CC BY
39
190 Теория и практика кормления
УДК 636.088.31:636.085
Влияние кавитационной обработки на химический состав, питательность и переваримость сухого вещества концентрированных кормов
Б.Х Галиев1, Н.М. Ширнина1, А.С. Байков2, И.С. Мирошников1, В.И. Корнейченко1, В.А. Сечин2
1 ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства»
2 ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет»
Аннотация. Для повышения питательности концентрированных кормов нами была проведена биотехнологическая обработка кормов (кавитация) - зерна озимой ржи, пшеницы, подсолнечного жмыха и кормовых дрожжей.
На основании проведённых исследований установлено, что кавитационная обработка при разных режимах оказывает определённое влияние на химический состав, концентрацию основных питательных веществ и переваримость сухого вещества «in vitro», в частности количество сырой клетчатки снизилось в зерне ржи на 7,1-20,3 %, пшеницы - на 14,3-32,1 %, в подсолнечном жмыхе - на 15,4 %-24,12 % и в кормовых дрожжах - на 25,0-75,0 %; сырого жира - на 9,2-19,1 %; 3,9-6,2 %; 6,4-11,2 и 8,0-14,2 % соответственно.
При этом положительный эффект наблюдался по содержанию сахаров, их количество увеличилось в зерне ржи и пшеницы на 10,9 и 23,8 %, в подсолнечном жмыхе - на 18,8-25,0 % и в кормовых дрожжах - на 58,3-108,3 %.
Переваримость сухого вещества зерна ржи и пшеницы, подвергнутого кавитированию, превышала показатель натурального корма на 2,5 и 6,3 %, подсолнечного жмыха - 3,6-5,8 % и кормовых дрожжей - на 2,2-5,4 %.
Ключевые слова: корм, зерно ржи, зерно пшеницы, жмых подсолнечный, дрожжи кормовые, кавитационная обработка корма, химический состав корма, питательность корма, сухое вещество корма, переваримость корма.
Введение.
Как мы знаем, зерно, семена и продукты их переработки являются источником энергии и протеина для животных. В одном килограмме этих кормов содержится 8,0-13,0 МДЖ ОЭ и 80-400 г переваримого протеина. Зёрна злаковых культур (рожь, пшеница и т. д.) являются компонентом для приготовления комбикормов.
Большое количество концентрации легкопереваримых углеводов обеспечивает высокую питательность зерна злаковых. Зерно злаковых культур содержит 2-5 % сырого жира, отличается низким содержанием кальция и относительно высоким - фосфора. Около двух третей массы зерна приходится на крахмал, который переваривается на 95 %.
В среднем в зерне злаковых содержится около 6 % сырой клетчатки, в отдельных его видах этот показатель сильно варьирует (от 2,2 - в кукурузе и до 10 % - в овсе).
Общая тенденция заключается в том, что количество клетчатки и усвояемой энергии коррелирует отрицательно.
Отметим, что по химическому составу зерно ржи сходно с зерном пшеницы, но имеет более низкие вкусовые качества, часто поражается спорыньёй, что опасно для животных, а также содержит вредные вещества. Поэтому такое зерно нельзя вводить в значительных количествах в комбикорма, особенно для свиней.
При производстве кормов для сельскохозяйственных животных актуальной задачей является использование новых технологий, которые способствовали бы повышению питательности, снижению отрицательного действия вредных веществ, а также их удешевлению.
Теория и практика кормления 191
Однако подготовка кормов при использовании в кормлении животных должна отвечать определённым зоотехническим требованиям, изложенным в стандартах или зоотехнических параметрах.
Следует также отметить, что технологии приготовления кормовых средств к потреблению зависят от конкретных хозяйственных условий, зоотехнических требований и экономической целесообразности.
В настоящее время при подготовки кормов к скармливанию животным используют новые технологии, которые перерабатывают низкокачественные корма, содержащие трудногидролизуе-мые полисахариды (целлюлоза), в более удобоваримый продукт с содержание значительного количества моносахаридов [1-5].
Одним из вариантов такой технологии по приготовлению кормовых средств к скармливанию можно считать ультразвуковую кавитационную обработку. Сущность процесса заключается в том, что распространение ультразвуковой волны приводит к образованию в жидкости разрывов, т. е. мельчайших пузырьков, заполненных газом и паром. Таким образом, кавитация - это явление образования и схлопывания парогазовых пузырьков в жидкой среде, подвергнутой ультразвуковому воздействию [6-12, 15, 16].
Использование ультразвуковых колебаний высокой активности позволяет ускорить многие технологические процессы, которые протекают в жидких, газообразных и твёрдых средах [10, 1214, 17].
При кавитационной обработке кормов происходит ряд процессов, изменяющих их структуру, оказывающих губительное воздействие на гнилостные, патогенные микроорганизмы, микоток-сины.
Столь разнообразный итог воздействия на кормовые средства предполагает целесообразность проведения исследований по изучению влияния кавитационной обработки на кормовые средства с различным содержанием трудногидролизуемых полисахаридов. При этом длинные молекулы целлюлозы при кавитационной обработке кормовых средств разрываются с образованием крахмала, который затем подвергается гидролизу с образованием простых сахаров, в результате повышается переваримость сухого вещества [5, 6].
Цель исследования.
Изучить влияние кавитационной обработки концентрированных кормов - зерна озимой ржи, пшеницы, подсолнечного жмыха и кормовых дрожжей, используемых в рационах сельскохозяйственных животных и птиц, на химический состав, содержание основных питательных веществ и переваримость сухого вещества «in vitro».
Материалы и методы исследования.
Объект исследования. Концентрированные корма: зерно озимой ржи, пшеницы, подсолнечный жмых и кормовые дрожжи.
Схема исследований. Исследования проводились в 2016-2017 гг. в условиях Покровского сельскохозяйственного колледжа-филиала ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет» Оренбургского района Оренбургской области, занимающегося разведением молочно-мясных пород скота. Опыт включал следующие варианты: 1) зерно озимой ржи; 2) зерно пшеницы; 3) жмых подсолнечный; 4) дрожжи кормовые.
Кавитационная обработка перечисленной группы кормов с различным содержанием труд-ногидролизуемых полисахаридов проводилась на ультразвуковом кавитаторе воздействием 28 кГц при температуре 28 °С. Все кормовые средства были измельчены на лабораторной мельнице до диаметра частиц 05-0,7 мм. Затем были подготовлены гидромодули образцов с водой в следующем соотношении 1:50. Параметры ультразвука были выбраны в пределах от 25-30 кГц. Длительность обработки - 5 и 20 минут. Температура гидролиза целлюлозосодержащих смесей составляла +65... +70 °С.
192 Теория и практика кормления
Переваримость сухого вещества изучаемых концентрированных кормов определялась «in vitro» с использованием «искусственного рубца KRL 01».
Оборудование и технические средства. Химический состав кормов определяли методам зоотехнического анализа в Испытательном центре ЦКП ФГБНУ ВНИИМС (аттестат аккредитации № ИА^и.2ШФ59 от 02.12.2015 г.), на содержание в них сухого вещества, сырого протеина (ГОСТ 13496.4-93), сырого жира (ГОСТ 13496.15-97), сырой клетчатки (ГОСТ 31675-2012), сырой золы (ГОСТ 26226-95), кальция (ГОСТ 26570-95), фосфора (ГОСТ 26657-97).
Кавитатор - напряжение 220 в, мощность - 5 вт, порог кавитации - 19 КГц, гидромодуль -1:5 (Россия).
Статистическая обработка материала проводилась с использованием пакета программ Statistika 10.0 («Stat Soft Inc», США).
Результаты исследований.
Полученные данные по химическому составу концентрированных кормов до и после кави-тационной обработки представлены в таблице № 1.
Из данных таблицы следует, что кавитационная обработка при различных режимах оказывает существенное влияние на концентрацию отдельных питательных веществ в концентрированных кормах. Так, после обработки концентрированных кормов содержание сырой клетчатки снизилось в зерне ржи на 1,56-4,47 г (7,1-20,32 %), пшеницы - на 4,0-9,0 г (14,29-32,14 %), подсолнечного жмыха - на 22,6-35,5 г (15,38-24,15 %) и кормовых дрожжей - на 1,0-3,0 г (25,0-75,0 %).
Также соответственно сырого жира - на 1,2-5,0 г (9,23-38,45 %); 2,1-2,0 г (12,74-13,38 %); 5,9-12,4 г (6,78-14,25 %) и 1,2-2,1 г (7,5-13,12 %) и сырого протеина - на 10,5-21,0 г (9,15-19,10 %); 5,0-8,0 г (3,85-6,15 %); 25-44 г (6,36-11,20 %) и 34-60 г (8,04-14,19 %). С повышением длительности кавитирования концентратов наблюдалось более высокое снижение в них клетчатки, жира и протеина.
Полученные данные свидетельствуют, что кавитационная обработка концентрированных кормов оказала положительное влияние на содержание сахаров. Так, количество сахаров увеличилось при разной длительности кавитационной обработки в зерне ржи на 1,2-2,1 г (10,91-19,09 %), в зерне пшеницы соответственно - на 4,5-6,9 г (15,5-23,80 %), в подсолнечном жмыхе - на 12-16 г (18,75-25,0 %) и в кормовых дрожжах - на 1,4-2,6 г (58,33-108,33 %). При этом более длительная кавитационная обработка концентрированных кормов оказала более существенное влияние на содержание сахаров. Так, при 20-минутной кавитационной обработке количество сахара превышало показатель 5-минутной обработки в зерне ржи на 0,9 г (7,38 %), в зерне пшеницы соответственно -на 2,4 г (8,3 %), в подсолнечном жмыхе - на 4 г (5,26 %) и в кормовых дрожжах - на 1,2 г (31,58 %).
Анализируя полученные данные в таблице 1 по влиянию кавитационной обработки при различных режимах, на содержание кальция, фосфора, сырой золы, а также кормовых единиц и обменной энергии в концентрированных кормах следует отметить, что она не оказала существенного влияния на их концентрацию в изучаемых кормовых средствах, и они были на уровне данных натуральных необработанных кормов.
Полученные данные по переваримости сухого вещества концентрированных кормов «in vitro» в натуральном состоянии и после кавитационной обработки при различных режимах представлены на рисунке 1.
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что кавитационная обработка концентрированных кормов оказала положительное влияние на переваримость сухого вещества в условиях «in vitro». Так, переваримость сухого вещества в обозначенных режимах кавитации превосходила показатель натурального зерна ржи на 2,85-6,31 %, зерна пшеницы - на 2,47-3,22 %, жмыха подсолнечного - на 3,61-5,78 % и кормовых дрожжей - на 2,19-5,39 % соответственно.
Максимальная степень воздействия кавитации наблюдалась у кормовых дрожжей, так, переваримость сухого вещества «in vitro» у кормовых дрожжей после кавитационной обработки составила 53,4-56,6 %.
Теория и практика кормления 193
194 Теория и практика кормления
60 55 50 45 40 35 30 25
Зерно ржи Зерно пшеницы Жмых Дрожжи кормовые
подсолнечный
■ Натуральный корм Кавитирование 5 мин Кавитирование 20 мин
Рис. 1 — Переваримость «in vitro» концентрированных кормов до и после кавитационной обработки, %
Обсуждение полученных результатов.
К концентрированным кормам относятся, прежде всего, зерно, семена и продукты их переработки. По содержанию основных питательных веществ зерновые корма делятся на богатые углеводами (зёрна, семена злаковых), богатые протеином (зёрна и семена бобовых) и богатые жиром (семена масличных культур). Концентрированные корма характеризуются высоким содержанием энергии, протеина, а также крахмала, который переваривается на 95 %. Высокая концентрация лег-копереваримых углеводов обеспечивает хорошую питательность зерна злаковых.
Ферментативная деятельность микрофлоры желудочно-кишечного тракта жвачных животных довольно сильно меняет количественные и качественные характеристики основных показателей кормов [9].
При кавитационной обработке измельчённых и диспергированных в дистиллированной воде гидролизатов концентрированных кормов сырая клетчатка, протеин, крахмал переходят в более доступную форму [10].
Из исследованных нами концентрированных кормов для кавитационной обработки наиболее подходит подсолнечный жмых, содержащий в составе до 147 г/кг сырой клетчатки. Из этого количества сырой клетчатки примерно 35,5 г (24,15 %) переходит в более доступную форму углеводов (сахара, крахмал и т. д.). В зерне озимой ржи и пшеницы содержание сырой клетчатки составило 22-28 г/кг. Из этого количества при 20-минутной кавитационной обработке 4,47-5,0 г/кг (17,86-20,32 %) переходит в легкоусвояемую форму сахаров.
Проведённые исследования по изучению влияния кавитационной обработки на химический состав, содержание основных питательных веществ и переваримость сухого вещества «in vitro» позволили выявить некоторые различия в этих показателях. Наше предположение о том, что при кавитационной обработке концентрированных и грубых кормов будет изменяться их структура, то есть будет происходить расщепление сырой клетчатки с образование крахмальных молекул, затем различных глюкоз, которые будут разлагаться до моносахаридов, полностью подтвердилось. В частности, уровень сырой клетчатки в исследуемых кормах снизился при одновременном повышении количества сахаров.
56,6
Теория и практика кормления 195
Выводы.
Полученные данные химического анализа концентрированных кормов до и после кавита-ционной обработки свидетельствуют о положительном влиянии применяемой технологии - это частичный переход целлюлозы в легкоусвояемые сахара. Количество сахара в изучаемых концентрированных кормах повысилось на 10,9-25,0 % при снижении сырой клетчатки - на 7,1-75 %. Переваримость сухого вещества «in vitro» зерна ржи и пшеницы превышала показатель натуральных кормов на 2,5-6,3 %, жмыха подсолнечного - на 3,6-5,8 % и кормовых дрожжей - на 2,2-5,4 %.
Литература
1. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных: справ. пособие / А.П. Калашников, В.И. Фисинин, В.В. Щеглов, Н.И. Клейменов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиз-дат, 2003. 456 с.
2. Никитина А. Кавитационная технология приготовления кормов // Свиноводство. 2011. № 3. С. 64-67.
3. Быков А.В., Назарова Е.С. К вопросу использования кавитации в перерабатывающей промышленности сельскохозяйственного сырья // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры: Всерос. науч.-метод. конф. Секция: Роль прикладной биотехнологии и инженерии в развитии инновационного потенциала региона. Оренбург, 2013. С. 934935.
4. Шестаков С.Д. Управляемая гидратация биополемеров - безопасный, эффективный и универсальный способ увеличения объёма производимого сельхозсырья и продовольственных продуктов // Ефективш корми та годiвля. 2007. № 5. С. 36-38.
5. Натынчик Т.М., Лемешевский В.О. Новые технологии в кормлении крупного рогатого скота // Весшк Палескага дзяржаунага ушверсггэта. Серыя прыродазнаучых навук. 2014. № 1. С. 34-37.
6. Бреховских Л.М., Годин О.А. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989. 416 с.
7. Быков А.В., Мирошников С.А., Межуева Л.В. К пониманию действия кавитационной обработки на свойства отходов производства // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. № 12(106). С. 77-80.
8. Виноградов В.Е. Подавление центров кавитации в воде при импульсном растяжении // Письма в журнал технической физики. 2009. Т. 35. Вып. 2. С. 1-7.
9. Выштакалюк А.Б., Минзанова С.Т., Миронов В.Ф. Повышение питательной ценности фитомассы амаранта за счёт гидролиза-экстракции в аппаратах роторно-пульсационного типа // Бутлеровские сообщения. 2010. Т. 19. № 2. С. 26-32.
10. Монахов В.Н., Губкина Е.В. Оптимальное управление кавитацией // Доклады Академии наук. 2008. Т. 420. № 2, май. С. 172-175.
11. Таранович А.П. Сравнительный анализ жиров, используемых в кормлении КРС // Сельскохозяйственные вести. 2009. № 1. С. 30.
12. Cortés R.N.F., Guzmán I.V., Martínez-Bustos F. Effects of Some Extrusión Variables on Physicochemical Characteristics of Extruded Corn Starch-passion Fruit Pulp (Passiflora edulis) Snacks // Plant Foods for Human Nutrition. 2014. Dec. 69(4). P. 365-371.
13. Шестаков С.Д. Основы технологии кавитационной дезинтеграции. М.: ЕВА-пресс, 2001.
253 с.
14. Инновационные технологии кормления на животноводческих комплексах: материалы 16-й междунар. спец. торг.-пром. выставки «Зерно-Комбикорма-Ветеринария-2011». М., 2011.
15. Инновационные технологии кормления на животноводческих комплексах // АПК Эксперт. 2001. № 3. С. 82-85.
16. Мотовилов К.Я. Переработка зерна на кормовые сахара для животных // Достижения науки и техники АПК. 2012. № 10. С. 43-45.
196 Теория и практика кормления
17. Способ получения биологически полноценной кормовой смеси: пат. 2447674 Рос. Федерация / А.В. Сидоров, А.В. Ковалев, И.И. Мошкутело. Заявл. 31.08.10; опубл. 20.04.12.
Галиев Булат Хабулеевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леу-шина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-79, е-mail: vniims.or@mail.ru
Ширнина Надежда Михайловна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леу-шина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-79, е-mail: vniims.or@mail.ru
Байков Алексей Сергеевич, преподаватель кафедры электротехнологии и электрооборудования ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет», 460000, г. Оренбург, ул. А.В. Коваленко, 4, тел.: 8(3532)57-81-52, е-mail: kaf@orensau.ru
Мирошников Иван Сергеевич научный сотрудник отдела кормления сельскохозяйственных животных и технологии кормов им. С.Г. Леушина ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства», 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-79 е-mail: vniims.or@mail.ru
Корнейченко Вера Ивановна, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Испытательного центра ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт мясного скотоводства» 460000, г. Оренбург, ул. Января, 29, тел.: 8(3532)43-46-79, е-mail: vniims.or@mail.ru
Сечин Виктор Александрович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры технологии производства и переработки продукции животноводства ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный аграрный университет», 460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, д. 18, тел.: 8(3532)77-59-39
Поступила в редакцию 16 октября 2017 года
UDC 636.088.31:636.085
Galiyev Bulat Khabuleevich1, Shirnina Nadezhda Mikhailovna1, Baykov Alexey Sergeyevich2, Miroshnikov Ivan Sergeevich1, Korneichenko Vera Ivanovna1, Sechin Victor Aleksandrovich2
1FSBSI «All-Russian Research Institute of Beef Cattle Breeding», e-mail: vniims.or@mail.ru
2 FSBEIHE «Orenburg State Agrarian University», e-mail: kaf@orensau.ru Effect of cavitation treatment on chemical composition, nutritional value and digestibility of dry matter in concentrated feeds
Summary. To improve the nutrition of concentrated feeds, we conducted biotechnological processing of feeds (cavitation) - winter rye grain, wheat, sunflower meal and fodder yeast.
On the basis of the conducted studies it was established that cavitation treatment under different modes has a certain effect on chemical composition, concentration of main nutrients and digestibility of dry matter «in vitro», in particular, the amount of crude fiber decreased in rye grain by 7.1-20.3 %, wheat - by 14,3-32,1 %, in sunflower meal - by 15,4 %-24,12 % and in fodder yeast - by 25,0-75,0 %; raw fat - by 9.2-19.1 %; 3.9-6.2 %; 6.4-11.2 and 8.0-14.2 %, respectively.
The positive effect was observed according to the content of sugars, their quantity increased in the grain of rye and wheat by 10.9 and 23.8 %, in sunflower meal - by 18.8-25.0 % and in fodder yeast - by 58.3108.3 %.
The digestibility of the dry matter in grain of rye and wheat subjected to cavitation exceeded the index of natural forage by 2.5 and 6.3 %, sunflower meal - 3.6-5.8 % and fodder yeast - by 2.2-5.4 %. Key words: feed, rye grain, wheat grain, sunflower meal, yeast feed, cavitation processing of feed, chemical composition of feed, feed nutrition, dry matter of feed, digestibility of feed.
