Производство зерновой патоки

УДК 636

Производство зерновой патоки

Мансуров А. П., доктор сельскохозяйственных наук

Булатов С. Ю., доктор технических наук

Сизова Ю. В. кандидат биологических наук

Нечаев В. Н., кандидат технических наук

ГБОУ ВО «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет»

606340, Россия, Нижегородская обл., г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а

E-mail: sizova_yuliya@bk.ru

Для увеличения производства продуктов молочного животноводства большое значение для хозяйства имеет рациональное и экономное использование концентрированных кормов собственного производства. В связи с этим проведены исследования по приготовлению жидкой зерновой (кормовой) патоки. Материалом для изучения являлось зерно собственного производства, а именно ячменя и пшеницы, взятого из хозяйства Княгининского района Нижегородской области. Переработка зерна в жидкую патоку осуществлялась на установке, разработанной в Княгининском университете, с использованием двух ферментов: МЭК-СХ-3 и «Полифермента». Существенный интерес вызывала массовая доля сахара в приготовленной патоке. В результате исследований установлено, что при использовании фермента МЭК-СХ-3 содержание сухого вещества, сырого протеина, сырого жира и сахара в пшеничной патоке было выше по сравнению с ячменным продуктом. Исследование выявили более эффективное использование «Полифермента». Так, уровень сахара в пересчёте на сухое вещество в приготовленных патоках составлял 7,3 и 8,77% из сырья ячменя и пшеницы соответственно. Следует отметить, что количество сырой клетчатки в пшеничной патоке было самое низкое — 1,48%. При производстве зерновой патоки с использованием «Полифермента», содержащего комплекс ферментов, содержание сухого вещества в готовом продукте по сравнению с цельным зерном было ниже. Добавление жидкой зерновой патоки в рацион сельскохозяйственных животных позволяет восполнить дефицит сахара. Известно, что молочные коровы положительно реагируют на увеличенное содержание сахара в корме, что приводит к повышению уровня поедаемости и усвояемости кормов, следовательно, положительно повлияет на молочную продуктивность коров.

Ключевые слова: пшеница, ячмень, животные, фермент, технологический процесс, химический состав, питательные вещества.

В связи с переходом к интенсивным методам ведения животноводства и значительным повышением продуктивности сельскохозяйственных животных одной из важнейших проблем становится рациональное использование имеющихся в хозяйстве кормовых средств. Создание прочной кормовой базы — это не только увеличение производства и повышение качества кормов разных видов, но и применение современных высокоэффективных способов и средств их приготовления, способствующих высокой усвояемости животными содержащихся в кормах питательных веществ и обеспечивающих их рациональное использование.

Для оптимальной жизнедеятельности и образования молочной продукции необходимо постоянное поступление в организмы молочных коров питательных веществ. В соответствии с современными научными данными кормовые рационы для сельскохозяйственных животных должны балансироваться по 20–30 и более питательным и биологически активным веществам. Важное значение имеет рациональное использование концентрированных кормов. Доля концентрированных кормов составляет около 45‒50%, применение большего количество зернофуража нерационально. Основное назначение комбикормов — оптимизация рационов по энергии, питательным веществам, а также макро- и микроэлементам, витаминам (Фицев, 1986; Боярский, 2001; Кислякова, 2014).

Скармливание одной-двух зернофуражных культур в чистом виде не решает этой задачи, так как биологическая ценность отдельных видов зерна не удовлетворяет потребности животных во всех питательных веществах. Многочисленные исследования показывают, что скармливание зерновых кормов в чистом виде экономически невыгодно.

Переработка зерна в кормовую патоку в настоящее время является актуальной, так как зерновая патока является более полезным кормом по сравнению с сахарной патокой, которая является отходом производства сахара и имеет широкое применение в различных отраслях народного хозяйства. Такая патока может полностью заменить кормовую сахарную свёклу и побочные продукты сахарных заводов, такие как сахарная меласса, в рационах сельскохозяйственных животных. Зерновая патока — это продукт, переработанный в установке с кавитационным узлом до однородной массы с применением специализированного ферментного комплекса. Жидкая зерновая патока из всех видов зерна обладает высокой энергетической питательностью и привлекательным вкусом, что способствует улучшению поедаемости и усвоения корма и достижению эффекта «чистого корыта» (Аксёнов, 2006; 2008; Снопков, 2011; Франк, 2011; Мотовилов, 2012; Клименко, 2017).

Цель наших исследований — изучить химический состав жидкой зерновой патоки, приготовленной из цельного зерна ячменя и пшеницы, выращенного в условиях Княгининского района Нижегородской области.

Методика исследований. Исследования проводились в ГБОУ ВО НГИЭУ. Материалом для изучения служило зерно ячменя и пшеницы, взятое из хозяйства Княгининского района Нижегородской области. Жидкую зерновую кормовую патоку готовили на установке, разработанной в университете, механизм установки основан на гидромеханическом разрушении зерна.

В работе использованы ферментные препараты МЭК-СХ-3 (мультиэнзимная композиция) и «Полифермент». МЭК-СХ-3 — комплексный ферментный препарат, получаемый на основе гидролитических и лиазных ферментов: ксиланазы, β-глюканазы и пектинлиазы. В качестве наполнителя использованы отруби пшеничные. «Полифермент» приготовлен смешиванием в определённых пропорциях ферментных препаратов, содержащих альфа-амилазу, глюкоамилазу, целлюлазу, ксиланазу, β-глюканазу, протеазу.

Для точности аналитической работы и характеристики питательности важно правильно отобрать образцы кормов, транспортировать и хранить их в соответствии с существующими ГОСТами. Пробы концентрированных кормов и зерновой патоки были взяты из однородной партии. Перед взятием патоки вся масса была тщательно перемешана, и порции брали с разной глубины ёмкости, также проведена органолептическая оценка. Оценка качественных характеристик исследуемых образцов проводилась в испытательном лабораторном центре Чувашской государственной сельскохозяйственной академии. В исследованиях применяли общепринятые и стандартные методы определения в зерне и готовой зерновой продукции содержания влаги и сухих веществ, сырого протеина, сырой клетчатки, сырого жира, сахара, крахмала (Методы биохимического анализа, 1997).

Статистическую обработку данных оценивали по t-критерию Стьюдента (Асатиани, 1965).

Результаты исследований. Повышение эффективности использования питательных свойств рациона — одна из важнейших проблем животноводства. Для её решения необходимо знать закономерности процессов питания, определяющие степень усвоения и использования питательных веществ рациона сельскохозяйственных животных.

Высокое качество зерновой патоки — одно из главных и существенных резервов снижения удельного веса концентратов и зерна в кормах, расходуемых на единицу продукции животноводства. В результате проведённых исследований установлено, что произошло изменение содержания питательных веществ.

При производстве зерновой патоки с использованием препарата МЭК-СХ-3, содержащего комплекс ферментов, установлено, что доля сухих веществ была ниже на 61,68 и 60,2 абс.% (табл. 1) в патоке из ячменного и пшеничного сырья соответственно. Поскольку приготовленная зерновая патока содержит большое количество влаги (60,3–73,58%, необходимо давать её животным сразу после приготовления, создавая запас не более чем на сутки, иначе корм портится и теряет свои питательные свойства.

1. Химический состав жидкой зерновой патоки, полученной с использованием МЭК-СХ-3, % (в пересчёте на сухое вещество)

В исследуемых образцах патоки, приготовленной из ячменного сырья, количество сырого протеина стало выше на 2,59 асб.%, в пшеничной патоке содержание осталось на прежнем уровне. По полноценности и продуктивному действию протеина зерно ячменя превосходит зерно пшеницы. Протеину принадлежит решающая роль в полноценном питании молочных коров, особенно высокопродуктивных.

Углеводы являются составной частью сухого вещества растительных кормов и составным источником энергии для животных. Содержание сахара в пшеничной жидкой патоке было больше на 29,9 абс. %, патока из ячменного сырья по данному показателю превышала на 23,35 абс. % цельное зерно.

Также отмечено повышение массовой доли в жидкой зерновой патоке сырой клетчатки на 0,99 и 0,63 асб. % соответственно в патоке из ячменя и пшеницы. Вероятно, это связано с тем, что в цельном зерне ячменя содержание сырой клетчатки высокое (4,22 %), зерно пшеницы отличается низким содержанием клетчатки (1,7 %).

Следует отметить, что уровень крахмала в готовом продукте был ниже на 49,3 и 57,32 абс. % по сравнению с цельным ячменем соответственно в патоке из ячменя и пшеницы.

Показатели зерновой патоки с использованием «Полифермента», содержащего комплекс ферментов, представлены в табл. 2. Массовая доля сухого вещества и сырой клетчатки в готовом продукте по сравнению с цельным зерном была ниже.

1. Химический состав жидкой зерновой патоки, полученной с использованием «Полифермента», % (в пересчёте на сухое вещество)

Различия по содержанию клетчатки существенно влияют на величину усвояемой энергии и, следовательно, на относительную кормовую ценность корма. Общая тенденция заключается в том, что количество клетчатки и усвояемой энергии коррелируется отрицательно.

На основании вышеизложенного существенный интерес представляет содержание сахара в приготовленной зерновой патоке. Так, в процессе исследования массовая доля сахара в ячменной патоке составляла 7,3%, в пшеничной — 8,77% (выше на 4,55 и 6,77 абс. %). Тогда как без использования «Полифермента» содержание сахара в зерне не превышало 2,7%. Это связано с тем, что гидролитическое расщепление крахмала может производиться амилолитическими ферментами. Независимо от вида катализатора процесс гидролиза крахмала можно условно разбить на три стадии: клейстеризация крахмала, разжижение клейстера и осахаривание. Они применяются в основном в тех пищевых отраслях, где не требуется высокой степени очистки сахаров. Для выработки высокомальтозной патоки используют композицию амилазы и пуллуланазы. Используемый «Полифермент» содержит широкий комплекс ферментов: альфа-амилазу, глюкоамилазу, целлюлазу, ксиланазу, β-глюканазу, протеазу.

Количество сырой клетчатки в жидких зерновых продуктах было ниже по сравнению с исходным цельным зерном. Содержание сырого жира в ячменной и пшеничной патоке было несколько ниже по сравнению с исходным зерном.

Готовую зерновую патоку лактирующим коровам необходимо давать по 2–3 л/гол/сутки, телятам от 2 до 6 месяцев — 0,5‒1,5, молодняку свиней от 4 месяцев — 3,0‒4,0 л/гол/сутки. Также патоку используют в качестве вкусового средства, как добавку к заменителям цельного молока. Перед скармливанием жидкую зерновую патоку разводят водой в 3‒4 раза и сдабривают этим раствором грубые и концентрированные корма.

Заключение. Анализируя показатели химического состава приготовленной жидкой зерновой патоки, можно сделать вывод о положительном влияние используемых ферментов на технологический процесс её приготовления. Ферменты являются биологическими катализаторами, обеспечивающими максимальное разрушение оболочек растительных клеток и межклеточных структур, за счёт чего повышается доступность питательных веществ и энергии зерновых кормов. Данная технология приготовления является экологической технологией переработки зерна пшеницы и ячменя на зерновую кормовую патоку с содержанием легкоперевариваемых сахаров, что позволяет восполнить дефицит сахаров в рационах лактирующих молочных коров. Полученные результаты позволяют специалистам в области животноводства и растениеводства обоснованно решать возникающие вопросы по технологии заготовки и приготовления кормов.

Литература

1. Использование углеводной кормовой добавки, полученной из зерна пшеницы и ржи, в рационах лактирующих коров: методические рекомендации / В. В. Аксёнов, Ю. Ф. Бугаков, Г. Ф. Пиденко, В. В. Краснов, К. Я. Мотовилов. — Новосибирск, 2006. — С.24.

2. Аксёнов В. В. Информационно-управляющая система автоматизации производства углеводных кормовых добавок / В. В. Аксёнов, А. А. Зотов, А. А. Лубков // Материалы V международной юбилейной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество». — Новосибирск, 2008. — С.366‒367.

3. Асатиани В. С. Новые методы биохимической фотометрии / В. С. Асатиани. — Москва: Наука, 1965. — 453 с.

4. Боярский Л. Г. Технология кормов и полноценное кормление сельскохозяйственных животных / Л. Г. Боярский // Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства: сборник научных трудов. — Владикавказ, 2001. — С.37‒38.

5. Кормовая база — залог эффективного ведения молочного скотоводства Удмуртской Республики / Е. М. Кислякова, Ю. В. Исупова, С. Л. Воробьева, С.И. Коконов // Учёные записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н. Э. Баумана. — 2014. — Т. 218. — № 2. — С.135‒140.

1. Эффективный способ повышения питательной ценности зерна овса и ячменя / В. П. Клименко, Д. М. Кривошеев, А. Б. Петров, Х. К. Худякова // Вестник НГИЭУ. — 2017. — № 8 (75). — С.34‒41.

7. Методы биохимического анализа: справочное пособие / под ред. Б. Д. Кальницкого. — Боровск: ВНИИФБиП, 1997. — 356 с.

8. Переработка зерна на кормовые сахара для животных / К. Я. Мотовилов, Н. А. Шкиль, В. В. Аксёнов, А. И. Адонин, Г. Ф. Пиденко, А. Ю. Рамазанов, Д. Н. Лукьяненко // Достижения науки и техники АПК. — 2012. — № 10. — С.43‒45.

9. Снопков А. А. Зерновая патока: эффективное решение углеводно-протеинового баланса корма / А. А. Снопков // Наше сельское хозяйство. — 2011. — № 4. — С.31.

1. Фицев А. И. Современные тенденции в оценке и нормировании протеина для жвачных / А. И. Фицев, Д. В Воронкова. — Москва: ВНИИТЭИСХ, 1986. — 55 с.
2. Франк Р. И. Полноценная углеводная добавка для жвачных животных / Р. И. Франк // Нивы Зауралья. — 2011. — № 4. — С.1‒18.

Production of grain molasses

Mansurov A. P., Dr. Agr. Sc.

Bulatov S. Yu., Dr. Techn. Sc.

Sizova Yu. V. PhD Biol. Sc.

Nechaev V. N., PhD Techn. Sc.

Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics

606340, Russia, the Nizhny Novgorod region, Knyaginino, Oktyabrskaya str., 22/a

E-mail: sizova_yuliya@bk.ru

Optimal forage distribution is crucial for the dairy production sphere. This paper reports on the preparation of liquid grain molasses. Barley and wheat grain were obtained from the Knyaginino rayon, the Nizhny Novgorod region. Processing grain into liquid molasses was performed on the equipment developed at the Knyaginino University using MEK-SKh-3 and “Poliferment” enzymes. Sugar content was of particular interest in the molasses produced. Wheat molasses exceeded the barley one in contents of dry matter (DM), crude protein, crude fat, and sugar after MEK-SKh-3 application. “Poliferment” showed higher effectiveness. Sugar content amounted to 7.3 and 8.77% in barley and wheat molasses, respectively. Wheat molasses had the lowest concentration of crude fiber — 1.48%. “Poliferment” application reduced DM content in molasses. Feeding liquid grain molasses to livestock compensates for sugar deficiency. Higher sugar concentration in forage positively affects cow performance increasing fodder consumption and digestion.

Keywords: wheat, barley, livestock, enzyme, technology, chemical composition, nutrient.

References

1. Ispolzovanie uglevodnoy kormovoy dobavki, poluchennoy iz zerna pshenitsy i rzhi, v ratsionakh laktiruyushchikh korov: metodicheskie rekomendatsii / V. V. Aksenov, Yu. F. Bugakov, G. F. Pidenko, V. V. Krasnov, K. Ya. Motovilov. — Novosibirsk, 2006. — P.24.

2. Aksenov V. V. Informatsionno-upravlyayushchaya sistema avtomatizatsii proizvodstva uglevodnykh kormovykh dobavok / V. V. Aksenov, A. A. Zotov, A. A. Lubkov // Materialy V mezhdunarodnoy yubileynoy nauchno-prakticheskoy konferentsii “Pishcha. Ekologiya. Kachestvo”. — Novosibirsk, 2008. — P.366‒367.

3. Asatiani V. S. Novye metody biokhimicheskoy fotometrii / V. S. Asatiani. — Moscow: Nauka, 1965. — 453 p.

4. Boyarskiy L. G. Tekhnologiya kormov i polnotsennoe kormlenie selskokhozyaystvennykh zhivotnykh / L. G. Boyarskiy // Aktualnye problemy intensivnogo razvitiya zhivotnovodstva: sbornik nauchnykh trudov. — Vladikavkaz, 2001. — P.37‒38.

5. Kormovaya baza — zalog effektivnogo vedeniya molochnogo skotovodstva Udmurtskoy Respubliki / E. M. Kislyakova, Yu. V. Isupova, S. L. Vorobeva, S.I. Kokonov // Uchenye zapiski Kazanskoy gosudarstvennoy akademii veterinarnoy meditsiny im. N. E. Baumana. — 2014. — Vol. 218. — No. 2. — P.135‒140.

6. Effektivnyy sposob povysheniya pitatelnoy tsennosti zerna ovsa i yachmenya / V. P. Klimenko, D. M. Krivosheev, A. B. Petrov, Kh. K. Khudyakova // Vestnik NGIEU. — 2017. — No. 8 (75). — P.34‒41.

7. Metody biokhimicheskogo analiza: spravochnoe posobie / pod red. B. D. Kalnitskogo. — Borovsk: VNIIFBiP, 1997. — 356 p.

8. Pererabotka zerna na kormovye sakhara dlya zhivotnykh / K. Ya. Motovilov, N. A. Shkil, V. V. Aksenov, A. I. Adonin, G. F. Pidenko, A. Yu. Ramazanov, D. N. Lukyanenko // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. — 2012. — No. 10. — P.43‒45.

9. Snopkov A. A. Zernovaya patoka: effektivnoe reshenie uglevodno-proteinovogo balansa korma / A. A. Snopkov // Nashe selskoe khozyaystvo. — 2011. — No. 4. — P.31.

10. Fitsev A. I. Sovremennye tendentsii v otsenke i normirovanii proteina dlya zhvachnykh / A. I. Fitsev, D. V Voronkova. — Moscow: VNIITEISKh, 1986. — 55 p.

11. Frank R. I. Polnotsennaya uglevodnaya dobavka dlya zhvachnykh zhivotnykh / R. I. Frank // Nivy Zauralya. — 2011. — No. 4. — P.1‒18.