Использование проращенного зерна пшеницы в экструзионных технологиях

Введение. В рыночных условиях сельскохозяйственные предприятия стремятся сократить издержки на производство. Развитие животноводческой отрасли напрямую связано с состоянием кормовой базы. Большая часть затрат на производство продукции приходится на получение кормов (65–75 %). Состав и питательная ценность рационов не всегда отвечает физиологическим потребностям сельскохозяйственных животных.

Для повышения продуктивности в состав рационов животных вводят кормовые добавки, используют различные способы подготовки кормов к скармливанию [1]. Одним из перспективных направлений повышения продуктивности скотоводства является использование сбалансированных рационов кормления животных по питательным и биологически активным веществам.

Обогащение кормов биологически активными веществами возможно за счет использования пророщенного зерна, имеющего в своем составе природные антиоксиданты, повышенное со- держание микронутриентов и легкоусвояемые формы питательных веществ [2–4].

При этом остается проблема получения и сохранности пророщенного зерна без ущерба для его уникальных свойств. Решение данной проблемы в скотоводстве возможно за счет подготовки зерновых кормов, обработанных методом экструдирования с предварительным проращиванием одного из компонентов.

В связи с этим актуальными являются исследования, направленные на подбор количественного и качественного состава пророщенного зерна в составе смеси перед экструдирова-нием корма.

Цель исследования: изучить влияние количественного состава смеси на основе пшеницы и пророщенного зерна пшеницы на качественные показатели экструдированного корма.

Задача исследования: определить качественные характеристики экструдированного корма в зависимости от доли вносимого в смесь пророщенного зерна пшеницы.

Объекты и методы исследования. Исследование по проращиванию зерна пшеницы Новосибирская 15 Элита и экструдированию образцов проводилось в Инжиниринговом центре ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет». Замачивание и проращивание производили в воде при температуре 20±1 °С. Зерно в течение 2 мин промывали проточной водой и замачивали в равном объеме в воде на 6 ч. После замачивания зерно промывали проточной водой в течение 1 мин. Набухшее зерно пшеницы влажностью 46 % и слоем 20 см проращивали в затемненных емкостях. Проращивание проводили при температуре воздуха 20 °С в течение 72 ч (с учетом времени замачивания). Каждые 6 ч зерно перемешивали для снижения температуры в толще зерновой массы и через 12 ч зерно промывали проточной водой в течение 1 мин для поддержания требуемой для прорастания влажности.

Пророщенное зерно (с ростками и корешками до 2 мм) смешивали с непророщенным зерном пшеницы. Полученные смеси экструдировали на экструдере ЭК-100. Биохимический анализ исходного сырья, пророщенной пшеницы и экструдированного корма проводили в Научноисследовательском испытательном центре Красноярского ГАУ.

Результаты исследования и их обсуждение. На начальном этапе для вывода экструдера на рабочий режим (120–130 ºС) экструдировали нативную пшеницу. При поступлении пророщенной пшеницы в экструдер установлено, что температура в течение 5 мин снижалась до 92 °С, а полученный стренг отличался повышенной влажностью (27–34 %). Поэтому, учитывая, что влажность пророщенной пшеницы составляла 49,4 % и оптимальную для осуществления процесса экструзии влажность сырья в пределах 18–20 %, готовили смеси с нативной пшеницей.

С целью выявления оптимального по питательным и энергетическим показателям состава кормов исследовано четыре варианта экструдированных смесей из нативного и пророщенного зерна пшеницы. Соответственно пророщенную пшеницу вносили в состав смесей в количестве 10; 15; 20 и 25 %. Химический состав зерна пшеницы в нативном и пророщенном состоянии, а также полученные экструдаты пшеницы и смесей на ее основе представлены на рисунке 1.

Отмечено, что в процессе экструзии содержание сырого протеина в пшенице изменяется незначительно (в пределах одного процента от нативной пшеницы). Количество крахмала и клетчатки снижается на 14,7 и 17,7 % соответственно, при этом в 2 раза увеличивается количество сахаров и на 4 % безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ). Содержание сырого жира и золы в экструдате снижалось в среднем в 1,4–1,5 раза.

В пророщенной пшенице количество сырого протеина меньше, чем в нативной пшенице, на 7,8 %; крахмала – на 14,7; БЭВ – на 1,1 %. Количество клетчатки и сахара увеличивалось на 40,3 и 20,8 % соответственно, сырого жира – на 20 %. Количество золы на 47 % ниже.

Содержание каротина в процессе экструзии не снижается, а в процессе проращивания наблюдается увеличение его количества на 80,9 %. Кроме того, в пророщенной пшенице содержание фосфора в 6 раз, а кальция в 1,5 раза выше, чем в нативном зерне.

Анализ экструдированных кормов из смесей нативного и пророщенного зерна пшеницы показал, что во всех исследуемых вариантах количество сырого протеина было ниже, чем в нативном и экструдированном зерне пшеницы. При этом количество протеина снижается с увеличением доли пророщенного зерна (рис. 1). В смесях, содержащих 10; 15 и 20 % пророщенного зерна, количество сырого протеина составляло соответственно 14,98; 14,87; 14,72 %. Смесь, содержащая 25 % пророщенной пшеницы отличалась более высоким содержанием протеина (15,04 %), что связано со снижением температуры протекания процесса экструзии (101 °С) в связи с более высокой влажностью сырья (23 %).

Содержание сырой клетчатки и сахара в экструдированных кормах повышалось с увеличением доли пророщенной пшеницы в составе смеси. Количество клетчатки изменялось в пределах от 3,56 % в варианте с добавлением 10 % пророщенного зерна до 6,24 % в варианте с 25 % пророщенного зерна пшеницы, количество сахара соответственно от 5,11 до 5,58 % в этих же вариантах. Содержание крахмала в экструдированных кормах составляло 23,2–26,8 %. Количество БЭВ в экструдированных смесях было выше, по сравнению с нативным зерном пшеницы, и ниже, чем в экструдированной пшенице, и варьировало в пределах 74,5–75,6 %

□ пшеница нативная

□ пшеница пророщенная

□ экструдат пшеница : пророщенная пшеница (15%)

fa экструдат пшеница : пророщенная пшеница (25%)

□ пшеница экструдированная

□ экструдат пшеница : пророщенная пшеница (10%)

sэкструдат пшеница : пророщенная пшеница (20%)

Рис. 1. Состав нативного и пророщенного зерна пшеницы и их смесей после экструзии (на сухое вещество)

Количество каротина в экструдированных кормах с пророщенной пшеницей значительно превышало его количество в зерне пшеницы как без обработки, так и после экструзии. Тем не менее, отмечено, что при увеличении количества пророщенного зерна пшеницы в составе смеси количество каротина значительно снижается. Так, при использовании смеси, содержащей 10 % пророщенной пшеницы, количество каротина составляло 7,4 мг/кг, при внесении 15 % пророщенного зерна снижалась до 5,2 мг/кг и далее до 4,8 и 4,5 мг/кг при увеличении количества пророщенного зерна в составе смеси.

Более высокое содержание сахара в полученных экструдированных кормах с добавлением пророщенной пшеницы позволит сократить расход других сахаросодержащих компонентов корма (корнеплоды), вводимых для поддержания сахаро-протеинового отношения рациона [5].

Увеличение содержания сахаров и каротина, снижение доли крахмала и БЭВ в экструдированных кормах с пророщенным зерном отмечалось в исследованиях других авторов [6, 7].

Изменение обменной энергии в исходном сырье и продуктах экструзии представлено на рисунке 2.

По сравнению с нативной пшеницей обменная энергия экструдирован-ной пшеницы увеличилась на 1,8 %, а пророщенной уменьшилась на 1,6 %.

Обменная энергия экструдированных смесей была ниже по сравнению с экструдатом пшеницы, но превышала нативную пшеницу. По мере увеличения количества пророщенного зерна в экструдированных смесях обменная энергия снижалась. Так, в варианте с добавлением 10 % пророщенной пшеницы обменная энергия готового корма составляла 12,7 МДж/кг, а с добавлением 25 % – 12,58 МДж/к

□ пшеница нативная

□ пшеница экструдированная

□ пшеница пророщенная s экструдат пшеница : пророщенная пшеница (10%) □ экструдат пшеница : пророщенная пшеница (15%) s экструдат пшеница : пророщенная пшеница (20%) И экструдат пшеница : пророщенная пшеница (25%)

Рис. 2. Обменная энергия нативного и пророщенного зерна пшеницы и их смесей после экструзии (на сухое вещество)

Таким образом, следует отметить, что подготовка кормов в скотоводстве за счет использования пророщенного зерна в составе смесей при экструдировании целесообразна по сравнению с экструдированием одного компонента.

Выводы. Проведенное исследование показало, что в экструдированной смеси с включением пророщенного зерна по сравнению с экструдированной пшеницей увеличивается содержание сахаров, каротина, сырой клетчатки, БЭВ и снижается доля сырого протеина, крахмала. С увеличением количества пророщенного зерна в экструдированных смесях обменная энергия уменьшается. При этом наиболее оптимальной по питательным и энергетическим показателям является экструдированная смесь с включением пророщенной пшеницы в количестве 15 %.