Содержание к диссертации
Введение
1. Цель и задачи исследований 5
2. Обзор литературы 7
3. Собственные исследования 28
3.1. Природно-климатические условия Амурской области 28
3.2. Материал и методы проведения исследований 32
3.3 Результаты исследований 40
3.3.1. Инактивация антипитательных веществ в зерне сои с использованием физико-химических методов 41
3.3.1.1. Исследования изменения активности уреазы при сухой тепловой обработке сои 41
3.3.1.2. Изменение активности уреазы при влаготермической обработке сои . 44
3.3.1.3. Исследования по инактивации антипитательных веществ сои при её обработке микроволновым излучением 46
3.3.1.4. Термическая обработка сои в растворе питьевой соды 49
3.3.1.5. Изменение питательной ценности зерна сои в зависимости от метода его обработки 50
3.3.2. Результаты научно-хозяйственного опыта 53
3.3.2.1. Яйценоскость и качество яиц кур несушек 54
3.3.2.2. Переваримость и использование питательных веществ 60
3.3.2.3. Результаты гематологических исследований 63
3.4. Экономическая эффективность проведения исследований 66
4. Обсуждение результатов исследований 69
Выводы 80
Предложение производству 82
Список литературы
- Материал и методы проведения исследований
- Инактивация антипитательных веществ в зерне сои с использованием физико-химических методов
- Исследования по инактивации антипитательных веществ сои при её обработке микроволновым излучением
- Переваримость и использование питательных веществ
Введение к работе
Отечественный и зарубежный опыт убедительно свидетельствует о том, что большую роль в развитии птицеводства играет их полноценное кормление, которое должно базироваться на научно обоснованной системе производства комбикормов, рецепты которых разработаны с учетом природно-климатических и экономических условии разных регионов страны.
В условиях Амурской области, где основу комбикормов составляют корма собственного производства, наблюдается дефицит требуемых для птицы питательных веществ. Среди дефицитных веществ, прежде всего, можно назвать протеин, так как фактическая протеиновая питательность кормов, в условиях Амурской области, на 15-20% ниже среднероссийских показателей.
В организме животных протеину принадлежит ведущая роль в обмене веществ. Его недостаток ведёт к нарушению обменных процессов и снижению продуктивности, при этом резко увеличиваются затраты корма на производство продукции, что ведет к увеличению ее себестоимости.
Одним из возможных выходов из создавшегося положения можно считать использование соевого зерна в кормлении животных и птицы.
По своему составу, соя содержит до 45% белка и является единственным растительным продуктом, обладающим повышенным содержанием незаменимых аминокислот. По своим питательным свойствам она превосходит все известные растительные корма. Соевое зерно несколько обеднено целлюлозой, крахмалом и безазотистыми экстрактивными веществами, но это с избытком компенсируется содержанием жира и полноценного белка. Белок сои отличается повышенным содержанием лизина до 12,3% и триптофана до 1%.Эти аминокислоты относятся к разряду незаменимых и могут поступать в достаточном количестве в организм только с животными продуктами.
Так, Дальневосточный ученый В.А.ЗолотницкиЙ в своих трудах указывает: «ни одно растение в мире не может произвести за сто дней столько
белка и жира, сколько дает соя, ни одно растение в мире не может соперничать с ней по количеству вырабатываемых продуктов».
Наибольшую ценность имеет то обстоятельство, что соевые продукты хорошо усваиваются организмом и повышают усвоение белков из других кормов. Особенно широко можно использовать сою в кормлении животных на Дальнем Востоке, где около 70% полноценных кормов ввозится из-за пределов региона. В то время как посевные площади в основном используются для посевов сои.
Однако, к использованию соевого зерна в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы необходимо относиться осторожно. Высокое содержание в нем антипитательных веществ, (до 6%), делает его использование без предварительной обработки опасным для здоровья животных. При скармливании необработанного соевого зерна у животных и птиц развивается гипертрофия поджелудочной железы, кожные заболевания, наблюдается отставание в развитии, что значительно снижает экономический эффект при производстве продукции животноводства.
Однако вопрос об использовании зерна сои и отходов от ее переработки в кормлении птицы изучен недостаточно. Так, в настоящее время нет четких данных о содержании в сое всех анти питательных веществ, не изучены в достаточной степени условия, при которых бы произошла полная инактивация токсичных веществ, нет совершенного метода обработки сои, при которой бы произошла полная инактивация вредных и сохранение в ней полезных питательных веществ.
Известно, что основные антипитательные вещества сои являются термолабильными белками и полностью инактивируются при нагревании. При этом также происходит денатурация белков и снижение степени растворимости их фракций.
В связи с этим разработка новых и совершенствование имеющихся методов инактивации антипитательных веществ в зерне сои применительно к местным условиям имеет как научное, так и практическое значение.
Материал и методы проведения исследований
Рассматривая существующие на сегодняшний день методы инактивации антипитательных веществ, можно отметить, что при подготовке сырой сои к скармливанию сельскохозяйственным животным, используются технологии, при которых соевое зерно подвергается обработке высокой температурой, а иногда и высоким давлением. Следовательно, имеют место жесткие условия обработки биологического материала. Таким образом, можно заключить, что при переработке сои не только антипитательные, но и полезные питательные вещества могут претерпевать необратимые изменения.
Что касается механизма инактивации антипитательных веществ, то при термической обработке происходит термохимическое превращение антипитательных веществ в более безвредные химические вещества и денатурация антипитательных веществ.
Термохимическое превращение анти питательных веществ подразумевает: -преобразование менее энергетически выгодной коформации молекулы антипитательного вещества в более энергетически выгодную. В том числе изменение пространственной конфигурации молекулы, разрывы слабых и установление новых связей атомов внутри молекулы без изменения общей массы молекулы. -разрыв больших молекул антипитательных веществ на несколько молекул меньшей массой. -присоединение к молекуле антипитательного вещества одного или несколько фрагментов близлежащих молекул.
Примером может служить окисление, присоединение радикалов и гидроксильных групп, взаимодействие с катионами металлов и анионами кислотных остатков. -обменные реакции с соседними молекулами.
Денатурация. В тех случаях, когда молекула антипитательных веществ может находиться в нескольких энергетически близких коформационных состояниях, имеет место явление денатурации. При денатурации какого-либо вещества молекула его переходит из одного устойчивого состояния в другое, чаще более энергетически выгодное, а потому более устойчивое.
Антипитательные факторы, оказывающие первостепенное влияние на питательные свойства зерна сои: ингибиторы протеаз, гемаглютинины (лектины), сапонины, антивитамины A, D и Е.
В связи с незначительным содержанием в зерне сои, в процессе исследований не учитываются антипитательные вещества: полифенольные соединения (танины), фитиновая кислота, антивитамин В2, синильная кислота и ее соли.
Все выделенные факторы, за исключением сапонинов (сапогенинов), представляющие собой стероиды, являются белками более или менее сложной структуры.
Среди методов инактивации антипитательных веществ белковой природы наиболее перспективным является метод механической, термической и химической денатурации.
Следуя из вышесказанного, нами выделено два необходимых для дальнейшей работы положения: -так как большинство представленных антипитательных веществ зерна сои являются белковыми молекулами с температурами инактивации близкими к ураезе, то считаем активность уреазы показателем степени инактивации антипитательных веществ, что согласуется с мнением ученых и практиков как в нашей стране, так и за рубежом. -вследствие вышеприведенного положения, подтверждаемого тем фактом, что антипитательные вещества концентрируются именно в белковых фракциях (42), считать денатурацию белка основным физико- химическим процессом, который приводит к инактивации антипитательных веществ.
Все методы промышленной инактивации антипитательных веществ белковой природы, существующие на сегодняшний день и подлежащие изучению, сводятся к трем основным типам: -термическая обработка. К ней относится автоклавирование, влаготермическая обработка, экструдирование и обжаривание. -обработка инфракрасным излучением. Выделяется в отдельный метод в следствие возможности резонансного взаимодействия антипитательных веществ со сплошным спектром излучения. -обработка сверхвысокочастотным электромагнитным полем.
Методы химической денатурации антипитательных веществ белковой природы представлены более широко. Так, при избыточном содержании ионов металлов, например Mn2+, Са2+, Pb2+, Na+, К+, Со2+, Zr2+ и др., резко возрастает мутация бактерий, вызванная нарушением белковых структур и их денатурацией. Слабыми денатурирующими свойствами обладают водорастворимые органические растворители, растворы нейтральных солей, одновалентных ионов металлов и аммония, трихлоруксусная кислота. В литературе указывается возможность использования формальдегида в качестве денатурирующего вещества. Добавка однопроцентного раствора формальдегида в рацион животных приводит к снижению растворимости белка и положительно сказывается на их развитии. Аналогичным образом используется танин.
Однако, существует возможность использования летучих и нетоксичных веществ. Возможно также использовать отгонку или нейтрализацию для удаления денатурирующих веществ. Известно, что все белки, в том числе и белки-ингибиторы крайне чувствительны ко многим физическим воздействиям. Многие денатурирующие вещества обладают ярко выраженным ядовитым действием.
Инактивация антипитательных веществ в зерне сои с использованием физико-химических методов
Для эксперимента брали 200г семян сои, измельченного на лабораторной мельнице до размеров частиц до 0,5мм. Из полученного размола готовили 54 навесок по 1г, каждую из которых помещали в отдельную пробирку. Пробирки разделили на 9 групп и каждую подписывали соответственно номеру группы. Группы пробирок нумеровали по температуре обработки: 50, 60, 70, 80, 90, 100, ПО, 120, 130С соответственно. В каждой группе пробирки нумеровали по порядку 1, 2, 3, 4, 5, 6, что соответствовало 10, 20, 30, 40, 50, 60 минутам обработки.
Каждую группу пробирок в отдельности помещали в разогретый сушильный шкаф согласно ее температурному режиму и по истечении времени, которое соответствовало номеру пробирки, определяли активность уреазы (табл.2)
По результатам исследований было установлено, что температура инактивации антипитательных веществ, содержащихся в зерне сои, при условии сухого режима температурной обработки и атмосферном давлении соответствует 130С.
При этом необходимо учитывать, что такая температура превышает предельно-допустимую температуру для термолабильных веществ, в частности лизина, которая равна 115С. В связи с этим, нахождение компромисса при сухом методе обработки крайне затруднительно. Результаты экспериментов показали существование зависимости степени инактивации анти питательных веществ от времени воздействия температуры.
Во-первых, неполная инактивация при 130С и времени воздействия от 10 до 40 минут связана с неполным нагревом всего объема соевого размола вследствие плохой тепловой проводимости размола.
Близкая к абсолютной инактивации уреазы активность 0,3, наблюдаемая при 120С и времени воздействия 60 минут, связана с медленно текущими процессами, происходящими при данной температуре в глобуле белка.
Для получения степени инактивации антипитательных веществ (по уреазной пробе) также, как и при сухой обработке размол сои помещали в пробирки, распределенные в группы согласно температуре обработки: 50, 60, 70, 80, 90, 100 и 110С соответственно. В каждой группе пробирки нумеровали по порядку 1, 2, 3, 4, 5, 6, что соответствовало 10, 20, 30, 40, 50, 60, минутам обработки.
В каждую пробирку добавляли при помощи дозатора по 1 мл дистиллированной воды. Каждую группу в отдельности помещали в сушильный шкаф, нагретый согласно ее температурному режиму. А по истечении времени, которое соответствовало номеру пробирки, производили выемку обработанных проб. Пробы сушили на открытом воздухе при температуре 20С в течение 24 часов. После высыхания всех проб проводили определение активности уреазы каждой из них. Результаты эксперимента приведены в таблице 3.
По результатам, приведенным в таблице, наблюдается явное снижение температуры инактивации фермента уреазы, при влаготермической обработке по сравнению с сухой тепловой обработкой, до температуры 110С в течение 60 минут.
Столь значительное расхождение наблюдается в случае недостаточного измельчения соевого зерна и, следовательно малым проникновением в него влаги. Изменение температуры инактивации уреазы от продолжительности обработки приведено на диаграмме 1.
Как следует из графика, добавление воды увеличивает теплопроводность соевой массы, прогрев продукта происходит более энергично, вследствие чего, наблюдаются только медленно текущие процессы денатурации фермента уреазы.
Для эксперимента брали 70г семян сои. Семена сои также измельчали до размеров частиц не более 0,5мм и помещали в пробирки по Юг в каждую.
Проба №1. Навеску в виде горки насыпали на бумажный лист и помещали в микроволновую печь на 1 минуту при максимальной мощности микроволнового воздействия 900Вт.
Проба №2. Навеску в виде горки насыпали на бумажный лист и помещали в микроволновую печь на 3 минуты при максимальной мощности микроволнового воздействия 900 Вт.
Проба №3. Навеску в виде горки насыпали на бумажный лист и помещали в микроволновую печь на 5минут при максимальной мощности микроволнового воздействия 900Вт.
Проба №4. Навеску в виде горки насыпали на бумажный лист и помещали в микроволновую печь на 8,5 минут при максимальной мощности микроволнового воздействия 900Вт.
Проба №5. Навеску помещали в керамический тигель и обрабатывали в микроволновой печи в течение 3 минут при максимальной мощности микроволнового воздействия 900Вт.
Проба №6. Навеску увлажняли 10 мл дистиллированной воды, помещали в керамический тигель и обрабатывали в микроволновой печи в течение 3 минут при максимальной мощности микроволнового воздействия 900Вт. Проба №7. Навеску помещали в биологическую пробирку, ллотно закрывали резиновой пробкой и обрабатывали в микроволновой печи в течение 2 минут при максимальной мощности микроволнового воздействия 900Вт. Пробу №6 сушили на открытом воздухе при температуре 20С в течение 24 часов.
После обработки всех проб проводили определение активности уреазы каждой пробы. Результаты эксперимента сведены в таблицу 4. Таблица 4. Зависимость активности уреазы от условий СВЧ обработки
По результатам эксперимента, приведенным в таблице .4. и диаграмме 3., наблюдается зависимость инактивации уреазы от содержания влаги в размоле. Действительно, при испарении вследствие высокочастотного нагрева (в опытах №1, 2, 3, 4) влага беспрепятственно удалялась из образца. Отсутствие зависимости степени инактивации от продолжительности обработки показывает завершенность процесса нагрева вследствие отсутствия воды как теплообразующего агента.
В опыте №5, уменьшена площадь испарения воды в, следствие влагоизолирующих свойств стенок тигля, и тем самым достигнута повышенная концентрация в образце разогретых паров воды, вызывающих денатурацию фермента уреазы. Отмечено спекание и обугливание соевого размола у стенок тигля, что вызвано повышенной концентрацией паров воды.
Исследования по инактивации антипитательных веществ сои при её обработке микроволновым излучением
Прошедшая инактивацию соя, представляет ценный продукт, как для человека, так и для животных и птицы. Обработанная соя может использоваться при производстве комбикормов для всех видов животных. Процесс инактивации представляет собой термическую, баратермическую, термохимическую обработку сои, и приводящую к разрушению антипитательных веществ. Однако современные промышленные технологии, включающие тепловую обработку сои, используют настолько высокую температуру инактивации, что кроме антипитательных веществ разрушаются и термолабильные нормируемые вещества. Кроме этого при высокотемпературной обработке сои резко снижается переваримость органических веществ.
Для проведения исследований нами по методу аналогов было сформировано четыре группы кур-несушек в возрасте 150 дней одна контрольная и три опытные. Согласно методике исследований курам контрольной группы скармливали комбикорм, в составе которого зерно сои обработано традиционным для условий Амурской области способом (однократная обработка на пресс-экструдере). Куры из опытных групп получали комбикорм, в составе которого соя прошла термо-химическую обработку в соответствии с поставленной целью работы (табл. 1).
В течение всего периода наблюдений ежедневно учитывали яйценоскость кур, интенсивность яйцекладки, качество яиц, переваримость питательных веществ и экономические показатели. Для подтверждения здоровья птицы был сделан анализ крови. За период яйцекладки более высокой сохранностью отличались куры из опытных групп. Причинами выбраковки кур в основном были: выпадение клоаки, слабые куры, куры не несущие яйца.
За период опыта в опытных группах сохранность поголовья была почти 100%.
Анализируя изменение живой массы кур-несушек по возрастным периодам, установлено, что средняя живая масса несушек в опытных группах была выше, чем в контрольной. Так, в 40 недельном возрасте разница по живой массе между курами контрольной и первой опытной группами составила 2,8 %(Р 0,01), второй -3,4%(Р 0,001) и третьей - 3,0% (Р 0,001) в пользу опытных.
Условия кормления особо заметно оказывали влияние на массу кур с наступлением жаркого времени года. Неблагоприятные климатические условия (высокая температура и влажность воздуха) отрицательно повлияли на этот показатель в контрольной группе.
По нашему мнению это связано с отсутствием антипитательных веществ за счёт их инактивации в комбикорме для кур опытных групп. Решающее влияние на продуктивность птицы, экономику её производства оказывает уровень, полноценность кормления и отсутствие вредных веществ. Наряду с этим количество снесенных яиц зависит не только от количества яйцеклеток в яичнике, но и от способности несушки использовать вещества, необходимые для его формирования. Учитывая, что в основном периоде научно-хозяйственного опыта куры опытных групп получали с комбикормом сою, обработанную по различной технологии, мы имеем возможность определить как эти различия отразились на яйценоскости и качестве яиц.
Переваримость и использование питательных веществ
Для определения экономической эффективности и целесообразности применения термохимического метода инактивации антипитательных веществ зерна сои при ее скармливании курам несушкам нами был проведен производственный опыт. Для проведения опыта было сформировано две группы кур по 50 голов в каждой. Производственный опыт, как и научно-хозяйственный, был проведен на птицефабрике « Николаевская», Бурейского района и продолжался 60 суток с 01.12.04г по 30.01.05г.(табл. 15)
Расчет экономической эффективности использования в кормлении кур несушек зерна сои - прошедшей термохимическую обработку, проводили согласно «Методике определения экономического эффекта, используемых в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытных конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений» (М. МСХ, 1980г) и «Методическим указаниям по апробации в условиях производства и расчету эффективности научно-исследовательских разработок» (М. ВАСХНИЛ, 1984г).
Так как общие производственные затраты были одинаковы в контрольном и опытном вариантах, то прирост прибыли рассчитывался по формуле: Э = Ск - Соп - Зс, где Э - экономический эффект, руб.; Сіс Соп - стоимость всей валовой продукции в закупочных ценах в контрольном и опытном вариантах; 3 - затраты на производство сои, прошедшей термохимическую обработку, руб.
Валовое производство яиц определяли по следующим формулам; Ак = Ук х Т х П; Аоп= Уоп х Т х П, где: А]с и Аоп - валовое производство яиц в контрольном и опытном вариантах, т; У к и Уоп - яйценоскость за месяц в обоих вариантах, шт.; Т - продолжительность опыта, месяц; П - количество кур в группе, голов. Ак = 18 х 50 х2 = 1800(штукї Аоп = 24 х 50 х2 = 2400 (штуф Экономический эффект рассчитали по разности затрат в контрольном и опытном вариантах: Э = 5280 руб. - 3960 руб. - 215 руб. = 1105 руб. В расчете на одну голову в сутки экономический эффект составил: Э]Л1г= 1105руб. :50:2 = 0,37
Таким образом, производственная проверка показала эффективность использования в кормлении кур несушек зерна сои, прошедшего термохимическую обработку, которая способствовала инактивации антипитательных веществ и лучшему усвоению питательных веществ комбикорма (рациона).
Экономический эффект за период опыта составил 1105 рубля, а в расчете на одну голову в сутки — 0,37 рубля.
Птицеводство является одной из важных отраслей народного хозяйства. Основная задача его, как сферы материального производства - надежное обеспечение населения области высококачественными продуктами питания. Отрасль была экономически эффективной из-за биологической особенности птицы. По конверсии корма, например, мясное птицеводство превосходит все другие животноводческие отрасли: на 1кг бройлеров затрачивается кормов в 1,5 и 2,5 раза меньше, чем на свинину и говядину. Для продовольственной независимости области, необходимым условием является производство мяса птицы не менее 60% годовой потребности населения в соответствии с физиологическими нормами питания.
С начала 90-х годов в Приамурье наблюдалась тенденция снижения продуктивности, в последующие годы эта тенденция приостановилась и сейчас наблюдается рост. Так, например, среднегодовая яйценоскость кур несушек в хозяйствах с 2000 по 2003 годы составила 210, 205, 210, 225 штук яиц.
Средняя яйценоскость на несушку по Амурской области в 2004 году составила 240 яиц во всех категориях хозяйств. Наибольшая продуктивность кур наблюдается в специализированных хозяйствах, которые работают с высокопродуктивными кроссами и особенно - Хайсекс Белый. Наибольшая яйценоскость на курицу несушку в МУП птицефабрика «Николаевская» - 270 яиц, государственное предприятие птицефабрика «Михайловская» - 272 яйца.
Птицефабрики обладают большим потенциалом продуктивности, они оснащены современным оборудованием, таким как клеточные батареи типа БКН-3, БКМ-3, БКМ-ЗБ, 2Б-3, R-21, содержат высокопродуктивные кроссы птицы, но не имеют достаточно количества полноценных кормов для проявления генетического потенциала птицы.
В Приамурье нет своих племенных заводов, поэтому птицу новых высокопродуктивных кроссов приходится завозить из западных районов страны, что также обходится недешево. Но несбалансированное кормление птицы не способствует проявлению высокой продуктивности. Поэтому и ученые, и птицеводы области изыскивают новые резервы, изучают и применяют в кормлении птицы местные компоненты комбикормов, которые способствуют повышению продуктивности птицы, восполняют дефицит белка и энергии в рационах и снижают себестоимость продукции.
Одним из возможных выходов из создавшегося положения можно считать использование соевого зерна. По своему составу соя содержит до 40-45% белка и является единственным растительным продуктом, обладающим повышенным содержанием незаменимых аминокислот. По своим питательным свойствам она превосходит все известные растительные корма. Белок сои отличается повышенным содержанием лизина до 2,3% и триптофана до 1%. Эти аминокислоты относятся к разряду незаменимых и могут поступать в достаточном количестве в организм только с животными продуктами.
В кормовом балансе хозяйств Амурской области как источник белка можно использовать зерно сои и отходы от ее переработки. Природно-климатические условия области благоприятны для возделывания этой ценной технической культуры. Соя относиться к южным теплолюбивым растениям. Короткое, но жаркое с муссонными дождями во второй половине лето способствует полному созреванию не только скороспелых, но и позднеспелых сортов.
Однако к использованию соевого зерна в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы необходимо относиться осторожно. Высокое содержание в нем антипитательных веществ (до 6%), делает его использование без предварительной обработки опасным для здоровья животных. При скармливании необработанного соевого зерна у животных и птицы развивается гипертрофия поджелудочной железы, кожные заболевания,
