CC BY
87
УДК 573.6.086, 636.084/.087
Быков А.В.1, Мирошников С.А.2, Межуева Л.В.1, Рахматуллин Ш.Г.1, Быкова Л.А.1
1 Оренбургский государственный университет, г. Оренбург 2 Всероссийского научно-исследовательского института мясного скотоводства «Россельхозакадемии», г Оренбург E-mail: [email protected]
ПОВЫШЕНИЕ ПИТАТЕЛЬНОСТИ ТРУДНОПЕРЕВАРИМЫХ УГЛЕВОДОВ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛУЧЕННОГО ПРОДУКТА В КОРМЛЕНИИ ПТИЦЫ
В статье представлен способ получения кормового продукта на основе отходов зерноперерабатывающей промышленности, обогащенных цеолитом. Способ основан на совместной ультразвуковой обработке целлюлозосодержащих продуктов и минерала - цеолита. Показана эффективность использования полученного продукта в кормлении птицы.
Ключевые слова: отходы, целлюлоза, цеолит, кавитация, комбикорма, куры бройлеры, переваримость углеводов.
Уровень развития общества по целому ряду признаков во многом может быть охарактеризован эффективностью использования отходов жизнедеятельности. В соответствии с этим высокоразвитые сообщества отличаются совмещением высокотехнологических производств и минимальным воздействием на окружающую среду. По различным оценкам объем образования отходов, являющихся потенциальным вторичным сырьем (ВС), ежегодно в пищевой промышленности России составляет около 4,57,6 млн. т. Основная часть вторичного сырья (около 70 %) поставляется в сельское хозяйство в нативном виде, более 10 % не используется. В результате теряется более 2 млн. т. кормовых единиц, 50 тыс. т. растительного белка и т. д.
Одним из рациональных путей использования ВС является животноводство, производящее трансформировать недоступные для человека вещества в продукты питания и животноводческую продукцию.
В этой связи определенный интерес представляют работы по повышению доступности для животных отдельных отходов.
К числу углеводов целлюлозосодержащих отходов плохо или практически не перевариваемых, относятся полисахариды некрахмалистой природы. К некрахмалистым полисахаридам (НПС) кроме сырой клетчатки относятся также в-глюканы и пентозаны.
Низкая переваримость НПС связана с тем, что сельскохозяйственные животные не синтезируют ферменты, разрушающие их. В связи с этим лекгогидролизуемые питательные вещества, заключенные внутри клеток (крахмал, протеин, жир), труднодоступны для действия пище-
варительных ферментов. Это снижает переваримость питательных веществ корма и эффективность их всасывания в кишечнике. Несмотря на плохую переваримость клетчатки, некоторое ее количество птице необходимо в любом возрасте как механическое средство для поддержания тонуса мышц кишечника и усвоения более ценных питательных веществ. Уровень клетчатки в рационе кур должен быть не менее чем 7-8 %, что способствует активизации перестальтики кишечника и желчевыделения, разгружает печень от таких липидных компонентов, как холестерин. В то же время и чрезмерно высокий уровень клетчатки в рационе кур нежелателен, так как малая длина желудочно-кишечного тракта не обеспечивает полного переваривания питательных веществ, вследствие чего возникает чувство голода из-за недостаточного количества усвояемых компонентов корма.
В настоящее время все более широкое распространение получают технологические процессы, использующие ультразвуковые колебания. Воздействие колебаний высокой интенсивности вызывает необратимые физико-химические процессы в обрабатываемой среде. Это обусловлено тем, что при излучении в жидкость интенсивной ультразвуковой волны в жидкой среде возникает явление кавитация - образование в жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация возникает в результате местного давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости, либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения [1]. Когда местное давление жидкости в некоторой точке падает ниже величины, соответствующей
давлению насыщенного пара при данной окружающей температуре, тогда жидкость переходит в другое состояние, образуя, в основном, фазовые пустоты, которые называются кавитационными пузырями. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупе-риода сжатия, пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну. Акустическая кавитация представляет собой эффективный механизм концентрации энергии. Во время кавитации относительно низкая средняя плотность энергии звукового поля трансформируется в высокую плотность энергии внутри и вблизи захлопывающегося пузырька. Акустическая кавитация расходуется на излучение ударных волн, на локальную электризацию пузырьков, на возбуждение сонолюминесценции, образование свободных радикалов, т. е. является основным инициатором физико-химических процессов, возникающих в жидкости под действием ультразвука [2].
Таким образом, общим недостатком основных целлюлозосодержащих отходов является наличие в них некрахмалистых трудноперева-риемых полисахаридов. Биологическая ценность и использование питательных веществ данных видом отходов может быть повышена путем обработки их перед скармливанием. Рациональным методом обработки целлюлозосодержащие отходы, с целью повышения их питательности, без применения ферментных и химических реагентов, является ультразвуковое воздействие. В связи с этим целью данной работы была разработка технология кавитационной деструкции целлюлозосодержащих отходов мукомольных, крупянных и т. п. производств и использование полученного продукта в кормлении животных.
Материалы и методы
Разработка технологии производства кормового продукта методом кавитационной деструкции некрахмальных полисахаридов включала получение лабораторных образцов кави-тационно гидролизованных продуктов, оценку переваримости in vitro и in vivo полученного кормового продукта. Микробиологические и токсикологические свойства целлюлозосодержащих отходов, химический состав определяли общепринятыми методиками.
В качестве базового оборудования для получения кавитационных продуктов использо-
вали магнитострикционный излучатель, мощностью 100 Вт, амплитудой колебаний 50 мкм, частотой 27 кГц. В целях более глубокого воздействия ультразвука на целлюлозосодержащие отходы нами было предложено использовать порошок цеолитизированного туфа (кли-ноптилолита) с размером частиц не более 1 мм.
Для определения эффективности использования полученного продукта в кормлении животных были проведены опыты на курах бройлерах кросса «Смена7». Методом пар-аналогов были сформированы четыре группы (п=30), которые в течение подготовительного периода (14 суток) находились в одинаковых условиях кормления и содержания. Затем животные
I (контрольной) группы получали с начало стартовый рацион затем ростовой, для птицы II, III, IV групп 10 % заменяли зерновую часть соответственно кавитационно обработанными пшеничными отрубями с добавлением порошка цеолита. Продолжительность опыта 42 дней.
Результаты и их обсуждение
Переваримость сухого вещества кавитаци-онно обработанных продуктов зависела от влажности исходного сырья и его гравиметрического состава.
Предварительные эксперименты по кавитационной деструкции целлюлозосодержащих отходов показали, что данные виды продуктов хорошо поддаются ультразвуковой обработке.
С целью оптимизации процесса ультразвуковой обработки пшеничных отрубей были проведены исследования по влиянию добавки цео-литового порошка разной дисперсности на характеристики работы ультразвукового аппарата, а также на показатели качества готовых кормовых продуктов.
Для кавитационной обработки были взяты пшеничные отруби, увлажненной водой до влажности 72 %, поскольку именно при этой влажности наблюдалась максимальная производительность ультразвукового аппарата.
Анализ полученных кавитационно обработанных продуктов свидетельствует о том, что в результате процесса ультразвуковой обработки сырья наиболее существенно изменялось количество клетчатки. Так, в начале эксперимента содержание клетчатки составило 46 % после обработки 27 % (без добавления цеолита) и 21 % (с добавлением цеолита), рН составило 6.6. Та-
ким образом, нами было выявлено, что процесс кавитационной обработки целлюлозосодержащих продуктов в присутствии цеолитового порошка позволяет снизить количество труднопереваримых углеводов в 2-3 раза.
Для подтверждения эффективности заявленного способа обработки, проводили опыты на цыплятах-бройлерах кросса «Смена7». Кормление подопытной птицы осуществлялось комбикормами, выработанными по рекомендациям ВНИТИПа (2004). В ходе эксперимента цыплята-бройлеры до 4-х недельного возраста получали стартовую, а далее - ростовую композицию.
Комбикорма формировались на основе пшенично-ячменно-кукурузной кормосмеси. Стартовый комбикорм содержал 49,3 % по массе зерновых компонентов, а ростовой 63,2 %. В рационы опытной птицы вводили изучаемые компоненты: кавитационно обработанные пшеничные отруби, кавитационно обработанные пшеничные отруби с добавлением цеолитового порошка. В стартовый комбикорм изучаемые компоненты вносили в количестве 10 % от рациона взамен пшеницы, а в ростовой - в количестве 10 % взамен пшеницы и ячменя.
В 1 кг стартового корма контрольной группы содержалось: обменной энергии -12,79 МДж; сырого протеина - 234 г.
Количество обменной энергии и сырого протеина в стартовом комбикорме опытных группы составило 13,16-13,96 МДж/кг и 225-229 г/кг.
Один килограмм ростового комбикорма содержал: обменной энергии - 12,34 МДж; сырого протеина - 217г. Количество обменной энергии и сырого протеина в ростовом комбикорме опытных группы было 12,70-12,93 МДж/кг и 197-211 г/кг.
Содержание сырой клетчатки в стартовом и ростовом рационе особей контрольной груп-
пы составило 36,8 и 42,5 г/кг. Аналогичный показатель в опытных группах составил 31,7-32,4 и 34,7-36,0 г/кг.
С целью установления изменений в усвоении питательных веществ во время исследований ежесуточно производился учет потребления корма подопытной птицей. Как показали результаты исследования (табл. 1), за первые две недели эксперимента, поедаемость корма в опытных группах оказалась меньше, чем в контрольной на 70, 37, 129, 59 г/гол, соответственно.
За вторые две недели аналогичный показатель в опытных группах оказался больше, чем в контрольной на 22, 10, 29, 28 г/гол, соответственно.
Поедаемость кормов за весь эксперимент в опытных группах оказалась меньше чем в контроле. Разница составила в I группе 68 г/гол, во II -27, в III - 100 и в IV -31 г/гол, что ниже, чем в контроле на 2,82; 1,12; 4,16 и 1,29 % соответственно.
Таким образом, в целом, изменение состава рациона несущественно повлияло на поедаемость корма подопытными цыплятами-бройлерами.
Скармливание исследуемого корма подопытной птице привело к изменению переваримости веществ (табл. 2).
Переваримость органического вещества стартового комбикорма в опытных группах пре-
Таблица 1. Фактическое потребление комбикормов подопытными цыплятами-бройлерами по периодам выращивания, г/гол
Показатель Группа
контрольная I опытная II опытная III опытная IV опытная
Стартовый период 925 855 888 796 866
Ростовой период 1478 1500 1488 1507 1506
За весь период 2403 2335 2376 2303 2372
Таблица 2. Коэффициенты переваримости питательных веществ стартового корма,%
Показатель Группа
контрольная I опытная II опытная III опытная IV опытная
Органическое вещество 75,1±2,08 77,7±1,26 79,5±1,24 79,3±1,99 81,2±1,90
Сырой протеин 85,0±1,63 83,9±1,12 84,0±1,17 82,0±2,01 88,0±1,62
Сырой жир 76,9±1,27 72,1±0,98а 76,4±0,84ь 68,1±1,93ас 75,6±1,43Л
Углеводы в среднем 71,5±2,52 78,5±1,35 80,7±1,3Г 82,3±1,99а 81,9±2,07а
Примечание: а - Р<0,05 при сравнении с контролем; ь - Р<0,05 при сравнении с I группой; с - Р<0,05 при сравнении со II группой; а - Р<0,05 при сравнении со III группой
Таблица 3. Коэффициенты переваримости питательных веществ ростового корма,%
Показатель Группа
контрольная I опытная II опытная III опытная IV опытная
Органическое вещество 77,2±1,48 80,6±2,11 89,8±2,17 76,8±1,89 78,9±1,93
Сырой протеин 86,0±1,31 90,8±1,73 87,9±1,94 84,8±1,66 88,8±1,57
Сырой жир 72,8±1,15 73,1±1,26 82,0±1,34 71,2±1,07 71,8±1,13
Углеводы в среднем 73,4±1,72 78,0±2,40 88,3±2,36 75,0±2,13 76,6±2,20
высила показатель в контроле на 2,6-6,1%, но разница оказалась статистически недостоверной.
Степень использования подопытной птицей сырого протеина оказалась наибольшей в IV опытной группе (88,0%) и превысила данный показатель в контрольной группе на 3,0%, в I опытной группе - на 4,1 %, II - на 4,0% и III - на 6,0%. Однако эти различия статистически недостоверны.
Наибольшая степень переваривания сырого жира в стартовый период отмечалась в контрольной группе - 76,9%, что превысило аналогичный показатель в I опытной группе на 4,8% (Р<0,05), во II - на 0,5, в III - на 8,8 и в IV - на 1,3%. При сравнении данного показателя в опытных группах выявлены следующие достоверные различия: переваримость жира во
II опытной группе на 4,3% выше, чем в I опытной группе и на 8,3% выше, чем в III группе; переваримость жира в IV опытной группе на 7,5% выше, чем в III группе.
Переваримость углеводов стартового корма во всех опытных группах превысила данный
показатель контрольной группы. Разница с I группой составила 7,0%, со II - 9,2 (Р<0,05), с
III - 10,8 (Р<0,05) и с IV - 10,4 % (Р<0,05).
Аналогичная картина отмечалась по степени переваривания питательных веществ ростового комбикорма (табл. 3).
Можно отметить недостоверное превышение переваримости в I опытной группе по сравнению с контролем и II, III, IV опытными группами по органическому веществу на 3,4 и 0,8-3,8%; по сырому протеину на 4,8 и 2,0-6,0%; по сырому жиру на 0,3 и 1,1-1,9%. Переваримость углеводов была наибольшей во II опытной группе и превысила данный показатель контрольной группы на 5,9% и показатель I, III, IV опытных групп на 0,3-3,0%. Достоверных различий не выявлено.
Таким образом, исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что введение в рацион цыплят-бройлеров продуктов кавитационной переработки пшеничных отрубей с добавлением цеолита положительно сказывается на степени переваримости углеводов в стартовый период.
27.10.2011
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по
гранту № 16.740.11.0676 от 07.06.2011 г.
Список литературы:
1. Рождественский, В.В. Кавитация / В.В. Рождественский. - Л.: Изд-во «Судостроение», 1977. - 247 с.
2. Маргулис, М.А. Звукохимические реакции и сонолюминесценция / М.А. Маргулис. - М.: Химия, 1986. - 288 с.
Сведения об авторах:
Быков Артем Владимирович, доцент кафедры пищевой биотехнологии Оренбургского государственного университета, кандидат технических наук Мирошников Сергей Александрович, директор Всероссийского научно-исследовательского института мясного скотоводства «Россельхозакадемии», доктор биологических наук, профессор Межуева Лариса Владимировна, профессор кафедры пищевой биотехнологии Оренбургского государственного университета, доктор технических наук, доцент Рахматуллин Шамиль Гафиуллович, научный сотрудник института биоэлементологии Оренбургского государственного университета, кандидат биологических наук Быкова Людмила Анатольевна, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности Оренбургского государственного университета, кандидат технических наук 460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13
