е. И., & Куксова, org/10.1039/c2cs35188a Е. В. (2018). Получение биологически актив- Kaźmierczak-Siedlecka, K., Ruszkowski, J., Fic,  M., ных добавок на основе обогащенной дрожжевой Folwarski, M., & Makarewicz, W. (2020). Saccha- биомассы. Хранение и переработка сельхозсырья, romyces boulardii CNCM I-745: A non-bacterial 2, 74-77. microorganism used as probiotic agent in supporting treatment of selected diseases. Смирнов, К. А., Алашкевич, Ю. Д., & Решетова, Н. С. Current Microbiology, 77(9), 1987-1996. http://doi. (2009). Особенности твердофазной фермента- org/10.1007/s00284-020-02053-9 ции. Химия растительного сырья, 3, 161-164. Ordoñez-Araque, R. H., Landines-Vera E. F., Urresto- Villegas, J. C., & Caicedo-Jaramillo, C. F. (2020). Текутьева, Л. А., Сон, О. М., Подволоцкая, А. Б., & Microorganisms during cocoa fermentation: Скуртол, И. А. (2018). Технологический комплекс systematic review. Foods and Raw Materials, 8(1), производства кормовых белковых концентра- 155-161. http://doi.org/10.21603/2308-4057-2020- тов. Вестник науки и образования, 12, 7-11. 1-155-162 Utama, G. L., Lestari, W. D., Kayaputri, I. L., & Хоанг, К. К. (2018). Превращения биомассы соло- Balia, R. L. (2019) Indigenous yeast with cellulose- мы пшеницы при термообработке в среде ион- degrading activity in napa cabbage (Brassica ной жидкости на основе 3-метилимидазола pekinensis L.) waste: Characterisation and species [Кандидатская диссертация, Сибирский го- identification. Foods and Raw Materials, 7(2), 321- сударственный университет науки и техно- 327. http://doi.org/10.21603/2308-4057-2019-2- логий имени академика М. Ф. Решетнева]. 321-328 Красноярск, Россия. Чекушина, А. В. (2013). Целлюлолитические фермен- тные препараты на основе грибов Trichoderma, Penicilliumи Myceliophtora с увеличенной гидро- ХИ ПС №1– 2022 141

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ The Yeast Solid-Phase Fermentation of Cellulose-Containing Raw Materials Marya S. Kanochkina Moscow State University of Food Production 11 Volokolamskoe highway, Moscow, 125080, Russian Federation Limited liability company «Microbial nutrients immunocorrectors» 2nd Likhachevsky lane, 2A, office 47, Moscow, 125438, Russian Federation E-mail:[email protected] Evgenye G. Borisenko Moscow State University of Food Production 11 Volokolamskoe highway, Moscow, 125080, Russian Federation E-mail: [email protected] Elizabeth R. Kruchkova Moscow State University of Food Production 11 Volokolamskoe highway, Moscow, 125080, Russian Federation E-mail: [email protected] Karina V. Bakaeva Moscow State University of Food Production 11 Volokolamskoe highway, Moscow, 125080, Russian Federation E-mail: [email protected] Anna S. Savelyeva Moscow State University of Food Production, 11 Volokolamskoe highway, Moscow, 125080, Russian Federation E-mail: [email protected] We present a prototype of the solid-phase cultivation technology, which allows us to get products containing a high level of yeast biomass. In this regard, the resulting products may have functional properties. Parsley and hay flour, which are easily renewable raw materials, were used as substrates. In the course of the study, the possibility of growth of various yeast strains on these substrates was shown: industrial, museum, and isolated from the raw materials. The well-known probiotic yeast strain Saccharomyces cerevisiae var.boulardii (Enterol) was used as a control. The greatest increase in yeast biomass was observed on parsley, the maximum result was obtained using the strain Meyerozyma (Pichia) guilliermondii Ya1 – 3,4*yeast cells in 1 g of the substrate. In the case of hay flour, the maximum growth of the Meyerozyma (Pichia) guilliermondii N2 strain isolated directly from the substrate is 0.7* yeast cells per 1 g of the substrate. The control yeast strain showed average results– 0,8*yeast cells in 1 g of the substrate. It should be noted that for biologically active additives with a yeast cell content of more than in 1 g of the substrate, treatment and preventive effects have already been shown. The obtained data may indicate the feasibility of using the developed prototype of solid-phase bioconversion technology, including for the cultivation of industrial yeast strains, and the value of parsley as a substrate for it. Keywords: cellulose-containing raw materials, food biotechnology, yeast, Saccharomyces boulardii, Pichia, solid-phase bioconversion, nutrients, microbial protein References stva funktsional’nykh nutrientov [New horizons in the production of functional nutrients]. Vestnik Borisenko, E. G., Gorin, K. V., Borisenko, E. A., biotekhnologii i fiziko-khimicheskoi biologii imeni Nguen, Ch. Z., Chan, V. T., Kanochkina, M. S., & Yu. A. Ovchinnikova [Yu. A. Ovchinnikov Bulletin of Gulimova, L. A. (2012). Novye gorizonty proizvod- Biotechnology and Physico-Chemical Biology], 8(4), 58-60. ХИ ПС №1 – 2022 142

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Borisenko, E. G., Madzu, O. B., Pirogovskaya,  E.  K., [Bioconversion of non-food cellulose-contain- Maslova, T. A., & Azanova, A. A. (2019). Proizvodstvo ing raw materials]. Izvestiya vuzov. Prikladnaya kh- drozhzhevykh produktov shirokogo profilya imiya i biotekhnologiya [News of Higher Educational [Production of yeast products of a wide range]. Institutions. Applied Chemistry and Biotechnology], Protsessy i apparaty pishchevykh proizvodstv 6(3), 26-35. [Processes and Apparatuses of Food Production], 1, 3-9. Omarova, K. M., & Omarov, M. S. (2016). Biotekh- nologiya polucheniya mikrobnogo belka na kom- Volova, T. G., & Barashkov, V. A. (2010). Kharak- pleksnom rastitel’nom syr’e [Biotechnology for ob- teristika belkov, sinteziruemykh vodorodokislyay- taining microbial protein on complex plant raw ushchimi mikroorganizmami [Characterization of materials]. Grand Altai Research and Education proteins synthesized by hydrogen-oxidizing mi- [Grand Altai Research and Education], 2, 65-69. croorganisms]. Prikladnaya biokhimiya i mikrobi- Omel’chenko, E. S., Averina, Yu. A., Men’shikov, V. V., ologiya [Applied Biochemistry and Microbiology], & Subcheva, E. N. (2017). Issledovanie fil’trat- 46(6), 469-482. sionnykh svoistv suspenzii, poluchennykh glu- binnym geterofaznym kul’tivirovaniem drozhzhei Gorin, K. V. (2011). Razrabotka tekhnologii mikrob- Candida tropicalis SK-4 na rastitel’nykh sub- nykh polufabrikatov dlya napitkov na baze agro- stratakh dlya polucheniya rastitel’nogo uglevod- promyshlennogo syr’ya [Development of technolo- no-belkovogo korma [Investigation of the filtra- gies for microbial semi-finished products for drinks tion properties of suspensions obtained by deep based on agro-industrial raw materials] [Candidate heterophase cultivation of yeast Candida tropi- Dissertation, Moskovskii gosudarstvennyi univer- calis CK-4 on plant substrates to obtain vegeta- sitet pishchevykh proizvodstv]. Moscow, Russia. ble carbohydrate-protein feed]. Khimiya i khimi- cheskaya tekhnologiya [Chemistry and Chemical Grigor’eva, O. N., & Kharina, M. V. (2016). Kinetika Technology], 15, 86-88. reaktsii kislotnogo gidroliza tsellyulozy i gem- Polyakov, V. A., & Pogorzhel’skaya, N. S. (2017). itsellyuloz [Kinetics of the Acid Hydrolysis of Innovatsionnoe razvitie pishchevoi biotekhnologii Cellulose and Hemicelluloses]. Vestnik tekhnolog- [Innovative development of food biotechnology]. icheskogo universiteta [Bulletin of the Technological Industriya pitaniya [Food Industry], 4, 6-14. University], 19(11), 182-184. Rimareva, L. V. (2012). Effektivnaya dlya zhivotnovod- stva belkovo-aminokislotnaya dobavka, poluchen- Dolgunin, V. N., Slepykh, A. V., & Pronin, V. A. (2019). naya na osnove mikrobnoi biomassy [Effective for K razrabotke tekhnologii i apparaturnogo oform- livestock protein-amino acid supplement derived leniya proizvodstva substrata iz tsellyulozosoder- from microbial biomass]. Veterinariya i kormlenie zhashchego syr’ya [On the development of tech- [Veterinary and Feeding], 6, 47-48. nology and instrumentation for the production of Sambuk, E. V., Muzaev, D. M., Rumyantsev, A. M., & a substrate from cellulose-containing raw materi- Padkina, M. V. (2019). Killer-toksiny drozhzhei als]. Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tekh- Saccharomyces cerevisiae: Sintez, mekhanizmy nicheskogo universiteta [Bulletin of the Tambov State deistviya i prakticheskoe ispol’zovanie [Killer Technical University], 25(4), 595-602. https://doi. toxins of the yeast Saccharomyces cerevisi- org/10.17277/vestnik.2019.04.pp.595-602 ae: Synthesis, mechanisms of action and practi- cal use]. Ekologicheskaya genetika [Environmental Kanochkina, M. S. (2011). Vyzhivaemost’ drozhzhei v Genetics], 17(3), 59-73. http://doi.org/10.17816/ tverdofaznykh kul’turakh [Survival of yeast in sol- ecogen17359-73 id phase cultures]. Pishchevaya promyshlennost’ Sariev, A. Kh., Cherbakova, N. N., Derbenev, K. V., & [Food Industry], 6, 54-55. Fedina, E. V. (2019). Khimicheskii sostav rastenii, proizrastayushchikh v zone vliyaniya promysh- Karomatov, I. D., & Kuldosheva, D. R. (2018). lennykh predpriyatii [The chemical composition Petrushka ogorodnaya - kak lechebnoe i profilak- of plants growing in the zone of influence of in- ticheskoe sredstvo [Garden parsley - as a thera- dustrial enterprises]. Vestnik Krasnoyarskogo gosu- peutic and prophylactic agent]. Biologiya i integra- darstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the tivnaya meditsina [Biology and Integrative Medicine], Krasnoyarsk State Agrarian University], 5, 68-73. 4, 211-223. Serba, E. M. (2015). Nauchno-prakticheskie aspekty polucheniya BAD na osnove konversii vtorichnykh Kulishov, B. A., Tuan, L. A., & Kanarskii, A. V. (2015). bioresursov [Scientific and practical aspects of ob- Utilizatsiya otkhodov pererabotki rastitel’nogo taining dietary supplements based on the conver- syr’ya v bioreaktorakh dlya tverdofaznoi fermen- sion of secondary biological resources]. Khranenie tatsii [Utilization of Waste Processing of Vegetable Raw Materials in Bioreactors for Solid-Phase Fermentation]. Vestnik Kazanskogo tekhnologich- eskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University], 18(3), 286-290. Makarova, E. I., & Budaeva, V. V. (2016). Biokonversiya nepishchevogo tsellyulozosoderzhashchego syr’ya ХИ ПС №1– 2022 143

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ i pererabotka sel’khozsyr’ya [Storage and Processing universitet nauki i tekhnologii imeni akademika of Farm Products], 2, 44-50. M. F. Reshetneva]. Krasnoyarsk, Russia. Serba, E. M., Molchalina, P. Yu., Rimareva, L. V., Over- Chekushina, A. V. (2013). Tsellyuloliticheskie fer- chenko, M. A., Ignatova, N. I., Borshcheva,  Yu.  A., mentnye preparaty na osnove gribov Trichoderma, & Sokolova, E. N. (2017). Fermentirovannyi sous Penicilliumi Myceliophtora s uvelichennoi gidroli- na osnove mikrobnoi biomassy [Fermented sauce ticheskoi aktivnost’yu [Cellulolytic enzyme prepara- based on microbial biomass]. Pishchevaya promysh- tions based on fungi Trichoderma, Penicillium and lennost’ [Food Industry], 9, 28-30. Myceliophtora with increased hydrolytic activity] Serba, E. M., Sokolova, E. N., Fursova, N. A., [Candidate Dissertation, Institut biokhimii imeni Volkova, G. S., Borshcheva, Yu. A., Kubatova, E. I., A. N. Bakha RAN]. Moscow, Russia. & Kuksova, E. V. (2018). Poluchenie biologiches- Alonso, D. M., Wettstein, S. G., & Dumesic, J.  A. ki aktivnykh dobavok na osnove obogashchennoi (2012). Bimetallic catalysts for upgrading drozhzhevoi biomassy [Obtaining biologically ac- of biomass to fuels and chemicals. Chemical tive additives based on enriched yeast biomass]. Society Reviews, 41(24), 8075-8098. https://doi. Khranenie i pererabotka sel’khozsyr’ya [Storage and org/10.1039/c2cs35188a Processing of Farm Products], 2, 74-77. Kaźmierczak-Siedlecka, K., Ruszkowski, J., Fic,  M., Smirnov, K. A., Alashkevich, Yu. D., & Reshetova, N. S. Folwarski, M., & Makarewicz, W. (2020). Saccha- (2009). Osobennosti tverdofaznoi fermentatsii romyces boulardii CNCM I-745: A non-bacteri- [Features of solid phase fermentation]. Khimiya al microorganism used as probiotic agent in sup- rastitel’nogo syr’ya [Chemistry of plant raw materi- porting treatment of selected diseases. Current als], 3, 161-164. Microbiology, 77(9), 1987-1996. http://doi. Tekut’eva, L. A., Son, O. M., Podvolotskaya, A. B., & org/10.1007/s00284-020-02053-9 Skurtol, I. A. (2018). Tekhnologicheskii kompleks Ordoñez-Araque, R. H., Landines-Vera E. F., Urresto- proizvodstva kormovykh belkovykh kontsentratov Villegas, J. C., & Caicedo-Jaramillo, C. F. (2020). [Technological complex for the production of feed Microorganisms during cocoa fermentation: system- protein concentrates]. Vestnik nauki i obrazovaniya atic review. Foods and Raw Materials, 8(1), 155-161. [Bulletin of Science and Education], 12, 7-11. http://doi.org/10.21603/2308-4057-2020-1-155-162 Khoang, K. K. (2018). Prevrashcheniya biomassy solo- Utama, G. L., Lestari, W. D., Kayaputri, I. L., & Balia, R. L. my pshenitsy pri termoobrabotke v srede ionnoi zhid- (2019) Indigenous yeast with cellulose-degrad- kosti na osnove 3-metilimidazola [Transformations ing activity in napa cabbage (Brassica pekinensis L.) of wheat straw biomass during heat treatment in an waste: Characterisation and species identification. ionic liquid medium based on 3-methylimidazole] Foods and Raw Materials, 7(2), 321-327. http://doi. [Candidate Dissertation, Sibirskii gosudarstvennyi org/10.21603/2308-4057-2019-2-321-328 ХИ ПС №1 – 2022 144

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УДК 664.64:635.89:60.44 https://doi.org/10.36107/spfp.2022.297 Особенности созревания теста и формирования качества хлеба с биомассой мицелия Armillaria mellea Минаков Денис Викторович ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» Адрес: 656038, Российская Федерация, Алтайский край, г. Барнаул, пр. Ленина, д. 46 ФГБОУ ВО «Алтайский государственный университет», E-mail: [email protected] Козубаева Людмила Алексеевна ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», Адрес: 656038, Российская Федерация, Алтайский край, г. Барнаул, пр. Ленина, д. 46 E-mail: [email protected] Кузьмина Светлана Сергеевна ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» Адрес: 656038, Российская Федерация, Алтайский край, г. Барнаул, пр. Ленина, д. 46 E-mail: [email protected] Егорова Елена Юрьевна ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» Адрес: 656038, Российская Федерация, Алтайский край, г. Барнаул, пр. Ленина, д. 46 E-mail: [email protected] В последние годы пищевое использование грибов воспринимается в новом контексте: грибы рассматриваются как дополнительный источник минеральных веществ, витаминов, специфичных ферментов и ряда других биологически активных веществ. Некоторые виды грибов могут быть использованы в качестве возобновляемого резерва пищевого белка, в том числе при производстве хлебобулочных изделий. Опенок осенний (Armillaria mellea) отличается от многих других видов грибов более высоким содержанием белкового азота с выраженным преобладанием лизина в составе незаменимых аминокислот. Повышенное накопление белка характерно не только для клеток плодового тела, но и для клеток мицелия A. mellea, что и определило цель исследования – анализ влияния биомассы мицелия A. mellea на биохимические процессы созревания теста и качество хлеба, для чего авторами применялись стандартные и отраслевые методы контроля сырья и полуфабрикатов хлебопекарного производства, стандартные методы микробиологического анализа. В работе использована агаризованная биомасса мицелия опенка осеннего штамма Armillaria mellea D-13, которую вводили в тесто на стадии замеса после её измельчения до однородного пастообразного состояния. Тесто готовили из муки пшеничной хлебопекарной первого сорта, агаризованную биомассу мицелия вводили в тесто из расчёта 2,5–10,0 % к массе муки. По результатам исследований обоснованы пределы дозировки агаризованной биомассы мицелия – 7,5–10,0 %. Хлеб с такой дозировкой сохраняет стандартное качество и не приобретает характерных привкуса и запаха грибов. При подовом способе выпечки с увеличением дозировки агаризованной биомассы мицелия индекс формоустойчивости изделий снижается с 0,6 до 0,4, при формовом способе выпечки расплывчатость формы не выражена. Ключевые слова: грибы, мицелий, биомасса, пищевой белок, тесто, дрожжевое брожение Введение ценности и сбалансированности рациона, прежде всего от наличия в нем достаточного количества Проблема дефицита пищевого белка легкоусвояемого и полноценного белка. Однако исследования последних лет свидетельствуют о Полноценное развитие человека, нормальное стабильном и выраженном дефиците белка в со- функционирование всех жизнеобеспечивающих временном питании. По данным ФГБУН «ФИЦ пи- систем его организма напрямую зависят от полно- тания и биотехнологии», дефицит пищевого белка ХИ ПС №1 – 2022 145

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ в рационе россиян превышает 1 млн. тонн в год Интерес к высшим грибам, как продуцентам пи- (Бессонов и др., 2017). Прогнозируемый к 2025 г. щевого белка, обусловлен хорошей сбалансиро- мировой дефицит пищевого белка оценён в 18- ванностью и лучшей усвояемостью грибного 20 млн. тонн (OECD-FAO, 2017), а к 2050 году дефи- белка по сравнению с другими быстроразвива- цит пищевого белка могут ощутить более 150 млн. ющимися биологическими системами (Ugbogu человек по всему миру1. Все это подтверждает E. A. & Ugbogu O. C., 2016; Nagy et al., 2017; Girma безусловную необходимость привлечения новых & Tasisa, 2018; Harris et al., 2019; González et al., биовозобновляемых ресурсов для компенсации 2020), в частности, безусловным преобладанием сложившегося дефицита белка. легкоусвояемых водо- и солерастворимых фрак- ций в составе белков2. Как было отмечено ранее, Грибной мицелий как потенциальный резерв базидиальные грибы рода Armillaria, в том числе пищевого белка опенок осенний (A. mellea) также могут рассма- триваться в качестве потенциального, легко воз- До недавних пор в научной литературе, в основ- обновляемого резерва пищевого белка (Colak et ном, давалась оценка перспективам использова- al., 2009). Таким потенциалом характеризуются ния грибов в качестве дополнительных источников не только плодовые тела A. mellea. Выращенная специфичных азотсодержащих пищевых волокон в искусственных условиях чистая биомасса ми- (Cheung, 2013; Nile & Park, 2014; Zhang et al., 2015; целия A. mellea содержит свыше 20 %3 белковых Friedman, 2016; Süfer, 2016). Однако сегодня для веществ (Минаков и др., 2016) и соответствует разных видов грибов в качестве активных компо- требованиям к сырью продовольственного на- нентов рассматривается значительно более ши- значения по микробиологическим и гигиени- рокий перечень веществ: поли- и олигосахариды, ческим показателям, в связи с чем может быть тетратерпеноиды, биоактивные пептиды и лек- использована для повышения пищевой ценно- тины, стерины, статины-ингибиторы ГМГ-КоА, сти низкобелковых продуктов питания, включая полифенолы, ферменты и даже минеральные эле- хлебобулочные изделия массового производ- менты (Bovi et al., 2013; Simon et al., 2013; Rana, ства. 2016; Waktola & Temesgen, 2018; González et al., 2020; Zhou et al., 2020; Manan et al., 2021). В частно- Учитывая, что белок многих съедобных грибов сти, из плодовых тел и мицелиальной биомассы A. характеризуется повышенным содержанием ли- mellea к настоящему времени выделены биологи- зина (Bakır et al., 2018; Ukwuru et al., 2018), и чески активные сфинголипиды, пептиды, стерины, при этом в составе белка A. mellea отмечено по- специфичные сесквитерпеноиды, полифенольные ниженное содержание только серосодержащих и индольные соединения, проявляющие подтверж- аминокислот (Минаков, 2016) но выражено пре- денную в лабораторных исследованиях антибакте- обладание лизина – 6 г/100 г белка, комбинирова- риальную, антиоксидантную, противоопухолевую ние грибного белка с белками злаковых культур и противовоспалительную активность (Zavastin et (на примере пшеничной муки), в которых ли- al., 2015; Kostić et al., 2017; Łopusiewicz, 2018; Ho et митирующей аминокислотой является лизин al., 2020; Erbiai et al., 2021). (Schwab & Whitehouse, 2022), должно работать на повышение утилитарности суммарного бел- На фоне сказанного необходимо уточнить, что ка хлебобулочных изделий. данные по перечисленным видам активности грибов, и в том числе грибов A. mellea, подтверж- Перспективы использования биомассы дены для экстрактов и других форм субстанций, грибного мицелия в биотехнологии хлеба извлеченных из свежих, замороженных или высу- шенных в щадящих условиях плодовых тел и ми- Брожение теста – один из важнейших биотех- целиальной биомассы. В то время как потребление нологических этапов хлебопекарного производ- в пищу большинства видов культивируемых и ди- ства. Под влиянием ферментов муки и дрожжей корастущих грибов традиционно осуществляется Saccharomyces cerevisiae формируется основа пи- в форме продуктов, подвергавшихся термической щевой ценности готовой продукции – биохими- обработке (Salehi, 2019). ческий состав компонентов теста. 1 Sheridan, K. (2017). Global warming reduces protein in key crops: Study. https://phys.org/news/2017-08-millions-protein-deficiency- result-human-caused.html 2 Цапалова, И. Э., Бакайтис, В. И., Кутафьева, Н. П., & Позняковский, В. М. (2007). Экспертиза грибов. Качество и безопасность: Учебно-справочное пособие. Новосибирск: Сибирское университетское издание. 3 Вишневский, М. В. (2014). Лекарственные грибы: Большая энциклопедия. М.: Эксмо. ХИ ПС №1 – 2022 146

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Введение в тесто агаризованной биомассы мице- исследования процесса брожения теста с добавле- лия, содержащей простые углеводы, свободные нием агаризованной биомассы мицелия, выпечен аминокислоты и ряд других пищевых компонен- хлеб. На завершающем этапе статистически обра- тов, используемых, в том числе, в качестве фак- ботаны и проанализированы полученные данные. торов роста и активаторов дрожжевого брожения (свободные аминокислоты, некоторые органиче- Материалы и методы исследования ские кислоты, витамины группы В и -глюканы (Пермякова, 2016; Ghosh, 2016)) позволяет рас- Материалы сматривать её в качестве дополнительного суб- страта для хлебопекарных дрожжей. Вместе с тем, В работе использована агаризованная биомас- введение в тесто нового сырья с известным био- са мицелия (АБМ) опенка осеннего штамма химическим составом, но малоизученными тех- A. mellea D-13. Выбор ботанического вида гриба нологическими свойствами, способно вызвать обусловлен повышенной способностью к синтезу неуправляемое изменение направления и скоро- и накоплению белка его плодовыми телами. сти процессов брожения и созревания теста, по- скольку отдельными исследованиями показана Гомогенизированная АБМ представляет собой возможность подавления роста и развития не- однородную мазеобразную массу серовато-кре- которых видов микроорганизмов компонента- мового цвета с содержанием белковых веществ ми, входящими в состав A. mellea (Kostić et al., 17,6±0,2 % (по методу Кьельдаля). 2017). Такие аспекты применения биомассы ми- целия съедобных грибов в биотехнологии хлебо- Оборудование и инструменты пекарного производства к настоящему времени ещё не изучены. Все выше сказанное диктует не- Для получения гомогенизированной АБМ исполь- обходимость исследования общих закономерно- зовали блендер погружного типа Polaris PHB 0798L. стей влияния биомассы мицелия A. mellea на ход биохимических процессов созревания теста и ка- Для замеса теста применяли тестомесилку лабо- чество получаемого из этого теста хлеба, что и об- раторную У1-ЕТВ. условило структуру исследований. Отмеченные перспективы использования продуктов Выпечку хлеба реализовали в лабораторной хлебо- переработки гриба A. mellea в производстве продук- пекарной печи конвекционного типа UNOX XB 693. тов питания и природная способность клеток этого гриба к накоплению белковых веществ определи- Методы ли цель представленного исследования – изучение влияния биомассы мицелия A. mellea на биохими- При обобщении литературных данных использо- ческие процессы созревания теста и качество хлеба. вались методы сравнительного анализа и систе- матизации информации из научных изданий и В соответствие с поставленной целью, в ходе ис- периодической печати. следования решались следующие задачи: Для культивирования биомассы грибов A. mellea – выбор методов исследований, в наиболее пол- используют натуральные, синтетические и по- ной степени отражающих влияние биомассы лусинтетические питательные среды. Классиче- мицелия A. mellea на биохимию брожения теста; ской средой для поверхностного культивирования большинства сапротрофных видов грибов явля- – анализ влияния биомассы мицелия A. mellea на ется пивное сусло (4º по Баллингу) с добавлени- биохимические процессы созревания теста и ем агара – сусло-агар (Билай, 1982). В этой связи качество хлеба в условиях эксперимента; биомассу мицелия получали методом поверхност- ного культивирования на сусло-агаровой среде в – обоснование рекомендуемой дозировки ага- стеклобанках объемом 1 дм3, оснащенных филь- ризованной биомассы мицелия для хлебопе- тром «Агроспан-60» и стеклянной крышкой в карного производства. форме невысокого плоского цилиндра. Гомо- генизированную АБМ получали измельчением На первом этапе выбраны методы исследований, выращенного мицелия с помощью блендера до в наиболее полной степени отражающие влияние однородного пастообразного состояния. Пита- биомассы мицелия A. mellea на биохимию брожения тельную среду (сусло-агар) перед измельчением теста. Далее обоснованы пределы дозировки ага- от мицелия не отделяли. ризованной биомассы мицелия, вводимой в состав теста. В эксперименте проведены биохимические ХИ ПС №1– 2022 147

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Кислотность теста определяли по ГОСТ 5670–96 отрасли способом, в отношении к 100 кг муки, в «Хлебобулочные изделия. Методы определения кис- количестве 2,5-10,0 % (шаг варьирования 2,5 %). лотности»4 (арбитражным методом). Подъемную Тесто замешивали из муки пшеничной хлебопе- силу теста определяли в соответствии с методикой карной первого сорта, влажностью 44,5 %. По- ГОСТ Р 54731–2011 «Дрожжи хлебопекарные прессо- скольку интерес представляли изменения хода ванные Технические условия»5. Органолептические брожения теста при внесении в него АБМ, вариан- и физико-химические показатели качества выпе- ты эксперимента предусматривали так называе- ченного хлеба определяли с применением стандарт- мый «контрольный опыт» – тесто, приготовленное ных и отраслевых методов лабораторного анализа: по унифицированной производственной рецепту- ре, без внесения в тесто АБМ. – внешний вид, форму, цвет, вкус и запах хле- ба – с применением стандартных приемов Влияние АБМ на бродильную активность дрож- организации и проведения дегустационной жей оценивали по изменению кислотности те- оценки, по ГОСТ 5667–65 «Хлеб и хлебобу- ста и подъемной силы теста. Замес теста из муки лочные изделия. Правила приемки, методы пшеничной хлебопекарной первого сорта с добав- отбора образцов, методы определения органо- лением и без добавления АБМ осуществляли на лептических показателей и массы изделий»6; тестомесилке лабораторной У1-ЕТВ. – удельный объём – путём деления величины Формование тестовых заготовок осуществляли объёма хлеба (определение по ГОСТ 27669–88 ручным способом. Выпечку хлеба проводили в «Мука пшеничная хлебопекарная. Метод проб- лабораторных условиях, в лабораторной хлебопе- ной лабораторной выпечки хлеба»7, в см3) на карной печи UNOX XB 693 при температуре 180 °С, его массу (в г); формовой хлеб выпекали в течение 30–35 минут, подовый – в течение 20 минут. Основные техноло- – влажность определяли гравиметрическим ме- гические параметры процесса производства хлеба тодом, по ГОСТ 21094–75 «Хлеб и хлебобулоч- с добавлением и без добавления АБМ (продолжи- ные изделия. Метод определения влажности»8; тельность замеса, температуру и продолжитель- ность выпечки) сохраняли постоянными. – кислотность мякиша выпеченного хлеба определяли арбитражным методом по ГОСТ Анализ данных 5670–96 «Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности»9; С целью обеспечения достоверности полученных данных все исследования осуществляли в 3-крат- – пористость мякиша определяли по ГОСТ 5669– ной повторности. Экспериментальные данные об- 96 «Хлебобулочные изделия. Метод опреде- рабатывали в программном приложении Microsoft ления пористости», с учетом коэффициента Office Excel. Контролем при проведении исследо- плотности беспористой массы мякиша хлеба ваний и анализе полученных результатов служили пшеничного первого сорта10; образцы хлеба, произведенные без введения АБМ. – формоустойчивость (для изделий, выпеченных подовым способом) определяли по ГОСТ 27669– 88 «Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба»11. Процедура исследования Результаты Чистую культуру и биомассу мицелия хранили на В хлебопекарном производстве ход процессов сусло-агаре при температуре 4±1 ºC не более 48 ч. дрожжевого брожения достаточно полно харак- теризует изменение значений показателей, от- Расчет дозировки АБМ для приготовления теста ражающих накопление продуктов биохимических производили стандартным для хлебопекарной 4 ГОСТ 5670-96. (2015). Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности. М.: Стандартинформ. 5 ГОСТ Р 54731-2011. (2013). Дрожжи хлебопекарные прессованные Технические условия. М.: Стандартинформ. 6 ГОСТ 5667-65. (2006). Хлеб и хлебобулочные изделия. Правила приемки, методы отбора образцов, методы определения органо- лептических показателей и массы изделий. М.: Стандартинформ. 7 ГОСТ 27669-88. (2007). Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба. М.: Стандартинформ. 8 ГОСТ 21094-75. (2006). Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения влажности. М.: Стандартинформ. 9 ГОСТ 5670-96. (2006). Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности. М.: Стандартинформ. 10 ГОСТ 5669-96. (2006). Хлебобулочные изделия. Метод определения пористости, с учетом коэффициента плотности беспористой массы мякиша хлеба пшеничного первого сорта. М.: Стандартинформ. 11 ГОСТ 27669-88. (2007). Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба. М.: Стандартинформ. ХИ ПС №1 – 2022 148

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ превращений углеводов теста – суммы кислореа- дрожжевого брожения: при норме этого показате- гирующих веществ (в том числе молочной кисло- ля «не более 15 минут» разница в 1,5 раза в достиг- ты, накопленной при параллельно протекающем нутом значении между вариантами исследования молочнокислом брожении) и синтезированного зафиксирована уже на 30-й минуте брожения и дрожжами S. cerevisiae углекислого газа. В лабо- сохраняется практически весь период созревания раторной практике эти показатели исследуют с теста. Интенсивность брожения по вариантам при- помощью стандартизированных методик: путем готовления теста с внесением и без внесения АБМ определения титруемой кислотности теста инди- выравнивается только через 2 часа брожения теста. каторным или потенциометрическим методом и определения подъемной силы теста. При правильной реализации производственного цикла изменения в биохимическом составе теста Данные, отражающие динамику изменения кис- непосредственно отражаются на качестве хлеба. лотности и подъемной силы теста в зависимо- От содержания накопленных в тесте кислореаги- сти от дозировки АБМ, приведены в Таблице 1. рующих веществ напрямую зависят не только вкус Согласно результатам этого этапа исследований, готовых изделий, но и активность протекающего введение в тесто биомассы мицелия A. mellea спо- при расстойке и продолжающегося в начале вы- собствует интенсификации процессов дрожжевого печки дрожжевого брожения, интенсивность обу- брожения: с увеличением дозировки АБМ изна- словленного этим брожением газообразования. С чально формируемая замешанным тестом кис- этими процессами тесно связаны удельный объ- лотность – всё более высокая, что обусловлено не ем, пористость и формоустойчивость готовых из- только увеличением содержания в тесте органи- делий – стандартные показатели качества хлеба, ческих кислот, но и появлением свободных ами- отражающие обусловленную интенсивностью га- нокислот биомассы мицелия. зообразования разрыхленность мякиша хлеба. В ходе брожения теста также отмечено более зна- Оценка органолептических характеристик гото- чительное нарастание его кислотности по сравне- вого хлеба показала, что все изделия имели пра- нию с кислотностью теста, приготовленного без вильную форму с выпуклой верхней коркой, без внесения АБМ, что следует связывать с увеличе- боковых выплывов (Рисунок 1). Форма верхней нием активности брожения теста и протекающих корки опытных проб хлеба обусловлена высоким в нем ферментативных процессов. удельным объемом и высокими показателями пористости, что является прямым свидетельством В свою очередь, значения показателя «подъемная интенсификации брожения при добавлении АБМ. сила» по вариантам эксперимента подтверждают Поверхность хлеба с введением 2,5–10,0 % АБМ возрастающую при внесении АБМ интенсивность была такой же гладкой, без трещин и подрывов, как Таблица 1 Показатели процессов брожения теста с разной дозировкой АБМ Вариант теста Продолжительность брожения теста, минут 0 % АБМ (контроль) 0 30 60 90 120 150 2,5 % АБМ 5,0 % АБМ 3,2 Кислотность теста, град 4,2 7,5 % АБМ 3,3 4,5 10,0 % АБМ 3,4 3,4 3,6 3,8 4,0 4,8 3,6 5,0 0 % АБМ (контроль) 3,8 3,5 3,8 4,0 4,2 5,4 2,5 % АБМ 5,0 % АБМ 12,0 3,6 4,0 4,2 4,6 3,0 7,5 % АБМ 12,5 3,0 10,0 % АБМ 13,0 3,8 4,4 4,6 4,8 3,0 13,0 3,0 12,0 4,0 4,6 4,8 5,2 3,0 Подъемная сила, минут 6,0 4,0 4,0 3,0 5,0 3,5 3,0 3,0 4,0 3,0 3,0 3,0 4,0 3,0 3,0 3,0 4,0 3,0 3,0 3,0 ХИ ПС №1– 2022 149

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ 0 % АБМ 5,0 % АБМ 7,5 % АБМ 10,0 % АБМ Рисунок 1. Внешний вид выпеченного хлеба с различной дозировкой АБМ у изделий без добавления АБМ. С увеличением до- ства крупных пор считается допустимым, учиты- зировки АБМ цвет корки сохранялся на уровне из- вая, что в условиях лабораторного исследования делий контрольного варианта – золотисто-желтый. разделка теста производилась вручную). Пустот и уплотнений в мякише не наблюдалось (Рисунок 1). По всем вариантам эксперимента выпеченные из- делия на разрезе имели достаточно равномерную Важно отметить то, что увеличение дозировки тонкостенную пористость, с преобладанием пор АБМ по вариантам исследования сопровожда- среднего размера (наличие некоторого количе- лось незначительным снижением эластичности Рисунок 2. Профилограмма органолептических показателей выпеченного хлеба с различной дозиров- кой АБМ Таблица 2 Физико-химические показатели качества хлеба с различной дозировкой АБМ Наименование показате- Значение показателей при дозировке АБМ ля качества хлеба 0% 2,5 % 5,0 % 7,5 % 10,0 % Удельный объем, см3 /г 3,2 3,1 Влажность мякиша, % 41,0 3,2 3,2 3,2 40,6 Кислотность мякиша, град 3,4 4,1 Пористость мякиша, % 78 40,8 40,7 40,7 80 Формоустойчивость, H:D 0,6 0,4 3,5 3,7 3,9 80 80 81 0,6 0,5 0,5 ХИ ПС №1 – 2022 150

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ мякиша (Рисунок 2), следствием чего стало по- кового азота – на уровне 21,0 % (Минаков и др., вышение его крошковатости; поверхность корок 2016). Таким образом, внесение биомассы мице- становилась менее глянцевой и гладкой. Привкус лия опенка осеннего в тесто должно работать на и характерный запах грибов проявились только в повышение доли белкового компонента в составе изделиях с максимальными из изученных дози- выпеченного хлеба. И это подтверждается расчет- ровок – 7,5 % и 10,0 % АБМ. ными данными, согласно которым при внесении в тесто АБМ, содержащей 17,6±0,2 % белковых ве- О благоприятном развитии хода биохимических ществ, содержание белка в выпеченном хлебе по- процессов, характерных для созревающего теста, вышается от 7,8 % (контроль, 0 % АБМ) до 8,6 % и свидетельствуют и развитая пористость мякиша 8,9 % в хлебе с внесением 7,5 % и 10,0 % АБМ соот- выпеченного хлеба, и закономерное понижение его ветственно (то есть на 10–14 % больше белка в су- влажности при равноценном удельном объеме изде- точной порции хлеба по сравнению с контролем). лий и равномерно развитой пористости (Таблица 2). Анализ результатов проведенных исследований Обсуждение результатов по внесению АБМ в тесто подтверждает участие компонентов мицелия A. mellea в интенсифика- Интерес к высшим грибам, как потенциально- ции процессов брожения, о чем свидетельствуют му сырьевому резерву пищевого белка, возник более активное нарастание титруемой кислотно- на фоне подтверждения у грибов множества по- сти теста и более раннее достижение дрожжевы- лезных эффектов – таких, как продление чувства ми клетками активной фазы газообразования: насыщения, снижение уровня инсулина и холе- при примерно равных значениях на стадии замеса стерина в плазме крови и т. п. (Harris et al., 2019). теста без АБМ и с АБМ до повышения подъемной Однако направление научных разработок по по- силы в 1,5 раза через 30 минут брожения теста. вышению пищевой ценности массовых сортов хлеба путем введения в тесто продуктов перера- Согласно результатам технологической части ис- ботки культивируемых и дикорастущих грибов в следований, рекомендуемыми для условий хлебо- России получило начало своего развития только в пекарного производства следует считать пределы последнее десятилетие. дозировки АБМ 7,5–10,0 %: хлеб с такой дозировкой АБМ сохраняет стандартные значения органолепти- К настоящему времени изучены условия вне- ческих и физико-химических показателей качества, сения в тесто сока, жмыхов, экстрактов и раз- имеет равномерную разрыхленность мякиша и не молотых в порошок высушенных плодовых тел приобретает излишне выраженного привкуса и за- вешенки обыкновенной (Кравченко & Росляков, паха грибов, которые не всеми потребителями мо- 2011; Стрельченко и др., 2019) и лисички обыкно- гут быть восприняты как желательные. венной (Музалевская & Власова, 2010), свежих и сушеных шампиньонов, вешенки, шиитаке, зим- По способу выпечки изделий с добавлением АБМ него опенка (Salehi, 2019). Основная идея, пресле- более предпочтителен формовой способ. Вне- дуемая авторами цитируемых работ, – повышение сение АБМ сопровождается существенным раз- биологической ценности выпеченных изделий жижением и повышенной липкостью теста, что путем обогащения их биохимического состава свидетельствует о высокой активности собствен- минеральными веществами и витаминами, сво- ного ферментного комплекса грибной биомас- бодными аминокислотами и некоторыми специ- сы. Тестовые заготовки плохо удерживали форму фичными для грибов ферментами. при расстойке и выпечке, следствием чего стало снижение индекса формоустойчивости подовых Попытки использования мицелиальной биомассы изделий с 0,6 на контроле до 0,4 в вариантах с вне- грибов в целях обогащения хлеба также предпри- сением 7,5 % и 10,0 % АБМ. Производство фор- нимались (Федорова и др., 2018) и были основа- мового хлеба предполагает использование форм, ны на научных данных об активном накоплении ограничивающих способность тестовых заготовок белка клетками мицелия, как пластинчатых, так расплываться, что и определяет предпочтитель- и трубчатых видов грибов – таких как масленок ность такого способа формования тестовых заго- обыкновенный – Suillus luteus, белый гриб – Boletus товок. edulis, и другие. Достигнутые результаты можно считать достаточ- Опенок осенний характеризуется нетипично вы- но многообещающими, поскольку они подтвер- соким для пластинчатых грибов содержанием бел- ждают возможность полезного использования АБМ в повышении пищевой ценности хлеба с ХИ ПС №1– 2022 151