Биологическая ценность зерна белого люпина при использовании в птицеводстве

УДК 633.367.3

биологическая ценность зерна белого люпина при использовании в птицеводстве

М.Ю. ТРЕТЬЯКОВ1, кандидат биологических наук, научный сотрудник

В.И. ДЕЙНЕКА2, доктор химических наук, профессор

А.Н. ЧУЛКОВ3, кандидат технических наук, главный специалист

Н.А. ВОЛОВИЧЕВА1, кандидат технических наук, научный сотрудник

белгородский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, ул. Октябрьская, 58, Белгород, 308001, Российская Федерация

2Белгородский государственный национальный исследовательский университет (НИУ «БелГУ»), ул. Победы, 85, корп.14, Белгород, 308015, Российская Федерация

3Белгородский филиал Федерального центра оценки безопасности и качества зерна и продуктов его переработки, ул. Щорса, 8, Белгород, 308027, Российская Федерация

Резюме. Определяли качественный и количественный состав каротиноидов и аминокислот семян пяти сортов белого люпина: Мановицкий, Гамма, Дельта, ГаммахДега, Де-тер, выращенных на опытных полях ФГБНУ «Белгородский НИИСХ» в 2016 г. Количественный анализ аминокислотного состава (в виде фенилизотиокарбамильных производных), выполненный методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в обращенно-фазовом варианте показал, что большую его часть составляют аспарагин (2,44 ± 0,09 % от суммы аминокислот), аргинин (2,20 ± 0,13%), лейцин (1,81 ± 0,07 %), лизин (1,49 ± 0,04 %), тирозин (1,31 ± 0,05 %). Различия в составе аминокислот были не значимы и по их содержанию исследованные сорта имели одинаковую питательную ценность. Каротиноидный комплекс исследовали методом ВЭЖХ в двух вариантах (обращенно-фазовом и нормально-фазовом). В семенвх белого люпина доминировали неэтерифицированные лютеин и зеаксантин (74,2 % от сумма каротиноидов, в соотношении 3 : 2), доля моноэфиров этих ксантофиллов составила 1,8 %, диэфиров - 1,6 %, а на долю в-каротина пришлось только 0,7 %. Поэтому практика пересчета содержания каротиноидов на в-каротинлишена смысла. По содержанию каротиноидов сорта заметно различались. В семеных сорта Детер величина этого показателя была равна 12,7 мг/кг, Дельта - 18,1 мг/кг, Гамма - 19,7 мг/кг; наиболее богаты каротиноидами сорта Мановицкий (20,6 мг/кг) и ГаммахДега (21,5 мг/кг). Они могут быть рекомендованы для использования в качестве добавки в корм кур-несушек, особенно с учетом того, что в кароти-ноидном комплексе содержится зеаксантин. Ключевые слова: белый люпин, аминокислотный состав, ВЭЖХ, каротиноиды, лютеин, птицеводство.

Для цитирования: Биологическая ценность зерна белого люпина при использовании в птицеводстве/М. Ю. Третьяков, В.И. Дейнека, А.Н. Чулков, Н.А. Воловичева // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 4. С. 79-81.

При использовании белого люпина в птицеводстве основной акцент делают на сбалансированный полнорационный комбикорм, определяемый уровнем и соотношением питательных веществ (белков, жиров, углеводов), обеспечивающих высокую переваримость и усвояемость корма [1, 2]. Это относится и к сбалансированности состава незаменимых аминокислот. Как показывают многочисленные публикации, качество яичной продукции зависит от уровня накопления ксантофиллов в желтке яиц [3]. Каротиноиды в организме птиц не синтезируются, поэтому они должны поступать с пищей и, следовательно, их содержание в корме имеет большое значение.

При изучении каротиноидов белого люпина основное внимание исследователи уделяли условному количественному составу [4, 5, 6] в пересчете на р-каротин. Этот каротиноид важен как провитамин А, но его доля в пигментах желтка не превышает 5 %. При этом содержание в корме основных каротиноидов - лютеина и зеаксантина до сих пор не регламентировано.

Цель работы - определение качественного и количественного состава каротиноидов и амнокислот пяти сортов белого люпина.

Условия, материалы и методы. Объект исследования - семена белого люпина сортов Мановицкий, Гамма, Дельта, ГаммахДега, Детер, выращенные на опытных полях ФГБНУ «Белгородский НИИСХ» в 2016 г.

Пробоподготовку семян проводили на мельнице 1КА MF 10 со скоростью вращения 6000 оборотов с использованием сита диаметром 1 мм.

Комплекс каротиноидов экстрагировали ацетоном в трёхкартной повторности. Концентрации каротиноидов в растворах определяли спектрофотометрическим методом (спектрофотометр UV-2550 Shimadzu) с использованием значения удельного показателя поглощения для лютеина Е^ = 2550 [7].

Количественный анализ аминокислотного состава проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) в обращенно-фазовом варианте. Аминокислоты разделяли в виде фенилизотио-

карбамильных производных

Аминокислота Сорт белого люпина Среднее значение

Гамма Гаммах Дега Мановицкий Дельта Детер

аланин 0,83 0,86 0,86 0,88 0,84 0,85±0,02

аргинин 2,13 2,08 2,38 2,10 2,30 2,20±0,13

аспарагин 2,31 2,56 2,44 2,40 2,48 2,44±0,09

валин 0,93 0,97 0,95 0,95 0,98 0,96±0,02

глицин 0,65 0,67 0,59 0,61 0,62 0,63±0,03

изолейцин 0,82 0,93 0,91 0,87 0,87 0,88±0,04

лейцин 1,70 1,85 1,87 1,80 1,83 1,81±0,07

лизин 1,46 1,56 1,50 1,50 1,45 1,49±0,04

метионин 0,30 0,27 0,30 0,28 0,27 0,28±0,02

серин 1,17 1,18 1,29 1,22 1,28 1,23±0,06

тирозин 1,24 1,30 1,35 1,30 1,36 1,31±0,05

треонин 0,89 0,95 0,92 0,95 0,92 0,93±0,03

фенилаланин 0,95 1,04 1,00 1,02 0,99 1,00±0,03

дифицирование осуществляли фенилизотиоцианатом с использованием жидкостного хроматографа Agilent 1200 Series со спектрофотометрическим детектором и колонкой: 4,6x150 мм, Eclipse XDB C18, 5 мкм.

Для ВЭЖХ-определения каротиноидов использовали хроматограф Agilent 1200 Infinity с диодно-матричным детектором (диапазон спектра 360650 нм, хроматограммы записывали при 450 нм) в двух вариантах:

обращенно-фазовом режиме для обнаружения эфи-ров ксантофиллов на фоне хроматограммы диэфиров ксантофиллов цветков бархатцев. Хроматографическая колонка: 250x4.6 мм Kromasil 100-5C18; термостатиро-вание при 30 °С, подвижная фаза - ацетон 100 об. %, 1 мл/мин.

в нормально-фазовом режиме для разделения лютеина и зеаксантина. Хроматографическая колонка: 250x4.6 мм Силасорб 600, 5 мкм; термостатирование при 30°С, подвижная фаза: ацетон (30 об.%) в н-гексане 70 %, 1 мл/мин; детектор: 445 нм.

Результаты и обсуждение. Статистический анализ показал, что различия в составе аминокислот не значимы и можно рассчитать среднее значение величины этого показателя для изучаемых сортов. Выявлено, что по содержанию аминокислот они имеют одинаковую питательную ценность (см. табл.). Результаты нашей работы согласуются с данными, полученными при аналогичном исследовании сортов белого люпина Гамма и Дега [4].

Рис. 1. Разделение каротиноидов зерна белого люпина (2) на фоне хроматограммы диэфиров ксантофиллов цветков бархатцев (1).

Анализ обращенно-фазовой хроматограммы ацетонового экстракта семян белого люпина показал, что в нем доминируют наиболее слабо удерживаемые неэтерифицированные лютеин и зеаксантин - 74,2 %, доля моноэфиров составила 1,8 %, диэфиров - 1,6 %, р-каротина - 0,7 %, причем вариативность между сортами в качественном составе отсутствует. В этом отношении люпин отличался от кукурузы, для которой были установлены различия в соотношении лютеина и зеаксантина в зависимости от генетической основы [8]. Сравнение хроматограмм полученного экстракта с экстрактом цветков бархатцев [9] свидетельствует

о том, что диэфиры лютеина образованы лауриновой, миристиновой и пальмитиновой кислотами. В таких условиях разделение лютеина и зеаксантина невозможно (рис. 1).

В ортогональных условиях нормальнофазовой хроматографии порядок элюирования ксантофиллов изменялся - наибольшим временем удерживания характеризовались неэтерифицированные лютеин и зеаксантин (рис. 2). Это дало возможность определить их содержание - 52,1 и 35,8 % соответственно. Лютеин входит в состав фотосинтезирущего аппарата растений и поэтому часто встречается в природе. Помимо него подкормка птицы для получения высококачественной яичной продукции должна содержать также зеаксантин, источники которого весьма ограничены [3].

Рис. 2. Разделение каротиноидов зерна белого люпина в нормально-фазовом режиме.

Особый интерес представляет обобщенное содержание каротиноидов в зерне различных сортов белого люпина в пересчете на лютеин: сорт Детер -12,7 мг/кг каротиноидов, Дельта - 18,1 мг/кг, Гамма -19,7 мг/кг. Наиболее богаты каротиноидами сорта Мановицкий (20,6 мг/кг) и ГаммахДега (21,5 мг/кг), которые можно рекомендовать для использования в качестве добавки в корм кур-несушек. Полученные результаты могу послужить основой для отбора наиболее всыскокаротиноидных форм белого люпина и их дальнейшей селекции.

Выводы. Таким образом, основным компонентом каротиноидного комплекса зерна белого люпина служит лютеин, а не р-каротин. Поэтому распространенная практика пересчета содержания каротиноидов на р-каротин лишена смысла, тем более, что ни лютеин, ни зеаксантин не обладают А-провитаминной активностью.

Среди 5 изученных сортов белого люпина наиболее богаты каротиноидами Мановицкий и ГаммахДега, которые могут быть рекомендованы в качестве источника каротиноидов при кормлении кур-несушек.

По содержанию аминокислот все изученные сорта белого люпина имели одинаковую питательную ценность.

Литература.

1. Белый люпин и другие зернобобовые культуры в кормлении птицы / И.А. Егорова, Е.Н. Андрианова, А.С. Цыгуткин, А.Л. Штеле //Достижения науки и техники АПК. 2010. № 9. С. 36-38.

2. Штеле А.Л. Белый люпин - новый белковый корм для высокопродуктивной птицы // Птицеводство. 2013. № 10. С. 27-33.

3. Источники биологически активных ксантофиллов для яичной продукции / А. Шапошников, В. Дейнека, Г. Симонов, С. Вострикова, М. Третьяков // Птицеводство. 2009. № 4. С. 41.

4. Аминокислотный состав зерна белого люпина сортов Гамма и Дега / А.С. Цыгуткин, А.Л., Штеле Е.Н. Андрианова, Н.В. Медведева //Достижения науки и техники АПК. № 9. 2011. С. 41-43.

5. Comparison of Chemical Composition and Protein Digestibility, Carotenoids, Tanins and Alkaloids Content of Wild Lupinus Varieties Flour/N. Guemes-Vera, J. Martinez-Herrera, J. F. Hernandez-Chavez, J. Yanez-Fernandez, A. Totosaus//Pakistan Journal of Nutrition. 2012. № 11 (8). Pp. 676-682.

6. Wang S., Errington S., Yap H. H. Studies on carotenoids from lupin seeds // Lupins for Health and Wealth Proceedings of the 12-th International Lupin Conference, 14-18 Sept. 2008, Fremantle, Western Australia. Canterbury, New Zealand: International Lupin Association, 2008. Pp. 198-203.

7. Rodrigues-Amaya D.B., A Guide to Carotenoid Analysis in Foods. Washington: ILSI Press, 2001. Pp. 15.

8. Определение каротиноидов зерна некоторых сортов и самоопыленных линий кукурузы / М.Ю. Третьяков, С.А. Хоро-шилов, Р.В. Подкопайло, В.И. Дейнека // Управление продукционным процессом в агротехнологиях 21 века: реальность и перспективы: материалы международной научно-практической конференции, посвященной 35-летию образования Белгородского научно-исследовательского института сельского хозяйства. 15-16 июля 2010 г. Белгород: Отчий край, 2010. С. 332-335.

9. Исследование цветков Tagetes sp. как источника лютеина /В.И. Дейнека, В.Н. Сорокопудов, Л.А. Дейнека, М.Ю. Третьяков //Химико-фармацевтический журнал. 2007. Т. 41. № 10. С. 30-32.

BIOLOGICAL VALUE OF WHITE LUPINE GRAIN WHEN FOR POULTRY FARMING

M.Yu. Tretyakov1, V.I. Deineka2, A.N. Chulkov3, N.A. Volovicheva1

'Belgorod Agricultural Research Institute, ul. Oktyabr'skaya, 58, Belgorod, 308001, Russian Federation 2Belgorod State National Research University (NRU "BelSU"), ul. Pobedy, 85, korp.14, Belgorod, 308015, Russian Federation 3Belgorod Branch of the Federal Centre of Quality and Safety Assurance for Grain and Grain Products, ul. Shchorsa, 8, Belgorod, 308027, Russian Federation

Abstract. We determined the qualitative and quantitative composition of carotenoids and amino acids of seeds of five varieties of white lupine: Manovitsky, Gamma, Delta, Gamma x Dega, Deter, grown on the experimental fields of Belgorod Research Agricultural Institute in 2016. We carried out the quantitative analysis of the amino acid composition (in the form of phenylisothiocarbamyl derivatives) by high-performance liquid chromatography (HPLC) in the reverse phase variant. It demonstrated that most of it is composed of asparagine (2.44 ± 0.09 % of the sum of amino acids), arginine (2.20 ± 0.13 %), leucine (1.81 ± 0.07 %), lysine (1.49 ± 0.04 %), tyrosine (1.31 ± 0.05 %). The differences in the amino acid composition were not significant, and according to their content, all studied varieties had the same nutritional value. The carotenoid complex was studied by the HPLC in two versions (reversed-phase and normal-phase). Unesterified lutein and zeaxanthin dominated in grains of white lupine (74.2 % of the total carotenoids, 3 : 2 ratio); the proportion of monoesters of these xanthophylls was 1.8 %, diesters - 1.6 %, and beta-carotene fraction was 0.7 %. According to the content of carotenoids, the varieties differed markedly. Thus, Deter variety contained 12.7 mg/kg of carotenoids, Delta - 18.1 mg/kg, Gamma - 19.7 mg/kg. Varieties Manovitsky (20.6 mg/kg) and Gamma x Dega (21.5 mg/kg) were the richest in carotenoids. They can be recommended for use as an additive in feed for laying hens, especially considering that the carotenoid complex contains zeaxanthin.

Keywords: white lupine, amino acid composition, HPLC, carotenoids, lutein, poultry farming.

Author Details: M.Yu. Tretyakov, Cand. Sc. (Biol.), research fellow; V.I. Deineka, D. Sc. (Chem.), prof.; A.N. Chulkov, Cand. Sc. (Tech.), main specialist; N.A. Volovicheva, Cand. Sc. (Tech.), research fellow.

For citation: Tretyakov M.Yu., Deineka V.I., Chulkov A.N., Volovicheva N.A. Biological Value of White Lupine Grain When for Poultry Farming. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2017. Vol. 31. No. 4. Pp. 79-81 (in Russ.).

Требования к оформлению статей в журнале «Достижения науки и техники АПК»

В статье должно быть кратко изложено состояние дел по изучаемой проблеме со ссылками на публикации (желательно не менее трех ссылок). Затем указаны цели, задачи, условия и методы исследований. Подробно представлены результаты экспериментов и их анализ. Сделаны выводы и даны предложения производству. В статье следует по возможности выделять следующие блоки: введение; цель и задачи исследований; условия, материалы и методы исследований; результаты исследований; выводы.

Вместе со статьей должны быть представлены перевод названия на английский язык; аннотация (200-250 слов) на русском и английском языках; ключевые слова на русском и английском языках; полные почтовые адреса всех учреждений, в которых работают авторы, на русском и английском языке; ученые степени и должности авторов на русском и английском языке код УДК; библиографический список.

В тексте ссылка на источник отмечается соответствующей цифрой в квадратных скобках в порядке цитирования. В списке литературы приводятся только те источники, на которые есть ссылка в тексте. Использование цитат без указания источника информации запрещается.

Материал для подачи в журнал набирается в текстовом редакторе Word версия не ниже 97 файл с расширением *.rtf.

Объем публикации 12-16 стр. машинописного текста набранного шрифтом Times New Roman, размер кегля 14 с полуторным интервалом. На 2,5 страницы текста допускается не более 1 рисунка или таблицы.

Статьи необходимо направлять с сопроводительным письмом с указанием сведений об авторах (фамилия, имя, отчество -полностью, ученая степень, место работы и занимаемая должность) на русском и английском языке, контактных телефонов и адреса электронной почты для обратной связи.

На публикацию представляемых материалов необходимо письменное разрешение и рекомендация руководства организации, на средства которой проводились исследования. Его вместе с одним экземпляром рукописи, подписанным авторами, и статьей в электронном виде нужно отправлять по адресу: 101000, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166, ООО «Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК». Для ускорения выхода в свет материалы в электронном виде можно направлять по адресу: agroapk@mail.ru.

Плата с аспирантов за публикацию рукописей не взимается.

Несоответствие статьи по одному из перечисленных пунктов может служить основанием для отказа в публикации.

Все рукописи, содержащие сведения о результатах научных исследований, рецензируются, по итогам рецензирования принимается решение о целесообразности опубликования материалов.