ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОТХОДОВ СОРГО В КОНТЕКСТЕ ЦИРКУЛЯРНОЙ ЭКОНОМИКИ

В данной статье рассматривается проблема управления органическими отходами агропромышленного комплекса на территории Казахстана. Основной целью проведённого исследования является разработка технологии повышения ценности шелухи сорго путём извлечения биологически активных фенольных соединений. Изучаемое растение относится к засухоустойчивым культурам, имеющее большие перспективы для выращивания в аридных зонах. В научных целях были изучены пять сортов сорго, произрастающие на территории Южного Казахстана: Вахш, Даулет, Карабаш, Сахарное сорго и Массино. Экспериментальным путём был установлен средний выход шелухи, который составляет 11,7% от массы зерна. Данный показатель соответствует образованию 117 кг вторичного сырья на 1 тонну переработанной продукции. Методика экстракции была отработана на примере сорта «Карабаш». Процесс был проведён с использование 70%-го водного раствора этанола при температуре 50°C. Полученный экстракт имел интенсивный бордовый цвет. Спектрофотометрический анализ показал максимальное поглощение в диапазоне 500-550 нм. Показатели абсорбции выше 3,0 указывают на высокую концентрацию уникальных пигментов - 3-деоксиантоцианидинов. Проведение анализа на антиоксидантную активность показал содержание жирорастворимых и водорастворимых компонентов. Согласно проведенным расчетам, при масштабировании технологии базовый теоретический выход жидкого экстракта составляет 788,6 кг, при этом его прогнозируемое значение может достигать 906,9 кг в расчете на массу шелухи от 1 тонны зерна сорго. Результаты исследования показывают высокую эффективность использования шелухи сорго как источника натуральных красителей и природных антиоксидантов. Предложенный подход позволяет превратить сельскохозяйственные отходы в ценный ресурс. Таким образом, это приведёт к снижению нагрузки на экосистему и созданию более безопасной альтернативы синтетическим красителям. Обобщая, разработанная технология повысит экономическую и экологическую эффективность переработки агропромышленных отходов, поспособствует созданию устойчивых производственных систем на региональном уровне и обеспечит рациональное использование биоресурсов.

1. Koshim, A., Karatayev, M., Clarke, M. L., & Nock, W. (2018). Spatial assessment of the distribution and potential of bioenergy resources in Kazakhstan. Adv. Geosci., 45, 217-225. https://doi.org/10.5194/adgeo-45-217-2018

2. Begna, T. (2022). Hybrid sorghum development mechanisms to enhance production and productivity. International Journal of Research Studies in Agricultural Sciences (IJRSAS), 8(2), 20-31. https://doi.org/10.20431/2454-6224.0802003

3. Румянцев А.В., Глуховцев В.В. Культура сорго в решении проблемы засухи и экономической стабильности сельского хозяйства в условиях Поволжского региона и Урала // Известия ОГАУ. – 2014. – № 2. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kultura-sorgo-v-reshenii-problemy-zasuhi-i-ekonomicheskoy-stabilnosti-selskogo-hozyaystva-v-usloviyah-povolzhskogo-regiona-i-urala (дата обращения: 10.02.2026).

4. Van Hung, P. (2016). Phenolic compounds of cereals and their antioxidant capacity. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 56(1), 25-35. https://doi.org/10.1080/10408398.2012.708909

5. Sawadogo, O., Kaboré, D.S., Ouedraogo, M., Noba, A., Bationo, R.K., Diawara, H.Z., & Palé, E. (2024). Antioxidant activity and identification by HPLC-DAD-MS of 3-deoxyanthocyanins in the husks of Sorghum caudatum (L.) Moench grains from Burkina Faso. Pharmacological Research – Natural Products, 5, 100096. https://doi.org/10.1016/j.prenap.2024.100096

6. Apea Bah, F.B., Drawbridge, P., & Beta, T. (2022). A generalized method for determining free soluble phenolic acid composition and antioxidant capacity of cereals and legumes. J. Vis. Exp. https://doi.org/10.3791/62467

7. Ge, X., Jing, L., Zhao, K., Su, C., Zhang, B., Zhang, Q., Han, L., Yu, X., & Li, W. (2020). Phenolic profiles, quantitative analysis and antioxidant activity of four naked barley cultivars with different colors. Food Chemistry, 335, 127655. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127655

8. Călinoiu, L.F., & Vodnar, D.C. (2018). Whole grains and phenolic acids: A review on bioactivity, functionality, health benefits and bioavailability. Foods, 7(10), 168. https://doi.org/10.3390/foods7100168

9. Mendoza-Rodríguez, M.N., Castillo-Guevara, C., Díaz-Godínez, R., & Nieto-Camacho, A. (2017). Anthocyanins as food colorants. Mexican Journal of Biotechnology, 2(1), 101-112. https://doi.org/10.29267/mxjb.2017.2.1.101

10. Magalhães, D., Gonçalves, R., Rodrigues, C.V., Rocha, H.R., Pintado, M., & Coelho, M.C. (2024). Natural pigments recovery from food by-products: Health benefits towards the food industry. Foods, 13, 2276. https://doi.org/10.3390/foods13122276

11. Divya, Joshi, S., Appukuttan, J., Chandrapala, J., & Majzoobi, M. (2025). Impact of conventional and advanced techniques on stability of natural food colourants. Foods, 14(18), 3187. https://doi.org/10.3390/foods14183187

12. Gamage, G.C.V., & Choo, W.S. (2023). Thermal and pH stability of natural anthocyanin colourant preparations from black goji berry. Food Chemistry Advances, 2, 100236. https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100236

13. Shih, C.H., Siu, S.O., Ng, R., Wong, E., Chiu, L.C.M., Chu, I.K., & Lo, C. (2007). Quantitative analysis of anticancer 3-deoxyanthocyanidins in infected sorghum seedlings. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(2), 254-259. https://doi.org/10.1021/jf062516t

14. Hossain, M.S., Islam, M.N., Rahman, M.M., Mostofa, M.G., & Khan, M.A.R. (2022). Sorghum: A prospective crop for climatic vulnerability, food and nutritional security. Journal of Agriculture and Food Research, 8, 100300. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2022.100300

15. Kayodé, A.P.P., Bara, C.A., Dalodé-Vieira, G., Linnemann, A.R., & Nout, M.J.R. (2012). Extraction of antioxidant pigments from dye sorghum leaf sheaths. LWT – Food Science and Technology, 46(1), 49-55. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2011.11.003

16. Antony, A., & Farid, M. (2022). Effect of temperatures on polyphenols during extraction. Applied Sciences, 12(4), 2107. https://doi.org/10.3390/app12042107

17. Barros, F., Dykes, L., Awika, J.M., & Rooney, L.W. (2013). Accelerated solvent extraction of phenolic compounds from sorghum brans. Journal of Cereal Science, 58(2), 305-312. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2013.05.01

18. Kumari, B., Randi, K., & Sharma, R. (2013). Classification of 3-red sorghum bran and deoxyanthocyanins and its biological properties. Frontiers of Agriculture and Food Technology, 1(7), 63-74.

19. Tyagi, V., Saravanan, C., Wang, Y., & Bhattacharya, B. (2021). Solvent dependency of sorghum bran phytochemicals acting as potential antioxidants and antibacterial agents. Food Technology and Biotechnology, 59(1), 31-43. https://doi.org/10.17113/ftb.59.01.21.6878

20. Awika, J.M., Rooney, L.W., & Waniska, R.D. (2004). Properties of 3-deoxyanthocyanins from sorghum. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52(14), 4388-4394. https://doi.org/10.1021/jf049653f

21. Fleischmann, K., Lienvenbrück, M., & Ritter, H. (2015). Polymers and dyes: Developments and applications. Polymers, 7, 717-746. https://doi.org/10.3390/polym7040717

22. Patel, M.J., Tandel, R.C., Sonera, S.A., & Bairwa, S.K. (2023). Trends in the synthesis and application of some reactive dyes: A review. Brazilian Journal of Science, 2(7), 14-29. https://doi.org/10.14295/bjs.v2i7.350

23. McCann, D., Barrett, A., Cooper, A., Crumpler, D., Dalen, L., Grimshaw, K., ... & Stevenson, J. (2007). Food additives and hyperactive behaviour in 3-year-old and 8/9-year-old children in the community: A randomised, double-blinded, placebo-controlled trial. The Lancet, 370, 1560-1567. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(07)61306-3

24. Christison, G.B., & MacKenzie, H.A. (1993). Laser photoacoustic determination of physiological glucose concentrations in human whole blood. Medical & Biological Engineering & Computing, 31(3), 284-290. https://doi.org/10.1007/BF02441938

25. Elsahida, K., Fauzi, A., Sailah, I., & Siregar, I. (2020). Sustainable production of natural textile dyes industry. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 472(1), 012036. https://doi.org/10.1088/1755-1315/472/1/012036

26. Lapidot, T., Harel, S., Granit, R., & Kanner, J. (1998). Bioavailability of red wine anthocyanins as detected in human urine. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 46(10), 4297-4302. https://doi.org/10.1021/jf980409t

27. Matsumoto, H., Inaba, H., Kishi, M., Kato, M., Kondo, S., & Tsuda, T. (2001). Orally administered delphinidin 3-rutinoside and cyanidin 3-rutinoside are directly absorbed in rats and humans and appear in the blood as intact forms. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 49(3), 1546-1551. https://doi.org/10.1021/jf001246p

28. Polak, N., Kalisz, S., & Kruszewski, B. (2024). High-temperature short-time and ultra-high-temperature processing of juices, nectars and beverages: Influences on enzyme, microbial inactivation and retention of bioactive compounds. Applied Sciences, 14, 8978. https://doi.org/10.3390/app14198978

29. Miyazawa, T., Nakagawa, K., Kudo, M., Muraishi, K., & Someya, K. (1999). Direct intestinal absorption of red fruit anthocyanins, cyanidin-3-glucoside and cyanidin-3,5-diglucoside, into rats and humans. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 47(3), 1083-1091. https://doi.org/10.1021/jf980748u