Распределение некоторых химических элементов в активированном зерновом сырье

Введение. Глубокая переработка зернового сырья является необходимым условием успешного развития кормопроизводства. Используемые до сих пор методы подготовки кормов к скармливанию не позволяют в полной мере задействовать в промышленном птицеводстве весь арсенал кормовых средств. В рационах кормления сельскохозяйственной птицы недостаточно используются ячмень, овес, отруби, зерноотходы, что связано с высоким содержанием в них клетчатки, не гидролизуемой ферментными системами моногастричных животных. При этом все перечисленное зерновое сырье содержит полный набор необходимых элементов питания, макро- и микроэлементов, некоторых витаминов, и вопрос заключается лишь в их доступности.

Доступность элементов питания при измельчении зерновых субстратов с высоким содержанием клетчатки до 200–600 мкм значительно увеличивается за счет увеличения площади контакта «субстрат–фермент» в желудочно-кишечном тракте моногастричных животных [1–8]. Характер же распределения минеральных элементов в кормовых частицах разного размера практически не изучен, поскольку этому вопросу не придавалось большого практического значения. Ограничивались лишь тем, что проблема минерального баланса в рационах животных решается простым введением в них неорганических солей, что не соответствует требованиям стандартов при производстве органической продукции животноводства.

Цель исследований . Решение проблемы обеспечения минерального баланса в птицеводстве особой подготовкой растительного сырья к скармливанию.

Задачи исследований : оценить фракционный состав активированного зернового сырья; выявить характер распределения макроэлементов в зависимости от размера кормовых частиц.

Материалы и методы исследований . Работа выполнялась на базе лаборатории новых кормовых средств Новосибирского государственного аграрного университета, аналитической лаборатории Института неорганической химии СО РАН.

Материалом для исследований служило зерновое сырьё с высоким содержанием клетчатки: ячменя, овса, зерноотходов. Пшеница являлась эталоном сравнения. Размол проводился на пальцевой мельнице. В результате отсеивания на ситах были получены фракции с размерами частиц 200, 400, 600, 800, свыше 800 мкм.

В полученных фракциях методом атомноэмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС) определяли содержание кальция, фосфора, магния и железа. Предварительно пробы зернового сырья (m навески = 0,2 – 0,3 г) подвергали кислотному разложению в смеси азотной кислоты, перекиси водорода и плавиковой кислоты в соотношении 8:2:1 при температуре 180 °С с использованием микроволновой печи MARS-5. Минерализованную пробу разбавляли в 10, 100 и 1000 раз и анализировали на спектрометре iCAP-6500 фирмы Thermo scientific (Англия).

Для испытаний использовали тонкоизмельченные корма, называемые активированными [9]: АВК – активированный высокоферментативный корм из зерноотходов, а также композиции из разных соотношений ячменя (АВЯ – активированный высокоферментативный корм из ячменя), отрубей (АВД – активированный высокоферментативный корм из отрубей) и овса (АВО – активированный высокоферментативный корм из овса).

Все полученные в работе результаты экспериментов обрабатывали с помощью методов вариационной статистики.

Результаты исследований и их обсуждение. При активировании сложного зернового сырья с высоким содержанием клетчатки следует ориентироваться на полу- чение такой структуры зерновой биомассы, в которой суммарный объем с размером кормовых частиц от 200 до 600 мкм должен составлять около 70 %, остальная часть может быть представлена грубой фракцией 800 мкм и больше. Такое соотношение тонкой и грубой фракций в корме соответствует оптимальному физиологическому статусу сельскохозяйственной птицы [10, 11].

Разное зерновое сырьё при измельчении одним и тем же способом измельчается по-разному. Так, при размоле на пальцевой мельнице получен следующий фракционный состав (табл. 1).

Фракционный состав активированного зернового сырья, %

Таблица 1

Зерновое сырье	Размеры кормовых частиц, мкм
	до 200	200–400	400–600	600–800
Пшеница	63.5±1.8	12.6±0.1	8.2±0.1	14.9±0.3
Ячмень	39.1±1.2***	30.1±0.8**	15.1±0.4***	15.7±0.7
Овес	36.3±0.8***	12.4±0.2	16.3±0.3***	35.0±0.4***
Зерноотходы	48.2±2.1***	20.3±0.2**	13.4±0.1**	18.1±1.6*

Примечание: эталоном сравнения служила пшеница.

Выход тонкой фракции (до 200 мкм) активированных ячменя и овса ниже, чем в пшенице, на 24,4 и 27,2 % соответственно. Зерноотходы размалываются лучше, чем пленчатое зерно, но по выходу тонкой фракции уступают пшенице на 15,3 %.

Известно, что из основных питательных веществ содержание протеина и жира в активированном корме максимально в тонкой фракции, тогда как клетчатки – в грубой [11]. Характер же распределения геохимических элементов в зависимости от размера кормовых частиц ранее не изучался. Распределение макроэлементов по фракциям разной тонины помола представлено графически (рис.1).

до 200 201 - 400 401 - 600 601 - 800 801 мкм

пшеница

ячмень

овес

зерноотходы

мкм   мкм    мкм   мкм и свыше

Рис. 1. Распределение кальция во фракциях зернового сырья разной тонины помола

При размоле овса, пшеницы и ячменя пик содержания кальция приходится на фракции с размером кормовых частиц в диапазоне от 400 до 800 мкм, причем в варианте с овсом максимум составляет 1320 мкг/г, тогда как в ячмене и пшенице 585 и 630 мкг/г соответственно. Распределение кальция в зерноотходах не отвечает общей закономерности, напротив, во фракции с минимальными размерами частиц его содержание 1810 мкг/г и с укрупнением до 400, 600 мкм снижается до 1070 и 905 мкг/г соответственно, что, по-видимому, связано со сложным ботаническим составом зерноотходов [8].

Распределение фосфора представлено на рисунке 2.

—♦— пшеница

■ ячмень

овес

зерноотходы

Рис. 2. Распределение фосфора во фракциях зернового сырья разной тонины помола

Во всех видах зернового сырья с увеличением размера кормовых частиц в диапазоне 200–800 мкм отмечается повышение содержания фосфора. При этом во фракции пшеницы 800 мкм его больше, чем в зерноотходах, ячмене и овсе, в 1,9;1,7;1,5 раза соответственно и составляет 9030 мкг/г.

В кормлении птицы решающее значение оказывает не абсолютное содержание в корме какого-либо элемента, а соотношение с другими сопутствующими элементами. Наиболее изученным является кальциево-фосфорное отношение. Анализ фракционного сырья по кальциево-фосфорному отношению приведен в таблице 2.

Таблица 2

Размер кормовых частиц, мкм	Соотношение Са/Р
	Ячмень	Овес	Зерноотходы	Пшеница
200	1:6,5	1:4,7	1:1,9	1:5,9
400	1:8,0	1:4,0	1:2,1	1:6,8
600	1:8,2	1:3,6	1:2,8	1:8,1
800	1:7,0	1:5,3	1:3,8	1:11,4
Свыше 800	1:7,0	1:5,7	1:5,5	1:15,0

Распределение кальция и фосфора в активированном зерновом сырье

Согласно мнению физиологов, лучшим соотношением Са:Р в корме для абсорбции в кишечнике является соотношение 1:1,5 [12, 13]. Из таблицы следует, что из перечисленного набора зерновых средств наилучшие показатели соотношения Са:Р отмечаются во фракциях из зерноотходов. Так, при размерах частиц 200 и 400 мкм соот- ношение составило 1:1,9; 1:2,1. При 600 мкм – 1:2,8, тогда как во всех остальных фракциях ячменя, овса и пшеницы кальциево-фосфорное отношение превышает эти показатели.

Распределение магния в зависимости от размера частиц приведено на рисунке 3.

пшеница ячмень овес зерноотходы до 200 мкм 201 - 400 мкм 401 - 600 мкм 601 - 800 мкм 801 мкм и свыше

Рис. 3. Распределение магния во фракциях зернового сырья разной тонины помола

Характер распределения магния во фракциях всех видов зернового сырья одинаков: содержание его от минимума в мелкой фракции возрастает в овсе в 2,7, зерноотходах – 1,1, ячмене – 1,5, пшенице – 3,9 раза. С увеличением размера до 800 мкм во фракциях овса и ячменя зернового сырья отражено на рисунке 4.

отмечено резкое снижение содержания магния до уровня

—пшеница

—■— ячмень

Рис. 4. Распределение железа во фракциях зернового сырья разной тонины помола

Содержание железа во фракциях ячменя, овса и пшеницы, находясь в минимуме в тонкой фракции, увеличивается с увеличением размера частиц в диапазоне 400– 800 мкм. При этом обратная картина наблюдается при распределении железа по фракциям зерноотходов: максимальное содержание в тонкой фракции – 1520 мкг/г, с дальнейшим падением по увеличению размера частиц (до 435 мкг/г), что, вероятно, вызвано высоким содержанием железа в одном из компонентов зерноотходов.

Таким образом, есть основание утверждать, что в зависимости от размера кормовых частиц содержание в них макроэлементов будет различным. Несмотря на то что исходное содержание кальция, фосфора, магния и железа в разном кормовом сырье разное, присущее данному виду растения, характер распределения указанных элементов во фракциях пшеницы, овса и ячменя одинаков. Содержание их в тонкой фракции минимально и увеличивается с размерностью в диапазоне от 400 до 800 мкм. Исключение составляют зерноотходы, где содержание фракциях зерноотходов и пшеницы наблюдается даль- нейшее увеличение до 2207 и 2620 мкг/г соответственно.

Железо относится к макроэлементам, физиологическая роль его велика, особенно в раннем онтогенезе. Распределение содержания железа в разных фракциях овес зерноотходы

кальция в тонкой фракции максимально высокое, что, по-видимому, связано с многокомпонентностью состава самого зернового средства, представляемого на 12 % щуплым зерном пшеницы, на 66 % семенами дикого проса и на 22 % смесью щирицы запрокинутой, щетинника зеленого и вьюнка полевого [8].

Выводы

• 1.    По выходу тонкой фракции в сравнении с пшеницей лучшие показатели имеют зерноотходы – 48,2 %, тогда как овес и ячмень – 36,3 и 39,1 % соответственно.

• 2.    Характер распределения макроэлементов кальция, фосфора, магния и железа по фракциям пшеницы, ячменя и овса одинаков: содержание их в тонкой фракции минимально, с увеличением кормовых частиц в диапазоне от 400 до 800 мкм увеличивается. Исключение составляют зерноотходы, где содержание кальция и железа макси-

• мально высокое в тонкой фракции с дальнейшим снижением по мере увеличения размера кормовых частиц.