Научная статья на тему 'Перспективы развития глубокой переработки зерна'

Перспективы развития глубокой переработки зерна Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
620
242
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
глубокая переработка / крахмал / побочные продукты / биотехнология / зерновой рынок / deep processing / starch / by-products / biotechnology / grain market

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Н.Р. Андреев, В.Г. Гольдштейн, Л.П. Носовская, Л.В. Адикаева, В.А. Дегтярев

Перспективным направлением развития агропромышленного сектора России можно считать глубокую переработку зерна. Ее интенсивное развитие обусловлено такими факторами, как зависимость от аналогичной импортируемой продукции с высокой добавленной стоимостью; возможность выхода на международные рынки при должном уровне развития производства и удовлетворении внутреннего спроса на эту продукцию, стимулирование внутреннего спроса на зерно и расширение каналов его использования; интенсификация развития животноводства путем повышения питательной ценности рационов с использованием аминокислот; наличие резервов расширения сырьевой базы зернового производства в виде неиспользуемой пашни, профицит производства зерна в некоторых регионах страны. На российском рынке востребованы мальтодекстрины, модифицированные крахмалы, глюкозно-фруктозные сиропы с различной массовой долей глюкозы, кристаллическая глюкоза для пищевой и фармацевтической промышленности, глюкозный сироп для дальнейшей переработки на кормовые аминокислоты и витаминные препараты или на продукцию зеленой химии. Развитие технологий для глубокой переработки зерна предусматривает современные методы разделения его структуры путем физико-химического и биотехнологического воздействия для последующей трансформации и обогащения конечных продуктов с высокой потребительской ценностью. Новые технологии, позволяющие модифицировать структуру и функциональные свойства клейковины открывают возможности для конкуренции в пищевой промышленности с соевыми и молочными белками. Производители пищевых продуктов в последние годы уделяют повышенное внимание гороховому крахмалу, который характеризуется более медленной скоростью переваривания и повышенным содержанием резистентной формы этого соединения, по сравнению с крахмалом зерновых культур (до 75 % против 27…35 %). Использование современных протеолитических ферментов для расщепления глютена до пептидов и аминокислот – перспективное направление производства легко усвояемых белковых продуктов. Образующиеся при этом пептиды обладают большей растворимостью, чем нерасщеплённый глютен. Их способность к образованию пены, а также удержанию ее стабильности находит применение не только в производстве продуктов питания, но и при создании упаковочных биоразлагаемых пеноматериалов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Н.Р. Андреев, В.Г. Гольдштейн, Л.П. Носовская, Л.В. Адикаева, В.А. Дегтярев

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Prospects for the development of deep grain processing

Deep processing of grain can be considered a promising direction in the Russian agro-industrial sector. Its intensive development is due to several factors. The first factor is dependence on similar imported products with high added value. The second factor is the possibility of entering international markets with the proper level of production development and meeting the domestic demand for these products. The third factor is stimulating domestic demand for grain and expanding the channels for its use. The fourth factor is the intensification of livestock development by increasing the nutritional value of diets using amino acids, availability of reserves for expanding the raw material base for grain production in the form of unused arable land. The fifth factor is the surplus of grain products in some Russian regions. Maltodextrins, modified starches, glucose-fructose syrups with different mass fractions of glucose, crystalline glucose for the food and pharmaceutical industries, glucose syrup for further processing into feed amino acids and vitamin preparations or green chemicals are in demand in the Russian market. The development of technologies for deep processing of grain provides for modern methods of separating its structure by physicochemical and biotechnological exposure for the subsequent transformation and enrichment of end products with high consumer value. New technologies for modifying the structure and functional properties of gluten open up opportunities for competition with soybean and milk proteins in the food industry. In recent years, food manufacturers have been paying increased attention to pea starch, which is characterized by a slower digestion rate and an increased content of the resistant form of this compound, compared to cereal starch (up to 75% versus 27–35%). The use of modern proteolytic enzymes to break down gluten into peptides and amino acids is a promising direction in the production of easily digestible protein products. The resulting peptides are more soluble than unbroken gluten. Their ability to form foam, as well as to maintain its stability, is applied not only in food production but also in the production of packaging biodegradable foams.

Текст научной работы на тему «Перспективы развития глубокой переработки зерна»

doi: 10.24411/0235-2451-2020-11115

УДК 664.23

Перспективы развития глубокой переработки зерна

Н.Р. АНДРЕЕВ, В.Г. ГОЛЬДШТЕЙН, Л.П. НОСОВСКАЯ, Л.В. АДИКАЕВА, В.А. ДЕГТЯРЕВ

Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов - филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, ул. Некрасова, 11, п. Красково, Московская обл., 140051, Российская Федерация

Резюме. Перспективным направлением развития агропромышленного сектора России можно считать глубокую переработку зерна. Ее интенсивное развитие обусловлено такими факторами, как зависимость от аналогичной импортируемой продукции с высокой добавленной стоимостью; возможность выхода на международные рынки при должном уровне развития производства и удовлетворении внутреннего спроса на эту продукцию, стимулирование внутреннего спроса на зерно и расширение каналов его использования; интенсификация развития животноводства путем повышения питательной ценности рационов с использованием аминокислот; наличие резервов расширения сырьевой базы зернового производства в виде неиспользуемой пашни, профицит производства зерна в некоторых регионах страны. На российском рынке востребованы мальтодекстри-ны, модифицированные крахмалы, глюкозно-фруктозные сиропы с различной массовой долей глюкозы, кристаллическая глюкоза для пищевой и фармацевтической промышленности, глюкозный сироп для дальнейшей переработки на кормовые аминокислоты и витаминные препараты или на продукцию зеленой химии. Развитие технологий для глубокой переработки зерна предусматривает современные методы разделения его структуры путем физико-химического и биотехнологического воздействия для последующей трансформации и обогащения конечных продуктов с высокой потребительской ценностью. Новые технологии, позволяющие модифицировать структуру и функциональные свойства клейковины открывают возможности для конкуренции в пищевой промышленности с соевыми и молочными белками. Производители пищевых продуктов в последние годы уделяют повышенное внимание гороховому крахмалу, который характеризуется более медленной скоростью переваривания и повышенным содержанием резистентной формы этого соединения, по сравнению с крахмалом зерновых культур (до 75 % против 27...35 %). Использование современных протеолитических ферментов для расщепления глютена до пептидов и аминокислот - перспективное направление производства легко усвояемых белковых продуктов. Образующиеся при этом пептиды обладают большей растворимостью, чем нерасщеплённый глютен. Их способность к образованию пены, а также удержанию ее стабильности находит применение не только в производстве продуктов питания, но и при создании упаковочных биоразлагаемых пеноматериалов.

Ключевые слова: глубокая переработка, крахмал, побочные продукты, биотехнология, зерновой рынок. Сведения об авторах: Н. Р. Андреев, доктор технических наук, главный научный сотрудник (е-таМ: vniik@arrisp.ru); В. Г. Гольдштейн, кандидат технических наук, зав. отделом; Л. П. Носовская, старший научный сотрудник; Л. В. Адикаева, научный сотрудник; В. А. Дегтярев, старший научный сотрудник.

Для цитирования: Перспективы развития глубокой переработки зерна / Н.Р. Андреев, В.Г. Гольдштейн, Л.П. Носовская и др. // Достижения науки и техники АПК. 2020. Т. 34. № 11. С. 98-103. Сог 10.24411/0235-2451-2020-11115.

Prospects for the development of deep grain processing

N.R. Andreev, V.G. Goldstein, L.P. Nosovskaya, L.V. Adikaeva, V.A. Degtyarev

All-Russian Research Institute of Starch Products, branch of the Gorbatov Federal Science Center of Food Systems, Russian Academy of Sciences, ul. Nekrasova, 11, pos. Kraskovo, Lyuberetskii r-n, Moskovskaya obl., 140051, Russian Federation

Abstract. Deep processing of grain can be considered a promising direction in the Russian agro-industrial sector. Its intensive development is due to several factors. The first factor is dependence on similar imported products with high added value. The second factor is the possibility of entering international markets with the proper level of production development and meeting the domestic demand for these products. The third factor is stimulating domestic demand for grain and expanding the channels for its use. The fourth factor is the intensification of livestock development by increasing the nutritional value of diets using amino acids, availability of reserves for expanding the raw material base for grain production in the form of unused arable land. The fifth factor is the surplus of grain products in some Russian regions. Maltodextrins, modified starches, glucose-fructose syrups with different mass fractions of glucose, crystalline glucose for the food and pharmaceutical industries, glucose syrup for further processing into feed amino acids and vitamin preparations or green chemicals are in demand in the Russian market. The development of technologies for deep processing of grain provides for modern methods of separating its structure by physicochemical and biotechnological exposure for the subsequent transformation and enrichment of end products with high consumer value. New technologies for modifying the structure and functional properties of gluten open up opportunities for competition with soybean and milk proteins in the food industry. In recent years, food manufacturers have been paying increased attention to pea starch, which is characterized by a slower digestion rate and an increased content of the resistant form of this compound, compared to cereal starch (up to 75% versus 27-35%). The use of modern proteolytic enzymes to break down gluten into peptides and amino acids is a promising direction in the production of easily digestible protein products. The resulting peptides are more soluble than unbroken gluten. Their ability to form foam, as well as to maintain its stability, is applied not only in food production but also in the production of packaging biodegradable foams. Keywords: deep processing; starch; by-products; biotechnology; grain market.

Authors Details: N.R. Andreev, D. Sc. (Tech.), chief research fellow (e-mail: vniik@arrisp.ru); V.G. Goldstein, Cand. Sc. (Tech.), head of division; L.P. Nosovskaya, senior research fellow; L.V. Adikaeva, research fellow; V.A. Degtyarev, senior research fellow. For citation: Andreev NR, Goldstein VG, Nosovskaya LP, at al. [Prospects for the development of deep grain processing] // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2020; 34(11):98-103. Russian. doi: 10.24411/0235-2451-2020-11115.

Перспективным направлением развития агропромышленного сектора России можно считать глубокую переработку зерна, включающую комплекс технологических процессов разделения его структуры на анатомические части физико-химическими и биотехнологическими методами для производства конечных продуктов с высокой потребительской ценностью. Глубокая переработка продукции основной зерновой культуры страны - пшеницы - на основе инновационных технологических процессов предусматривает не

только производство сухой пшеничной клейковины, крахмала и кормов, но и в результате последующего гидролиза крахмала получение сахаристых веществ в виде глюкозных и глюкозно-фруктозных сиропов, крахмальной патоки, мальтодекстринов и кристаллической глюкозы. На основе глюкозных сиропов можно производить органические кислоты: лимонную, применяющуюся в кондитерской промышленности и при производстве моющих средств; янтарную как сырьё для биополимеров; молочную, которая может быть основой

Высоко белковый корм

КУКУРУЗА СОРГО РИС ГОРОХ

Разделение структуры зерна

клетчатка

Обогащение

клетчатки

биомассой

Фракционирование концентрирование белков

жир

Гидролиз крахмала Глюкозные сиропы

ПШЕНИЦА РОЖЬ ЯЧМЕНЬ ТРИТИКАЛЕ

Экстрагирование м асла

Модификация крахмала

Растительное масло

Белковые концентраты

Пищевые кислоты: лимонная молочная янтарная

Ферментация глюкозных сиропов

аминокислоты: лизин, триптофан

Кристаллизация глюкозных сиропов

полиолы: сорбит, ксилит

Модифицированные крахмалы для пищевых и технических целей

Глюкоза пищевая медицинская

Рисунок. Схема производства продуктов глубокой переработки зерна.

для получения биоразлагаемых материалов - полилак-тидов. Появляются перспективы производства таких продуктов зеленой химии, как аминокислоты и антибиотики для сельскохозяйственных животных, витаминные препараты и другие ингредиенты (см. рисунок).

Необходимость развития глубокой переработки зерна обусловлена такими факторами, как зависимость от аналогичной импортируемой продукции с высокой добавленной стоимостью; возможность выхода на международные рынки после удовлетворения внутреннего спроса; повышение внутреннего спроса на зерно и расширение каналов его использования; интенсификация развития животноводства путем повышения питательной ценности рационов с использованием аминокислот; наличие резервов расширения сырьевой базы зернового производства в виде неиспользуемой пашни, профицит производства зерна в некоторых регионах страны [1].

Устранение перепроизводства зерна на внутреннем рынке (путем направления излишков на переработку) поможет сгладить колебания цен на продукцию в периоды высокого спроса [2], которые свойственны для крахмальной патоки, мальтодекстринов, нативных и модифицированных крахмалов, пшеничной клейковины. Например, спрос на крахмальную патоку резко уменьшается в марте и возрастает в ноябре-декабре.

Для России наиболее перспективны такие продукты, извлекаемые из зерновых и зернобобовых культур, как крахмал (для пищевой, целлюлозно-бумажной, фармацевтической промышленности), белки и аминокислоты (для птицеводства и свиноводства), а также биопластики и биоэтанол [2]. В последние годы в мире наблюдается развитие глубокой переработки гороха, связанное с извлечением гипоаллергенного белкового изолята, способного заменить соевые белки в различ-

ных продуктах питания [3]. Сегодня предприятия по глубокой переработке гороха работают во Франции, Бельгии, Германии, КНР, строятся 2 завода в Канаде. При этом Российская Федерация занимает 2 место в мире по производству семян гороха и этот вид сырья для глубокой переработки представляется весьма перспективным.

Цель исследований - изучение перспектив глубокой переработки зерна на основе анализа мирового и отечественного производства крахмала, оценка состояния сырьевых ресурсов, рынка продуктов глубокой переработки зерна, современных инновационных технологий его переработки.

Сырьем для глубокой переработки на крахмал может быть основная продукция любых зерновых культур (пшеница, кукуруза, ячмень, рожь, овес, тритикале), имеющихся в наличии в том или ином регионе с учётом особенностей сельскохозяйственного производства [4]. При этом больше всего зернового крахмала производят из кукурузы и пшеницы. К 2022 г. ожидается рост мирового рынка крахмала, используемого в промышленности, до 113,9 млрд т, или 106,64 млрд долл. США. Мировой рынок кукурузного крахмала по итогам 2018 г. оценивается в 25,9 млрд долл. США и, как ожидается, следующие несколько лет будет расти в среднем на 4,8 %. Мировой рынок пшеничного крахмала по итогам 2019 г. оценивается в 3,4 млрд долл. США, а его рост к 2025 г. может составить до 4 млрд долл. США [5].

Пшеница в общем сборе зерновых в России занимает более 60 % и в ближайшей перспективе может стать основным сырьем для производства крахмала, крахмалопродуктов и продукции биотрансформации крахмала в продукцию зеленой химии [6].

К 2030 г. в России прогнозируется рост объема потребления зерна на промышленную переработку до

10 млн т в год, половина из которых составит глубокая переработка на производство нативных и модифицированных крахмалов, глюкозно-фруктозных сиропов, глюкозы, органических кислот, биоэтанола и других биохимических материалов [7].

Лидерами производства продукции глубокой переработки зерна выступают США, КНР и страны Европейского союза. Мировой рынок производства крахмала в 2018 г. оценивался приблизительно до 70 млн т. Рост производства крахмала и крахмало-продуктов объясняется увеличивающимся спросом на продукцию зеленой химии [7, 8, 9]. Ожидается, что к концу 2024 г. мировой рынок нативного крахмала превысит 7 млрд долл. США, а рынок модифицированного крахмала вырастет на 2,35 млрд долл. США в результате увеличения применения в отраслях бумажной, фармацевтической, текстильной про-мышленностей, производства различных покрытий и биоразлагаемых полимеров. Объем мирового рынка пшеничного глютена к 2024 г. достигнет 2,7 млрд долл. США. Около 55 % пшеничной клейковины (глютена) используют в хлебобулочной и кондитерской промышленности. Рост потребления этих изделий поддерживает мировой спрос на глютен. Среднегодовой темп расширения его рынка в сегменте хлебобулочных и кондитерских изделий может составить около 4,4 %. В сегменте использования глютена в качестве кормовой добавки для животных рост может достичь порядка 4,6 % [9]. Увеличение спроса на сухую пшеничную клейковину связано также с расширением производства средств для ухода за волосами, увлажняющих лосьонов для кожи и другой косметической продукции [10]. Выручка в сегменте продуктов из изо-лята пшеничного белка в 2017 г. превысила 590 млн долл. США, к 2024 г. при существующих ценах на клейковину она может увеличиться еще на 24,78 млн долл. Этот сегмент может расти в основном в результате использования клейковины в качестве пищевой добавки с низким содержанием жиров и углеводов для спортсменов и людей, придерживающихся здорового питания [10].

Новые технологии, позволяющие модифицировать структуру и функциональные свойства клейковины открывают возможности для конкуренции в пищевой промышленности с соевыми и молочными белками. Производители пищевых продуктов предпочитают гороховый крахмал из-за высокого содержания резистентного крахмала (до 75 % против 27...35 % у крахмала из зерновых культур) и более медленной скорости переваривания, по сравнению с крахмалом зерновых культур [11].

Включение горохового крахмала в схему производства этанола в сочетании с растущим спросом на него в качестве сырья для переработки на полуфабрикаты способствует увеличению производства этой культуры. Размер рынка горохового крахмала в 2018 г. был оценен в 91,58 млн долл. США и к 2025 г. должен увеличиться в среднем на 8,07 % [12].

Российские предприятия, специализирующиеся на глубокой переработке зерна, в последние 3 года наращивают объемы производства патоки, нативных и модифицированных крахмалов [13]. В 2019 г. было произведено 596 тыс. т, продукции, что на 21 тыс. т больше, чем в 2018 г., и на 103 тыс. т, по сравнению с 2017 г. Производство нативных крахмалов составило 291 тыс. т, модифицированных - 49 тыс. т, что на 4,5 % больше, чем в 2018 г. Кроме того, в 2019 г. предприятия

отрасли произвели 153 тыс. т глюкозно-фруктозного сиропа.

В 2020 г. при сохранении падающих цен на мировых рынках в условиях девальвации рубля появляется перспектива активизации поставок пшеничной клейковины. В начале года её экспорт вырос на 33 % [14].

Экспорт клейковины из России в основном осуществляют локальные подразделения транснациональных корпораций. В частности, более 70 % поставок клейковины из нашей страны на внешние рынки контролирует американский концерн СагдШ. Соединенные Штаты -одни из основных импортеров российской пшеничной клейковины. По результатам прошлого года американские компании закупили в России 35,3 % экспортируемого глютена, уступив только Норвегии, поставки в которую оценивали в 26,6 млн долл. США [14].

В последние годы среди покупателей российской клейковины заметно растет роль Турции. Если за 2018 г. компании из этой страны закупили ее на сумму чуть больше 1 млн долл. США, то только в первом квартале текущего года они потратили на эти цели почти 1,8 млн долл. [14].

Несмотря на то, что пищевая промышленность традиционно широко применяет глютен, изучение его структурно-функциональных свойств позволило расширить область применения нативной клейковины и различных ее модификаций, в том числе с использованием ферментативного гидролиза. По сравнению с нативной клейковиной, ее гидролизаты обладают лучшей пенообразующей и эмульгирующей способностью, а также более высокой растворимостью в воде [15]. Использование современных протеолитических ферментов для расщепления глютена до пептидов и аминокислот в последние несколько лет выступает перспективным направлением производства легко усвояемых белковых продуктов. Образующиеся при этом пептиды обладают большей растворимостью, чем нерасщеплённый глютен. Их способность к образованию пены, а также удержанию ее стабильности находит применение не только в производстве продуктов питания, но и при создании упаковочных биоразлагаемых пеноматериалов.

Среди продуктов гидролиза глютена присутствуют пептиды, имеющие определенные фармакологические свойства, например, способные ингибировать ангио-тензинпревращающий фермент (АПФ). АПФ - это экзо-пептидаза, в норме вырабатываемая в эпителиальных клетках легких и выявляемая в небольших количествах в кровеносных сосудах и почках. Фермент катализирует расщепление декапептида ангиотензина I до окта-пептида ангиотензина II, который вызывает сужение сосудов и, соответственно, увеличение артериального давления. Полное расщепление глютена позволяет производить свободные аминокислоты, которые можно использовать в продуктах спортивного и диетического питания [15].

Кроме использования пшеничной клейковины в качестве компонента различных пищевых продуктов, а также ингредиента кормов для животных и рыб, при ее смешивании с различными пластификаторами можно производить нетоксичные и полностью распадающиеся со временем биоразлагаемые пластики [16]. По сравнению с традиционными полимерами у биопластика из глютена структурные изменения происходят при температурах ниже обычных, что делает его более эластичным. Глютеновый биопластик имеет высокий щелочной рН, вследствие чего в процессе производ-

ства увеличивается его способность поглощать воду из конечного материала, а добавление ксантановой смолы делает биопластик более жестким, прочность на растяжение при рН 9 увеличивается в 2,5 раза.

В Институте химии и химической технологии СО РАН, Институте органической химии им. Н.Д. Зеленского РАН и Южно-Российском государственном политехническом университете (НПИ) им. М.И. Платова разработаны технологии обезвоживания углеводов, образующихся при гидролизе крахмала, в производные фурана, в том числе гидрооксиметилфурфурол, который выступает основным реагентом при производстве биополимеров, фармацевтических препаратов, топливных добавок [17].

В НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика ведутся исследования по глубокой переработке зерна на основе биосинтеза аминокислот, ферментных препаратов, биологических средств защиты растений. По технологии разработанной в этом учреждении в 2014 г. запущен биотехнологический комплекс ЗАО «Завод Премиксов № 1». В результате усовершенствования производственных мощностей и использования передовых технологий в сфере микробиологии и синтеза с участием НИЦ «Курчатовский институт» - ГосНИИгенетика ЗАО «Завод Премиксов № 1» в 2019 г. нарастил объем производства L-лизин сульфата до 80 тыс. т в год.

Глубокая переработка зернового сырья имеет перспективы развития ввиду её многовариантности и многостадийности для производства востребованных конечных продуктов, среди которых аминокислоты, используемые в комбикормах и премиксах для животных [18, 19]. На российском рынке представлены пять синтетических аминокислот: DL метионин, L-лизин, L-треонин, L-триптофан и L-валин. Согласно данным экспертов, в животноводстве (при производстве комбикормов и премиксов) в основном используют три из них (лизин, метионин и треонин). По данным Федеральной службы государственной статистики, объёмы производства аминокислот, включающих кислородо-содержащую функциональную группу, относительно стабильны и составляют в среднем 50 тыс. т ежегодно. Более половины рынка аминокислот в Российской Федерации приходится на лизин. По экспертным оценкам, в среднесрочной перспективе на фоне развития отрасли животноводства объём потребления аминокислот будет увеличиваться ежегодно на 20 % [18].

Во ВНИИ крахмалопродуктов разработаны инновационные технологии глубокой переработки такого нетрадиционного сырья, как зерно тритикале. В результате исследований определены рациональные параметры (время, температура, гидромодуль, концентрация ферментов) для выделения 84,7...86,7 % белка от общего его содержания в основной продукции этой культуры. В произведенных белковых препаратах средняя массовая доля белков составляла 61,2 %, что соответствовало требованиям Сос1ех stand для концентрированных растворимых белков пшеницы [20].

Установлена эффективность производства крахмала из шелушенного зерна ржи и ячменя. Его выход возрастает, по сравнению с использованием целого зерна, соответственно на 4,5 % и 6,0 % [21]. Переработка зерна низкопентозанных сортов озимой ржи на крахмал и побочные продукты более эффективна, чем использование с этой целью традиционных сортов. Выход крахмала А, который хорошо отделяется от частиц нерастворимого белка благодаря тому, что

в его составе преобладают гранулы размером более 10 мкм, при переработке низкопентозанной ржи увеличивается, по сравнению с традиционными сортами, на 2,5...2,9 % [22].

Разработан технологический режим применения целлюлозолитических ферментов для снижения вязкости зерновой пульпы, образующейся при измельчении замоченного в растворе метабисульфита натрия зерна голозёрного овса. Выход крупнозернистого крахмала А при этом достигает 51,4.53,9 %, что выше, чем в случае переработки пленчатого овса, ржи, пшеницы и тритикале [23].

В целях увеличения эффективности разделения и снижения вязкости мучных крахмалобелковых суспензий при производстве пшеничного крахмала и сухой клейковины ведутся исследования по совершенствованию процессов подготовки муки с применением новых гидролитических и цитолитических ферментов, расщепляющих арабиноксиланы [24]. Их использование обеспечивает снижение вязкости суспензии, что повышает выход извлекаемой клейковины на 1,3 %.

Переработка зерна на крахмал и дальнейшая трансформация его в глюкозу позволяет получать органические кислоты, на основе которых возможно производство биопластиков и других изделий [25]. Однако сегодня промышленное производство отечественных пищевых кислот, медицинской глюкозы, биопластиков и пленок на основе крахмала полностью отсутствует.

Согласно прогнозам Европейского института биопластиков (European Bioplastics) и научно-исследовательского института Nova-Institute (Хюрт, Германия), которые выступают ведущими организациями в области исследования биополимеров, глобальные производственные мощности по выпуску биопластиков могут увеличиться примерно с 2,11 млн т в 2018 г до 2,62 млн т в 2023 г [25]. Азия, где получают более 45 % биопластика, останется крупным производственным центром. При этом доля европейских производителей к 2024 г вырастет с 25 % до 30 %.

По оценкам European Bioplastics возобновляемое сырье для производства биопластика в 2019 г. выращивали на 0,7 млн га, или всего около 0,02 % от общемировой площади земель сельскохозяйственного назначения. Несмотря на прогнозируемый рост рынка в ближайшие 5 лет, величина этого показателя останется на прежнем уровне. Это свидетельствует, что на сегодняшний день нет никакой конкуренции между выращиванием возобновляемого сырья для производства продуктов питания и кормов и для использования на изготовление биопластика [25].

Перспективы глубокой переработки зернового сырья, как отрасли агропромышленного комплекса России, зависят от развития транспортной и экспортной инфраструктур в регионах, имеющих благоприятные условия для его производства. Для строительства предприятий и организации кластеров по глубокой переработке зернового сырья требуется государственная поддержка в виде льготных кредитов и налогообложения, а также задействования механизма государственно-частного партнёрства для стимулирования экспорта не зерна, а продуктов его переработки с высокой добавленной стоимостью [26].

Заключение. Создание индустрии глубокой переработки зерна обеспечит стимулирование внутреннего спроса на зерно и, как следствие, развитие сельскохозяйственных технологий. Разработанные

отечественными учеными современные технологии позволяют эффективно перерабатывать на крахмал и крахмалопродукты не только кукурузное и пшеничное зерно, но и такие не традиционные виды сырья как голозерный овес, рожь, ячмень, тритикале.

Извлеченные в результате глубокой переработки белки зерновых и зернобобовых культур находят применение при изготовлении комбинированных продуктов во многих отраслях пищевой промышленности в качестве замещения соевых изолятов и концентратов. Полученные в результате глубокой переработки зерна аминокислоты (лизин, треонин, триптофан) обеспе-

чивают повышение эффективности птицеводства и свиноводства.

Создание мощной отрасли глубокой переработки зерна - стратегическая задача для Российской Федерации, решение которой позволит перейти отзернового экспорта к поставкам за рубеж продукции с высокой добавленной стоимостью. Для реализации потенциала страны необходимо обеспечить государственную поддержку инвестиционных проектов по глубокой переработке зерна кукурузы, пшеницы и гороха через льготное кредитование и налогообложение, а также софинансирование строительства предприятий.

Литература.

1. Берегатнова Е. В. Рынок продукции глубокой переработки зерна в РФ. Состояние и перспективы. М.: Национальный исследовательский университет. Высшая школа экономики. Центр развития. 2016. С. 1-32. [Электронный ресурс]. URL: https: // dcenter.hse.ru/data/2017/03/10/1169322892/Rynok%20produktsii%20glubokoi%20pererabotki%20 zerna%20v%20RF%202016.pdf (дата обращения 12.10.2020).

2. Melnikov A. B., Mikhailushkin P. V., Popok L. E. Prospects for the development of advanced grain processing in Russia // International Journal of Economics and Business Administration. 2020. Vol. 8. No. 2. P. 276-282. doi:10.35808/ijeba/460.

3. Pea starch market. Analysis and review pea starch market by nature - organic and conventional for 2019-2029. 2020. 250 р. [Электронный ресурс]. URL: https://www.futuremarketinsights.com/reports/pea-starch-market (дата обращения 09.11.2020).

4. Гольдштейн В. Г., Куликов Д. С., Страхова С. А. Перспективы глубокой переработки зерна пшеницы //Пищевая промышленность. 2018. № 7. С. 14-16.

5. Industrial starch market by type (native, starch derivatives & sweeteners), source (corn, wheat, cassava, potato), application (food, feed, paper making & corrugation, pharmaceutical), form (dry, liquid), and region - global forecast to 2022. Marked Research Report. 2016. 188 р. [Электронный ресурс]. URL: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/ industrial-starch-market-104251261.html (дата обращения 09.11.2020).

6. Лукин Д. Н., Андреев Н. Р. К вопросу импортозамещения продуктов глубокой переработки зерна и картофеля // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2014. № 4. С. 291-294. doi: 10.20914/2310-1202-2014-4-291-294.

7. Boye J., Arcand Y. Current trends in green technologies in food production and processing //Food Engineering Reviews. 2012. Vol. 5. No. 1. P. 1-17. doi: 10.1007/s12393-012-9062-z.

8. Dube M. A., Salehpour S. Applying the principles of green chemistry to polymer production technology // Macromolecular reaction engineering. 2014. Vol. 8. No. 1. Р. 7-28. doi: 10.1002/mren.201300103.

9. Экспорт продукции глубокой переработки зерновых: тренды и возможности. М.: БИ0ТЕХ2030, 2019. 15 с. [Электронный ресурс]. URL: http://biotech2030.ru/wp-content/uploads/2019/03/Market-review_apr.19.pdf (дата обращения 08.10.2020).

10. Safety assessment of hydrolyzed wheat protein and hydrolyzed wheat gluten as used in cosmetics / C. Burnett, W. F. Bergfeld, D. V. Belsito, et al. // International Journal of Toxicology. 2018. Vol. 37. No. 1. Р. 55-66. doi: 10.1177/1091581818776013.

11. Isolation, characterization of wheat gluten and its regeneration properties /R. Kaushik, N. Kumar, M. Kumar Sihag, et al. // Journal of Food Science and Technology (JFST). 2015. Vol. 52. No. 9. P. 5930-5937. doi: 10.1007/s13197-014-1690-2.

12. Pea protein market by type (isolates, concentrates, and textured), form (dry and wet), source (yellow split peas, lentils, and chickpeas), application, and region (North America, Europe, Asia Pacific, South America, and rest of the world) - global forecast to 2025. [Электронный ресурс]. 2020. 198 р. URL: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/pea-protein-market-36916504.html (дата обращения: 23.10.2020).

13. Российский рынок крахмалопродуктов: итоги 2019 года и текущий прогноз // Российский интернет-журнал Агровестник. 27.04.2020. [Электронный ресурс]. URL: https://agrovesti.net/news/indst/rossijskij-rynok-krakhmaloproduktov-itogi-2019-goda-i-tekushchij-prognoz.html (дата обращения: 10.10.2020).

14. Анализ перспектив и тенденций экспорта пшеничной клейковины из России. ROIF Expert, 2020. 34 с. [Электронный ресурс]. URL: https://marketing.rbc.ru/research/43524/ (дата обращения: (11.10.2020).

15. Asrarkulova A. S., Bulushova N. V. Wheat gluten and its hydrolysates. Possible fields of practical use // Applied Biochemistry and Microbiology. 2018. Vol. 54. No. 9. P. 825-833. doi: 10.1134/S0003683818090107.

16. An overview on the role of wheat gluten as a viable substitute for biodegradable plastics / N. Patni, P. Yadava, A. Agarwal, et al. // Reviews in Chemical Engineering. 2014. Vol. 30. No. 4. P. 421-430. doi: 10.1515/revce-2013-0039.

17. Чернышев В. М., Кравченко О. А., Анаников В. П. Конверсия растительной биомассы в фурановые производные и устойчивый доступ (sustainable access) к новому поколению полимеров, функциональных материалов и топлив // Успехи химии. 2017. Т. 86. № 5. С. 357-387.

18. Егорова С. В., Соколова А. С. Глубокая переработка зерна с целью получения лизина //Мат. Х Международной науч.-практ. конф. "European Scientific Conference". Пенза: Наука и Просвещение, 2018. С. 120-124.

19. Zafar A. M. Microbial amino acids production // Microbiotechnology. Progress and Trends. 2015. P. 187-209. doi: 10.13140/2.1.2822.2245.

20. Андреев Н. Р., Колпакова В. В., Гольдштейн В. Г. К вопросу глубокой переработки зерна тритикале //Пищевая промышленность. 2018. № 9. С. 30-33.

21. Носовская Л. П., Адикаева Л. В., Гольдштейн В. Г. Изучение целесообразности производства крахмала и побочных продуктов из шелушенного зерна ржи и ячменя //Пищевая промышленность. 2019. № 1. С. 60-63.

22. Носовская Л. П., Адикаева Л. В., Гольдштейн В. Г. Изучение использования инновационной низкопентозанной озимой ржи как сырья для производства крахмала и крахмалопродуктов // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 7. С. 83-85. doi: 10.24411/0235-2451-2018-10720.

23. Голозерный овес - перспективное сырье для глубокой переработки / Н. Р. Андреев, В. Г. Гольдштейн, Л. П. Носовская и др. // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2019. № 5. С. 447-455. doi: 10.30766/20729081.2019.20.5.447-455.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

24. Андреев Н. Р., Куликов Д. С. Современные тенденции развития технологий крахмала и крахмалопродуктов // Пищевая промышленность. 2018. № 10. С. 26-30.

25. New market data 2019: Bioplastics industry shows dynamic growth. European Bioplastics, 2018 [Электронный ресурс]. URL: https://www.european-bioplastics:new-market-data-2019-bioplastics-industry-shows-dynamic-growth/ (дата обращения: 22.10.2020).

26. Тихонравов В. С. Глубокая переработка зерна - получение продукции с высокой добавленной стоимостью // Техника и оборудование для села. 2015. № 2. С. 36-40.

References

1. Beregatnova EV. Rynok produktsii glubokoi pererabotki zerna v RF. Sostoyanie i perspektivy [The market for products of deep processing of grain in the Russian Federation. State and prospects] [Internet]. Moscow: Natsional'nyi issledovatel'skii universitet. Vysshaya shkola ekonomiki. Tsentr razvitiya. 2016 [cited 2020 Oct 12]. p. 1-32. Available from: https: // dcenter. hse.ru/data/2017/03/10/1169322892/Rynok%20produktsii%20glubokoi%20pererabotki%20zerna%20v%20RF%202016.pdf. Russian.

2. Melnikov AB, Mikhailushkin PV, Popok LE. Prospects for the development of advanced grain processing in Russia. International Journal of Economics and Business Administration. 2020;8(2):276-82. doi:10.35808/ijeba/460.

3. Pea starch market. Analysis and review pea starch market by nature - organic and conventional for 2019-2029 [Internet]. [place unknown]: publisher unknown; 2020 [cited 2020 Nov 9]. 250 p. Available from: https://www.futuremarketinsights.com/ reports/pea-starch-market.

4. Gol'dshtein VG, Kulikov DS, Strakhova SA. [Prospects for deep processing of wheat grain]. Pishchevaya promyshlennost'. 2018;(7):14-6. Russian.

5. Industrial starch market by type (native, starch derivatives & sweeteners), source (corn, wheat, cassava, potato), application (food, feed, paper making & corrugation, pharmaceutical), form (dry, liquid), and region - global forecast to 2022 [Internet]. [place unknown]: Markets and Markets; 2016 [cited 2020 Nov 9]. 188 p. Available from: https://www. marketsandmarkets.com/Market-Reports/industrial-starch-market-104251261.html.

6. Lukin DN, Andreev NR. [On the issue of import substitution of products of deep processing of grain and potato]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta inzhenernykh tekhnologii. 2014;(4):291-4. Russian. doi: 10.20914/2310-12022014-4-291-294.

7. Boye J, Arcand Y. Current trends in green technologies in food production and processing. Food Engineering Reviews. 2012;5(1):1-17. doi: 10.1007/s12393-012-9062-z.

8. Dube MA, Salehpour S. Applying the principles of green chemistry to polymer production technology. Macromolecular reaction engineering. 2014;8(1):7-28. doi: 10.1002/mren.201300103.

9. Eksport produktsii glubokoi pererabotki zernovykh: trendy i vozmozhnosti [Export of deep grain processing products: trends and opportunities] [Internet]. Moscow: Biotech2030; 2019 [cited 2020 Oct 8]. 15 p. Available from: http://biotech2030. ru/wp-content/uploads/2019/03/Market-review_apr.19.pdf. Russian.

10. Burnett C, Bergfeld WF, Belsito DV, et al. Safety assessment of hydrolyzed wheat protein and hydrolyzed wheat gluten as used in cosmetics. International Journal of Toxicology. 2018;37(1):55-66. doi: 10.1177/1091581818776013.

11. Kaushik R, Kumar N, Kumar Sihag M, et al. Isolation, characterization of wheat gluten and its regeneration properties. Journal of Food Science and Technology (JFST). 2015;52(9):5930-7. doi: 10.1007/s13197-014-1690-2.

12. Pea protein market by type (isolates, concentrates, and textured), form (dry and wet), source (yellow split peas, lentils, and chickpeas), application, and region (North America, Europe, Asia Pacific, South America, and rest of the world) - global forecast to 2025 [Internet]. [place unknown]: [publisher unknown]; 2020 [cited 2020 Oct 23]. 198 p. Available from: https:// www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/pea-protein-market-36916504.html.

13. [Russian market of starch products: results of 2019 and current forecast]. Rossiiskii internet-zhurnal Agrovestnik [Internet]. 2020 Apr 27[cited 2020 Oct 10]. Available from: https://agrovesti.net/news/indst/rossijskij-rynok-krakhmaloproduktov-itogi-2019-goda-i-tekushchij-prognoz.html. Russian.

14. Analiz perspektiv i tendentsii eksporta pshenichnoi kleikoviny iz Rossii [Analysis of prospects and trends in the export of wheat gluten from Russia] [Internet]. [place unknown]: ROIF Expert; 2020 [cited 2020 Oct 11]. 34 p. Available from: https:// marketing.rbc.ru/research/43524/. Russian.

15. Asrarkulova AS, Bulushova NV. Wheat gluten and its hydrolysates. Possible fields of practical use. Applied Biochemistry and Microbiology. 2018;54(9):825-33. doi: 10.1134/S0003683818090107.

16. Patni N, Yadava P, Agarwal A, et al. An overview on the role of wheat gluten as a viable substitute for biodegradable plastics. Reviews in Chemical Engineering. 2014;30(4):421-30. doi: 10.1515/revce-2013-0039.

17. Chernyshev VM, Kravchenko OA, Ananikov VP. [Conversion of plant biomass to furan derivatives and sustainable access to a new generation of polymers, functional materials and fuels]. Uspekhi khimii. 2017;86(5):357-87. Russian.

18. Egorova SV, Sokolova AS. [Deep processing of grain in order to obtain lysine]. In: 10th International Scientific and Practical Conference "European Scientific Conference". Penza (Russia): Nauka i Prosveshchenie; 2018. p. 120-4. Russian.

19. Zafar AM. Microbial amino acids production. In: Microbiotechnology. Progress and Trends. 2015. p. 187-209. doi: 10.13140/2.1.2822.2245.

20. Andreev NR, Kolpakova VV, Gol'dshtein VG. [On the issue of deep processing of triticale grain]. Pishchevaya promyshlennost'. 2018;(9):30-3. Russian.

21. Nosovskaya LP, Adikaeva LV, Gol'dshtein VG. [Study of the feasibility of producing starch and by-products from hulled rye and barley]. Pishchevaya promyshlennost'. 2019;(1):60-3. Russian.

22. Nosovskaya LP, Adikaeva LV, Gol'dshtein VG. [Study of the use of innovative low-pentose winter rye as a raw material for the production of starch and starch products]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2018;32(7):83-5. Russian. doi: 10.24411/0235-2451-2018-10720.

23. Andreev NR, Gol'dshtein VG, Nosovskaya LP, et al. [Naked oat is a promising raw material for deep processing]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2019;(5):447-55. Russian. doi: 10.30766/2072-9081.2019.20.5.447-455.

24. Andreev NR, Kulikov DS. [Modern trends in the development of starch and starch products technologies]. Pishchevaya promyshlennost'. 2018;(10):26-30. Russian.

25. New market data 2019: Bioplastics industry shows dynamic growth [Internet]. [place unknown]: European Bioplastics; 2018[cited 2020 Oct 22]. Available from: https://www.european-bioplastics:new-market-data-2019-bioplastics-industry-shows-dynamic-growth/.

26. Tikhonravov VS. [Deep processing of grain is obtaining products with high added value]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2015;(2):36-40. Russian.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.