CC BY
32
УДК 664.2.03:664.66:634
КАЧЕСТВО СУХОГО КОРМА ИЗ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА ТРИТИКАЛЕ НА КРАХМАЛ
Н.Р.АНДРЕЕВ, доктор техническихнаук, член-корр. РАН, научный руководитель института (е-mail: [email protected]) Л.П. НОСОВСКАЯ, старший научный сотрудник Л.В. АДИКАЕВА, старший научный сотрудник О.А. НЕКРАСОВА, младший научный сотрудник В.Г. ГОЛЬДШТЕЙН, кандидат технических наук, зав. отделом
Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов, ул. Некрасова, 11, пос. Красково, Московская обл., 140051, Российская Федерация
Резюме. Во ВНИИ крахмалопродуктов разработана безотходная технология переработки зерна тритикале на крахмал. Её технологический процесс предусматривает использование целлюлолитических ферментов для разрушения в-глюканов, арабиноксиланов, пектинов и других углеводов, представляющих собой группу некрахмалистых полисахаридов. Изучен основной химический состав вторичных продуктов переработки зёрна тритикале на крахмал: мезги, экстракта (растворимые вещества, извлеченные в воду в процессе замачивания зерна) и Б-крахмала (нерастворимый в воде зерновой белок с мелкими зёрнами крахмала). Сырая мезга содержала 35-40 % сухого вещества, в состав которого входило 11-13 % крахмала, 2-3 % жира, 7-9 % белка, для крахмала Б величины этих показателей составили 38-40, 47-59, 0,2-0,3 и 36-53 %, соответственно. Содержание сухого вещества в жидком экстракте достигало 8-12 %, массовая доля белка в нём 23-26 %. Из-за низкого содержания сухих веществ в экстракте требуется его сгущение под вакуумом в выпарном аппарате, которое можно осуществлять до концентрации сухих веществ45-50 %. Путём смешивания мезги, Б-крахмала и сгущённого дo 45 % сухого вещества экстракта с последующим высушиванием при 60 °С изготовлены образцы сухого тритикалевого корма. В его состав (в пересчете на абсолютно сухое вещество) входило 24,0-27,0 % сырого протеина, 32,5-34,4 % сырой клетчатки, 21,6-23,8 % углеводов (крахмал и редуцирующие вещества), 4,5-6,1 % сырого жира, 2,7-4,2 % небелковых азотистых веществ, 6,9-7,7 % общей золы. Соотношение углеводных и белковых компонентов, а также разрушение некрахмальных полисахаридов в технологическом процессе производства тритикалевого крахмала позволяют предполагать более высокую питательную ценность сухого тритикалевого корма, по сравнению с другими кормами из зерна (ячменя, пшеницы, ржи и тритикале) и продуктов его переработки. Ключевые слова: зерно тритикале, тритикалевый корм, крахмал, вторичные продукты.
Для цитирования: Качество сухого корма из вторичных продуктов переработки зерна тритикале на крахмал /Н.Р. Андреев, Л.П. Носовская, Л.В. Адикаева, О.А. Некрасова, В.Г. Гольдштейн //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №11. С. 73-75.
Зерно тритикале всё шире используют в качестве компонента комбикормов [1, 2], заменяя им зерно пшеницы [3, 4]. Согласно результатам химического анализа, тритикале, в сравнении с пшеницей, содержит на 3,4 % меньше обменной энергии, но превосходит её по содержанию сырого протеина (15,1 % против 11,5 %) и незаменимых аминокислот. При этом уровень сырой клетчатки в зерне тритикале ниже, чем в пшенице, на 0,2 % [5]. Установлена целесообразность использования зерна тритикале при откорме свиней [6], молодняка крупного рогатого скота [4], птицы [3, 4, 5] и рыб [7]. Обобщённые данные большинства исследователей характеризуют его как фактор повышения продуктивности животных и снижения затрат корма на единицу продукции, хотя в отдельных случаях наблюдают и обратную тенденцию. Значительно повысить перевари-ваемость основных питательных веществ, продуктивность и мясные качества животных, а также снизить затраты корма на единицу продукции можно путём обогащения
комбикормов с зерном тритикале ферментными препаратами и ферментно-пробиотическими добавками [8].
Известно, что в традиционных рецептах комбикормов доля зерновых компонентов составляет 60-80 % [9], что зачастую служит причиной несбалансированности белка корма по аминокислотному составу. Следует также отметить, что в рационах высокопродуктивных жвачных животных важное место занимают не только белки, но и сахара. При этом дефицит легкоусвояемых углеводов в кормах может достигает 40-50 % [10, 11].
Для создания безотходной технологии производства крахмала и крахмалопродуктов из нетрадициононного зернового сырья (рожь, тритикале, овес, ячмень и др.) методом биоконверсии во ВНИИ крахмалопродуктов были проведены предварительные исследования возможности переработки зерна тритикале на крахмал и вторичные продукты с использованием ферментных препаратов [12, 13, 14].
Цель наших исследований - определить химический состав вторичных продуктов, образующихся при переработке зерна тритикале на крахмал, а также показатели качества изготовленного из них корма.
Условия, материалы и методы. При проведении работы использовали следующие материалы: зерно тритикале (ГОСТ Р 53899-2010); корм кукурузный сухой производства ОАО «Хоботовское предприятие «Крах-малопродукт» (изготовлен путем смешивания сырой мезги и сгущённого кукурузного экстракта).
Исследования выполнены с учётом требований международной организации по стандартизации ISO (ИСО): массовую долю белка определяли на приборе К-424 (ГОСТ 10842); крахмала - с использованием поляриметра Polartronic-N (ГОСТ 10845); золы - по ГОСТ 7698; растворимых веществ - методом Шоха [15]. Концентрацию редуцирующих сахаров измеряли фотометрическим методом [16], массовую долю влаги - с использованием весового влагомера MF-50 (ГОСТ 13586.5-2015), жира - по методу Сокслета (ГОСТ 29033) на приборе Buchi Extraction System D-811. Исследования по сгущению тритикалевого экстракта под вакуумом проводили на ротационном испарителе Ulab UL-2000, аминокислотный анализ - на жидкостном хроматографе модели L-8800 фирмы «Hitachi» (Япония) в стандартном режиме анализа белковых гидролизатов.
Зерно замачивали в растворе 0,4 % пиросульфита натрия при 50 0С в течение 16 ч. После этого его измельчали на блендере Браун, в полученную зерновую кашку добавляли целлюлолитический ферментный препарат Viscoferm из расчета 100 г препарата на 1 т товарного зерна для разрушения р-глюканов, арабиноксиланов, пектинов и других специфических углеводов, представляющих собой группу некрахмалистых полисахаридов. Процесс ферментации осуществляли в течение 4 ч при 50 ос, активной кислотности 5,0 ед. рН и постоянном перемешивании.
По завершении ферментации, жидкую фракцию отделяли центрифугированием, мезгу - на капроновом
Таблица 1. Химические характеристики вторичных продуктов, полученных при переработке зерна тритикале на крахмал
Продукт Сухое вещество, % Массовая доля, % СВ
крахмал I жир I белок
Мезга сырая 35-40 11-13 2-3 7-9 Экстракт жидкий 8-12 - - 23-26 Крахмал Б 38-40 47-59 0,2-0,3 36-53
Таблица 2. Химический состав сгущенных тритикалевых экстрактов
Номер образца Концентрация, % СВ Массовая доля, % СВ Кислотность, мл 0,1 н раствора NaOH
белок редуцирующие сахара зола небелковые азотистые вещества
1 52,36 21,1 16,7 15,2 0,65 2,70
2 56,34 25,5 12,8 5,7 0,57 2,43
3 42,52 25,2 — 6,9 0,32 2,54
4 49,43 22,9 — 7,1 0,64 2,08
5 51,80 22,7 18,3 5,4 0,78 1,96
сите №78, крахмал А и крахмал Б разделяли центрифугированием на лабораторной центрифуге. Крахмал А высушивали как отдельный продукт.
Экстракт тритикале сгущали на роторном испарителе и!аЬ UL-2000 под вакуумом при разрежении 0,08 МПа. Сухой тритикалевый корм получали смешиванием сырой тритикалевой мезги с крахмалом Б и сгущённым до 45 % СВ экстрактом. Полученный продукт высушивали в сушильном шкафу при 58-60 0С.
При проведении исследований изучали состав тритикалевого экстракта, образовавшегося при замачивании зерна в опытном цехе (№1) и в лабораторных условиях (№2-5).
Результаты и обсуждение. При переработке зерна тритикале на крахмал в качестве вторичных продуктов образовывались тритикалевая мезга, жидкий экстракт и крахмал Б, на 8-40 % состоящие из сухого вещества, в состав которого в свою очередь входило 7-53 % белка (табл. 1).
Тритикалевый экстракт, образовавшийся при замачивании зерна, отличался низким содержанием сухих веществ, поэтому для включения в состав корма его было необходимо сгустить до концентрации 40-50 % СВ на вакуум-аппарате. Получившийся после этого продукт имел сравнительно высокую для зерновых экстрактов массовую долю белка (21-25 % СВ) и редуцирующих сахаров (1218 %). Кислотность, изменявшаяся в пределах 2,0-2,7 мл 0,1 н раствора ЫаОН, свидетельствовала о незначительной интенсивности микробиологических процессов, происходивших в ходе замачивания. Повышенное содержание зольных элементов (15%) в экстракте №1, изготовленном в условиях экспериментального цеха, можно объяснить загрязнением перерабатываемого зерна (табл. 2).
Мы установили, что экстракт легко сгущался до концентрации 45-50 % СВ, при продолжении этого процесса на греющей поверхности образовывались отложения минеральных солей, а затем начинали подгорать органические соединения.
Триткалевый корм (табл. 3) отличался от кукурузного более высоким содержанием протеина (на 2-7 %). В основном это было связано с наличием в его составе глютена, который содержал крахмал Б, тогда как в кукурузокрахмальном производстве глютен вырабатывают как отдельный продукт. Массовая доля жира в тритикалевом корме также была выше, чем в кукурузном, на 0,5-2,6 %, по-
скольку при производстве крахмала из этого вида сырья зародыш не выделяют в качестве самостоятельного продукта. Повышенное на 20-22 % содержание клетчатки в тритикалевом корме было обусловлено большим её количеством в зерне культуры, а также тем, что при производстве крахмала из кукурузы значительная часть клетчатки удаляется при отделении зародыша.
Тритикалевый корм имел определенные преимущества перед кукурузным (см. рисунок) по содержанию таких незаменимых аминокислот, как валин (в 2,4 раза), фенилаланин (в 1,4 раза), треонин (в 1,7 раза), лизин (в 1,2 раза), но значительно уступал по концентрации лейцина (в 2,4 раза) и гистидина (в 1,75 раза). Из заменимых аминокислот в тритикалевом корме наблюдали высокое содержание глутаминовой и аспарагиновой кислот, а также пролина (соответственно в 9, 1,5 и 1,6 раза больше, чем в кукурузном корме). При этом массовая доля аланина в нём была в 1,9 раза меньше, чем в кукурузном.
Таблица 3. Качественные показатели сухого тритикалевого корма и сухого кукурузного корма
Наименование показателя
Влажность (не более), % Массовая доля в пересчете на абсолютно сухое вещество, %: сырой протеин сырая клетчатка углеводы (крахмал и редуцирующие вещества) сырой жир
небелковые азотистые вещества
общая зола_
Тритикалевый корм
Кукурузный корм
15, 0
24,0 - 27,0 32,5 - 34,4
21,6 ■ 4,5
23,8 6,1
2,7 - 4,2 6,9 - 7,7
9,0 - 11,0
20,0 - 22,0 12,5
26,0 - 32,0 3,5 - 4,0 не определяли 4,2 - 7,0
Потенциал питательности углеводных кормов, особенно зерна (ячменя, пшеницы, ржи и тритикале) и продуктов его переработки, используется с недостаточно высокой эффективностью. Это происходит из-за относительно высокого содержания клетчатки, р-глюканов, арабинок-
о ср с
о ^
СС
Я
Ш
О о о я
250
200
150
100
50
I
I I I I
-ГУ
/
Аминокислота
I па П| I
^ ^ ^ ^ * У^
Рисунок. Аминокислотный состав тритикалевого и кукурузного корма: I I - тритикалевый корм; ■ - кукурузный корм.
силанов, пектинов и других специфических углеводов, представляющих собой группу не крахмалистых полисахаридов, которые концентрируются в клеточных стенках наружных оболочек и эндосперма зерна. Повысить доступность питательных веществ таких кормов можно путём добавления экзогенных ферментов, способных разрушать клеточные стенки, гидролизовать крупные молекулы некрахмалистых полисахаридов и др. Такие ферментные препараты используют в технологическом процессе переработки зерна тритикале на крахмал.
Для эффективного использования питательных веществ рациона содержание сахара и крахмала должно находиться в определённых соотношениях с концентрацией протеина. Например, сахаро-протеиновое отношение для стельных сухостойных коров равно 0,8-1, для лакти-
рующих - 1,1-1,3 [17], В сухом тритикалевом корме оно находится на уровне 0,85-0,89.
Выводы. Предложена и апробирована в лабораторных условиях технология изготовления сухого тритикалевого корма с использованием всех вторичных продуктов производства тритикалевого крахмала (сгущённого экстракта, крахмала Б и мезги). Массовая доля протеина в составе тритикалевого корма - выше, чем в сухом кукурузном, на 2-7 %, жира - на 0,5-2,6 %, клетчатки - на 20-22 %, углеводно-протеиновое соотношение равно 0,85-0,89. Тритикалевый корм содержал больше, чем кукурузный, таких аминокислот, как валин (в 2,4 раза), фенилаланин (в 1,4 раза), треонин (в 1,7 раза), лизин (в 1,2 раза), но значительно уступал ему по массовой доле лейцина (в 2,4 раза) и гистидина (в 1,75 раза).
Литература.
1. Касынкина О.М. Новая культура - озимая тритикале для эколого- экономического кормопроизводства // Материалы юбилейной научно-практической конференции, посвященной 50-летию Пензенской ГСХА и 200-летию Пензенской губернии «Агроэкологические аспекты повышения эффективности сельскохозяйственного производства». Пенза, 2001. С.73-74.
2. Мазуров В.Н., Санова З.С., Джумаева Н.Е. Кормовая ценность тритикале озимой//Проблемы механизации агрохимического обслуживания сельского хозяйства. 2015. № 8. С.203-210.
3. Тритикале - достойный конкурент пшенице при производстве бройлерных комбикормов / Г.Г. Нуриев, Е.С. Боровик, С.И. Шепелев, В.В. Мамеев // Проблемы биологии продуктивных животных. 2012. № 3. С. 55-62.
4. Фицев А.И., Косолапов В.М. Использование нетрадиционных зернофуражных культур в кормлении молодника крупного рогатого скота и птицы // Проблемы биологии продуктивных животных. 2009. № 3. С. 55-62.
5. Боровик Е.С. Эффективность использования тритикале в кормлении цыплят-бройлеров: автореф. дис. ... канд. сельскохозяйственных наук. Брянск, 2013. 109 с.
6. Изместьев В.М., Максимова Р.Б. Использование зерна тритикале при откорме свиней //Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. №3 (46). С. 55-59.
7. Тритикале - новый компонент комбикормов для рыб / М. Щербина, О. Бондаренко, И. Салькова, Т. Сазонова, Е. Попов // Комбикорма. 2016. №2. С. 58-62.
8. Кононенко С.И. Проблемы и перспективы использования тритикале в кормлении//Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. №116. С. 826-854.
9. Гриб С.И., Булавина Т.М., Хатетовский Ю.Ф. Тритикале - ценная зернофуражная культура //Вестник семеноводства в СНГ. 2009. №1. С.17-19.
10. Красильников О.Ю. Возможности альтернативного кормопроизводства в России // Птицеводческое хозяйство. Птицефабрика. 2011. № 7. С. 21-25.
11. Переработка зерна на кормовые сахара для животных / К.Я. Мотовилов, Н.А. Шкиль, В.В. Аксенов, А.И. Адонин, Г.Ф. Пиденко, А.Ю. Ромазанов, Д.Н. Лукьяненко //Достижения науки и техники АПК. 2012. № 10. С.43-45.
12. Зерно тритикале - перспективное сырье для производства крахмала / Н.Р. Андреев, Н.И. Филиппова, Н.Г. Пома, А.И. Грабовец//Сб. Межд. научно-практ. конференции «Роль тритикале в стабилизации и увеличении производств зерна и кормов». Ростов-на-Дону: ООО «Издательство «Юг» 2000. С.118-121.
13. Технологическая оценка сортов тритикале для переработки на крахмал / Н.Р. Андреев, Л.П. Носовская, Н.Н. Соловьев, Л.В. Адикаева// Сб. «Тритикале и его роль в условияхаридности климата. Генетика, селекция, агротехника, технологии использования зерна и кормов». Ростов-на-Дону: ООО «Издательство «Юг», 2012. С.183-186.
14. Филиппова Н.И., Лукин Н.Д., Носовская Л.П., Лапидус Т. В. Способ производства крахмала. Патент РФ №2 415 872, С1, МПКС08В 30/00 (2006.01). Опубл. 10.04.2011. Бюл. №10.
15. Рихтер М., АугустатЗ., Ширбаум Ф. Избранные методы исследования крахмала. М.: Пищевая промышленность, 1975. 183 с.
16. Ковальская Л.П. Лабораторный практикум по общей технологии пищевых производств. М.: Агропромиздат, 1991. 335 с.
17. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных: справочное пособие. 3-е издание, перераб. и доп. / Под ред. А.П. Калашникова, В.И. Фисинина, В.В. Щеглова, Н.И. Клейменова. М.: Россельхозакадемия, 2003.358 с.
QUALITY OF DRY FODDER FROM SECONDARY PRODUCTS OF PROCESSING OF TRITICALE GRAIN
FOR STARCH
N.R. Andreev, L.P. Nosovskaya, L.V. Adikaeva, O.A. Nekrasova, V.G. Goldshtein
All-Russia Research Institute for Starch Products, ul. Nekrasova, 11, pos. Kraskovo, Moskovskaya obl.,140051, Russian Federation Summary. A wasteless technology of triticale grain processing for starch was developed in the All-Russian Research Institute of Starch Products. In the technological process, it is provided for the use of cellulolytic enzymes for the destruction of beta-glucans, arabinoxylans, pectins and other carbohydrates, representing a group of non-starch polysaccharides. We studied the basic chemical composition of secondary products of processing of triticale grain for starch: pulp, extract (soluble substances extracted in water during the process of maceration of grain) and B-starch (insoluble grain protein with small starch granules). The crude pulp contains 35-40 % of dry matter, which includes 11-13 % of starch, 2-3 % of fat, 7-9 % of protein. For B-starch the values of these parameters are 38-40, 47-59, 0.2-0.3 and 36-53 %, correspondingly. The content of dry matter in liquid extract reaches 8-12 %; the mass fraction of protein in it is 23-26 %. Due to the low content of dry substances in the extract, it is required its concentration under vacuum in the evaporator, which can be done up to a concentration of dry substances of 45-50 %. By mixing the pulp, B-starch and extract, condensed up to 45 % of dry matter, followed by drying at 60 degrees, the samples of triticale dry food were prepared. It contains (in terms of absolutely dry substance) 24.0-27.0 % of crude protein; 32.5-34.4 % of crude fiber; 21.6-23.8 % of carbohydrates (starch and reducing substances); 4.5-6.1 % of crude fat; 2.7-4.2 % of non-protein nitrogenous substances; 6.9-7.7 % of total ash. The ratio of carbohydrate and protein components, as well as the destruction of non-starch polysaccharides in the process of production of triticale starch, enables to assume a higher nutrient value of dry triticale feed in comparison with other feeds from grain (barley, wheat, rye and triticale) and products of their processing. Keywords: grain triticale, triticale feed, starch, secondary products.
Author Details: N.R. Andreev, D. Sc. (Tech.), corresponding member of the RAS, scientific supervisor (e-mail: [email protected]); L.P. Nosovskaya, senior research fellow; L.V. Adikaeva, senior research fellow; O.A. Nekrasova, junior research fellow; V.G. Goldshtein, Cand. Sc. (Tech), head of division (е-mail: [email protected]).
For citation: Andreev N.R., Nosovskaya L.P., Adikaeva L.V., Nekrasova O.A., Goldshtein V.G. Quality of Dry Fodder from Secondary Products of Processing of Triticale Grain for Starch. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2016. V.30. No. 11. Pp. 73-75 (in Russ.).
