Химический состав рапса ярового, выращенного в условиях Вологодской области, и продуктов его переработки

Рапс (Brassica napus subsp. Napus) является культурой, которая широко применяется и в пищевой индустрии, и на производстве. В связи с этим на территории многих стран культура выращивается в промышленных масштабах. Традиционно мировые лидеры по выращиванию рапса – Канада и КНР. Но при этом значительная доля его посевных площадей характерна для других азиатских стран, а также Дании, ФРГ, Чешской Республики и Российской Федерации (Белова, 2010).

Являясь источником масла и одновременно сырого протеина, рапс играет существенную роль в решении вопросов протеинового питания сельскохозяйственных животных. В основной массе его выращивают с целью получения масла, при этом не только в продуктовых, но и в индустриальных целях. Все дело в рентабельности, безотходности и полезных свойствах рапса, используемого в аграрном хозяйстве. Эти факты и определяют актуальность его изучения. Новизна исследования заключается в оценке сохранности химического состава рапса, выращенного в условиях Вологодской области, и продуктов его переработки, а также в сравнении результатов с принятыми нормативными значениями.

Целью исследований является оценка качественных показателей семян рапса ярового, выращенного в условиях Вологодской области, и продуктов его переработки.

Задачи исследований:

– изучить статистические данные по выращиванию и переработке рапса в России и Вологодской области;

– изучить химический состав и питательность семян рапса, жмыха рапсового после первого и второго пресса, фузы рапсовой, продуктов переработки рапса;

– сравнить полученные результаты с утвержденными нормативными значениями;

– подготовить рекомендации по использованию рапса и продуктов его переработки.

Методика проведения исследований

Базой для исследования являются корма, поступающие на анализ в лабораторию СЗНИИМЛПХ. Качество кормов учитывалось по фактическим данным на период 2020‒2021 гг. Содержание питательных веществ определяли в соответствии с ГОСТами: ГОСТ 13496.4-2019. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина (определение азота по Кьельдалю). Сырая клетчатка метод Ганне Берга – Штокмана; ГОСТ 13496.15-2016. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения массовой доли сырого жира; ГОСТ 31640-2012. Корма. Методы определения содержания сухого вещества; ГОСТ 32933-2014 (ISO 5984:2002). Корма, комбикорма. Метод определения содержания сырой золы. Расчет питательности проводили согласно ГОСТ 11048-95. Межгосударственный стандарт. Жмых рапсовый; ГОСТ 30257-95. Межгосударственный стандарт. Шрот рапсовый то-стированный.

Обзор литературных источников

Рапс – травянистое однолетнее растение рода капустных, естественный амфи-диплоид, происходящий от сурепицы и капусты. В отличие от них рапс не имеет единого дикорастущего предка. Иначе, о данном растении необходимо говорить как о независимой полной культуре, способной к увеличению и размножению. Она бывает яровой и озимой (Газиев, 2017; Bogatyreva et al., 2019).

Озимый вид отличается значительным количеством масла в зернах. Однако озимый рапс не любит континентальный зимний климат, по этой причине в странах с таким климатом предпочтительнее высажи- вать яровой рапс. Озимые виды рапса дают хорошую зеленую массу очень рано (в то время, когда еще отсутствуют другие культуры), по содержанию протеина она аналогична зеленой массе люцерны посевной.

Озимые виды высаживают в третью декаду августа, т. к. в данный период температура грунта оптимальна. К зиме культура содержит примерно 8 листков, а также довольно мощный ствол, по этой причине способна спокойно перенести холода. Для высадки также подходят хорошо удобренные суглинистые и супесчаные почвы. Культура «не любит» большого количества влаги (Карпачев, Пастухов, 2007; Ториков и др., 2013).

Яровые виды рапса называются кольза. В случае если зеленая масса скашивается до начала цветения, то сохранившаяся в грунте надземная часть за короткий срок отрастает и приносит свежий урожай. Кользу допускается высаживать ранней весной при температуре грунта 5–7 ⁰C, а период посадки зависит от определенных погодных условий района. Сажают зерно, как правило, на глубину 2 см, с междурядьями в 15 см. Примерная норма частоты – 120 растений на 1 м ² .

Уборка урожая происходит при созревании зерен: они должны быть зрелыми, с содержанием влаги от 9 до 12%, цвет стручка – желто-зеленый. Случается, что на одном поле культура развивается неравномерно. В данном случае приходится использовать раздельную уборку. Уборка рапса озимых и яровых видов почти никак не отличается по технологическим процессам, изменяются только сроки сбора урожая (Крадецкая и др., 2018).

В особенности увеличилась роль данной культуры после формирования передовых низкоглюкозинолатных сортов. Рапсовые жмыхи и шроты также являются неплохим источником минеральных веществ. Масло, полученное из рапса, – ресурс незаменимых жирных кислот. Оно содержит огромное количество витамина Е, богато полиненасыщенными жирными кислотами, которые содействуют укреплению стенок кровеносных сосудов и уменьшению степени холестерина в крови животных (Карпачев, Манаенков, 2014; Пономаренко, 2012).

Шрот рапсовый – это побочный продукт при производстве рапсового масла.

Масло получается в два этапа.

• 1.    Семена рапса сперва измельчаются и разогреваются, что увеличивает выход масла на окончательной стадии автоматического отжима. Произведенный подобным способом жмых рапсовый все еще содержит остаточную жирность в степени 8–18%.

• 2.    С помощью растворителя (к примеру, гексана) значительная доля оставшегося масла экстрагируется (остаточная маслянистость в шроте составляет 2–3%). Растворитель удаляется из шрота рапсового благодаря воздействию на него паром под высоким давлением (тостирование).

Переработка маслосемян осуществляется в прессцехе с применением эффективных технологических процессов двукратного прессования с экструзией с получением 2/3 масла холодного отжима и 1/3 масла горячего отжима, а также жмыха рапсового с байпас-протеином, который в наибольшей степени подходит для кормления молочных коров ( рис. 1 ).

Сначала продукт проходит через первый пресс, затем направляется в экструдер, где разминается и нагревается на короткий срок, при этом давление высокое. После продукт с помощью конвейера передается в шнековый пресс для конечного отжима.

Семена, масличность которых более 25%, как правило, перерабатываются с применением метода двукратного отжима с экструзией. После применения данного метода обработки получаем качественное фильтрованное масло и жмых, который затем используется в кормлении

Рис. 1. Модульный прессцех: а – предварительная подготовка семян, б – 1 пресс «форпресс», 2 пресс «окончательный маслопресс», в – сепарационная ванна, г – фильтрация масла, д – хранение жмыха

Источник: официальный сайт компании ООО «Фармет». URL: животных, поскольку, если сравнивать с шротом, количество масла в жмыхе больше, а также после экструзии все антинутриенты удаляются из жмыха.

Содержание сырого протеина в шроте из рапса значительно меньше, чем в шроте из сои (34–36%). Качество белка с точки зрения количества в нем незаменимых аминокислот очень хорошее. Шрот рапсовый содержит много метионина (Гридюшко, Истранин, 2018; Полянская и др., 2018; Фоменко, Богатырева, 2022).

Жмых рапсовый– это продукт переработки на производстве рапсового масла. Семена рапса дробят и нагревают, что увеличивает выделение масла при дальнейшей процедуре отжима. Процедура отжима совершается чаще всего с помощью винтовых прессов (экспелле- ров), по этой причине жмых рапсовый еще называют «рапсовый экспеллер».

Жмых рапсовый содержит от 4 до 18% сырого жира (Кононенко и др., 2014). Из-за весьма высокой изменчивости этого показателя при закупке данного продукта немаловажно иметь понятие не только о количестве таких показателей, как сырой протеин и сырая клетчатка, но и о содержании сырого жира. Качество белка соответствует белку шрота рапсового, содержание белка составляет от 31 до 36%, в зависимости от содержания сырого жира.

Результаты исследований

Посевные площади рапса в 2021 году достигли исторически высоких отметок и составили 1682,0 тыс. га ( рис. 2 ). Это на 193,8 тыс. га (13,0%) больше, чем в 2020 году. Немаловажно выделить, что основной объем высева в 2021 году пришелся на рапс яровой. Объемы высева рапса ярового расширились на 225,0 тыс. га (19,1%) до 1406,0 тыс. га по отношению к 2020 году. Объемы высева рапса озимого, который отличается более высокой урожайностью, напротив, снизились (276,0 тыс. га, что на 31,0 тыс. га меньше, чем в 2020 году).

Объемы производства рапсового жмыха и шрота в России в 2021 году составили

Рис. 2. Динамика посевных площадей рапса в РФ, 2020–2021 гг., тыс. га

Источник: данные Росстата. URL:

1160,0 тыс. т, что на 2,7% больше объемов 2020 года (1130,0 тыс. т) ¹ . В Вологодской области также наблюдается увеличение объемов сбора рапса. Так, за три года в регионе число сельхозпредприятий, выращивающих рапс, увеличилось в три раза. Если в 2018 году было посеяно 90 га культуры в трех хозяйствах Грязовецкого района, то в 2021 году рапс выращивался уже в девяти хозяйствах Вологодского, Шекснинского и Грязовецкого районов на общей площади более 2000 га. Сельхоз-организациями произведено 2,0 тыс. т семян данной культуры (2019 год – 0,6 тыс. т). Наибольшая урожайность семян составила 22 ц/га. В целом в хозяйствах заготовлено почти 3 тыс. т семян в амбарном весе, несмотря на неблагоприятные погодные условия ² .

Зерна рапса имеют своеобразный химический состав, отличающий их от семян большинства других масличных культур ( табл. 1 ). В семенах рапса содержится 35–50% сырого жира, 18–31% хорошо сбалансированного по аминокислотам протеина, 5–7% сырой клетчатки. По содержанию жира и сумме жира и протеина рапс превосходит сою, не уступает подсолнечнику и горчице (Пономаренко, 2014).

Таблица 1. Химический состав и питательность семян рапса, заготовленных в хозяйствах Вологодской области

Показатель			Содержание
Питательная ценность			2020 год	2021 год
Обменная энергия	Натур.	МДж	12,45	15,14
	АСВ	МДж/ кг	13,44	16,07
Кормовые единицы	Натур.	кг	1,27	1,55
	АСВ	кг/кг	1,37	1,65
Переваримый протеин	Натур.	г	183,52	184,91
	АСВ	г/кг	197,20	195,95
Химический состав
Сухое вещество	Натур.	г	928,36	930,19
Сырая зола	Натур.	г	44,06	43,96
	АСВ	%	4,75	4,66
Сырой протеин	Натур.	г	177,52	228,59
	АСВ	%	19,10	24,57
Сырая клетчатка	Натур.	г	19,91	21,72
	АСВ	%	2,14	2,33
Сырой жир	Натур.	г	398,43	336,03
	АСВ	%	42,90	35,71
Безазотистые экстрактивные вещества	Натур.	г	109,20	119,69
	АСВ	%	11,47	12,67
АСВ – абсолютно сухое вещество. Источник: исследования авторов.

По данным табл. 1 видно, что содержание сырого протеина семян рапса за 2021 год

Таблица 2. Химический состав и питательность жмыха рапсового, произведенного в хозяйствах Вологодской области

Показатель 2020 год 2021 год Питательная ценность 1 пресс 2 пресс 1 пресс 2 пресс Обменная энергия натур МДж 12,77 12,73 11,87 11,77 АСВ МДж/кг 13,65 13,54 12,78 12,63 Кормовые единицы натур кг 1,29 1,29 1,21 1,19 АСВ кг/кг 1,38 1,37 1,31 1,28 Переваримый протеин натур г 308,48 314,84 284,89 291,18 АСВ г/кг 329,86 334,85 306,69 312,40 Химический состав Сухое вещество натур г 935,15 940,24 928,94 932,06 Сырая зола натур г 62,19 62,75 62,62 63,32 АСВ % 6,65 6,67 6,74 6,79 Сырой протеин натур г 367,23 374,82 357,62 365,36 АСВ % 39,27 39,86 38,49 39,19 Сырая клетчатка натур г 104,08 102,21 102,41 102,55 АСВ % 11,13 10,87 11,02 11,00 Сырой жир натур г 120,95 111,82 107,97 96,29 АСВ % 12,93 11,89 11,62 10,33 Безазотистые экстрактивные вещества натур г 280,69 288,65 298,32 304,54 АСВ % 30,02 30,69 32,11 32,67 Источник: исследования авторов. превосходит показатели 2020 года на 5,47%, по концентрации обменной энергии – на 19,56%, по уровню сырого жира наблюдается уменьшение на 7,19%.

Помимо содержания основных питательных веществ в семенах рапса было исследовано их наличие в продуктах его переработки после отжима ( табл. 2 ). В процессе двукратного прессования количество сырого протеина между форпрес-сом и окончательным маслопрессом увеличилось на 0,59% в 2020 году и 0,70% в 2021 году. Доля сырого жира снизилась на 1,04 и 1,29% соответственно.

Затем отжатое масло попадает в седиментационную ванну, где фуза оседает и после этого отправляется на повторный отжим ( табл. 3 ). Фузы масличные относятся к возвратным отходам и представляют собой баковые отстои, образующиеся в процессе хранения растительных масел на складе сырья и готовой продукции. Фузы состоят из масла, фосфатидов, влаги

Таблица 3. Химический состав и питательность фузы рапсовой, произведенной в хозяйствах Вологодской области (усредненные данные за 2020–2021 гг.)

Показатель Содержание Питательная ценность Обменная энергия натур МДж 12,62 АСВ МДж/кг 13,27 Кормовые единицы натур кг 1,43 АСВ кг/кг 1,50 Переваримый протеин натур г 233,35 АСВ г/кг 245,50 Химический состав Сухое вещество натур г 950,68 Сырая зола натур г 51,02 АСВ % 5,37 Сырой протеин натур г 306,82 АСВ % 32,27 Сырая клетчатка натур г 188,59 АСВ % 19,84 Сырой жир натур г 374,23 АСВ % 39,36 Безазотистые экстрактивные вещества натур г 30,02 АСВ % 3,16 Источник: исследования авторов. и примесей, сопутствующих маслу и извлекаемых при его производстве.

Отфильтрованное масло перекачивается в емкость для хранения. Хранилище может быть оборудовано насосом выдачи, что помогает транспортировать масло из хранилища в транспортное средство, и т. д. Также вместе с насосом поставляется рабочий стол с краном, что дает возможность разливать масло по бутылкам или другим емкостям.

По данным анализа физических примесей (фуз) содержание сырого протеина ниже на 6,92–7,59% по сравнению с показателями жмыха рапсового. Наблюдается высокое содержание сырого жира.

Инновационные технологические процессы, а также биотехнологии позволяют получать из рапсового жмыха и шрота не только концентрированные, но и пищевые белковые продукты. Так, например, за анализируемый период наблюдается незначительное увеличение сырого протеина в жмыхе на 0,38%, в шроте – на 0,72%, снижение сырой клетчатки – на 0,87 и 0,50% соответственно (табл. 4).

При изучении химического состава семян рапса установлено, что содержание сырого протеина за 2021 год превосходит показатели 2020 года на 5,47%, по концентрации обменной энергии – на 19,56%, по уровню сырого жира наблюдается уменьшение на 7,19%. При извлечении масла из семян рапса методом прессования содержание сухого вещества составило в 2020 году от 928,94 до 935,15 г, а в 2021 году – 932,06–940,24 г, наблюда-

Таблица 4. Химический состав и питательность продуктов переработки рапса, выращенного в хозяйствах Вологодской области

Показатель			Жмых		Норма, ГОСТ	Корма России	Шрот		Норма, ГОСТ	Корма России
			2020 год	2021 год			2020 год	АСВ
Питательная ц	енность
Обменная энергия	натур	МДж	11,84	10,89			10,73	10,72
	АСВ	МДж/кг	13,01	11,97	11,50	11,34	12,03	12,13	10,60	11,36
Кормовые единицы	натур	кг	1,18	1,13			1,04	1,03
	АСВ	кг/кг	1,30	1,24		1,17	1,16	1,17		1,00
Переваримый протеин	натур	г	303,65	268,95			311,23	310,95
	АСВ	г/кг	333,51	295,55		262,00	349,07	351,81		318,00
Химический состав
Сухое вещество	натур	г	910,45	910,01		900,00	891,62	883,87		900,00
Сырая зола	натур	г	62,60	61,98			64,35	63,92
	АСВ	%	6,87	6,81			7,22	7,23
Сырой протеин	натур	г	357,21	360,47			360,30	363,56
	АСВ	%	39,23	39,61	37,00	32,80	40,41	41,13	37,00	37,80
Сырая клетчатка	натур	г	106,88	98,88			94,86	89,66
	АСВ	%	11,74	10,87	16,00	11,30	10,64	10,14	10,60	11,80
Сырой жир	натур	г	85,65	92,39			10,35	15,21
	АСВ	%	9,41	10,15	–	8,70	1,16	1,72		2,20
Безазотистые экстрактивные вещества	натур	г	291,53	296,63			347,84	345,49
	АСВ	%	32,02	32,59	–	22,90	39,01	39,09		30,60

Источники: исследования авторов; ГОСТ 30257-95 Шрот рапсовый тостированный; ГОСТ 11048-95 Жмых рапсовый; Корма России (химический состав и питательность) сертификат соответствия № POCC RU.ME20.H00211 от 08.04.1999. URL: ется увеличение количества сырого протеина между форпрессом и окончательным маслопрессом на 0,59% в 2020 году и 0,70% в 2021 году исследований, снижение сырого жира на 1,04 и 1,29% соответственно. Основные показатели питательности анализируемых кормов, такие как сырой протеин, превосходят данные ГОСТ на 2,42% у жмыха и 3,77% у шрота, содержания сырой клетчатки в жмыхе ниже на 4,69%, в шроте – больше на 0,04% в среднем за два года. Показатели обменной энергии жмыхов составили 0,99 МДж/ кг, шротов – 1,48 МДж/кг, что превосходит нормативные показатели. Таким образом, в ходе сравнения результатов исследований и нормативов выявлено, что качественные характеристики продуктов переработки рапса, выращенного в Вологодской области, соответствуют принятым нормам по ГОСТ, а по ряду показателей их превышают.

Выводы

При изучении химического состава семян рапса установлено, что содержание сырого протеина в них за 2021 год превосходит показатели 2020 года на 5,47%, по концентрации обменной энергии – на 19,56%, по уровню сырого жира наблюдается уменьшение на 7,19%. При извлечении масла из семян рапса методом прессования содержание сухого вещества составило в 2020 году от 928,94 до 935,15 г, а в 2021 году 932,06–940,24 г, количество сырого протеина между форпрессом и окончательным маслопрессом возросло на 0,59% в 2020 году и 0,70% в 2021 году, сырого жира – снизилось на 1,04 и 1,29% соответственно. Основные показатели питательности анализируемых кормов, такие как сырой протеин, превосходят данные ГОСТ на 2,42% у жмыха и 3,77% у шрота, сырой клетчатки в жмыхе меньше на 4,69%, в шроте больше на 0,04% в среднем за два года. Показатели обменной энергии жмыхов составили 0,99 МДж/кг, шротов – 1,48 МДж/кг, что превосходит нормативные показатели.

Таким образом, рапс – ценная кормовая культура с высоким содержанием протеина, углеводов и жира. Расширение посевных площадей рапса в Вологодской области и имеет важное экономическое и агротехническое значение.