CC BY
66
УДК 636.08
DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-2-426-429
ВЛИЯНИЕ ЭКСТРУДИРОВАНИЯ И ФЕРМЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЛЮПИНА НА ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ В НИХ ПРОТЕИНА И ХИНОЛИЗИДИНОВЫХ АЛКАЛОИДОВ
© Н.А. Вотановская1*, Г.М. Шулаев1*, Р.К. Милушев1*, А.М. Пучнин2)
1) Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов
в сельском хозяйстве 392022, Российская Федерация, г. Тамбов, пер. Ново-Рубежный, 28 E-mail: [email protected] 2) Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина 392000, Российская Федерация, г. Тамбов, ул. Интернациональная, 33 E-mail: [email protected]
Проведены поисковые исследования по изучению влияния обработки семян люпина с целью минимизации содержания алкалоидов в них и улучшения качества сырого протеина. Обработка осуществлялась методами экс-трудирования и ферментации препаратами Агроксил и Агроцел.
Ключевые слова: семена люпина; хинализидиновые алкалоиды; олигосахариды; протеин; экструдирование; ферментация
ВВЕДЕНИЕ
Люпин используется в кормлении животных всех видов в составе комбикормов или кормовых смесей. Лучшие сорта белого люпина содержат повышенный до 34-35 % уровень протеина при содержании клетчатки 9-10 %. Белый люпин отличается высоким потенциалом продуктивности - до 45 ц/га зерна и 655 ц/га зеленой массы [1]. Однако эта культура содержит в своем составе биологически активные вещества - хи-нолизидиновые алкалоиды, существенно ограничивающие ее использование в качестве кормового средства. Эти соединения обладают токсическими свойствами, выражающимися в поражении центральной нервной системы и печени и снижающими переваримость питательных веществ корма [2]. В настоящее время выведены и внедряются сладкие сорта люпина с минимальным содержанием алкалоидов (до 0,1 %) и хорошей переваримостью питательных веществ [3]. Но, следует учитывать, что уровень содержания алкалоидов в люпине может существенно меняться в зависимости от погодных условий и климатической зоны его выращивания, структуры почвы и т. д. Норма включения люпина в комбикорма и рационы для взрослой птицы ограничивается 7 %. Для ремонтного молодняка свиней норма находится в пределах до 15 %; для свиней на откорме - до 10 %. Снижение уровня антипитательных факторов в люпине позволит увеличить процент введения этой ценной белковой культуры в рацион животных. Снизить алкалоидность семян люпина позволяют различные способы его обработки [4].
Целью исследования являлось получение сравнительной оценки некоторых способов обработки люпина, которые позволят понизить его алкалоидность и сохранить объем и доступность протеина в нем.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работе использовали семена белого люпина сорта «Дега», выращенного в условиях Тамбовской области. Семена люпина были ошелушены на абразивных дисках. Для обработки предварительно ошелушенных семян использовали методы экструдирования и ферментирова-ния. Экструдирование, являющееся баротермическим методом обработки, проводили на установке КМЗ-2У при температуре 130 °С и давлении в 35 атм. Для фер-ментирования использовали ферментные препараты, выработанные на предприятии ООО «Агрофермент», расположенном в Тамбовской области [5]. Характеристика ферментов представлена в табл. 1.
Ферменты применяли в дозе 0,5 % к сухой массе обрабатываемого материала. В полученных образцах семян люпина определяли содержание: хинолизидино-вых алкалоидов методом, разработанным в Государственном научном учреждении Всероссийского научно-исследовательского Института люпина (ГНУ ВНИИ) [7]; протеина - по методике Центрального института агрохимического обслуживания (ЦИНАО) [8]; водорастворимой фракции протеина - по ГОСТ 13979.3-68.
Для ферментирования семян шелушенного люпина было произведено замачивание их в воде перед одностадийным ферментным воздействием. Для этого навеску шелушенного люпина в 100 г замачивали в воде при температуре 50 °С в термосе в течение 3 часов. Затем замоченный люпин заливали 200 мл Н2О при температуре 50 °С и добавляли ферменты в количестве 0,5 % к навеске зерна в сухом виде. Смеси помещали в термос и при периодическом встряхивании выдерживали 3 часа.
В полученных образцах исследовали содержание алкалоидов и изменения в протеиновом комплексе, произошедшие под влиянием изучаемых способов обработки.
Таблица 1
Ферментные препараты из лабораторного опыта на люпине
Ферментный препарат Ферментная активность, ед./г Содержание протеина,
ксиланаза Р-глюканаза целлюлаза %
Агроксил С019 5000 1000 1000 5,13
Агроцел С017 1000 3000 4000 2,97
Примечание: * - определения активности ферментов по методике Московского государственного университета (МГУ) [6].
Таблица 2
Изменение протеинового комплекса в сухом веществе семян люпина в зависимости от способа их обработки
Способ обработки семян люпина Содержание в сухом веществе семян люпина
сырого протеина, % водорастворимого протеина, %
Шелушение 40,2 19,4
Экструдирование 37,5 13,8
Замоченный - -
Ферментирование, 0,5 % Агроксил 40,2 16,6
Ферментирование, 0,5 % Агроцел 37,3 17,8
т о Ч
О С га
а
ц
аз а>
га %
а.
О)
Ч о О
0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0
0,115
0,102
0 ),0б4 п гмо
0,036
2 3 4
Способ обработки
Рис. 1. Влияние способа обработки на содержание алкалоидов в семенах люпина. Условные обозначения способов обработки: 1 -шелушение; 2 - экструдирование; 3 - замачивание; 4 - 0,5 % Агроксил; 5 - 0,5 % Агроцел
1
5
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Результаты исследований приведены в табл. 2.
Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что содержание сырого протеина в варианте с экструдиро-ванием сократилось с 40,2 до 37,5 %, т. е. на 2,7 % ниже, чем в исходном шелушенном люпине, а в варианте с ферментированием Агроцелом - до 37,3 и 2,9 % ниже соответственно. Ферментирование Агроксилом вообще не показало потери протеина. По-видимому, это объясняется тем, что препарат Агроксил в своем составе содержит протеина вдвое больше, чем Агроцел (табл. 1). Содержание водорастворимой фракции протеина в люпине шелушенном сократилось в варианте с экструдированием до 13,8 %, а в вариантах с ферментированием Агроксилом и Агроцелом - до 16,6 и 17,8 % соответственно. Можно предположить, что при экстру-дировании белок под воздействием агрессивных факто-
ров (высоких температуры и давления) подвергался денатурации и коагуляции, поэтому водорастворимая фракция в этом варианте снизилась на 5,6 %. В то же время изменения качества и количества протеина в люпине в вариантах с ферментированием обусловлены только вымыванием, поскольку белок люпина главным образом представлен водо- и солерастворимыми фракциями [9], а изучаемые ферментные препараты не содержат в своем составе протеолитических ферментов.
Изменения содержания алкалоидов в люпине при разных способах обработки приведены в гистограмме на рис. 1.
Из данных, приведенных на рис. 1, видно, что экс-трудирование не снизило содержание алкалоидов в семенах, даже несколько увеличило (с 0,102 до 0,115 %). Следует предположить, что баротермический метод воздействия не влияет на деалколоидизацию люпина. В вариантах же с ферментированием произошло сущест-
венное понижение количества алкалоидов: при обработке Агроксилом уменьшение произошло до 0,049 %, а Агроцелом - до 0,036 %. Следует отметить, что даже предварительное замачивание семян люпина способствовало снижению алкалоидов с 0,102 до 0,064 %. Это объясняется тем, что хинолизидиновые алкалоиды имеют водорастворимую природу. И, следовательно, при обработке образцов люпина водой или водными растворами ферментов происходит вымывание алкалоидов из люпина в раствор.
ВЫВОДЫ
1. Обработка семян люпина методом экструдиро-вания понизила содержание сырого протеина в них с 40,2 до 37,5 %. При этом водорастворимая фракция протеина сократилась с 19,4 до 13,8 %.
2. Экструдирование повысило концентрацию алкалоидов в шелушенном люпине от 0,102 до 0,115 %.
3. Ферментирование шелушенного люпина Агрок-силом в дозе 0,5 % к сухой массе обрабатываемого вещества сохранило количество сырого протеина в нем без изменения. Содержание водорастворимой фракции протеина при этом снизилось с 19,4 до 16,6 %.
4. При обработке шелушенного люпина Агрокси-лом количество хинолизидиновых алкалоидов в нем сократилось с 0,102 до 0,049 %.
5. Ферментирование шелушенного люпина Агро-целом в дозе 0,5 % к сухой массе обрабатываемого вещества сопровождалось снижением сырого протеина в
нем с 40,2 до 37,3 %. Содержание водорастворимой фракции протеина при этом снизилось с 19,4 до 17,8 %.
6. При обработке шелушенного люпина Агроцелом количество хинолизидиновых алкалоидов сократилось в нем с 0,102 до 0,036 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Штеле А. Белый люпин - новый белковый корм для высокопродуктивной птицы // Птицеводство. 2013. № 10. С. 27-33.
2. Ленкова Т., Зевакова В. Питательная ценность и антипитательные факторы семян люпина // Птицеводство. 2012. № 1. С. 21-23.
3. МамаеваМ.В. Питательная ценность зерна узколистного люпина и его использование при выращивании цыплят-бройлеров: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. М., 2007.
4. Шулаев Г.М., Вотановская Н.А., Милушев Р.К и др. Обработка семян люпина ферментными препаратами с целью повышения их кормовой ценности // Наука в центральной России. 2017. № 1. С. 76-79.
5. Гречишников В., Швыдков В., Гейнель В. Приоритет ферментного производства возвращается в Россию // Комбикорма. 2014. № 6. С. 69-71.
6. Синицын Ф.П., Синицина О.А., Кондратьева Е.Г., Плохов А.Ю. Активность ферментных препаратов - важнейший критерий их свойств // Птицеводство. 2014. № 12. С. 36-40.
7. Количественное определение алкалоидов в люпине: метод. рекомендации. Брянск, 2012.
8. Петухова Е.А., Бессорабова Р.Ф., Халенева Л.Д. Зоотехнический анализ кормов. М.: Агропромиздат, 1989. С. 105-108.
9. Антипова Л.В., Богатырева Ж.И. Люпин - источник полноценных белков для мясной промышленности // Фундаментальные исследования. 2008. № 6. С. 122-123.
Поступила в редакцию 3 февраля 2017 г.
Вотановская Нина Александровна, Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве, г. Тамбов, Российская Федерация, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Шулаев Геннадий Михайлович, Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве, г. Тамбов, Российская Федерация, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, зав. лабораторией технологии производства свинины, e-mail: [email protected]
Милушев Ринат Келимулович, Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве, г. Тамбов, Российская Федерация, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
Пучнин Алексей Михайлович, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, г. Тамбов, Российская Федерация, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, консультант кафедры природопользования и землеустройства, e-mail: [email protected]
Информация для цитирования:
Вотановская Н.А., Шулаев Г.М., Милушев Р.К., Пучнин А.М. Влияние экструдирования и ферментной обработки семян люпина на изменение содержания в них протеина и хинолизидиновых алкалоидов // Вестник Тамбовского университета. Серия Естественные и технические науки. Тамбов, 2017. Т. 22. Вып. 2. С. 426-429. DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-2-426-429
Votanovskaya N.A., Shulaev G.M., Milushev R.K., Puchnin A.M. Vliyaniye ekstrudirovaniya i fermentnoy obrabotki semyan lyupina na izmeneniye soderzhaniya v nikh proteina i khinolizidinovykh alkaloidov [The influence of extruding and enzyme treatment of lupine seeds on changes in the content of protein and quinolizidine alkaloids in them]. Vestnik Tambovskogo universiteta. Seriya Estestvennye i tekhnicheskie nauki — Tambov University Reports. Series: Natural and Technical Sciences, 2017, vol. 22, no. 2, pp. 426-429. DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-2-426-429 (In Russian).
UDC 612.1/.8
DOI: 10.20310/1810-0198-2017-22-2-426-429
THE INFLUENCE OF EXTRUDING AND ENZYME TREATMENT OF LUPINE SEEDS ON CHANGES IN THE CONTENT OF PROTEIN AND QUINOLIZIDINE ALKALOIDS IN THEM
© N.A. Votanovskaya1), G.M. Shulaev1), R.K. Milushev1), A.M. Puchnin2)
1)1 All-Russian Scientific Research Institute of Use of Technics and Oil Products in Agriculture 28 Novo-Rubezhnyy Ln., Tambov, Russian Federation, 392022 E-mail: [email protected] 2) Tambov State University named after G.R. Derzhavin 33 Internatsionalnaya St., Tambov, Russian Federation, 392000 E-mail: [email protected]
Research studies on the effect of processing lupine seeds in order to minimize the content of alkaloids and improve the quality of sphyrogenic protein are carried out. The treatment was carried out by extrusion and fermentation with Agrocsil and Agrocell specimen.
Key words: lupine seeds; quinolizidine alkaloids; oligosaccharides; protein; extrusion; fermentation
REFERENCES
1. Shtele A. Belyy lyupin - novyy belkovyy korm dlya vysokoproduktivnoy ptitsy [White lupine - new protein food for highly productive bird]. Ptitsevodstvo - Poultry Raising, 2013, no. 10, pp. 27-33. (In Russian).
2. Lenkova T., Zevakova V. Pitatel'naya tsennost' i antipitatel'nye faktory semyan lyupina [Nutritive Value and Anti-Nutritive Factors of Lupine Seeds]. Ptitsevodstvo - Poultry Raising, 2012, no. 1, pp. 21-23. (In Russian).
3. Mamaeva M.V. Pitatel'naya tsennost' zerna uzkolistnogo lyupina i ego ispol'zovanie pri vyrashchivanii tsyplyat-broylerov. Avtoref. diss. ... kand. s.-kh. nauk [Feeding Value of Narrowleaf Lupine Seeds and its Use in Breeding of Broiler Chicken. Cand. agr. sci. diss. abstr.]. Moscow, 2007. (In Russian).
4. Shulaev G.M., Votanovskaya N.A., Milushev R.K,. Engovatov V.F., Betin A.N. Obrabotka semyan lyupina fermentnymi preparatami s tsel'yu povysheniya ikh kormovoy tsennosti [Lupin seed treatment by enzime drugs to increase their nutritional value]. Nauka v tsentral'noy Rossii - Science in the Central Russia, 2017, no. 1, pp. 76-79. (In Russian).
5. Grechishnikov V., Shvydkov V., Geynel V. Prioritet fermentnogo proizvodstva vozvrashchaetsya v Rossiyu [The priority of zymogenic production is back in Russia]. Kombikorma - Compound Feeds, 2014, no. 6, pp. 69-71. (In Russian).
6. Sinitsyn F.P., Sinitsina O.A., Kondrateva E.G., Plokhov A.Yu. Aktivnost' fermentnykh preparatov - vazhneyshiy kriteriy ikh svoystv [The activity of enzyme preparation - their most important factor]. Ptitsevodstvo - Poultry Raising, 2014, no. 12, pp. 36-40. (In Russian).
7. Kolichestvennoe opredelenie alkaloidov v lyupine [Measuring of Alkaloids in Lupine]. Bryansk, 2012. (In Russian).
8. Petukhova E.A., Bessorabova R.F., Khaleneva L.D. Zootekhnicheskiy analiz kormov [Zootechnic Analysis of Feed]. Moscow, Agropromizdat Publ., 1989, pp. 105-108. (In Russian).
9. Antipova L.V., Bogatyreva Zh.I. Lyupin - istochnik polnotsennykh belkov dlya myasnoy promyshlennosti [Lupine - the source of full protein for meat industry]. Fundamental'nye issledovaniya - Fundamental Research, 2008, no. 6, pp. 122-123. (In Russian).
Received 3 February 2017
Votanovskaya Nina Aleksandrovna, All-Russian Scientific Research Institute of Use of Technics and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russian Federation, Candidate of Biology, Senior Research Worker, e-mail: [email protected]
Shulaev Gennady Mikhailovich, All-Russian Scientific Research Institute of Use of Technics and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russian Federation, Candidate of Agriculture, Senior Research Worker, Head of Laboratory of Technology of Pork Production, e-mail: [email protected]
Milushev Rinat Kelimulovich, All-Russian Scientific Research Institute of Use of Technics and Oil Products in Agriculture, Tambov, Russian Federation, Candidate of Biology, Senior Research Worker, e-mail: [email protected]
Puchnin Alexey Mihajlovich, Tambov State University named after G.R. Derzhavin, Tambov, Russian Federation, Doctor of Agriculture, Professor, Adviser of Nature Management and Land-Utilization Department, e-mail: [email protected]
