Исследование технологических свойств крупы из зерна гибридов кукурузы отечественной селекции для экструзионной обработки

В работе представлены результаты исследований крупы из зерна гибридов кукурузы отечественной селекции (Белозерный 250, Белозерный 300, К 350, Янтарный, К 500 и Машук 510): цветовые характеристики, гранулометрический состав, насыпная плотность, температура клейстеризации и вязкость крахмальной суспензии. Установлена повышенная насыпная плотность частиц из зерна гибридов кукурузы К 500, что свидетельствует о монолитном строении эндосперма. Отмечена повышенная вязкость суспензии крахмала из зерна гибридов кукурузы К 350, К 500 и Машук 510 –7012 cP, 5930 cP и 4871 cP соответственно. Это указывает на возможное превалирование молекул амилопектина в крахмале, что может обеспечить однородность микроструктуры экструзионных продуктов. Установлены критерии оценки экструзионного процесса – удельная механическая энергия и коэффициент расширения экструдата на обработку. Выработка крупы в двухшнековом экструдере с размером частиц 250–670 мкм из зерна гибрида кукурузы К 500 происходила при меньшем крутящем моменте (52 ± 1 %) и давлении в шнековой камере экструдера 4,9 ± 0,2 МПа. Это обеспечило меньшую удельную энергию (0,174 ± 0,003 кВт · ч/кг) по сравнению с обработкой других образцов крупы кукурузы. Максимальный коэффициент расширения (12,0 ± 0,2) установлен для экструдата из данной крупы. Исследование показало целесообразность использования крупы из зерна гибридов кукурузы К 350, К 500 и Машук 510, которые характеризуются монолитным строением эндосперма, лучшими термодинамическими характеристиками крахмала при тепловом воздействии. Установлены высокие показатели коэффициента расширения экструдатов всех исследуемых фракций крупы из зерна гибрида кукурузы К 500, что указывает на целесообразность применения продуктов его переработки для экструзии.

1. Gongora, I. G., Taron-Dunoyer, A., Quintana-Martinez, S. E., Garcia-Zapateiro, L. A. (2025). Physicochemical and technological properties of the starch from corn (Zea mays) variety P. 7928. Current Research in Nutrition and Food Science, 13(1), 508–515. https://doi.org/10.12944/CRNFSJ.13.1.35

2. FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) (2026). Crops and livestock products in the world. Retrieved from https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL?regions=5000&elements=2312,2510&items=809,800,221,711,515,526,226,366,367,572,839,203,486,44,176,552,216,181,420,89,358,101,568,426,217,591,378,125,265,393,108,531,220,191,459,689,401,693,698,661,249,656,813,195,554,QC>,397,550,577,149,399,569,771,94,720,549,560,446,406,242,225,336,677,277,780,310,263,782,592,224,407,497,201,372,333,461,210,56,571,671,299,79,103,449,292,836,702,75,254,430,260,403,402,490,414,558,512,821,619,234,339,542,211,723,541,161,603,463,600,534,521,187,417,687,748,587,197,574,223,489,536,507,296,116,394,754,523,92,788,270,547,27,71,280,328,289,789,83,530,236,373,544,423,157,156,267,122,305,495,136,667,388,97,777,275,826,692,205,222,567,15,137,135&years=2024&output_type=table&file_type=csv&submit=true Accessed March 17, 2026.

3. FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) (2026). Crops and livestock products in Russian Federation. Retrieved from https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL?countries=185&elements=2312,2510&items=809,800,221,711,515,526,226,366,367,572,839,203,486,44,176,552,216,181,420,89,358,101,568,426,217,591,378,125,265,393,108,531,220,191,459,689,401,693,698,661,249,656,813,195,554,QC>,397,550,577,149,399,569,771,94,720,549,560,446,406,242,225,336,677,277,780,310,263,782,592,224,407,497,201,372,333,461,210,56,571,671,299,79,103,449,292,836,702,75,254,430,260,403,402,490,414,558,512,821,619,234,339,542,211,723,541,161,603,463,600,534,521,187,417,687,748,587,197,574,223,489,536,507,296,116,394,754,523,92,788,270,547,27,71,280,328,289,789,83,530,236,373,544,423,157,156,267,122,305,495,136,667,388,97,777,275,826,692,205,222,567,15,137,135&years=2024&output_type=table&file_type=csv&submit=true Accessed March 17, 2026.

4. Лачуга, Ю. Ф., Плугатарь, Ю. В., Трубилин А. И., Макрушин, Н. М., Малько, А. М., Лукомец, В. М. и др. (2018). Современное состояние и перспективы развития семеноводства в Российской Федерации. Труды Кубанского государственного аграрного университета, 72, 9–24.

5. Половцева, А. А., Наумцев, О. Н., Борисова, А. В. (2020). Использование кукурузной, рисовой и амарантовой муки в рецептуре безглютеновых кексов. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 1(373), 48–52.

6. Журавель, Н. В., Чумакова, В. В., Мартиросян, В. В. (2012). Зерновой амарант — перспективная культура. Достижения науки и техники АПК, 10, 71–72.

7. Kaur, S., Kumar, K., Singh, L., Sharanagat, V. S., Nema, P. K., Mishra, V. et al. (2024). Gluten-free grains: Importance, processing and its effect on quality of gluten-free products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 64(7), 1988– 2015. https://doi.org/10.1080/10408398.2022.2119933

8. Liedike, B., Khatib, M., Tabarsi, B., Harris, M., Wilson, S. L., Ortega-Santos, C. P. et al. (2024). Evaluating the effects of corn flour product consumption on cardiometabolic outcomes and the gut microbiota in adults with elevated cholesterol: A randomized crossover. Journal of Nutrition, 154(8), 2437–2447. https://doi.org/10.1016/j.tjnut.2024.06.003

9. Lopes, T., Zemlin, A. E., Hill, J., Mchiza, Z. J., Peer, N., Erasmus, R. T. et al. (2022). Consumption of plant foods and its association with cardiovascular disease risk profile in South Africans at high-risk of type 2 diabetes mellitus. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(20), Article 13264. https://doi.org/10.3390/ijerph192013264

10. Alto Consulting Group (ACG) (2025). Новости рынков: Производство продуктов зерновых для завтрака в России 2024: ключевые итоги и тенденции. Электронный ресурс https://alto-group.ru/new/11793-proizvodstvo-produktov-zernovyh-dlja-zavtraka-v-rossii-2024-kljuchevye-itogi-i-tendencii.html Дата доступа 13.11.2025

11. Sahu, C., Patel, S. (2021). Optimization of maize-millet based soy fortified composite flour for preparation of RTE extruded products using D-optimal mixture design. Journal of Food Science and Technology, 58, 2651–2660. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04771-1

12. Бахчевников, О. Н., Брагинец, С. В. (2020). Экструдирование растительного сырья для продуктов питания (обзор). Техника и технология пищевых производств, 50(4), 690–706.

13. Малкина, В. Д., Мартиросян, В. В., Жиркова, Е. В. (2013). Модификация свойств растительного сырья в процессе экструзионной обработки. Пятигорск: РИА-КМВ, 2013.

14. Алексеев, Г. В., Савельев, А. П., Бирченко, А. А., Ивлева, Е. Н. (2024). Возможности повышения качества экструдированных кукурузных крахмалов. Ползуновский вестник, 3, 55–61.

15. Комышев, Е. Г., Генаев, М. А., Афонников, Д. А. (2020). Анализ цветовых и текстурных характеристик зерен злаков на цифровых изображениях. Вавиловский журнал генетики и селекции, 24(4), 340–347.

16. Бркич, Г. Э., Пятигорская, Н. В., Зырянов, О. А. (2020). Изучение технологических свойств фармацевтической субстанции на основе производного 3,7-диазабицикло [3.3.1] нонана. Медико-фармацевтический журнал Пульс, 22(3), 18–23.

17. Ali, S., Singh, B., Sharma, S. (2019). Impact of feed moisture on microstructure, crystallinity, pasting, physico-functional properties and in vitro digestibility of twin-screw extruded corn and potato starches. Plant Foods for Human Nutrition, 74, 474–480. https://doi.org/10.1007/s11130-019-00762-6

18. Calderón, C., Quelal, M., Villacrés, E., Manosalvas-Quiroz, L. A., Álvarez, J., Villacis, N. (2023). Impact of extrusion on the physicochemical parameters of two varieties of corn (Zea mays). AIMS Agriculture and Food, 8(3), 873–888. https://doi.org/10.3934/agrfood.2023046

19. Sahu, C., Patel, S., Tripathi, A. K. (2022). Effect of extrusion parameters on physical and functional quality of soy protein enriched maize based extruded snack. Applied Food Research, 2(4), Article 100072. https://doi.org/10.1016/j.afres.2022.100072

20. Фролов, Д. И. (2019). Эффективность и энергозатраты в процессе производства кукурузных экструдатов. Инновационная техника и технология, 2(19), 38–42.

21. Potter, R., Stojceska, V., Plunkett, A. (2013). The use of fruit powders in extruded snacks suitable for Children’s diets. LWT, 51, 537–544. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2012.11.015

22. Sant’Anna, V., Gurak, P. D., Marczak, L. D. F., Tessaro, I. C. (2013). Tracking bioactive compounds with colour changes in foods — A review. Dyes and Pigments, 98(3), 601–608. http://doi.org/10.1016/j.dyepig.2013.04.011

23. Мамедова, Х. Р., Хатефов, Э. Б., Экинджи, Р. (2025). Изменчивость параметров цвета зерна местных сортов кукурузы Азербайджана. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 186(3), 92–101.

24. Wang, Yi., Chen, L., Yang, T., Ma, Y., McClements, D. J., Ren, F. et al. (2021). A review of structural transformations and properties changes in starch during thermal processing of foods. Food Hydrocolloids, 113(1), Article 106543. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106543

25. Huang, X., Liu, H., Ma, Y, Mai, S., Li, C. (2022). Effects of extrusion on starch molecular degradation, order-disorder structural transition and digestibility — A review. Foods, 11(16), Article 2538. https://doi.org/10.3390/foods11162538

26. Neder-Suárez, D., Quintero-Ramos, A., Meléndez-Pizarro, C. O., Zazueta-Morales, J. d. J., Paraguay-Delgado, F., Ruiz-Gutiérrez, M. G. (2021). Evaluation of the physicochemical properties of third-generation snacks made from blue corn, black beans, and sweet chard produced by extrusion. LWT, 146, Article 111414. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111414

27. Liu, W.-C., Halley, P. J., Gilbert, R. G. (2010). Mechanism of degradation of starch, a highly branched polymer, during extrusion. Macromolecules, 43(3), 2855–2864. https://doi.org/10.1021/ma100067x

28. Neder-Suárez, D., Amaya-Guerra, C. A., Pérez-Carrillo, E., Quintero-Ramos, A., Mendez-Zamora, G., Sánchez-Madrigal, M. Á. et al. (2020). Optimization of an extrusion cooking process to increase formation of resistant starch from corn starch with addition of citric acid. Starch, 72(3–4), Article 1900150. https://doi.org/10.1002/star.201900150

29. Antonov, Yu. A., Pletenko, M. G., Tolstoguzov, V. B. (1987). Phase state of the systems water-polysaccharide- I- polysaccharide-II. Polymer Science U. S. S. R., 29(12), 2724–2729. https://doi.org/10.1016/0032-3950(87)90185-7

30. Brochard, F., De Gennes, P. G. (1983). Phase transitions of binary mixtures in random media. Journal de Physique Lettres, 44(18), 785–791. https://doi.org/10.1051/jphyslet:019830044018078500

31. Grosberg, A. Yu., Khokhlov, A. R. (1994). Statistical physics of macromolecules. New York. AIP Press, 1994.

32. Genkina, N. K., Kiseleva, V. I., Martirosyan V. V. (2015). Different types of V amylose-lipid inclusion complexes in maize extrudates revealed by DSC analysis. Starch, 67(9–10), 752–755. https://doi.org/10.1002/star.201500012

33. Huang, Q., Chen, X., Wang, S., Zhu, J. (2020). Amylose-Lipid Complex. Chapter in a book: Starch Structure, Functionality and Application in Foods. Singapore: Springer, 2020. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0622-2_5

34. Souza, R. C. R., Andrade, C. T. (2000). Investigação dos processos de gelatinização e extrusão de amido de milho. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 10(1), 24–30. Souza, R. C. R., Andrade, C. T. (2000). Investigation of corn starch gelatinization and extrusion processes. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 10(1), 24–30. (In Portuguese) https://doi.org/10.1590/S0104-14282000000100006

35. Pulgarín, O., Larrea-Wachtendorff, D., Ferrari, G. (2023). Effects of the amylose/amylopectin content and storage conditions on corn starch hydrogels produced by high-pressure processing (HPP). Gels, 9(2), Article 87. https://doi.org/10.3390/gels9020087

36. Kalichevsky, M. T., Blanshard, J. M. V. (1993). The effect of fructose and water on the glass transition of amylopectin. Carbohydrate Polymers, 20(2), 107–113. https://doi.org/10.1016/0144-8617(93)90085-I

37. Woodbury, T. J., Mauer, L. J. (2023). Oligosaccharide, sucrose, and allulose effects on the pasting and retrogradation behaviors of wheat starch. Food Research International, 171, Article 113002. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2023.113002

38. Karakelle, B., Kian-pour, N., Toker, O. S., Palabiyik, I. (2020). Effect of process conditions and amylose/amylopectin ratio on the pasting behavior of maize starch: A modeling approach. Journal of Cereal Science, 94, Article 102998. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2020.102998

39. Varghese, S., Awana, M., Mondal, D., Rubiya, M., Melethil, K., Singh, A. et al. (2022). Amylose-amylopectin ratio: Comprehensive understanding of structure, physicochemical attributes, and applications of starch. Chapter in d book: Handbook of biopolymers. Singapore: Springer, 2022. https://doi.org/10.1007/978-981-16-6603-2_48-1

40. Тагер, А. А. (2007). Физико-химия полимеров. Москва: Научный мир, 2007.

41. Горжанов, В. В., Герман, Н. А., Николайчик, И. В. (2025). Оценка эффективности применения крахмалов в клеильном прессе бумагоделательной машины. Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология, 1(289), 47–54.

42. Yang, Y., Fu, J., Duan, Q., Xie, H., Dong, X., Yu, L. (2024). Strategies and methodologies for improving toughness of starch films. Foods, 13(24), Article 4036. https://doi.org/10.3390/foods13244036

43. Baran, A., Vrábel, P., Kovaľaková, M., Hutníková, M., Fričová, O., Olčák, D. (2020). Effects of sorbitol and formamide plasticizers on molecular motion in corn starch studied using NMR and DMTA. Journal of Applied Polymer Science, 137(33), Article 48964. https://doi.org/10.1002/app.48964