Производство и использование гранулированных кормов

ВЛИЯНИЕ ГРАНУЛИРОВАНИЯ НА КАЧЕСТВО КОМБИКОРМОВ

На качество гранулированных комбикормов (питатель­ность и биологически активные вещества) влияют темпера­тура, влажность и давление. Степень влияния определяется продолжительностью воздействия температуры гранулиро­вания, уровнем влажности и эффективностью процессов охлаждения и сушки гранул.

В состав комбикормов входит до 90% растительных (уг­леводистые) компонентов, поэтому изучение изменения уг­леводов в процессе гранулирования имеет важное значение.

4.1. ИЗМЕНЕНИЕ УГЛЕВОДОВ

Углеводы содержатся в клетках и тканях растений и жи­вотных организмов: в растениях 70—80% сухого вещества, и в теле животных только 1,2—1,5%. В кормлении живот­ных углеводы играют большую роль, поскольку принимают чпетие не только в энергетических, но и в пластических процессах. Отсутствие или недостаток их в кормах ведет к нарушениям обмена веществ.

В группу углеводов входят разнообразные соединения, различающиеся по своим физическим и химическим свой- I I нам, роли в обмене веществ, по превращениям в пищева­рительном тракте;,

Углеводы принимают участие во многих обменных про­мессах, связанных с окислением, переаминированием ами­нокислот, минеральным обменом, синтезом жира и т. д. , Инн — источник энергии в организме животного, являются резервными веществами, накапливаемыми в растениях в nine крахмала и в теле животных — гликогена.1

Поэтому в кормлении животных большое внимание уде - г-іется обеспечению их углеводами. Очень важно, чтобы с і ормом поступали углеводы определенной формы. Так, длй обеспечения нормального функционирования микроорганизг мои рубца молодняка жвачных необходимы быстро и ин­тенсивно ферментируемые углеводы, а для взрослого Круп­ного рогатого скота — ферментируемые с умеренной ско-, ростью.

Зерновые — это ценные углеводные корма с высоким со­держанием крахмала (до 70%), являющегося важнейшим энергетическим источником.

Крахмал зерновых имеет вид зерен различной формы,' входящих в бдлок эндосперма. Крахмальные зерна состоят в основном из углеводов и небольшого количества (0,5— 1%) жирных кислот. Углеводная часть представлена сме­сью амилозы и амилопектина. Амилопектин находится во внешнем слое зерна, в составе крахмала различных злаков его содержится 73—80%; при кипячении в воде сильно на­бухает и дает клейстер. Амилоза — внутренняя часть зер­на. При подогревании клейстера не образует.

Крахмал корма расщепляется под действием фермента амилазы вначале до декстринов, а далее до дисахаридов мальтозы. Последняя расщепляется мальтазой на две мо­лекулы глюкозы, глюкоза всасывается в кровь.

Крахмал труднодоступен для ферментов, так как имеет, твердую и плотную оболочку, но способен поглощать влаги' в 17 раз больше своей массы. При этом он сильно набуха­ет и рвет свою оболочку. Молекулы воды свободно прони­кают внутрь крахмальных зерен и размещаются между! различными кристаллическими группами крахмала. В хо­лодной воде крахмальные зерна нерастворимы. При темпе-j ратуре от 20 до 60°С вязкость их не изменяется. Но когда] водную суспензию крахмала нагревают, крахмальные зер-j на поглощают сначала небольшое количество воды, затем j при температуре выше 60—65°С часть зерен претерпевает] изменения, крахмал начинает быстро и необратимо набу-] хать, одновременно теряя способность к двойному лучепре - і ломлению. Это явление называется клейстеризацией. Поте­рю двойного лучепреломления крахмальными зернами мож-| но определить с помощью микроскопа. В зависимости от’ типа крахмала и его происхождения температура и влаж­ность, необходимые для его набухания, различны {Кивку - цан Ф. Р., 1972, Friedrich W., 1975). Так, например кукуруз-J ный крахмал клейстеризуется при температуре 60-г-726С,] а крахмал сорго — при 68,5—75°С (Козьмина Н. П., Кре-. тович В. Л., 1951; Смекалов Н. А., Зельтер В. Р., 1970). ч В среднем температура должна превышать 60—65°С, а) влажность—15%. 0.

Набухание и клейстеризация зерен крахмала, а также формирование пленки набухшего крахмала и ее высуши-]

tun не до влажности 8% ограничены во времени и з^кйгічй - и;потея при 100°С за 5 с, при 120°С — за 2,7 с, при 150° —

• ■'і 2,5 с, а при 180° — за 2,2 с (Карякина А.. Б. и др., 1972).

В обычных условиях клейстеризация крахмала проте­кает медленно даже при избытке воды.

Действие температурных и механических факторов на v * >рм может вызвать количественные и качественные изме­нения в структуре углеводов, привести к различным биохи­мическим превращениям, способствующим их перераспре­делению.

Гранулирование дает возможность осуществить клей­кі еризацию крахмала, то есть полное (или частичное) пре - нр. чщение в удобную для переработки и растворимую фор­му крахмальных зерен. При этом происходит разрыв обо­ді щек крахмальных зерен, разрушается естественная пруктура, но в сахар крахмал не превращается.

Зерна крахмала состоят из относительно равных частей пыеококристаллизованного и аморфного в виде геля крах - м;ілл. При невысокой температуре (до 55°С) вода входит а голь и впитывается до 50% массы крахмала, происходит набухание, но кристаллическое строение крахмала не на­рушается — этот процесс обратимый. При дальнейшем на­гревании (от 60 до 80°С) крахмал претерпевает необрати­мое набухание, или клейстеризуется, с разрушением кри­сі ал л ического строения (Зимнович И. А., 1976).

Процесс клейстеризации крахмала происходит посте­пенно обычно при нагревании его с большим количеством ■оды и зависит от величины крахмальных зерен: более круп­ные* клейстеризуются легче, чем мелкие.

Клейстеризация гранулированных комбикормов пред - сі. жляет собой комплексное разрушение зерен крахмала, »ы плваемое совместным действием влаги, тепла, давления н ме ханического трения. Опыты показали, что при обычном і|>.ікупировании при помощи пара или низкой температуре кденетеризуется только 11—20% крахмала. При темпера - »У|н' 85—93°С получают 47—55% клейстеризованного крах - y. i:m (Sobota S., 1969; Бардышев Г. М., 1965).

И результате влаготепловой обработки продукта проис - |ц шт набухание крахмальных зерен, о чем свидетельству-

• I нсличение их среднего радиуса, который тем больше, нем пыше давление и'экспозиция пропаривания. Одновре­менно с набуханием происходит и частичное разрушение цмхчальных зерен. Увеличение давления пара или экспо-

• п 11 till пропаривания приводит к увеличению количества » к пегеризованных крахмальных зерен. Однако увеличе - ййе давления более 6,4 МПа приводит к такому соетЬяншб что крахмальные зерна теряют способность набухать t клейстеризоваться при температуре до 90° (Абрамов Э. В и др., 1972). Гранулирование корма без применения - паре приводит к снижению уровня клейстеризации крахмала дс 14,08%, а с применением пара — к повышению до 44,8% (Marjanvic М„ 1977).

Опыты, проведенные в Югославии, показали, что при гра; нулировании в обычных условиях с применением пара луч< ше клейстеризуются крахмальные зерна в кормах тонкого помола.

Таким образом, для более успешной клейстеризации крахмала имеют значение следующие факторы: крупності помола (продукт должен быть тонкого помола, что способ' ствует ускорению поглощения воды и тепла); обработка пд.' ром (целесообразно использовать сухой насыщенный naj под давлением не более 0,4 МПа); влажность прессуемо! смеси не должна превышать 17,5%, а температура продуй та — 60—90°С. Такое соотношение параметров даст оптй! мальные результаты.

Нативный, или не подвергшийся обработке, крахмаі усваивается организмом животного относительно трудне вследствие кристаллического строения ферменты раещегі ляют его недостаточно. Только после клейстеризации мО лекула крахмала становится доступной для' во'здействиі ферментов, в результате чего происходит расщепление крагі мала. Чем выше степень клейстеризации, тем быстрее про исходит процесс расщепления. Влаготепловая обработка приводит к значительному повышению атакуемости крах мала амилолитическими ферментами. Активность их в боль шой степени зависит от pH, влаги, температуры.

Как было сказано выше, нативный крахмал почти не растворим в воде, этим объясняется низкий коэффициент переваримости крахмала амилазой. Вследствие клейстери зации крахмальные зерна становятся доступными для про никновения ферментов и процесс деполимеризации проис ходит с большей скоростью (Филатова С. И., Бугаева Л. А, 1974; Филатова С. И. и др., 1980).

В опытах, проведенных П. М. Дарманьяном и М. С. Дуд киным (1978), при гранулировании комбикорма ферменте тивная атакуемость крахмала увеличилась на 50,8%. 1

Гранулирование комбикорма положительно влияет № его углеводный состав, в корме увеличивается содержани легкоусвояемых углеводов, благодаря чему повышается иі переваримость. ^

Простые, хорошо растворимые в воде сахара, находя­щиеся в кишечнике, всасываются через кишечную стенку в кровь без предварительного расщепления. Однако скорость всасывания моносахаридов разная. Выше у глюкозы и і. і.іпктозьі, средняя — у фруктозы, низкая — у ксилбзы и прабинозы.

Основным продуктом всасывания, особенно у нежвач­ных животных, является глюкоза. Поэтому обработку кор­мом желательно проводить таким образом, чтобы в них бы­ло больше водорастворимых простых сахаров, поскольку переваривание их в организме требует меньших затрат щергии.

Для изучения этого вопроса П. М. Дарманьян и М. С. Дудкин (1978) гранулировали комбикорм для прудо­вых карповых рыб. Параметры гранулирования: давление пара 0,4 МПа, температура прессуемого комбикорма 80— 8Г)°С, влажность прессуемой смеси 17—17,5%. диаметр от­верстий матрицы 4,7 мм. Было установлено, что гранули­рование комбикорма способствует резкому снижению ко­личества свободных редуцирующих сахаров от 1,88% в рас­сыпном до 0,21% в гранулированном комбикорме. Одной № причин этого, как объясняют авторы, может служить их Взаимодействие с аминокислотами и низкомолекулярными Пептидами с образованием кенденсированных продуктов — мсланоидинов, которое интенсивно протекает при нагрева­нии в присутствии влаги. Это подтверждается также сниже­нием числа аминогрупп в комбикорме после гранулиро­вания.

В гранулированном комбикорме возросло количество водорастворимых полисахаридов, в наибольшей степени 1.|1окозы — от 0,39% в рассыпном до 1,23% в гранулирован­ном комбикорме, что свидетельствует о частичном расще­плении крахмала в процессе гранулирования и накоплении в гранулах водорастворимых продуктов распада — декстри­нов и других соединений. Гидролизу крахмала способство­вала также активация присутствующих в комбикорме ами - /юлитических ферментов при повышении температуры про­дукта в процессе гранулирования.

Изменение структуры углеводов в результате гранули­рования подтверждается и другими исследованиями. Так, Marjanovic М. (1977) сообщает, что содержание редуци­рующих сахаров и свободных жирных кислот уменьшилось и комбикорме, гранулированном без применения пара, на 16.32 и 49,87%, а с юименением пара — на 20 и,46,39% co­ol истственно.

Изучали влияние гранулирования на углеводный кої плекс белково-витаминных добавок Е. Я. Челнокова (197^ Г. А. Егоров и другие (.1976). Гранулировали БВДщри ра личном давлении пара: ОД - 0,35 и 0,4 МПа. Установлен что в результате гранулирования содержание общего кол чества сахаров в БВД не изменяется, изменяется лишь і соотношение (табл. 3). 1 /

В процессе гранулирования уменьшается содержаш сахарозы и рафинозы, а глюкозы, фруктозы, галактозы; мальтозы увеличивается. При гранулировании происходи процессы гидролиза, вызывающие изменения в сложных у леводах. Клейстеризация крахмала и его гидролиз до дек тринов и простых сахаров повышает усвояемость корма, также способствует получению более прочных гранул. J Снижение содержания крахмала за счет гидролитиче кого его расщепления до моно - и дисахаридов при сухо способе гранулирования на 8,69, а при влажном — на 18^ увеличение сахаров в комбикорме на 40% (с 9,44 до 13,23% за счет гидролиза крахмала при влажном способе гранулі рования, а также увеличение декстринов в 2—3 раза в грі нулированном комбикорме установили в своих исследові ниях С. И. Филатова и др. (1974, 1980). і

Важную роль в кормлении жвачных играет клетчатк! которая относится к структурным полисахаридам. Из нс преимущественно построены оболочки растений. Строєні клетчатки обусловливает большую прочность и эласти^ ность ее волокон. Они нерастворимы в воде, кислотах, щ лочах.

Клетчатка представляет интерес в кормлении жвачнй животных, поскольку одной из важнейших сторон деятеле ности бактерий и инфузорий рубца является сбраживанй

tv it использование для образований летучих жирных ки - с. км, являющихся для* жвачных основным^ источником энер - I и и Поэтому эффективность обработки кормов определяет - си і акже и влиянием ее на снижение устойчивости клетчатки а воздействию ферментов на некоторое нарушение свя­ті между неперивариваемыми животными лигнином и сс­ыльными питательными веществами. С этой точки зрения ip л аудирование, как процесс влаготепловой обработки кор - и.|. также представляет большой интерес.

С. И. Филатовой и соавторами (1974, 1980) установле­но, чго содержание клетчатки и безазотистых экстрактив­ных веществ при гранулировании комбикорма сухим спосо­бом оставалось почти без изменения. При гранулировании Влажным способом содержание клетчатки снизилось от I7/J4 до 14,65% за счет гидролиза ее до более простых по­стах аридов.

При влажном способе гранулирования содержание в Юрме пектиновых веществ не изменяется, однако качество ||1 улучшается. Это объясняется частичной гидролизацией ||»(иопектина до растворимых форм. Так, количество ра - Цноримого Пектина в гранулированной смеси увеличивает - Ц па 28% в сравнении с рассыпной смесью этого же со­фы на.

С. Сандев (1972) установил достоверность уменьшения Удержания сырой клетчатки в гранулированных комби- )ьрмах, причем при сухом гранулировании в меньшей сте - |ып и объясняет это нарушением химических связей как Ігжду отдельными компонентами клетчатки, так и между Іьяпчаткой и другими питательными веществами. Измель - Іиіік*, вальцевание, прессование приводят к механическо - |у нарушению структуры и снижению устойчивости клет - Цімі к воздействию ферментов.

Наличие влаги в корме при гранулировании облегчает |||m>iu'cc механического распада. Существенным также яв - 1#*пгя нарушение связей между лигнином и остальными Ним юльными веществами.

І Іиложительньїй эффект влажного гранулирования осо - ІІіпп) проявляется при высоком содержании сырой клет - б*(ііі в кормосмеси. В этом случае распад целлюлозы й It* и целлюлоз наиболее значителен. В гранулированном

|>чг уменьшается количество связей, которые должны рипаться под действием микроорганизмов, і Уменьшение сырой клетчатки в гранулированных ком - ■м. рмах отмечено в исследованиях и других авторов (Ку - Іилмії Н. В., 1974; Яров И. И., 1973; Дюкарев В. В., Макса-

ков В. Я., 1975; Бузик В. Й., І970; Николенко Л. А., І96Ї При влаготепловой обработке. ржи А. И. Кондратьев (19Г также установил уменьшение клетчатки на 0,3—0,35% сравнению с необработанным зерном.

Таким образом, гранулирование комбикормов привод! к существенным изменениям в углеводном комплексе КС ма. Влаготепловая и механическая обработка приводит*] разрушению крахмальных зерен и изменению их структуї В результате крахмал становится более доступным вС действию1 на него амилолитических ферментов, что при! дит jc интенсивному превращению его в более прост^ углеводы: сахарозу, мальтозу, декстины. Увеличивас также количество легкорастворимых углеводов. Гранули^ вание комбикормов способствует разрушению таких труді переваримых углеводов, как клетчатка, лигнин, гемиї ' люлоза, пектин.

При этом повышается атакуемость их ферментам! происходит гидролиз до растворимых форм. Все это ВЄІ к значительному повышению усвояемости углеводов код организмом животных.

Об улучшении усвояемости углеводов гранулирован! кормов свидетельствуют исследования, проведені С. И. Филатовой, А. А. Бугаевым, 1974; В. В. Дюкареві В. Я. Максаковым, 1975; А. П. Дмитроченко, 1975, vid L., 1971, и другими.

Однако интенсивная тепловая обработка на протяжеї длительного времени может вызвать снижение перев! мости крахмала вследствие переплетения между собой тевидных молекул амилозы, которые при высушивании новятся практически нерастворимыми (Филатова С. Бугаев А. А., 1974). Поэтому при гранулировании нео( димо строго придерживаться оптимальных режимов и:] раметров.