CC BY
73
УДК 636.087.7.085.15 ВВ. Аксёнов
ПЕРЕРАБОТКА ЗЕРНА РЖИ И ПШЕНИЦЫ НА КОРМОВЫЕ УГЛЕВОДНЫЕ ДОБАВКИ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В РАЦИОНАХ ЛАКТИРУЮЩИХ КОРОВ
В статье приводятся современные способы ферментативной биоконверсии зернового крахмалосодержащего сырья (рожь, пшеница) на кормовые углеводные добавки. На конкретных примерах автором рассматривается эффективность применения углеводных кормовых добавок из ржи и пшеницы в рационах лактирующих коров. Результаты исследований могут быть полезны специалистам, работающим на животноводческих комплексах, преподавателям аграрных институтов.
Важная роль в кормлении лактирующих коров принадлежит легкоусвояемым углеводам (сахарам). Сахара являются, с одной стороны, энергетическими веществами для животных, с другой стороны, питательной средой для микроорганизмов, населяющих преджелудки жвачных животных и использующих углеводы в синтезе бактериального белка и летучих жирных кислот (ЛЖК). Микроорганизмы рубца расщепляют сложные углеводы до простых сахаров, которые в дальнейшем сбраживаются до уксусной, масляной, про-пионовой и других летучих жирных кислот. При оптимальном сахаро-протеиновом отношении в рационах жвачных животных создаются благоприятные условия для размножения микрофлоры в преджелудках, улучшается синтез аминокислот, ЛЖК и витаминов группы В [1-2].
В настоящее время недостаток легкоусвояемых сахаров в рационах жвачных животных во многих животноводческих хозяйствах России составляет 35-40%. Дефицит сахаров в рационах снижает переваривае-мость и усвояемость питательных веществ, в связи с чем животные не могут реализовать в полной мере свой генетический потенциал продуктивности. Для ликвидации углеводного дефицита в кормах хозяйства используют различные сахаросодержащие добавки.
Наиболее распространенными источниками легкоусвояемых углеводов, применяемыми в настоящее время в сельском хозяйстве на территории России, являются корнеклубнеплоды: сахарная и кормовая свекла, картофель, а также некоторые виды патоки: кормовая патока (отходы сахароперерабатывающей промышленности), гидролизные сахара (отходы целлюлозобумажной промышленности) [3-4]. В связи с высокими ценами на энергоносители и горючесмазочные материалы выращивание корнеклубнеплодов в последнее время стало нерентабельным. Кроме того, содержание сахаров в корнеплодах, выращенных в Сибири, составляет 8-12% и в процессе хранения снижается в несколько раз. Гидролизные сахара, которые являются отходами целлюлозоперерабатывающей промышленности, не всегда проходят по качественным характеристикам из-за высокого содержания токсичных органических и неорганических примесей [4].
Учитывая важность данной проблемы для животноводческой отрасли и отсутствие высокоэффективных рентабельных технологических путей производства легкоперевариваемых сахаров, необходимо изыскивать новые пути их производства из местного крахмалосодержащего сырья.
Наиболее перспективным путем решения проблемы по восполнению дефицита сахаров в рационах животных, на наш взгляд, являются углеводные легкоперевариваемые кормовые добавки, получаемые ферментативным путем из местного зернового крахмалосодержащего сырья. Таким сырьем, в первую очередь для Сибирского федерального округа, может служить пшеница и рожь.
Сотрудниками Сибирского научно-исследовательского и проектно-технологического института переработки сельскохозяйственной продукции создана, апробирована и запатентована [5] высокоэффективная технология переработки зерна пшеницы и ржи на легкоперевариваемые сахаропродукты.
Технология переработки крахмалосодержащего сырья. Новая технология эффективной переработки зерновых крахмалоносов на кормовые сахаропродукты позволяет получать гидролизаты с содержанием легкоусвояемых сахаров от 16 до 32%. Технологическая линия переработки зерновых на кормовую добавку состоит из 5 этапов: подготовка воды, получение водо-зерновой суспензии, ферментативное разжижение этой суспензии, ферментативное осахаривание крахмала.
Подготовка зернового сырья заключается или в измельчении зерна до фракции крупной дробленки или в замачивании зерна в воде в течение 8-12 часов.
Подготовка воды необходима, с одной стороны, для ее очистки от некоторых металлов, в первую очередь, от железа, свинца, хрома и т.п., а также для корректировки рН водной среды. Для этого воду подвергают электродиализу с отбором кислой фракции электроактивированной воды.
Смешивание измельченного зерна с подготовленной водой ведут в специальном перемешивающем аппарате - роторно-пульсационном диспергаторе (РПД). Соотношение воды и зернового сырья зависит от вида последнего и находится в диапазоне - сырье: вода = 0,75-1,5: 3.
Водо-зерновую смесь перемешивают в гомогенизаторе в течение 1-2 часов. В ходе перемешивания происходит саморазогрев массы и полная гомогенизация зерновой суспензии. При нагревании суспензии происходит желатинизация крахмала, находящегося в зерне, в результате чего вязкость раствора повышается. Для разжижения этой массы добавляют мультиэнзимную композицию (МЭК-1). После разжижения вносят МЭК-2 и проводят осахаривание крахмала. Общая продолжительность процесса зависит от вида сырья и находится в пределах 5-7 часов.
В результате такой обработки зернового сырья получаются гомогенные смеси, содержащие легкопе-ревариваемые углеводы (ЛПУ): глюкозу и мальтозу, а также среднеперевариваемые углеводы: декстрины, крахмал. Составы некоторых зерновых гидролизатов представлены в табл. 1.
Таблица 1
Состав зерновых гидролизатов после обработки в РПД
Показатель Рожь Пшеница
Зерно замо- ченное Зерно дроб- леное Мука Отруби Зерно замо- ченное Зерно дроб- леное Мука II сорта Отруби
Влага 75,19 71,09 75,41 80,72 66,05 60,67 63,54 75,62
Сумма сахаров 17,12 19,32 18,36 5,84 25,96 28,84 27,69 9,45
Крахмал 0,61 1,64 0,54 2,86 1,22 - - 1,62
Клетчатка 1,42 1,38 0,18 3,93 1,49 1,19 0,06 3,75
Протеин 2,86 2,68 1,96 3,63 4,14 4,26 4,68 4,11
Жир 0,42 0,49 0,19 0,11 0,66 0,86 1,12 0,12
Эффективность биоконверсии применяемых крахмалоносов зависит от степени измельчения зерна и времени переработки. Известно, что рожь имеет высокий уровень содержания пентозанов (до 17%), которые при гидратации дают вязкие гетерогенные суспензии. При повышении степени измельчения сырья, например, до фракции муки, значительно увеличивается поверхность, на которой идет гидратация сырья, и в первоначальный момент образуются особо вязкие суспензии, в которых скорость ферментативных реакций снижена. Это особенно заметно в начальный период реакции, когда при использовании муки процент биоконверсии крахмала ниже в 2-3 раза, чем при использовании цельного или дробленого зерна. По мере прохождения ферментативного гидролиза вязкость раствора понижается, и общий процент биоконверсии ржаной муки приближается к дробленому зерну. Оптимальное время биоконверсии 5-7 часов при температуре 60-650 С.
Применение полученных углеводных добавок в рационах лактирующих коров приводит к ряду положительных эффектов.
Были проведены испытания УКД из зерна ржи при кормлении лактирующих коров с годовым удоем 4500 кг в СПК «Морские нивы» (Новосибирская область).
Использование УКД из ржи в рационах лактирующих коров способствовало увеличению удоя с 13,7 кг в контрольной группе до 14,9 кг в опытной группе, т.е. на 8,7%, а в пересчете на молоко - 3,5% жирности на 15,9%.
С сентября 2005 года по март 2006 года в ЗАО «Племзавод «Ирмень» (Новосибирская область) были проведены широкие производственные испытания по использованию углеводной кормовой добавки из зерна пшеницы в рационах высоколактирующих коров (годовой удой 7500 л).
Таблица 2
Результаты использования УКД из пшеницы в рационах КРС (ЗАО «Племзавод «Ирмень»)
Показатель Г руппа контрольная Группа опытная
Количество голов в группе 200 191
Продолжительность испытания, дн. 210 210
Валовое производство молока, кг 1050000 1002750
Жирность молока, % 3,3 3,8
Валовое производство молока с 3,5% жира 990056 1088700
Реализационная стоимость молока, руб/кг 15,0 15,0
Выручка от реализации, руб. 14850840 16330500
Разница в реализации, руб. 1479660 (9,96%)
В результате проведенных испытаний в ЗАО «Племзавод «Ирмень» установлено, что скармливание высокопродуктивным коровам УКД из пшеницы способствовало повышению жирности молока с 3,3 до 3,8%, а вместе с тем и увеличению на 9,96% выхода молока и 3,5% жирности. При реализации молока в перерасчете на молоко 3,5% жирности получено 1479660 руб. дополнительной прибыли.
Заключение. Таким образом, разработанная ресурсосберегающая экологичная технология переработки зерна ржи и пшеницы на кормовые углеводные легкоусвояемые добавки позволяет полностью восполнить в рационах лактирующих коров дефицит сахаров.
Проведены испытания на безопасность углеводных кормовых добавок из зерна ржи и пшеницы Новосибирской межобластной ветеринарной лабораторией, разработана и утверждена в установленном порядке нормативная документация (ТУ и ТИ). Детально изучены питательность и биохимические свойства, а также безопасность для скармливания углеводных добавок животным. В качестве источника сырья может использоваться зерно ржи и пшеницы, а также мука и отруби.
Следует также отметить, что углеводные кормовые добавки сохраняют питательные и биологически активные вещества, содержащиеся в зерне: белки, жиры, ферменты, витамины, макро- и микроэлементы, которые способствуют улучшению обмена веществ у животных. Об этом убедительно свидетельствуют результаты биохимических исследований сыворотки крови.
На основании проведенных исследований и апробации новой технологии на производстве можно сделать вывод, что в условиях рынка и постоянного повышения стоимости энергоресурсов наиболее целесообразно для восполнения дефицита сахаров в рационах лактирующих коров использовать углеводные добавки, получаемые из зерна ржи или пшеницы.
Литература
1. Зайцев, С.Ю. Биохимия животных. Фундаментальные и клинические аспекты: учеб. / С.Ю. Зайцев, Ю.В. Конопатов. - СПб.: Лань, 2004. - С. 128-162.
2. Комов, В.П. Биохимия: учеб. для вузов / В.П. Комов, В.Н. Шведова. - М.: Дрофа, 2004. - С. 239-254.
3. Производство и использование гидролизного сахара в животноводстве / Л.К. Эрнст, З.М. Науменко, Н.П. Руденко [и др.]. - М.: Россельхозиздат, 1982. - 204 с.
4. Практикум по кормлению сельскохозяйственных животных / Е.А. Петухова, Н.Т. Емелина, В.С. Крылова [и др.]. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1990. - 253 с.
5. Патент РФ №2285725 от 20.10.2006 г.
♦
