CC BY
35
Общая биология
Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, 2012, № 2 (3), с. 140-144
УДК 636.085
ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ НА РЕЗУЛЬТАТЫ КОНСЕРВИРОВАНИЯ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА ПОВЫШЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ
© 2012 г. Н.Н. Кучин 1, А.П. Мансуров 2, Е.Ю. Герасимов ъ, Н.И. Рыбин 4, В.А. Жирнов 5
1 Нижегородский государственный инженерно-экономический институт 2 Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия 3 Администрация Воротынского района Нижегородской области 4 СПК «Дубенское» Вадского района Нижегородской области 5 Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. акад. И.Н. Блохиной
ar.mansurow@yandex. rn
Поступила в редакцию 19.04.2012
Проанализировано влияние химических и биологических препаратов на качество брожения (общий уровень кислотообразования, накопление молочной кислоты и ее массовая доля среди кислот брожения, степень подкисления) при разном уплотнении консервируемого фуражного зерна повышенной влажности.
Ключевые слова: сырое фуражное зерно, консервирование, химические консерванты, биопрепарат Биосил ННЗ, органические кислоты, кислотность.
Введение
Проблема сохранения фуражного зерна повышенной влажности имеет важное практическое значение, особенно при его заготовке в неблагоприятные по погодным условиям сезоны, когда невозможно получить зерно стандартной влажности без дополнительного просушивания. Поскольку сушка - прием энергоемкий и дорогостоящий, его использование для этих целей в настоящее время крайне ограничено. Поэтому все чаще для обеспечения сохранности фуражного зерна повышенной влажности используют его анаэробное хранение с обработкой химическими препаратами или добавками, улучшающими условия консервирования [1-4]. Выбор биологических средств повышения надежности консервирования обоснован тем, что использование биопрепаратов экологически безопасней и экономически выгодней химического консервирования [5, 6]. Однако до настоящего времени не дана оценка влияния отдельных технологических приемов на эффективность использования химических и биологических препаратов при консервировании зерна повышенной влажности. Поэтому цель наших исследований - оценка влияния степени уплотнения влажного фуражного зерна на результаты консервирования.
Экспериментальная часть
Исследования по использованию биологических препаратов для консервирования фуражного зерна повышенной влажности проводятся нами с 2002 года. Препараты для испытания, изготовленные по усовершенствованной биотехнологической схеме, позволяющей достигнуть концентрации микробных клеток в 1 мл до 107, предоставлялись ООО «Биоавтоматика». Зерно для лабораторных испытаний в натуральном и плющеном виде брали, а производственные испытания оптимальных вариантов консервирования проводили в СПК «Дубенское» Вадского района Нижегородской области. Исследования влияния степени уплотнения на эффективность использования химических препаратов (консерванта «Промир» и порошкообразной серы) и биологического препарата Биосил ННЗ проводили по приведенной ниже схеме.
Биотехнологический препарат Биосил ННЗ состоит из гомоферментативных молочнокислых бактерий Lactobacillusplantarum и Lacto-cocuslactic. Доза внесения - 1 л на 40 т. Препарат «Промир» изготовляется шведским концерном PerstorpGroup. В состав препарата входят (43-48)% муравьиной кислоты, (18-23)% про-пионовой кислоты и (4-8)% формиата аммония. Он вносится в фуражное зерно повышенной
Схема опыта
Зерно Степень уплотнения Варианты консервирования
без добавок с «Промиром» с Биосилом ННЗ с порошкообразной серой
Целое самоуплотнение + + + +
средняя + + + +
сильная + + + +
Плющеное самоуплотнение + + + +
средняя + + + +
сильная + + + +
влажности в дозе 3 л/т. Порошкообразная сера, используемая в опыте, представляла собой аморфный желтый порошок, содержащий не менее 99.5% серы, не более 0.2% влаги и 0.05% золы (А.с. 1099937). Вносится в дозе 1 кг/т.
Результаты и их обсуждение
Чтобы лучше понять общие тенденции изменений кислотообразования в зависимости от разных факторов, мы рассчитали средние значения влияния пар факторов на данный показатель. Графическое изображение этих зависимостей показано на рис. 1-4.
Как показывает рис. 1, уплотнение зерна оказывало преимущественно положительное влияние на кислотообразование, причем при повышении плотности укладки в зерне увеличивалось содержание органических кислот. В результате показатели кислотообразования зерна, хранившегося при сильном уплотнении, в большинстве случаев либо превосходили, либо были на уровне средних показателей по опыту. Показатели зерна, хранящегося при средней степени уплотнения, были близки к средним показателям по вариантам опыта, а при хране-
нии без уплотнения - заметно ниже их. Исключение составлял лишь вариант хранения зерна без уплотнения при предварительной обработке его химическим консервантом «Промир».
Особенно заметно влияние уплотнения зерна на процесс кислотообразования было при хранении его без добавок. В максимально уплотненном зерне без добавок содержание органических кислот было выше средних значений по опыту на 15.2%. Порошкообразная сера оказывала такое же влияние на этот процесс лишь при средней степени уплотнения зерна. В этом варианте консервирования зерна показатели кислотообразования были на 7.6% выше средних значений по варианту. В зерне с Биосилом ННЗ отмечалось слабое кислотообразование, хотя и в этом случае сильное уплотнение заметно активизировало этот процесс, что отразилось в увеличении накопления органических кислот на 15.7%. Использование химического консерванта «Промир» при разной плотности укладки зерна на хранение, как уже отмечалось, имело обратное влияние на образование органических кислот в сравнении с другими вариантами консервирования. При отсутствии трамбовки в зерне обнаруживали максимальное накопление
о
■ без уплотнения
■ среднее уплотнение ‘ сильное уплотнение
■ среднее по опыту
Варианты консервирования
Рис. 1. Изменение общего кислотообразования под влиянием уплотнения зерна и использования консервирующих добавок
органических кислот, превосходящее аналогичный показатель не только при среднем, но и при сильном уплотнении. Максимальный показатель превышал средний на 8.3%.
Следовательно, уплотнение зерна существенно увеличивало образование в нем органических кислот в процессе приготовления и хранения, особенно при хранении его без добавок и с биологическим препаратом Биосил ННЗ. Причем с увеличением степени уплотнения величина кислотообразования возрастала. При консервировании зерна химическими препаратами прослеживались иные закономерности влияния уплотнения на образование кислот брожения.
Уплотнение также способствовало повышению образования молочной кислоты в зерне при спонтанном брожении и применении молочнокислой закваски (рис. 2). Химические препараты нивелировали зависимость ее образования от степени уплотнения в результате вероятного угнетения других видов микробиологических процессов в неуплотненной массе, т.е. в условиях большей аэрации. Отмеченные зависимости отчетливо прослеживаются на графике, отображающем изменения среднего содержания молочной кислоты при различных степенях уплотнения зерна и применяемых препаратах (рис. 2).
Как можно отметить, максимальное накопление молочной кислоты в зерне при его хранении без добавок и с биопрепаратом Биосил ННЗ наблюдалось при наибольшем уплотнении массы, с химическим консервантом «Промир» -при отсутствии трамбовки, с порошкообразной
серой - при средней степени уплотнения, оно превосходило средние показатели соответственно на 22.7, 18.1, 5.3 и 9.4%. При хранении зерна без уплотнения наблюдалось минимальное образование молочной кислоты во всех вариантах консервирования, кроме использования химического консерванта «Промир».
Средние показатели массовой доли молочной кислоты в совокупном количестве кислот брожения в целом и плющеном зерне зависят как от степени его уплотнения, так и от применяемого препарата (рис. 3).
Общей тенденцией изменения значений этого показателя было его увеличение по мере повышения плотности укладки зерна. Исключение составляло только зерно, обработанное химическим консервантом Промир», и сильно уплотненное. Возможным объяснением этому может быть частичное подавление активности молочнокислой микрофлоры асептическими компонентами данного препарата, а также увеличением фракции уксусной кислоты в составе зерна за счет включения в ее состав при отгонке муравьиной кислоты - основной составляющей этого консерванта.
При среднем уплотнении зерна все способы обработки зерна увеличивали массовую долю молочной кислоты выше средних значений по вариантам опыта и по опыту в целом, при сильном - также все, за исключением обработки консервантом «Промир». При этом максимальные значения данного показателя относились к использованию для обработки зерна порошкообразной серы. Выше средних показателей по вариантам опыта и по опыту в целом были так-
■ без уплотнения
■ среднее уплотнение
■ сильное уплотнение
■ среднее по опыту
Варианты консервирования
Рис. 2. Зависимость количества образующейся молочной кислоты от степени уплотнения зерна и применяемых добавок
же показатели зерна, обработанного биопрепаратом Биосил ННЗ (рис. 3). Наибольшие значения данного показателя в зерне без добавок, с консервантом «Промир», порошкообразной серой и Биосилом ННЗ превосходили средние значения соответственно на 9.1; 7.0; 5.0 и 4.5%.
Следовательно, максимальная массовая доля молочной кислоты в зерне повышенной влажности обеспечивалась при средней плотности его укладки на хранение, оптимальная - при сильном уплотнении и обработке порошкообразной серой или препаратом Биосил ННЗ.
В среднем по опыту влияние степени уплотнения на подкисление зерна имело определенную специфику (рис. 4). При отсутствии уплотнения все применяемые препараты улучшали подкисление и по этому показателю по мере увеличения степени влияния располагались в следующем порядке: консервант «Промир»,
биопрепарат Биосил ННЗ, порошкообразная сера.
При средней степени уплотнения препарат «Промир» тормозил подкисление, а порошкообразная сера и препарат Биосил ННЗ активизировали. При сильном уплотнении зерна наиболее активным подкислителем показала себя порошкообразная сера, наименее активным - Биосил ННЗ.
Лучшее чем в среднем по опыту подкисле-ние обеспечивалось лишь при использовании химконсерванта «Промир» и порошкообразной серы при максимальной степени уплотнения зерна, равное - при использовании препарата Биосил ННЗ при среднем уплотнении зерна.
Следовательно, при всех способах уплотнения наибольшим стимулирующим влиянием на подкисление зерна обладала порошкообразная сера. Аналогичное влияние препарата Биосил
>Е
О
X
V
о
ч
о
2
*
ч
о
• самоуплотнение
• среднее уплотнение
• сильное уплотнение
• среднее по опыту
Варианты консервирования
Рис. 3. Изменения массовой доли молочной кислоты в зерне в зависимости от степени уплотнения и вида добавки
Варианты консервирования Рис. 4. Влияние уплотнения и консервирующих добавок на степень подкисления зерна
ННЗ проявлялось лишь при средней степени уплотнения фуража. Химический консервант «Промир» в зависимости от степени уплотнения зерна оказывал на подкисление различное влияние: при хранении зерна без уплотнения он тормозил этот процесс, при сильном уплотнении стимулировал его.
Корреляционный анализ данных, характеризующих качество брожения при консервировании фуражного зерна повышенной влажности, показал, что общее кислотообразование не оказывало существенного влияния на массовую долю молочной кислоты в составе кислот брожения и его кислотность, а концентрация молочной кислоты в сухом веществе этого корма - на степень его подкисления. Отмечено слабое влияние количества молочной кислоты на ее массовую долю в совокупном количестве органических кислот (г = 0.49, р < 0.10), т.е. увеличение содержания молочной кислоты в составе зерна не всегда сопровождалось повышением ее массовой доли в составе кислот брожения. Увеличение массовой доли молочной кислоты в общем объеме кислотообразования было определяющим фактором в повышении кислотности консервируемого зерна (г = -0.60, р < 0.05), иначе говоря, повышение этого показателя сопровождалось снижением значения рН. И, наконец, размер общего кислотообразования в значительной мере определялся количеством молочной кислоты, образующейся в процессе микробиологического синтеза (г = 0.79,р < 0.01).
Заключение
Проведенные исследования показали, что наилучшие результаты консервирования фуражного зерна повышенной влажности были получены при его максимальном уплотнении. В этом случае наблюдалось наибольшее образование органических кислот, в том числе молочной, при меньшем долевом ее участии в совокупном их количестве, и наиболее слабое подкисление по сравнению с использованием биологической и
химических добавок. Химический консервант «Промир» имел равные с зерном без добавок средние показатели накопления органических кислот, в том числе молочной, при меньшей массовой доле молочной кислоты в сумме кислот брожения, но лучшем подкислении. При этом максимальное образование кислот брожения, в том числе молочной, отмечено при консервировании зерна без уплотнения, наибольшая массовая доля молочной кислоты - при среднем уплотнении, а наивысшее подкисление - при сильном уплотнении. В зерне с биопрепаратом Биосил НН обнаруживалось минимальное количество органических кислот, однако по массовой доле молочной кислоты и подкислению зерна этот вариант консервирования был на втором месте, имея лучшие показатели при среднем и сильном уплотнении. Зерно с порошкообразной серой имело предпоследние показатели по синтезу органических кислот, но лучшие результаты по подкислению и массовой доле молочной кислоты в сумме кислот брожения, полученные при средней степени уплотнения.
Список литературы
1. Денисова Р.Р., Егоров В.П. Способы обработки кормового зерна. М.: ВНИИТЭИСХ, 1980. 72 с.
2. Клиндюк А.М., Курдоглян А.А., Булатов А.П. // Кормопроизводство. 2004. № 5. С. 29-32.
3. Кучин Н.Н., Жирнов В.А., Рыбин Н.И. Консервирование влажного зернофуража бактериальными заквасками // В сб.: Достижения науки - в производство. Н. Новгород, 2004. С. 14-20.
4. Кучин Н.Н., Жирнов В.А., Рыбин Н.И. // Матер. междун. науч.-практ. конф. «Основные итоги и приоритеты научного обеспечения АПК ЕвроСеверо-Востока», Киров, 2005. Т. 2. С. 12-22.
5. Кучин Н.Н., Филиппов А.И. // Нижегородский аграрный журнал. 2003. № 4. С. 11-14.
6. Лаптев Г.Ю., Лапицкая Е.А., Солдатова В.В. //
Матер. междун. науч.-практ. конф., посвящ. 100-летию со дня рожд. С.Я. Зафрена «Актуальные проблемы заготовки, хранения и рационального использования кормов». М., 19-20 августа 2009 г.
С. 41-45.
THE INFLUENCE OF THE COMPACTION DEGREE AND BIOLOGICAL AND CHEMICAL AGENTS ON THE RESULTS OF HIGH MOISTURE FEED GRAIN PRESERVATION
N.N. Kuchin, A.P. Mansurov, E.Yu. Gerasimov, N.I. Rybin, V.A. Zhirnov
The paper analyzes the influence of chemical and biological agents on the quality of fermentation (the total level of acid production, the accumulation of lactic acid and its mass fraction among other fermentation acids, the degree of acidification) at different compaction of the high moisture feed grain.
Keywords: feed grains, preservation, chemical preservatives, Biosil NNZ, organic acids, acidity.
