Разработка технологии, обеспечивающей повышение кормовой ценности зерна бобовых культур для производства комбикормов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.01, кандидат технических наук Трунова, Любовь Анатольевна

• Трунова, Любовь Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Трунова, Любовь Анатольевна

Г0 СтР

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ЗЕРНА БОБОВЫХ КУЛЬТУР В КОМБИКОРМАХ

1.1 Основные источники кормового белка

1.2 Особенности биохимического состава зерна бобовых культур

1.3 Антипитательные и токсические вещества зерна бобовых культур

1.4 Способы обработки зерна бобовых культур

1.5 Выводы

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Объекты и методы проведения исследований

2.1.1 Методы определения физико-механических свойств и химического состава

2.1.2 Методы определения антипитательных и токсических веществ

2.1.3 Методика исследования эффективности обработки зерна бобовых культур

2.1.4 Методика оценки эффективности использования комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур

2.1.5 Описание экспериментальных установок

2.2 Результаты и обсуждение проведенных исследований 59 4 2.2.1 Изучение физико-механических свойств и химического состава зерна бобовых культур

2.2.2 Оценка качества протеина зерна бобовых культур

2.2.3 Оценка антипитательных и токсических веществ зерна бобовых культур

2.2.4 Изучение эффективности инактивации антипитательных веществ зерна бобовых культур

2.2.4.1 Исследование показателей качества сои, обрабатываемой известными способами

2.2.4.2 Исследование эффективности обработки зерна кормовых гороха, бобов, вики, люпина различными способами ш 2.2.4.3 Изучение влияния химических и биологических факторов на антипитательные вещества зерна бобовых культур

2.2.5 Определение рациональных режимов обработки зерна бобовых культур

2.2.5.1 Исследование процесса пропаривания зерна кормовых гороха, бобов, вики

2.2.5.2 Изучение влияния температуры зерна на антипитательные вещества и качество белка кормовых гороха, бобов, вики

2.2.5.3 Исследование режимов экструдирования семян сои

2.2.6 Исследование режимов совместного экструдирования сои с бобовыми или зерновыми культурами

2.2.7 Зоотехнические исследования по использованию обработанного зерна бобовых культур в составе комбикормов для сельскохозяст-венной птицы и животных

2.2.7.1 Исследование по использованию обработанного кормового гороха

2.2.7.2 Зоотехническая оценка полножирной сои и соевых концентратов в составе комбикормов для сельскохозяйственной птицы

2.2.7.3 Эффективность применения полножирной сои и соевых концентратов в комбикормах для молодняка свиней

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Технология переработки зерна бобовых культур с низким уровнем антипитательных веществ в производстве комбикормов

3.2 Технология переработки семян сои

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Расчет экономической эффективности от внедрения линии переработки сои на комбикормовом предприятии

4.2 Экономическая эффективность применения комбикормов, содержащих полножирную сою или соевый концентрат, на птицефабрике

4.3 Экономическая эффективность применения полножирной сои и соевого концентрата в составе комбикормов для молодняка свиней 174 ВЫВОДЫ 175 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 177 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии, обеспечивающей повышение кормовой ценности зерна бобовых культур для производства комбикормов»

В условиях интенсивного ведения животноводства, проблема обеспечения его кормовым белком имеет исключительную важность. Белок является незаменимым компонентом всех рационов. Сбалансированность кормов по белку снижает затраты на производство единицы продукции и себестоимость, повышает рентабельность животноводства. При производстве комбикормов в качестве источника белка используются компоненты растительного, животного и микробиологического происхождения. К первым относятся жмыхи и шроты, и в незначительном количестве горох; ко вторым - рыбная, мясная и мясокостная мука; к третьим - кормовые дрожжи и различные их модификации, например, биотрин, билотин и др. Каждый из перечисленных компонентов имеет свои преимущества и недостатки. Например, использование животного белка сдерживается его дороговизной. Жмыхи и шроты содержат большое количество клетчатки. Микробный белок в больших количествах (не более 4-5 % или 20 % по протеину) не используется из-за негативного влияния нуклеиновых кислот на организм животных. Удельная масса перечисленных компонентов в вырабатываемых отечественной промышленностью комбикормах составляет: горох - 3,5 %; жмыхи и шроты -8-9 %; корма животного происхождения - 0,7 - 1,0 %, что является явно недостаточно. Увеличение производства гороха часто сдерживается низкой, по сравнению со злаковыми культурами, урожайностью. Поэтому важным резервом для улучшения баланса белка в комбикормовой промышленности является расширение в посевах других, кроме гороха, зернобобовых культур.

Актуальность проблемы

В современных условиях появления новых высокопродуктивных пород и кроссов сельскохозяйственных животных и птицы, приоритетным направлением является производство полнорационных сбалансированных комбикормов высокого качества. Повышение качества комбикормов сдерживается дефицитом белкового сырья.

Из белковых компонентов в составе комбикормов в настоящее время используется дорогостоящий животный белок и импортируемый из-за рубежа соевый шрот. Зернобобовые культуры, за исключением гороха, который в незначительных количествах присутствует в рецептах, практически не применяется в производстве комбикормов. В последнее время российскими селекционерами созданы новые сорта бобовых культур (кормовой горох или пелюшка, вика, люпин, кормовые бобы), которые требуют изучения. Кроме того, в России увеличились посевные площади, занятые под соей, которую стали районировать не только на Дальнем Востоке, но и в Ставропольском, Краснодарском краях и даже в некоторых районах Центрального Черноземья. Одним из перспективных направлений использования сои является создание высокоэнергетического корма, способного заменить в составе комбикормов животный белок и растительное масло.

Широкое применение зернобобовых культур в производстве комбикормов сдерживается наличием в них антипитательных веществ, ингибирующих протеолитические ферменты желудочно-кишечного тракта животных (ингибиторы трипсина, химотрипсина), оказывающие отрицательное воздействие на переваримость питательных и минеральных веществ (таннины, фитиновая кислота, металлсвязывающие компоненты, лектины), влияющих на вкусовые качества корма (сапонины). Более того, зернобобовые культуры содержат вредные вещества токсического действия (цианогенные гликозиды, алкалоиды), вызывающие в определенных концентрациях отравление животных.

При нагревании большинство антипитательных веществ теряют свою активность. Однако, зерно бобовых культур до настоящего времени используется на кормовые цели в необработанном виде. Семена сои вообще не используются в кормопроизводстве, так как присутствующие в ней антипитательные вещества не только снижают эффективность, но и приводят к различным заболеваниям животных. Технология тепловой обработки зерна кормового гороха, вики и других бобовых культур до настоящего времени не разрабатывалась. В связи с этим проведение исследований, направленных на повышение кормовой ценности зерна бобовых культур путем инактивации антипитательных веществ с применением его в составе комбикормов различного целевого назначения взамен животного белка, соевого шрота и растительного масла является актуальным.

Цель и задачи исследования

Целью работы является повышение кормовой ценности зерна бобовых культур (кормового гороха, кормовых бобов, вики, люпина, сои) за счет инактивации антипитательных веществ и использование его в составе комбикормов различного целевого назначения и кормовых концентратов. Для достижения ^ поставленной цели предполагалось решение следующих задач: изучение зерна бобовых культур (кормового гороха, кормовых бобов, вики, люпина и сои) перспективных сортов на основе анализа химического состава, антипитательных и вредных веществ с выявлением целесообразности его обработки и использования в качестве компонента комбикорма; определение эффективности различных способов обработки, обеспечивающих снижение антипитательных свойств и повышение переваримости питательных веществ зерна бобовых культур; изучение кинетики инактивации ингибиторов трипсина, химотрипсина и изменения белковой фракции зерна кормового гороха, кормовых бобов, вики; разработка рациональных режимов обработки; Л - изучение процесса экструдирования сои и ее композиций с другими бобовыми культурами при использовании экструдеров различных марок и разработка рациональных режимов; разработка рецептов комбикормов и кормовых соевых концентратов с использованием обработанного зерна бобовых культур, исследование их качественных характеристик и питательности; зоотехническая оценка комбикормов и кормовых соевых концентратов, содержащих обработанное зерно бобовых культур на сельскохозяйственных животных и птице; ф - разработка технологической линии переработки зерна бобовых культур при производстве комбикормов и кормовых соевых концентратов. разработка технологического регламента и технических условий на продукцию для реализации технологии в производстве. Научная новизна работы

Изучено влияние тепловой обработки на антипитательные вещества и белковой комплекс кормовых гороха и бобов, вики, люпина перспективных сортов и выявлен наиболее эффективный способ повышения кормовой ценности данного зерна - экструдирование с пропариванием. Научно обоснованы режимы обработки, обеспечивающие инактивацию антипитательных веществ без ухудшения качества белка. ^ Исследован процесс экструдирования полножирной сои с применением экструдеров различных марок. Обоснована совместная переработки сои с другими бобовыми культурами, в частности с горохом, для использования в составе комбикормов.

Определены нормы ввода полножирной сои в рецепты комбикормов для цыплят-бройлеров, кур-несушек, молодняка свиней.

Практическая ценность

Разработана технология повышения кормовой ценности зерна бобовых культур за счет снижения активности антипитательных факторов.

Разработаны и апробированы рецепты комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур, и кормовых соевых концентратов для сельскохозяйственной птицы и молодняка свиней.

Установлены рациональные режимы процесса экструдирования гороха, кормовых бобов, пелюшки, вики, сои и ее композиций с другими бобовыми культурами.

Проведены зоотехнические испытания комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур, на птицефабрике «Гремколодезная» и в спецхозе «Вишневский», Воронежской области.

Основные результаты работы внедрены в цехе комбикормов спецхоза «Вишневский», Воронежской области; на заводе ООО «НПК «Белком», г. Курган, в производстве ООО «НПП «Экспро», г. Старый Оскол, Белгородской области.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены на заседаниях Ученого совета Всероссийского научно-исследовательского института комбикормовой промышленности (г. Воронеж, 1992-2003 гг.), научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского аграрного университета им. К.Д. Глинки (1995:96 гг.), научно-практических семинарах и конференциях, проводимых во Всероссийском научно-исследовательском институте комбикормовой промышленности (20012005 гг.).

Заключение диссертации по теме «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства», Трунова, Любовь Анатольевна

ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы и практические рекомендации.

1. Бобовые культуры перспективных сортов: горох Орловчанин, кормовые бобы Янтарные, пелюшка Орпелла, вика Орловская-84, соя Белгородская-48, люпин Ладный, содержащие от 20 до 35% белка и все незаменимые аминокислоты, целесообразно использовать в производстве комбикормов в качестве заменителя животного белка и соевого шрота при условии балансирования их по метионину и лизину.

2. Зерно бобовых культур выше названных сортов, за исключением люпина, обладает средним уровнем трипсин- и химотрипсинингибиторной активности, соя - высоким. В бобовых культурах обнаружены и количественно определены вещества токсического действия (цианогенные гликозиды в вике - 2,73 мг/100 г и алкалоиды в люпине - 0,06 % 0,67 %).

3. Средний уровень содержания антипитательных и токсических веществ в зерне гороха, пелюшки, вики и люпина предопределяет необходимость его специальной обработки, снижающей активность ингибиторов трипсина и химотрипсина и разрушающей структуру алкалоидов люпина. Высокий уровень содержания антипитательных веществ в сое требует обязательной ее обработки.

4. Сравнение различных способов тепловой обработки, используемых в комбикормовой промышленности, с точки зрения влияния на антипитательные факторы и белковый комплекс зерна гороха, пелюшки, вики, люпина и кормовых бобов показало, что наиболее эффективным является пропаривание и экс-трудирование.

5. Пропаривание зерна при давлении пара 0,15 - 0,25 МПа до влажности 16-18% и последующее экструдирование при температуре 110-125°С приводит к инактивации ингибиторов трипсина и химотрипсина на 70-80 %, незначительному росту атакуемости белков трипсином и повышению в 2,5-4 раза атакуемости углеводов амилазами.

6. Снижение активности ингибитора трипсина сои без ухудшения качества белка и сохранения допустимого уровня его растворимости достигается путем экструдирования ее при температуре 125-130°С. Данная температура обеспечивается применением в выходной головке экструдера фильеры с отверстием диаметром 3-4 мм.

7. Совместная переработка семян сои с бобовыми культурами в соотношении 1:1 повышает стабильность работы и производительность экструдера, позволяет получить кормовые соевые концентраты с низким уровнем антипитательных веществ при температуре обработки 125-135оС, которая достигается использованием в выходной головке экструдера фильеры с отверстием 4-5 мм.

8. Зоотехническая оценка показала повышение эффективности комбикормов, содержащих обработанное зерно бобовых культур. Ввод полножирной сои в состав комбикорма для цыплят-бройлеров, кур-несушек и молодняка свиней в количестве, соответственно, 15-25%, 15% и 10% взамен соевого шрота, растительного масла и, частично, рыбной муки обеспечивает повышение продуктивности животных и птицы, снижение затрат корма. Наибольшая эффективность получена в результате применения соевых концентратов.

9. Для промышленной реализации технологии переработки семян соевых бобов разработаны ТУ 9296-038-00932117-2004 «Соя полножирная кормовая. Технические условия» и ТУ 9296-039-00932117-2004 «Корм соевый. Технические условия», TP 00932117-01-2003 «Технологический регламент линии производства кормовых соевых продуктов».

10. Разработанная технология переработки сои позволит экономить дорогостоящее сырье животного происхождения, соевый шрот и растительное масло с получением прибыли в размере 2 млн. 129 тыс. рублей в год от реализации 3468 тонн кормового соевого концентрата. Использование комбикормов с полножирной соей обеспечит увеличение прибыли в размере 9 рублей на одного цыпленка-бройлера в год, с соевым концентратом - в размере 45 рублей на одну курицу-несушку или 99 рублей на одного поросенка.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Трунова, Любовь Анатольевна, 2005 год

1. Агре Д.И., Моисеев В.И. Желтый кормовой люпин и плодородные поч-вы.//Кормовые культуры, 1991.- № 2.- С.26-27.

2. Алексеев Е.К. Однолетние кормовые люпины.//М.:Колос, 1968. 264 С.

3. Бенкен И.И. и др. Активность ингибиторов трипсина и химотрипсина в семенах гороха// Бюл. ВИР, 1988,- Вып. 193.- С.37 40.

4. Бенкен И.И. и др. Белок и белковые ингибиторы пищеварительных протеиназ в семенах различных сортов нута.//Тр. по прикл. бот. ген. и сел., 1981 .-Том 70.-Вып. 3,- С. 3 -10.

5. Бенкен И.И. и др. Источники низкого содержания антипитательных веществ в семенах вики посевной.// Бюл. ВИР, 1989.- Вып. 193.- С. 67 70.

6. Бенкен И.И. Определение активности ингибиторов трипсина в семенах зерновых бобовых культур казеинолитическим методом.//Бюл. ВИР, 1982.- Вып. 121,-С. 65-70.

7. Бенкен И.И. Определение активности ингибиторов химотрипсина с использованием казеина в качестве субстрата.// Бюл. ВИР, 1983.- Вып. 136.-С. 74-78.

8. Бенкен И.И., Макашова Р.Х. Некоторые показатели питательной ценности кормового гороха.//Бюл. ВИР, 1977,- Вып. 3.- С. 77 80.

9. Богданов Г.А., Зверев А.И. и др. Справочник по кормам и кормовым добавкам.//Киев: Урожай, 1984. 248 С.

10. Боднар Г.В., Лавриненко Г.Т. Зернобобовые культуры.// М.:Колос, 1977256 С.

11. Бойко Л.Я., Каликина Т.Ф., Трунова Л.А. Эприн.//Мукомольно-элеваторная и комбимкормовая промышленность, 1986.- № 10.- С. 4243.

12. Бойко Л., Зоткин В., Трунова Л., Демченко Н. Получение кормовой полножирной сои на современных экструдерах,//Комбикорма, 2003.-№ 8.-С.

13. Бортников С. Эффективность использования полножирной экструдиро-ванной сои//Комбикорма,2005.- №1,- С.51,52. •

14. Вавилов П.А., Посыпанов Г.С. Бобовые культуры и проблема растительного белка.// М.-.Россельхозиздат, 1983.-256 С.15