Влияние способов обработки зерна на его питательность

Манеева Э.Ш., Мирошников С.А.

ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА НА ЕГО ПИТАТЕЛЬНОСТЬ

В статье приводятся результаты сравнительного анализа углеводного состава продуктов из зерна пшеницы, полученных при шелушении, экструдировании и ферментативном гидролизе. Показаны данные экспериментальной оценки питательности полученных продуктов при кормлении бройлеров.

Ключевые слова: зерно, шелушение, экструдирование, ферментативная обработка, углеводный состав, кормление.

Зерно является основным источником энергии в комбикормах для птицы. На его долю приходится до 70 и более процентов [1]. Поэтому рациональное использование зерна представляет практический интерес, и технология переработки зерна является важной составляющей кормопроизводства.

В Росси в общем объеме зерна, расходуемого на кормовые цели, свыше 50% составляет пшеница. По своим питательным свойствам пшеница считается хорошим зерновым кормом для птицы. Но, как и во всех злаковых культурах, в пшенице содержатся некрахмалистые полисахариды (НПС): клетчатка - 2,2-5,2%, арабиноксиланы - 5,5-9,5%, в -глюканы -0,11,5% [2]. Клетчатка организмом птицы практически не переваривается и затрудняет усвоение других питательных веществ корма. Арабиноксиланы и в -глюканы при значительном использовании пшеницы в рационах способствуют повышению вязкости содержимого желудочно-кишечного тракта. Это препятствует действию пищеварительных ферментов и в итоге снижает интенсивность роста птицы.

Поскольку НПС в основном сосредоточены в оболочках, то одним из простых способов повышения питательной ценности зерна является шелушение.

В значительной степени питательная ценность зерна определяется содержанием в нем крахмала. В пшенице содержание крахмала составляет 60-70% [3]. Крахмал в зерне находится внутри растительных клеток в виде микроскопических мелких гранул, поэтому трудно подвергается воздействию пищеварительных ферментов. Чтобы крахмал стал доступен действию ферментов, необходимо освободить его из клеток и оклейстеризовать. Добиться этого можно при экструзионной обработке зерна. В

продукте после экструдирования повышается содержание декстринов, крахмал полностью клейстеризуется, благодаря чему его переваримость возрастает в 2,0-2,5 раза [1]. Так же экст-рудирование повышает доступность аминокислот, переваримость клетчатки.

Наиболее полная трансформация крахмала в декстрины и сахара происходит при гидролизе амилолитическими ферментами [4].

В связи с вышеизложенным мы посчитали целесообразным провести сравнительное исследование влияния процессов шелушения, экструдирования и ферментативного гидролиза зерна или продуктов его обработки на питательную ценность получаемых кормов. На первом этапе были определены оптимальные режимы обработки зерна и их влияние на изменение углеводного состава. На втором этапе для оценки питательности полученных продуктов проводили эксперименты по кормлению птицы.

Материалы и методы

В качестве объекта исследования использовали зерно пшеницы сорта Саратовская 29, прошедшее период послеуборочного дозревания.

Шелушение зерна проводили на комбинированной обоечно-щеточной машине.

Термо-механо-пластическую экструзию плющеных полуфабрикатов использовали в одношнековом экструдере Р3-АЭ-60.

Ферментативный гидролиз сырья осуществляли с использованием амилолитических ферментных препаратов производства «Novozymes» (Дания): Termamyl 120L (термостойкая а -амилаза) и SAN Super 240 L (глюкоамилаза).

Ферментативная обработка сырья проводится в два этапа. На первом этапе осуществляется водно-тепловая обработка: измельченное

сырье смешивается с водой в соотношении 1:22,5 и разжижающим ферментным препаратом ( а -амилаза), нагревается и выдерживается при температуре 90 оС в 60-90 мин. На данном этапе происходит полная клейстеризация и растворение крахмала, что обеспечивает высокую степень атакуемости его осахаривающими ферментами. На второй стадии с помощью глюкоами-лазных ферментных препаратов осуществляется непосредственно осахаривание разжиженного крахмала.

Процесс водно-тепловой обработки и оса-харивания осуществлялся в ультратермостате с автоматическим регулированием температуры в диапазоне = 30...100 оС.

Содержание углеводов в зерне и полуфабрикатах определяли традиционным методами: крахмала - поляриметрическим хлоркальцие-вым методом по ГОСТ 10845-98, декстринов -модернизированным колориметрическим методом М.П. Попова и Е.Ф. Шаненко, общих и редуцирующих сахаров - колориметрическим гек-социаноферратным методом по ГОСТ 5903-89, клетчатки - по ГОСТ 13496.2-91.

Опыты на птице проводились в условиях вивария Оренбургского государственного университета. Для эксперимента были отобраны 100 недельных цыплят-бройлеров кросса «Смена-4», которых методом аналогов разделили на 5 групп (п=20). Продолжительность эксперимента составила 5 недель. В течение подготовительного периода (7 дней) вся птица находилась в одинаковых условиях кормления и получала комбикорма, состоящие из традиционного набора компонентов, сбалансированные по питательности. Кормление подопытной птицы осуществляли в соответствии с рекомендациями ВНИТИП (2000). С 15 дневного возраста цыплят-бройлеров перевели на рационы, содержащие изучаемые компоненты. Схема эксперимента приведена в таблице 1. При этом в стартовый комбикорм изучаемые компоненты вносили в количестве 30% от рациона взамен пшеницы, а в ростовой - в количестве 23,2% взамен пшеницы и ячменя.

В ходе эксперимента проводился ежесуточный учет потребления птицей корма по каждой группе. Оценка особенностей роста и развития подопытной птицы осуществлась путем ежесуточного индивидуального взвешивания. На ос-

новании полученных данных изучали динамику ее роста.

Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием методов вариационной статистики по Г.Ф. Лакину [6].

Результаты и их обсуждение

С целью повышения эффективности шелушения зерна в предварительных исследованиях были определены режимы его увлажнения и подсушивания. Установлено, что увлажнение зерна до влажности 19,3.19,5%, последующее его кратковременное подсушивание при температуре 90.105 0С в течение т = 3.5 мин позволяет при шелушении в обоечно-щеточной машине получить выход ядра 84.85% (при зольности 1,15.1,2%). Показанные режимы позволяют наиболее полно отделить оболочки при наименьшем содержании битого ядра, а следовательно, и наименьших потерях крахмала.

Обработку полученного ядра в экструдере осуществляли при температуре 100.115 оС.

В таблице 2 представлен углеводный состав полученных продуктов. Анализ данных свидетельствует о значительных достоверных изменениях в их содержании.

В частности, в продукте после шелушения повышается содержание крахмала на 3,7% и снижается содержание клетчатки на 1,6%. Это обусловлено отделением оболочек, богатых клетчаткой, от крахмалистого ядра. При этом заметных изменений в содержании сахара и декстринов не наблюдается.

Значительная трансформация углеводов в сырье происходит при экструзии. Содержание

Таблица 1. Схема эксперимента на птице

Группа Период опыта

подготовительный учетный период

возраст, суток

7-14 15-42

контрольная ОР ОР

I опытная ОРі

II опытная ОР2

III опытная ОР3

IV опытная ОР4

Примечание: ОР -основной рацион;

ОР1 - введение в рацион пшеничного ядра;

ОР2- введение в рацион экструдированного ядра;

ОР3- введение в рацион ферментированного ядра;

ОР 4— введение в рацион ферментированного экструдата.

Таблица 2. Содержание углеводов в сухом веществе зерна и продуктах его переработки,%

Продукт Углеводы

крахмал декстрины сахар клетчатка

Зерно 58,5±1,34 0,15±0,01 1,16±0,45 2,26±0,38

Шелушенное зерно (ядро) 62,2±1,08* 0,17±0,05 1,84±0,72 0,63±0,25*

Экструдированное ядро 41,1±1,22* 20,78±0,04* 1,05±0,51 0,55±0,12*

Осахаренное ядро 4,3±1,07* 21,74±0,07* 42,82±0,55* 0,52±0,18*

Осахаренный экструдат 2,5±1,23* 11,36±0,05* 48,95±0,97* 0,44±0,20*

Примечание: *Р<0,05

Таблица 3. Основные результаты опыта

Показатель Группа

контрольная I опытная II опытная III опытная IV опытная

Живая масса, г:

в 14 дней 257,3±17,34 256,3±26,70 265,3±17,46 254,3±32,12 259,0±10,64

в 28 дней 840,3±30,68 753,7±27,87 818,7±41,74 722,3±26,73* 755,3±30,25

в 42 дня 1525,0±61,59 1541,0±55,88 1612,3±75,88 1495,3±43,91 1536,7±76,72

Среднесуточный прирост, г 47,0±1,88 47,6±1,71 49,9±2,29 46,0±1,39 47,3±2,75

Затраты корма на бройлера, кг 2,393 2,335 2,376 2,303 2,372

Затраты корма на 1 кг прироста, кг 1,88 1,81 1,76 1,85 1,86

Примечание: *Р<0,05

крахмала снижается на 21,1% за счет превращения его в декстрины. Снижение сахара (на 0,79%) может быть обусловлено участием их в реакции меланоидинообразования. Массовая доля клетчатки в экструдате изменяется незначительно по сравнению с его содержанием в ядре, поскольку выбранные режимы экструди-рорвания не способствуют ее разрушению.

Осахаривание сырья способствует наиболее полному превращению крахмала в легкоус-ваеваемые соединения. В осахаренном ядре крахмал более чем на 90% гидролизуется до декстринов и сахаров. При этом содержание сахаров в 2 раза превышает содержание декстринов. В осахаренном экструдате сахаров больше, чем декстринов, в 4 раза, что объясняется большей эффективностью процесса осахаривания лучше подготовленного сырья.

Введение в рацион птицы полученных продуктов переработки зерна не способствовало повышению интенсификации ее выращивания (табл. 3).

Так за первые две недели живая масса цыплят всех опытных группы была ниже, чем в контрольной. Но достоверные различия наблюдались только между контрольной и III опытной группами. За вторую половину эксперимента

цыплята опытных групп росли интенсивнее и живая масса в I, II и IV опытных группах превысила живую массу контрольной группы на 16, 87 и 11 г (Р>0,05).

Среднесуточный прирост в I, III и IV группах отличается незначительно от этого показателя в контрольной группе. Наибольший среднесуточный прирост живой массы цыплят-бройлеров наблюдается во II опытной группе - 49,9 г, что выше, чем в контроле, на 2,2 г и выше, чем в III группе, на 3,9 г. Можно предположить, что отсутствие выраженного продуктивного действия кормов, подготовленных по различным технологиям, стало следствием снижения содержания протеина в зерновке после отделения оболочек.

Как показали результаты исследования, поедаемость кормов за весь эксперимент в опытных группах оказалась меньше, чем в контрольной. Разница с I группой составила 58 г, со II - 17, с III - 90 и с IV - 21 г, или 2,42; 0,71; 3,76 и 0,87% соответственно.

Затраты корма на 1 кг прироста также были ниже во всех опытных группах по сравнению с контрольной. В I группе затраты корма были ниже на 3,7%, во II - 6,4%, в III - на 1,6% и в IV - на 1,1%. Следовательно, можно сделать вывод, что питательность опытных рационов

была выше, чем контрольного. Однако затраты корма на 1 кг прироста в III и IV группах были выше, чем в I и II группах.

Таким образом, опыты показали, что наилучшие результаты получены при введении в рацион птицы зерна, освобожденного от оболо-

чек и подвергнутого последующей экструзионной обработке. Необходимо отметить, что процессы шелушения и экструдирования являются достаточно энергоемкими. Поэтому требуется тщательный экономический анализ целесообразности получаемого положительного эффекта.

Список использованной литературы:

1. Фисин В.И, Егоров И.А., Околелова Т.М., Имангулов Ш.В. Научные основы кормления сельскохозяйственной птицы. — Сергиев-Пасад: ВНИТИП, 2008. - 351 с.

2. Петрухин И.В. Корма и кормовые добавки: Справочник. — М.: Росагропромиздат, 1989. - 526 с.

3. Козьмина Н.П. Биохимия зерна и продуктов его перерботки. — М.: Колос, 1976. - 375 с.

4. Кислухина И., Кюдулас О. Биотехнологические основы переработки растительного сырья. — Каунас: Технология, 1997. - 184 с.

5. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Изд-во «Высшая школа», 1990. - 352 с.