Технология получения кормовой добавки из отходов шерсти и ее использование в кормлении овец Шевцова Надежда Иннокентьевна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы 11

1.1. Отходы производств первичной обработки шерсти и возможность их утилизации 11

1.2. Белковые кормовые добавки из кератинсодержащего сырья 15

1.2.1. Общие сведения 15

1.2.2. Известные способы получения гидролизатов кератина 27

1.2.3. Использование белковых добавок в кормлении овец 32

1.3. Биологическая оценка кормов 34

1.4. Особенности кормления ягнят в подсосный период... 38

1.5. Влияние кормов на продуктивные качества овец 41

ГЛАВА 2. Материал и методика исследования 51

2.1. Отходы шерсти - исходное кератинс о держащее сырьё 52

2.2. Гидролизат из отходов шерсти - объект исследования 53

2.3. Проведение научно-хозяйственного опыта 55

2.3.1. Естественно-климатические условия района проведения исследования 55

2.3.2. Материал и схема опыта 58

2.3.2. Методика проведения исследования 63

ГЛАВА 3. Результаты исследования 66

3.1. Состав и ресурсы отходов шерсти 66

3.1.1. Характеристика сырья 68

3.2. Разработка технологии получения кормовой добавки из отходов шерсти 70

3.2.1. Обоснование оптимальных режимов технологического процесса ... 70

3.2.2. Технологическая и аппаратурно-процессовая схемы 76

3.2.3. Оценка разработанной технологии и перспективы ее использования 82

3.3. Исследование биологической ценности гидролизата 86

3.3.1. Определение состава и физико-химических свойств 87

3.3.2. Протеиновая питательность 92

3.3.3. Оценка энергетической питательности 97

3.3.4. Оценка токсичности 98

3.4. Изучение влияния кормовой добавки на продуктивные качества ягнят 102

3.4.1. Изменение живой массы 102

3.4.2. Затраты питательных веществ 105

3.4.3. Шерстная продуктивность 106

3.4.4. Изменение основных физико-механических свойств шерсти 109

3.4.5. Изменение густоты шерсти 112

3.4.6. Заключение 114

Экономическая эффективность 115

Выводы 117

Предложения производству 118

Библиографический список использованной

Литературы 119

Приложения 144

• Отходы производств первичной обработки шерсти и возможность их утилизации
• Биологическая оценка кормов
• Отходы шерсти - исходное кератинс о держащее сырьё
• Обоснование оптимальных режимов технологического процесса

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Охрана окружающей среды тесным ^v образом связана с расширением и эффективным использованием вторичных сырьевых ресурсов и утилизацией отходов. В настоящее время сложившаяся в стране ситуация в области обращения с отходами ведет к опасному загрязнению окружающей среды и создаёт реальную угрозу здоровью населения [161]. В промышленности и сельском хозяйстве ежегодно скапливаются миллионы тонн всевозможных отходов овцеводства. Не все отходы используются с должной эффективностью, многие из них не находят применения. Утилизация отходов, содержащих непрядомое шерстяное волокно в немытом и мытом виде (далее - отходы шерсти), представляет ^v насущную проблему. Масса отходов предприятий шерстяной промышленности ежегодно составляет до 2% от перерабатываемой шерсти. Отходы, обладающие биогенными свойствами (содержание белка — 50...85%), большей частью не используются и удаляются с предприятий на свалку. Поступая в окружающую среду и накапливаясь в значительных объёмах (сотни тонн), такие отходы являются источниками загрязнения почвы, воды и воздуха. В соответствии с Законом [160], эти факторы v относятся к негативным видам воздействия на окружающую среду. Невозможность использования отходов обусловлено особенностями строения белка шерсти — кератина, являющегося главным компонентом этого сырья, а также несовершенством применяемых технологических методов его переработки, неэффективностью действующего механизма экономического стимулирования переработки и использования отходов.

В то же время глобальной проблемой человечества при стремительном v росте населения мира является дефицит пищевого (25%) и кормового (30%) белка. В общем балансе ежегодный дефицит его в кормах составляет около 5,3 млн.т, что эквивалентно недополучению 7,0-7,5 млн.т молока и 1,8-2,0 млн.т мяса [172, 188]. Для частичного покрытия дефицита высокобелковые корма закупаются за рубежом по высокой цене. Однако большая зависимость от поставок этого вида сырья с внешнего рынка потенциально опасна из-за того, что мировая потребность в белковых кормах превосходит их производство [190].

Растущая потребность животноводства в белковых кормах может быть удовлетворена в результате максимального использования непищевых отходов, являющихся нетрадиционными источниками увеличения ресурсов кормового белка. Одним из таких источников могут быть кератинсодержащие отходы (перо, пух, рога, копыта, щетина, волос, шерсть v и др.), неиспользуемые для других целей. Исключительно высокая биологическая ценность белков животного происхождения определяет их особое место в кормовых рационах для скота и птицы. Используемые в качестве добавки они восполняют недостаток белковых веществ в растительных кормах, улучшают их усвояемость при скармливании. Обеспечение животноводства кормами, сбалансированными по белку — одно из направлений решения задачи повышения продуктивности скота и птицы.

Улучшение экономической ситуации в нашей стране и повышение благосостояния людей во многом зависят от успешного развития сельского хозяйства, и одной из важнейших его отраслей - овцеводства. Среди отраслей животноводства оно занимает одно из первых мест по разнообразию и специфике производимой продукции (шерсть, овчина, каракульские смушки, мясо, молоко, жир). Повышение конкурентоспособности овцеводства тесно связано с ростом продуктивности и улучшением качества получаемой от овец продукции. В свою очередь, увеличение производства овцеводческой продукции зависит от создания полноценной и достаточной кормовой базы. Повысить полноценность и ^v усвояемость питательных веществ рациона овец возможно путём включения кормовых добавок, созданных на основе использования кератинсодержащего сырья, которое представляет исключительно ценный биологический

6 концентрат всех жизненно необходимых для животного организма аминокислот.

Пищеварительная система животных не способна к деполимеризации кератинов, поэтому использование нативного сырья невозможно. Для его утилизации необходима разработка специальных технологических приёмов, обеспечивающих перевод'кератинов в усвояемую форму. В рацион животных кератины могут быть введены в виде гидролизата, в котором молекулы белка расщеплены до полипептидов, растворимых в воде и легко перерабатываемых ферментами пищеварительной системы. Отходы шерсти имеют свою специфику свойств, поэтому известные способы получения гидролизатов кератина других видов не могут быть применимы.

Таким образом, изыскание путей рациональной переработки и использования отходов шерсти как источника кератинсодержащего сырья в кормовых целях имеет важное народнохозяйственное значение. Поэтому разработка безотходной технологии переработки отходов шерстяного сырья для получения кормового продукта является актуальной задачей.

Степень разработанности проблемы. Исследованию вопросов разработки безотходных, высокоэффективных и энергосберегающих биотехнологических процессов получения кормовых продуктов из различного сырья, включая и кератинсодержащее, посвящено значительное количество работ ученых, таких как: К.Ф. Шевкунов, СП Либерман, М.Л. ФаЙвишевский, Е.В. Гаевой, В.И. Ивашов, А.И. Сницарь, И.М Чернуха, О.И. Лугарь, Д. Хазин, Л.В. Антипова, Ч.Ю. Шамханов, С.А. Каспарьянц и др.

Отечественный и зарубежный опыт переработки кератинсодержащего сырья — отходов птице- и мясоперерабатывающих, меховых, кожевенных и шерстеперерабатывающих предприятий (перо, пух, волос, рога, копыта, щетина, лобаши, лоскут из шерсти) на кормовые цели показал, что использование в рационах сельскохозяйственных животных кормов, содержащих кератин, положительно влияет на увеличение их массы, снижает затраты корма и способствует получению высокого выхода съедобных продуктов убоя. Использование известных белковых кормовых добавок из кератинсодержащего сырья (перьевая, мясокостная мука и др.) свидетельствует, что оно является ценной исходной продукцией для производства сухих кормов животного происхождения [68, 166, 168, 198].

В области кормления сельскохозяйственных животных, в особенности овец, отмечен ряд работ российских авторов, внесших значительный вклад в развитие науки. Это труды таких ученых, как Б.Г. Имбс, Г.А. Богданов, А.П. Калашников, Г.А. Окуличев, Н.З. Злыднев, И.С. Исмаилов, А.З. Гребенкж и др.

Однако недостаток данных по целому ряду важных аспектов проблемы, связанной с утилизацией неиспользуемых кератинсодержащих отходов шерстяной промышленности и получением на их основе кормового продукта, а также связанной с изучением пригодности и эффективности использования его в качестве белковой кормовой добавки в рационах овец, открывает возможность исследования в этом направлении.

Необходимость решения проблемы утилизации не используемых в настоящее время отходов шерсти, и важность рациональной переработки их в кормовой продукт, содержащий дефицитное белковое вещество, определили выбор темы диссертации, цель и задачи исследования.

Объектом исследования явились отходы шерсти и полученный на их V основе гидролизат, используемый в качестве белковой кормовой добавки при скармливании в рационе ягнятам в подсосный период.

Предметом исследования явились: технология, позволяющая утилизировать отходы шерстомойного v производства ПОШ в белковый гидролизат для использования его в качестве кормового продукта; некоторые продуктивные качества ягнят в подсосный период, получавших в рационе кормовую добавку из отходов шерсти.

Цель и задачи исследования. Целью явились разработка технологии ^v получения кормового продукта из отходов шерсти, а также выявление возможности его использования в качестве добавки в рационах ягнят в подсосный период.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: - изучить состав и ресурсы отходов шерсти; разработать технологию получения кормового продукта на основе использования белкового гидролизата из отходов шерсти; наработать экспериментальную партию гидролизата для изучения его физико-химических свойств и соответствия зоотехническим требованиям к кормовому средству для овец; провести научно-хозяйственный опыт по использованию гидролизата в качестве белковой кормовой добавки в рационах ягнят в подсосный период и накопить рекогносцированные материалы по влиянию добавки на формирование хозяйственно-полезных признаков ягнят по их росту, шерстной продуктивности, изменению физико-механических свойств шерстяного волокна.

Методологической основой явились труды отечественных и зарубежных ученых по вопросам разработки безотходных, высокоэффективных и энергосберегающих биотехнологических процессов получения кормовых продуктов из различного сырья, включая и кератинсодержащее, а также по проблемам овцеводства, связанных с вопросами кормления и влияния его на продуктивные особенности овец.

На защиту выносятся следующие результаты исследования: - технология получения кормовой добавки из отходов шерсти, подтвержденная в двух патентах РФ на изобретение; - технологическая и аппаратурно-процессовая схемы; -оценка соответствия гидролизата из отходов шерсти зоотехническим требованиям к кормовой добавке для овец; - научно-хозяйственный опыт и выявление возможности использования кормовой добавки из отходов шерсти в рационе по оценке влияния её на продуктивные качества ягнят в подсосный период по показателям: прирост живой массы, затраты питательных веществ на 1 кг прироста; шерстная продуктивность; основные физико-механические свойства (тонина, длина) шерстяного волокна; густота шерсти.

Научная новизна. Впервые разработан способ и на его основе - ^vтехнология получения кормового продукта из отходов шерсти, ^ удовлетворяющего зоотехническим требованиям к кормовой добавке и пригодного для использования его в рационе овец.

Элементами научной новизны являются: обоснование оптимальных режимов технологического процесса; технологическая и аппаратурно-процессовая схемы; оценка соответствия продукта зоотехническим требованиям к кормовой добавке для овец; - оценка влияния кормовой добавки на некоторые показатели ^т продуктивности овец.

Новизна разработанной технологии подтверждена патентами РФ №2105495 и №2233596.

Работа проводилась в период с 1992-2003 гг. в соответствии с тематическим планом научных исследований Научно-исследовательского института заготовки и первичной обработки шерсти (НИИЗПОШ до 2001г.) и ГНУ СНИИЖК.

Практическая значимость полученных результатов. Предложенная v технология переработки в кормовой продукт неиспользуемых отходов шерсти позволяет осуществлять их утилизацию и на этой основе улучшить состояние экологии на предприятиях ПОШ и шерстяной промышленности и сократить потери шерстяного сырья, а также способствует решению проблемы обеспечения овцеводства кормами, содержащими дефицитное белковое вещество.

Основные результаты и выводы отражены в разработанной техдокументации, которая может быть использована для технико-экономического обоснования производственного освоения продукции, что позволит осуществить проектирование опытно-промышленной установки по производству кормового продукта из отходов шерстяной промышленности. Создание установки будет способствовать увеличению ассортимента сырья, используемого для производства ценных белковых кормов в животноводстве.

Апробации работы. Основные результаты диссертационной работы ^ доложены и обсуждены: -на заседаниях Ученых советов НИИЗПОШ (Невинномысск, 1992-1994 гг.) и ГНУ СНИИЖК (Ставрополь, 2001-2003 гг.); -на научно-практических конференциях СтГАУ (Ставрополь, 2000-2004гг.); -на международной научно-практической конференции ГНУ СНИИЖК (Ставрополь, 2002г.).

Публикации но теме. По результатам исследования опубликовано ^ч 7 научных статей и получено 2 патента РФ на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора ^v литературы, методики и результатов исследования, экономической эффективности, выводов, предложений производству, библиографического списка использованной литературы, включающего 207 наименований, и приложений. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 22 таблицы, 5 рисунков в тексте диссертации и 4 таблицы в приложении. 'Ф ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ ШЕРСТИ И

ВОЗМОЖНОСТЬ ИХ УТИЛИЗАЦИИ

В соответствии с Законом РФ «Об отходах производства и потребления» от 24 июня 1998г. № 89-РЗ, отходы производства — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства, а также товары (продукция), W утратившие свои потребительские свойства.

В шерстяной промышленности, в том числе и в первичной обработке шерсти (ПОШ), значительную долю основного сырья составляет шерсть натуральная, получаемая с живых животных путем стрижки (овечья, козья и др.).

Шерстью обычно называют волосяной покров животных. В товароведении под шерстью понимается волокнистая масса, состоящая из ^ обладающих извитостью волокон различной тонины, используемая для выработки пряжи, тканей, трикотажа и валяльно-войлочных изделий [157].

На фабрике ПОШ по технологическим переходам обработки сырья (немытой и мытой шерсти) образующиеся отходы производства состоят, в основном, из примесей (минеральных, растительных, органических и др.) и шерстяного волокна различной длины. По данным А.В. Метельковой [148], для отечественной шерсти длина волокон в отходах колеблется от 10 мм до 60 мм. Прядомые волокна (свыше 25 мм) составляют от 5,0 до 11,0 % по всем наименованиям рунной шерсти. А в процессе обработки отходов потери прядомого волокна доходят до 19,0 %. Количественный состав примесей в ф образующихся отходах зависит от наименования перерабатываемой шерсти, от районов её заготовки и стадий первичной обработки, а содержание шерстяного волокна — от применяемой технологии и оборудования. Так, согласно нормам технологического проектирования предприятий ПОШ отходы волокна при промывке шерсти составляют 2 % массы немытой шерсти [127].

В соответствии с ГОСТ 30724 [50], к отходам шерстомойного производства относятся выпады из-под трепальных машин, сушильных машин и пыльных камер, счистки моечных ванн и шерсть, уловленная из сточных вод. В таблице 1 приведены характеристика, состав и ресурсы образующихся отходов шерстомойного производства предприятий ПОШ.

Анализ данных (табл. 1) показывает, что наибольшее количество шерстяных волокон содержится в отходах, образующихся в пыльных камерах (42,7-44,1 %). В этих отходах кератинсодержащего сырья соответственно на 39,8 % и 31,2 % больше чем в выпадах из-под трясильных машин и в шерсти, уловленной из сточных вод [148, 151, 152, 169, 170].

Все вышеуказанные отходы являются возвратными. Их подвергают повторной обработке путем промывки в соответствии с технологическим режимом по ОСТ 10 319-2002 [124].

Таблица 1. Состав и ресурсы отходов шерстомойного производства

Шерсть мытая

Шерсть немытая до 10 тонн в сутки (общая масса) [151]

Сырье для валяльно- войлочной промышленности

Продолжение таблицы 1 влага до 90 * Выход шерсти; ** Выход шерсти низших сортов.

Как показывает практика, на каждом технологическом переходе обработки сырья и отходов шерсти образуются безвозвратные отходы, которые не используются и вывозятся с территории предприятия в отвал, в так называемые, места размещения, где они ежегодно накапливаются до нескольких сотен тонн. Такое положение отрицательно сказывается на экологической обстановке региона, где располагаются предприятия ПОШ, ф Потери волокна в безвозвратных отходах (угарах при сортировке, трепании, при промывке обработанных выпадов, при пневмотранспортировании, в сушке) по переходам производства ПОШ регламентированы отраслевыми нормами, разработанными

ВНИИЗПОШ [20]. Общие потери волокна по производству ПОШ определяются как сумма потерь по отдельным технологическим переходам на предприятии.

Анализ норм потерь волокна [20] показывает, что в процессе обработки всех сортов рунной шерсти наибольшие потери составляют для тонкой и полутонкой отечественной шерсти 3,32-3,39 % против 1,11 % для импортной и 2,77 % по другим видам. Наибольшее количество потерь волокна немытой шерсти происходит при трепании (0,08-0,73 %) и промывке (0,16-0,58 %), а потери мытой шерсти — при пневмотранспортировании (0,60-1,32 %) и сушке (0,25-1,00%).

Сотрудниками НИИЗПОШ В.М. Колдаевым, СИ. Швецовым [169, 170] изучалась возможность утилизации безвозвратных отходов фабрик ПОШ в удобрения, не содержащие патогенной микрофлоры, гельминтов и токсинов. Объектом исследования служили все виды безвозвратных отходов шерстомойного производства, но предпочтение отдавалось отходам, образующимся па технологических переходах обработки немытой шерсти. Эти отходы представляют основную долю по массе от всех образующихся отходов ПОШ. В итоге проведенных исследований авторами разработаны исходные требования на проектирование и изготовление установки для утилизации отходов, позволяющей проводить дезинфекцию сырья путем обработки его острым паром (110-І30С) в течение короткого времени (до 25 минут). По результатам испытания установки [83] получены положительные заключения специализированных организаций сельского хозяйства по технологии обеззараживания отходов и возможности их применения. Готовый продукт, признан пригодным для использования в качестве органического удобрения, имеющего высокую концентрацию питательных веществ, сравнимых по качеству и превосходящих по количеству коровий навоз. Однако в настоящее время работы в этом направлении по ряду причин не нашли своего продолжения.

Таким образом, проведенными библиографическими исследованиями было выявлено весьма ограниченное количество публикаций, касающихся исследования состава, объема и утилизации отходов, образующихся в производстве ПОШ. Проблема утилизации отходов является актуальной. Поэтому мы считаем возможным о количестве отходов, образующихся на предприятии, судить косвенно по объему обработки немытой шерсти и выпуску мытой шерсти.

Анализ приведенных сведений (табл.1 и [20]) показал, что, с позиции возможности использования безвозвратных, кератинсодержащих отходов шерстомойного производства ПОШ, в качестве исходного сырья для переработки в кормовой продукт целесообразно использовать выпады из-под пыльных камер, образующиеся при пневмотранспортировании. Как потенциальный источник кератина, эти выпады имеют преимущество в сравнении со всеми другими, так как в них содержится наибольшее количество шерстяного волокна (до 44 %). Очевидно, это связано с тем, что на указанном технологическом переходе обработки шерстяного сырья происходят наибольшие потери волокна, которые составляют 0,6-1,32 % и больше в среднем на 0,33 % абс. потерь при сушке, на 0,56 % и 0,37 % -потерь соответственно при трепании и промывке немытой шерсти. Для выпадов характерно, что волокно является мытым и представлено в виде мелких клочков (угары) и в виде шерстяной пыли, образующейся за счет ударов колеса вентилятора и трения волокна о стенки труб пневмопровода. В выпадах основную долю потерь волокна представляет шерстяная пыль, они составляют 0,43-1,15% против 0,17-0,20% угаров пыльных камер.

1.2. БЕЛКОВЫЕ КОРМОВЫЕ ДОБАВКИ ИЗ КЕРАТИНСОДЕРЖАЩЕГО

СЫРЬЯ 1.2.1. Общие сведения

По определению И.В. Петрухина [134], под кормовыми добавками следует понимать любые дополнители к рациону, регулирующие количество и соотношение в нем питательных веществ, а также обеспечивающие наивысшую продуктивность животных.

Кормовые добавки вводят в состав рационов из натуральных кормов, а также в состав комбикормов, белково-витаминных добавок, премиксов [85, 109], Корма животного происхождения используют в основном в качестве белковых кормовых добавок.

Белки — азотистые высокомолекулярные органические соединения, являющиеся полимерами аминокислот.

Растительные корма являются дешевым источником белка, но уступают животным кормам по содержанию незаменимых аминокислот. Биологическая роль этих аминокислот определяется тем, что они входят в состав всех важнейших белков в организме животных, но в нем не синтезируются и другими аминокислотами не заменяются. Из двадцати аминокислот, входящих в состав большинства белков, десять (лизин, метионин, триптофан, валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, гистидин, аргинин, треонин) незаменимы в питании. Первые три из них являются критическими (лимитирующими, наиболее дефицитными в составе рационов), так как в злаковых кормах их больше всего не достает [85, 88].

Белковые кормовые добавки характеризуются высоким содержанием протеина и его биологической полноценностью, в них содержится высокоценный по аминокислотному составу белок. Поэтому их применяют при производстве комбинированных кормов для регулирования аминокислотного состава [13, 103, 120].

Кератины относятся к группе склеро протеинов или структурных белков и представляют основную массу вещества таких натуральных продуктов животного происхождения как шерсть, волос, пух, перо, рога, щетина и копыта. Высокое содержание серы отличает кератин от белков других групп.

В чистом кератинсодержащем сырье влажностью 10-15 % содержание белка достигает 80-85 %. Это сырье представляет собой природный концентрат белка с благоприятным соотношением аминокислот, в том числе и незаменимых [147]. По соотношению незаменимых аминокислот кератин аналогичен мясу, по содержанию лизина превосходит молоко [199].

Кератины являются белками, наиболее устойчивыми к химическим воздействиям, и без специальной обработки не могут использоваться в качестве кормового продукта. Этот белок практически неусвояем животным и человеком. Переварить кератин способны немногие животные, например платяная моль (личинки) или пухоеды.

Кератин характеризуется ограниченной растворимостью в воде, растворах солей, спиртах и других органических растворителях, высокой устойчивостью к действию химических реагентов и ферментных препаратов, фибриллярной структурой молекул и механозащитными функциями [206].

В организме животного кератин синтезируется из аминокислот, имеющих амфотерный характер. Структурная формула аминокислоты H2N - СН - СООН , где R (радикал) - группа атомов углерода,

Аминогруппа

I Карбоксильная связанных с другими химическими группа R элементами [132].

Наличие щелочной (NH₂) и кислотной (СООН) групп позволяет аминокислотам вступать во взаимодействие друг с другом. В белках аминокислотные остатки соединены между собой в линейной последовательности так называемой пептидной (кислотно-амидной) связью (-NH - СН - СО-) [132]. Длинные пептидные цепи (полипептиды), состоящие из десятков-сотен аминокислотных остатков, образуют структуру белковой молекулы.

В шерсти пептидные цепочки кератина ориентированы вдоль оси волокна и соединены большим количеством поперечных боковых связей за счет электровалентных (солевых), ковалентных и водородных связей, а также сил межмолекулярного притяжения (сил Ван-дер-Ваальса) [132].

Анализируя известные данные химического состава шерсти, П. Александер и Р.Ф. Хадсон [5] отмечают, что шерсть, в основном, можно считать состоящей полностью из белка, поскольку небелковые компоненты составляют максимально 1 %.

Эмпирическая формула кератина шерсти С*і Н71 О^ N₎₂ S, молекулярная масса 987 [132]. Элементарный состав кератина шерсти, %: углерод 50,3-52,5; водород 6,4-7,3; азот 16,2-17,7; кислород 15-20,7; сера 0,7-5 (в среднем около 3) [162].

В кератине шерсти содержится 17-20 различных аминокислот [63, 157].

В таблице 2 приведено содержание аминокислот в кератине шерсти овцы и рогов крупного рогатого скота.

Таблица 2. Аминокислотный состав шерсти овцы и рогов крупного рогатого скота (по данным Астбери и АЛ Сницаря) г /100 г сухого вещества

Сравнительный анализ данных (табл.2) показывает, что оба вида кератинсодержащего сырья при существующем различии содержат все незаменимые аминокислоты, причем в значительных количествах. Они характеризуются высоким содержанием цистина, глутаминовой кислоты, серина, треонина, аргинина, незначительным содержанием метионина, триптофана и гистидина. Следует отметить в составе наличие лизина — одной из лимитирующих аминокислот, особенно необходимой в кормах, используемых в рационах растущих сельскохозяйственных животных.

Состав аминокислот в шерсти колеблется в зависимости от породы овец, времени стрижки и условий кормления [5]. Так, содержание цистина в различных ксратиновых волокнах колеблется от 8 до 16 %. Сера, входящая в состав шерсти, присутствует, главным образом, в цистине, немного - в метионине. Эти две аминокислоты содержат почти всю серу (3,6 %) корневых участков волокон шерсти. Волокна шерсти, извлеченные из промытого в производственных условиях руна, содержат цистина (2,7 %) примерно но 20 % меньше, чем корневые участки волокон [5].

Экспериментальные исследования ряда авторов [63, 65, 71, 73, 77] свидетельствуют о том, что наличие цистина в кормах благоприятно влияет на развитие организма овец в целом и, особенно, на рост шерсти. Это предопределяет целесообразность использования отходов шерсти как исходного сырья для переработки и получения на их основе кормового продукта.

В молекуле кератина шерсти цистин соединяет в поперечном направлении две полипептидные связи, образуя, так называемую, дисульфидную поперечную связь, в которой участвуют два атома серы (— S— S — ) [5, 157]. ^г \ I

СО NH

I Цнстнновая связь I CH-CH₂-S-S-CH₂-CH w j_r Длсульфкдяая связь г* г\ V. I I

Высокая стабильность и нерастворимость кератина шерсти обусловлена большим числом поперечных дисульфидных связей между его полипептидными цепями, а также преобладанием аминокислот, содержащих гидрофобные нерастворимые в воде группы (фенилаланин, изолейцин, валин, метионин и аланин) [68].

Таким образом, для использования кератинсодержащего сырья в кормовых целях в молекуле белка необходимо разрушить дисульфидные связи, что приводит к повышению реакционной способности кератина. В результате образуются полипептиды, растворимые в воде, которые в организме животного легко подвергаются действию пищеварительных ферментов. Одним из путей достижения указанной цели является гидролиз сырья, под которым понимают разложение веществ, проходящее с обязательным участием воды. Продукты гидролитического расщепления белков являются гидролизатами. При гидролизе белка происходит разрыв длинных полипептидных цепочек вплоть до отдельных аминокислот.

Белковые гидролизаты из кератинсодержащего сырья нашли широкое применение, как в нашей стране, так и за рубежом. Многочисленные сведения из литературы [6, 7, 8, 14, 19, 78, 81, 141, 142, 144, 147, 149, 150, 167, 185, 186, 189, 194, 195, 196, 197, 199, 200] свидетельствуют об использовании указанных гидролизатов в разных целях: в кормопроизводстве, в косметике, в медицине, в пищевой промышленности, для производства клея, пластмасс и искусственного волокна, для получения пептона, эмульсий, противопожарных смесей, в литейном производстве и др.

В мировой практике белковые кормовые добавки из кератинсодержащих отходов мясной и птицеперерабатывающей промышленности успешно используют в рационах сельскохозяйственных животных и птицы для повышения полноценности и усвояемости растительного белка [198]. Являясь источниками кормового белка, гидролизаты из кератинового сырья обладают высокой переваримостью (75-90 %).

Вопросам изучения биологической ценности кормовых продуктов из нетрадиционного сырья мясной и молочной промышленности, включая и кератинсодержащего, посвящены труды ученых Всероссийского НИИ мясной промышленности (К.Ф. Шевкунов, I9S0; А.И. Сницарь, 1990, 1994; В.И.Ивашов, 1991 и др.). Исследования касаются разработки безотходных, высокоэффективных и энергосберегающих биотехнологических процессов получения кормовых продуктов из мякотного, мясокостного сырья, технической крови, коллаген-кератинсодержащего, кератинсодержащего сырья, кости и др. Авторы [68, 166, 168, 198], изучив отечественный и зарубежный опыт переработки кератинсодержащего сырья на кормовые цели (отходов птице- и мясоперерабатывающих, меховых, кожевенных и шерстеперерабатывающих предприятий), сделали заключение, что использование в рационах сельскохозяйственных животных кормов, содержащих кератин, положительно влияет на увеличение их массы, снижает затраты корма и способствует получению высокого выхода съедобных продуктов убоя.

Известны следующие белковые кормовые добавки, выпускаемые отечественной промышленностью на основе использования гидролизатов кератина. —Перьеная мука. Сырьем для ее выработки служат отходы птицеперерабатывающей промышленности, которые в специальных установках (автоклавах) обрабатывают водой, кислотами под давлением и при высокой температуре. В результате непереваримые белки перьев гидролизуются и входящие в их состав аминокислоты становятся доступными для организма животных. Большой опыт использования кератина пера на кормовые цели накоплен в США, ГДР, Чехии и других странах [168].

По использованию перьевой муки в литературе встречаются следующие рекомендации.

По данным И.В. Петрухина [134], муку из гидролизованного пера, полученную из отходов переработки птицы путем обработки в автоклавах при температуре 132С и давлении 0,2 МПа в течение трех часов, можно включать в рационы птицы в количестве, не превышающем 1-2% массы всего рациона. При повышении ее содержания в рационе у молодняка наблюдается отставание в росте, худшая переваримость рациона и повышение затрат корма на единицу продукции. У кур-несушек после таких доз муки отмечено ухудшение доступности питательных веществ рациона на 10-15%.

По оценке В.И. Ивашова [68], С.С. Михалева [109], перьевая мука, а также мука из перьев и отходов, полученных после убоя и разделки птицы, при высоком уровне протеина бедны некоторыми незаменимыми аминокислотами — метионином, лизином, гистидином и триптофаном. Уровень цистипа относительно высок. Перьевая мука содержит 81,8-92,7 % протеина, 2,25-4,15 % жира, 0,1-0,8 % клетчатки, 1,3-2,5 % кальция и 0,5-0,8 % фосфора. Переваримость протеина составляет 45-83 %. Перьевая мука относительно богата витаминами Ві₂, В₂, никотиновой и пантотеновой кислотами, хол и ном.

Мука из отходов переработки птицы содержит меньше протеина, чем перьевая, но переваримость ее значительно выше (86-88 %), она богаче жиром (12-15 %), кальцием (6,9-9,8 %) и фосфором (2-4 %) [168]. Опыты показали, что при благоприятном составе такой муки и замене ею белковых компонентов рациона в оптимальных количествах, муку можно использовать на корм животным [68].

По данным А.И, Сницаря [168], перьевую муку следует включать в комбикорма для цыплят и утят в количестве 3-5 %. Более высокие дозы вызывают задержку роста. При скармливании бройлерам в возрасте до 10 недель муки из отходов переработки птицы (32 % перьевой муки, 63 % мясо-перьевой и 5 % кровяной муки) получали приросты живой массы, как и при скармливании рациона, содержащего 4 % рыбной и 4% мясокостной муки. Цыплятам можно скармливать муку из отходов переработки птицы вместо соевого шрота в количестве 10 % рациона. Такой мукой можно заменять 30-50 % протеина, при условии обеспеченности рациона лимитирующими аминокислотами.

По данным А.И. Сницаря [168], концентрат белковый перьевой из отходов перо-пухового сырья (КБП), разработанный УкрНИИмясомолпром [125, 126], имеет питательную ценность выше, чем мука из пера. Добавление в концентратные рационы свиней, дефицитные по протеину, концентрат из пера, гидролизованный карбамидом, приводит к повышению интенсивности обменных процессов и прироста животных на 10-12,9 %.

По данным В.И. Ивашова [68], мука, полученная из перьев, обработанных паром, содержит 86,8 % белка, что обеспечивает высокую биологическую ценность этого кормового продукта. Скармливание перьевой муки позволило увеличить прирост живой массы птицы и жвачных животных.

В институте химии АН Казахской ССР [68] разработан способ получения кормового белка, основанный на гидролзе пера птицы раствором аммиака при повышенных температурах и давлении в течение нескольких часов. Готовый продукт содержит 86,8 % протеина, 1,6 % жира, 0,27 % кальция, 0,44 % фосфора. Опыты на бройлерах показали, что кератиновая мука является легкоусвояемым продуктом, которым можно полностью заменить рыбную и мясокостную муку. —Кормовые добавки из рого-копытного сырья. По данным В.И. Ивашова [68], в США запатентован способ получения кормовой композиции (патент США Л1> 4623067) на основе гидролизата кератинсодержащего сырья (рого-копытного) и каныги (содержимое преджелудков крупного рогатого скота и овец). Кормовая композиция содержит протеина 35,0 %, влаги 10,0 %, золы 18,6 %, клетчатки 20,3 %, жира 6,7 %, безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ) 4,7 %.

Известна кератиновая мука (из рого-копытного и другого сырья), разработанная по технологии ВНИИМП [22], Химический состав полученного гидролизата: белок 72,77-74,34 %; влага 1,2-1,94 %; зола 24,46-25,29 %; натрий хлористый 18,29-20,33 %; азот общий 11,02-11,60 %; азот аминный 0,77-0,80%. Растворимость гидролизата -92,6-96,7 %. Выработанная по этой технологии кератиновая мука соответствует по качественным показателям и биологической ценности мясокостной муке II сорта [168].

Известно производство мясокостной муки с использованием рого-копытного сырья: высушенную массу гидролизата добавляют в количестве 7 % к мясокостной шкваре при дроблении [68].

Кормовой гидролизат, полученный ферментативным методом [134], по данным В.И. Ивашова [68], можно использовать для замены 15 % (по протеину) мясокостной муки. В гидролизате присутствует полный набор незаменимых аминокислот. Химический состав гидролизата характеризуется следующими данными: влага-5 %; протеин-75 %; зола-3 %; карбамид-0,44 %; аминный азот-1,71 %. Выход готового продукта составляет 70-75 %.

Известно производство рого-копытной муки водным гидролизом под давлением в котлах. Установлено, что гидролизат рогов и копыт можно вводить в сырье вместо кровяной муки до 5 % в пересчете на сухое вещество. Химический состав рого-копытной муки следующий: 9 % влаги, 6 % жира, 75 % сырого протеина [68].

Известен кормовой белковый концентрат (КБК), разработанный специалистами Киевского технологического института пищевой промышленности и ВНИИМП. Технология предусматривает поверхностный гидролиз под давлением в вакуумных котлах с использованием мочевины [68, 134, 199]. В готовом продукте содержится влаги до 10 %; сырого протеина 73-84 %; жира 1,5-4 %; БЭВ 0,5-2 %; золы 7-11 %; кальция 3,5-4,4 %; фосфора 1,6-1,9 %. Аминокислоты присутствуют в количестве 90-97 г на 100 г протеина, в том числе незаменимые - до 39 г. Концентрат хорошо усваивается организмом свиней, обладает высокой биологической ценностью и рекомендован для замены дорогостоящих протеинов в рационах животных [168]. —Сухоп белково-растптельный корм. Известен сухой белково-растительный корм (СБРК) [68], основу которого составляет содержимое преджелудков крупного рогатого скота (каиыга), состоящий из второстепенных видов пищевого сырья (кератин-коллагенсодержащее сырье-15-20 %). Химический состав кормового продукта: влага 10 %, протеин 41,3 %, зола 31,7 %, жир 8,7 %, клетчатка 9,3 %, БЭВ 3,5 %. Исследование кормов не выявило их токсического влияния на организм подопытных животных, возникновения аллергических и побочных реакций. —Белково-жнропой концентрат. По данным И.В. Петрухина [134], при производстве комбикормов для всех видов сельскохозяйственных животных используют белково-жировой концентрат. Исходным сырьем концентрата является жир животный кормовой или технический, бульон, получаемый при вытопке пищевого костного жира, гидролизат кератинсодержащего сырья (рога, копыта, волос-коровяк, щетина, малоценное перо). Автор отмечает, что: «...протеины такого корма широко доступны всем видам сельскохозяйственных животных. Однако при применении этого кормового средства следует иметь в виду, что, так как его белки малоценны, то в рационах с такой добавкой будет недоставать лизина, метионина и гистидина». По физико-химическим показателям белково-жировой концентрат должен соответствовать следующим требованиям: влажность - не более 9 %, сырого протеина - не менее 30 %, сырого жира - не менее 50 %, золы - не более 1 1 %.

Полуфабрикат кормовой, получают на мясокомбинатах из отходов переработки животных на мясо [134], применяя в качестве составляющего компонента гидролизат кератинсодержащего сырья. Состав готового продукта: влажность - не более 10 %, сырого протеина - не менее 75 %, сырого жира - не более 5 %, золы - не более 10 %. В отличие от предыдущего препарата полуфабрикат кормовой содержит меньше жира, имеет недостаток лизина, метионина и других аминокислот. Продукт предназначен для использования при производстве комбикормов.

По данным В,Л. Крохиной [86], полуфабрикат кормовой используют в качестве наполнителя заменителя цельного молока для телят, поросят, ягнят (рецепт ВНИИМП). Полуфабрикат представляет собой сухую белково-жироуглеводную основу, полученную высушиванием смеси, состоящей из фракций пищевой кропи, гидролизата кератинсодержащего сырья, костного жира, сахара и поваренной соли. Полуфабрикат кормовой содержит жира не ^ менее 36 %, влаги не более 7 %, золы не более 4 %. Содержание нерастворимого остатка не более 5-15 %. —Мука кожевенных отходов. При обработке кожевенного сырья образуются отходы — гольевая мездра, хромовые крошка и стружка. По данным В.К. Менькина [103], азотистые вещества гидролизата кожевенных отходов перевариваются на 74-80 %. Муку кожевенных отходов можно использовать при изготовлении комбикормов.

Известен белковый концентрат для включения в комбикорма (предложен Курским СХИ) - мука из хромированных обрезков кожи- стружки [134]. Продукт содержит большое количество протеина (80-85 %), однако наряду с денатурированными белками (кератины, коллагены и эластины) в нем присутствует хром, по содержанию превышающий предельно допустимую концентрацию, который обладает высокой токсичностью и канцер о ге ни остью.

Как видно из приведенного обзора, для шерсти, как одного из основных видов кератинсодержащего сырья, характерно высокое содержание белка (80...85 %) с благоприятным соотношением аминокислот, в том числе и незаменимых (лимитирующих, лизин+метионин), а также - содержание ⁴ общей серы (3 %). Это служит основанием для переработки отходов производств ПОШ в кормовой продукт в качестве источника полноценного белка. Опыт использования в рационах сельскохозяйственных животных и птицы известных белковых кормовых добавок, полученных на основе гидролизатов кератина, подтверждает целесообразность и эффективность переработки кератинсодержащего сырья путем гидролиза, под действием которого происходит разрушение дисульфидных связей и повышается реакционная способность кератина.

1.2.2. Известные способы получения гидролизатов кератина

Существует ряд методов переработки кератинсодержащего сырья, позволяющих получать белковые гидролизаты с высокой биологической ценностью.

Учеными разных стран мира разработано и запатентовано большое количество способов переработки кератинсодержащего сырья в пищевые и кормовые продукты [147, 171]. Многие из них нашли применение в производстве. В ходе проведения патентного поиска нами [130, 131, 171] установлено, что за исследуемый период (в ретроспективе и до настоящего времени) не проводилось работ по переработке на кормовые цели кератинсодержаших отходов производств фабрик ПОШ.

По мнению В.И. Ивашова, А.И. Сницаря, И.М. Чернуха [68], «...Самыми распространенными видами гидролиза кератинсодержащего сырья являются кислотный, щелочной и водный».

Гидротермический (водный) гидролиз является наиболее простым: кератин расщепляется с образованием высокомолекулярных полипептидов. Значительная часть получаемого гидролизата представлена растворимой формой белка. В нашей стране гидротермический способ широко используется в мясной промышленности при производстве кормовых продуктов и технического кормового жира [141, 187]. За рубежом (США, Япония, Великобритания, Франция, Венгрия) его в основном используют в птицеперерабатывающей промышленности для переработки перо-пухового сырья в корм животным. Этот метод получил разнообразие как в самой технологии, так и в аппаратурном оформлении. Совершенствование его идет по пути повышения температуры и давления при гидролизе сырья и за счет усложнения гидролизных аппаратов [147].

Гидротерм и ческшї гидролиз имеет небольшую продолжительность процесса, исключает использование химических веществ, очистку гидролизатои от солей, не требует сложного оборудования. Но жесткие условия гидролиза разрушают некоторые незаменимые аминокислоты, продукт плохо усваивается [58, 147].

Кислотный гидролиз чаще всего применяют для пищевых и медицинских целей, а щелочной —для кормовых [147, 199].

При проведении кислотного гидролиза сырья используются различные кислоты: соляная, серная, фосфорная, муравьиная и др. [141, 149]. В кормовых целях для получения гидролизатов применяется, в основном, серная и соляная кислоты [147].

Кислотный гидролиз приводит к разрыву связей в молекуле белка и превращает его в смесь свободных аминокислот. Однако при этом полностью разрушаются триптофан, метионин, лизин, гистидин. Образуется значительное количество летучих аминов и карбонильных соединений [175]. В результате разрушения триптофана образуются гуминовые вещества, придающие гидролизатам интенсивную коричневую окраску [147], по другим данным [68] - черного цвета.

Технология обработки кератинового сырья путем кислотного гидролиза для сокращения длительности процесса требует использования повышенной температуры и кислот сильной концентрации. Высокая агрессивность среды приводит к быстрому износу аппаратуры. Технология сопряжена с необходимостью нейтрализации гидролизата, что влечет образование большого количества соли, угнетающей рост животных [149].

Щелочной гидролиз в сравнении с гидротермическим и кислотным способами переработки кератин содержаще го сырья является наиболее эффективным по степени воздействия на молекулу кератина. Первоначальная реакция кератина со щелочью сводится к гидролитическому расщеплению или разрыву дисульфидных мостиков, в результате чего образуется сульфеновая кислота и сульфгидрильные производные. Образующиеся сульфеновые кислоты неустойчивы в щелочных растворах и распадаются на сероводород и альдегид, который затем вступает в реакцию конденсации с аминогруппой [68]. Скорость и глубина гидролиза белка зависят от температуры, щелочи, её количественного соотношения с белком, давления и времени нагрева. Обычно для полного гидролиза применяют 5-20-кратный объём щелочи по сравнению с массой белка [199].

В качестве реагентов при щелочном гидролизе используют различные щелочи и соли щелочноземельных металлов. Наиболее часто используется гидроокись натрия, калия различных концентраций с колебанием в пределах от 1,5 до 6% [141].

При неглубоком щелочном гидролизе кератин расщепляется, в основном, до высокомолекулярных полипептидов, что позволяет перевести его в водорастворимое состояние и в то же время предотвратить глубокое разрушение многих аминокислот. С увеличением температуры на 100С константа скорости гидролиза увеличивается почти в 740 раз. Опытным путем установлено, что при повышении температуры на каждые 10С скорость большинства реакций увеличивается в 2-3 раза [147].

Известно, что при жёстком гидролизе происходит рацемизация аминокислоты (часть естественных L-аминокислот превращается в D-аминокислоты). При этом рацемизации способствует высокая концентрация реагента, температура выше 100С и продолжительный гидролиз.

При разработке технологии производства кормовых гидролизатов из пера установлено [144], что щелочной гидролиз кератина, проведенный при невысокой концентрации щелочи и рН, не превышающем значений 11-12, в течение времени не более четырех часов при температуре 90С, вызывает незначительную рацемизацию аминокислот.

Известен способ получения гидролизата кератинсодержащего сырья, разработанный ВМИИМП [68]. Сущность способа заключается в том, что кератинсодержащее сырье загружают в автоклав и добавляют трехкратное количество 3/с-ного раствора гидроокиси натрия или калия. Гидролиз зо проводят в течение 5-6 часов при давлении 0,2-0,3 МПа. По окончании процесса гидролизат поступает в нейтрализатор, снабженный мешалкой, и его обрабатывают ортофосфорной (или соляной) кислотой до рН 7. Готовый продукт содержит 20-22 % сухих веществ, в том числе 15-16% протеина. Расход пара на 1 т гидролизата составляет 1,5 т. Гидролизат, полученный этим способом, используется при производстве заменителя цельного молока при выращивании молодняка сельскохозяйственных животных.

Основным недостатком щелочного гидролиза является образование аммиака, а также окрашенных примесей, образующихся за счет деструкции лабильных аминокислот и реакции Майяра между аминогруппами аминокислот и альдегидными группами остаточных углеводов и альдегидов, получающихся в процессе гидролиза [112]. По мнению Л.И. Сницаря [141], наличие этих компонентов может влиять на кормовую ценность продукта и вызывать нежелательные реакции организма животного. JT.B. Антипова [149] отмечает, что после обработки щелочью «...продукт сильно загрязнен солями, что приводит к снижению выхода чистых пептидов и свободных аминокислот, плохо усваивается». Другие авторы [144] сообщают, что при нейтрализации гидролизата соляной кислотой образуется до 22 % поваренной соли, а при использовании ортофосфорной кислоты, образующиеся соли придают гидролизату горький вкус. При хранении эти соли могут выпадать в осадок.

Наряду с использованием гидротермического, кислотного и щелочного гидролизов, в настоящее время перспективным направлением выработки сухих кормов является переработка кератинсодержащего сырья с применением ферментов [6, 7, 85, 149, 194, 195, 197] и процесса экструдирования для получения готового продукта в виде гранул [14, 56,189].

В отличие от выше указанных способов гидролиза кератинсодержащего сырья ферментативный гидролиз протекает в мягких условиях: нейтральной или слабокислой, слабощелочной среде при температуре 35-50С в течение 8-48 часов и приводит к получению смеси аминокислот и пептидов. При ферментативном гидролизе наблюдается самая низкая степень рацемизации аминокислот, что обеспечивает получение кормов более высокого качества. Ферментативный способ не требует больших затрат и прост в реализации [149].

Проблема внедрения этого способа в производство заключается в том, что до настоящего времени промышленность не выпускает высокоэффективных ферментных препаратов, специфичных к гидролизу кератина. Применение известных протеолитических препаратов требует предварительной обработки сырья в жестких условиях [68, 141]. Это приводит к снижению ценности белковой добавки, недостаточно высокой усвояемости, а также неэкономичности в целом [149]. Изучению проблемы получения гидролизатов кератина на основе ферментных препаратов и микробных клеток и использованию их в разных целях посвящены работы ученых Воронежской государственной технологической академии под руководством Л.В. Антиповой [6, 7, 194, 195, 197].

Кроме гидролиза, перевод нативного кератина в растворимую форму возможен физическими способами, а также с помощью химических веществ.

Механическая обработка, измельчение, автоклавирование, криогенное замораживание незначительно повышает переваримость кератина [142, 147].

При механической обработке кератиновое вещество изменяет свою структуру, в результате чего может частично растворяться в воде и расщепляться ферментами. Имеются данные, что тонкое истирание шерсти, рогов и копыт переводит кератин в растворимую форму [144].

К числу химических методов обработки кератинсодержащего сырья относятся способы с использованием аммиака, мочевины, сульфида натрия, тиогликолята натрия, солей карбонатов и бикарбонатов щелочных металлов, N, N—дим етил формамида [144, 147, 149]. Гидролиз с применением химических веществ всегда связан с очисткой конечного продукта и необходимостью использования оборудования из особо стойких материалов.

На основании изучения отечественного и зарубежного опыта по получению кормовых продуктов из кератинсодержащего сырья в настоящей работе для разработки технологии переработки отходов производства ПОШ в кормовой продукт предпочтение было отдано щелочному гидролизу с учетом его недостатков и достоинств. Отправными моментами были следующие положения:

Отказ от более экономичного ферментативного гидролиза из-за отсутствия высокоэффективного препарата специфичного к кератину шерсти;

Более высокая эффективность щелочного гидролиза по сравнению с гидротермическим и кислотным по степени воздействия на молекулу кератина шерсти;

Наличие достаточного промышленного опыта использования в технологии получения кормовых продуктов известных, доступных реагентов и технологических параметров, проверенных практикой промышленного применения.

1.2.3. Использование белковых добавок в кормлении овец А.И. Сницарь [168], изучая эффективность скармливания кератинсодержащих кормов сельскохозяйственным животным, приводит следующие сведения по использованию белковых добавок в рационах овец.

При использовании гидролизованной (серной кислотой) перьевой муки в качестве источника протеина в рационах овец установлено, что уровень содержания этой муки в рационах снижает поедаемость концентратов, при этом вводить её в корм жвачных животных нужно постепенно.

В опытах, проведенных в США, при сравнении ценности перьевой и соевой муки при откорме овец, установлена возможность полной замены соевого шрота смесью кукурузной и перьевой муки. При изучении влияния технологии выработки перьевой муки (автоклавированием или гидролизом с едким кали) на её питательную ценность, установлено, что полная замена соєвого шрота молотой кукурузой и перьевой мукой положительно сказалась на привесах животных и затрате кормов на единицу привеса. Из данных роста опытных групп овец, которым скармливали перьевую муку, выработанную методом автоклавирования или щелочным гидролизом, выявлено, что в питательной ценности муки существенных отличий нет. Отмечено, что использованная перьевая мука обладала достаточно выраженным запахом, однако, в отличие от крупного рогатого скота, овцы её поедали хорошо и их привесы имели тенденцию к повышению больше, чем в контрольных группах.

В опытах по выращиванию ягнят установлено, что замена протеина соевого шрота протеином гидролизованнои перьевой муки не оказывала отрицательного влияния на привесы ягнят, приводила к увеличению живой массы и снижению затрат кормов. J. Huston, М. Shelton [168] исследовали влияние различных белковых добавок для растущих откармливаемых ягнят. В результате опытов было установлено, что хлопчатниковый и соевый шроты одинаково повышали приросты ягнят, но затраты корма с добавлением соевого шрота были меньше, чем при использовании хлопчатникового. Привесы при скармливании муки кровяной и из гидролизованного пера были одинаковые во всех опытах или значительно ниже, чем при использовании хлопчатникового или соевого шрота. Замена соевого шрота мукой из гидролизованного пера менее эффективна.

При скармливании баранам и овцематкам кератинового гидролизата в количестве 0,5 г в сутки на килограмм живой массы рост шерсти у них значительно увеличивался.

По данным В.А. Крохиной [86], для ягнят разработаны рецепты заменителя цельного молока с использованием белковых гидролизатов рого-копытного и перьевого сырья.

По данным А.И. Сницаря [168], исследования, проведенные на крупном рогатом скоте, овцах, свиньях и птице различных половозрастных и av производственных групп, свидетельствуют о целесообразности замены части белковых добавок продуктами переработки кератинсодержащего сырья (в количестве 3-5%).

1.3. БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КОРМОВ

В соответствии с международными правилами и требованиями Всемирной организации по сельскому хозяйству и продовольствию и Всемирной организации здравоохранения, все новые корма и кормовые добавки, полученные химическим или биологическим синтезом, перед их |1 использованием в животноводстве должны быть хорошо изучены на безвредность их применения, как для животных, так и для человека [85]. Для таких кормов должны быть изучены физико-химический состав, микробиологическое состояние, проведены ветерииарно-токсикологические и зоотехнические исследования, а затем медико-биологические испытания.

Решающим критерием оценки корма являются его биологические свойства, то есть общая и специфическая реакция на организм, ^ заключающаяся в максимальной степени усвоения, высокой органолептической характеристике и полной безвредности продукта [11].

Биологическая ценность корма характеризует качественную сторону продукта, т. е. его способность перевариваться, всасываться, включаться в процессы обмена веществ в соответствии со спецификой своего состава и строения, а также особенностями организма [68].

Биологическую полноценность кормов определяет энергетическая, протеиновая, углеводная, липидная, минеральная и витаминная питательность [85,101, 118].

В современных условиях показатели химического состава кормов

Ф являются основой оценки их питательности, так как дают им разностороннюю характеристику. Однако по этим показателям можно судить лишь о валовом содержании в корме питательных веществ, т.е. получить ориентировочную информацию по его питательной ценности [66].

Протеину принадлежит решающая роль в полноценном питании. Протеин является наиболее дорогим питательным веществом и дефицитным в кормовом балансе, Значение протеина кормового средства определяется тем, что он является поставщиком аминокислот, используемых животными для синтеза белка и глюкозы, и особенно незаменимых. Кроме того, протеин служит ресурсом для покрытия энергетических нужд животного [13, 101].

На большое значение протеинового питания животных и необходимость учета его качества указывали И.С. Попов (1934-1957), А.И.Виноградский(1938), Е.Т. Mertz et al (1952), В.П. Кугенов (1955), БГ. Имбс (1958), Н.А. Шманенков (1967) и др. [77].

Протеиновая питательность — свойство корма удовлетворять потребность животных в аминокислотах. В кормах, используемых в рационах растущих сельскохозяйственных животных, наиболее необходимыми аминокислотами являются лизин, метионин, триптофан и цистин [123].

Лизин занимает особое место среди незаменимых аминокислот. В белках животного происхождения его содержится 7-9 %, в растительных рационах он, как правило, дефицитен. При содержании животных на бедных по лизину рационах резко (на 15-20 %) снижаются приросты, ухудшается общее состояние. Особенностью лизина является его исключительная инертность в процессах обмена. Лизин поступает в качестве структурного материала в белки тканей животного без каких-либо превращении и используется животным организмом для обновления белков крови [77].

Метионин относится к группе серосодержащих аминокислот, служит основным источником, пополняющим организм серой [15]. Превращением метионин а в цистеин, а затем в цистин осуществляется важный процесс его обмена в животном организме. Метионин принимает участие в процессах кроветворения, в деятельности высшей нервной системы, в обмене холестерина, в образовании гормонов, активизирует окислительно-восстановительные процессы в организме, влияет на обмен серы и ее превращение в органо-минеральную форму в животном организме. При усилении метионина и других серосодержащих аминокислот активизируется рост животных и повышается их шерстная и мясная продуктивность [77].

Дефицит важнейших аминокислот (лизина и метионина) в кормах растительного происхождения по отношению к потребности составляет 25-30 % [77].

На недостаток какой — либо незаменимой аминокислоты организм животного реагирует по-разному: как правило, при этом снижается аппетит и усвояемость белкового корма, уменьшается прирост живой массы. Этот факт является основой теории сбалансированного аминокислотного питания животных в организации нормированного и рационального использования кормового протеина.

Для молодняка особенно большое значение имеет качество содержащегося в кормах протеина - его переваримость и полноценность. Полноценность протеина зависит от аминокислотного состава белка. Для овец особенно важны серосодержащие аминокислоты — метионин и цистин, которые необходимы для роста шерсти, поскольку они входят в состав ее белка - кератина [9, 64, 65, 100, 121, 165, 166, 182, 203].

Вопрос о влиянии кормов с высоким содержанием в них аминокислот -лизина, метионина и цистина - на рост и развитие шерсти тонкорунных овец в течение длительного времени изучался Б.Г. Имбсом (1948-1980) [77].

И.С. Исмаилов [77], проводя исследования по проблеме аминокислотного питания молодняка жвачных в зависимости от состава и биологической ценности кормовых средств, отмечает, что «Если сопоставить недостаток серосодержащих аминокислот во многих белках с большим количеством цистина в шерсти, станет ясным, что серосодержащие аминокислоты и сера в различных белках могут явиться лимитирующим фактором достижения максимальной шерстной продуктивности и выхода ягнят».

И.С. Исмаилов [77] приводит сведения, что «По данным отдельных авторов, наличие цистина и метионина в кератине шерсти для различных пород овец варьирует и находится в следующих пределах: цистин - 9,38-13,1 %; метионин-0,5-1,2 % от сухого вещества......

В исследованиях Б.Г. Имбса, И.С. Исмаилова, С.Х, Касаева [71] по полноценному протеиновому кормлению молодняка овец было установлено, что «...продуктивное действие азотистой части кормовых рационов находится в зависимости от наличия в кормах важнейших аминокислот: лизина и метионина с цистеином. Добавка к основному рациону ягнят метионина в количестве 1-2 г к 13-ти месяцам обеспечила увеличение живой массы на 3,6 кг, настрига чистой шерсти на 0,26 кг за счет увеличения её длины при лучшей крепости».

Принимая во внимание результаты исследований вышеуказанных авторов [6S] по биологической оценке кормовых продуктов, можно сделать заключение, что знание содержания аминокислот в готовом продукте будет иметь большое значение для характеристики режима техпроцесса его получения. Недостатки техпроцесса, неправильно принятый режим могут привести к распаду лабильных аминокислот, что будет снижать биологическую ценность продукта.

В.И. Валигура, А.К. Земляковой [16], установлено, что эффективность использования растущими овцами обменной энергии находится в прямой зависимости от уровня кормления.

В.И. Ивашоа [68], А.И. Сницарь и др. [166], обобщая результаты многочисленных исследований по разработке безотходных, высокоэффективных и энергосберегающих биотехнологических процессов получения кормовых продуктов из различного сырья (включая и кератин содержащее), пришли к заключению, что при разработке новых технологических схем и процессов производства сухих животных кормов из различных видов технического непищевого сырья, наряду с объективными химическими показателями, для характеристики качества вырабатываемых белковых кормов, не менее важным и необходимым, является подтверждение их биологической ценности в опытах на птице, лабораторных и сельскохозяйственных животных.

Определение химического состава кормов еще не дает полного представления об их питательности. Более объективная оценка может быть получена только в процессе взаимодействия корма с организмом животного. Для комплексной оценки кормового продукта необходимо проведение физиологических опытов на животных [107, 119]. Оценка эффективности трансформации животными питательных веществ корма в ткани организма основывается на использовании обменной энергии корма и энергии, отложенной в организме в виде белка и жира [68].

1.4. ОСОБЕННОСТИ КОРМЛЕНИЯ ЯГНЯТ В ПОДСОСНЫЙ ПЕРИОД

По характеру пищеварения овец, как и крупный рогатый скот, относят к группе жвачных сельскохозяйственных животных. Основная отличительная особенность жвачных — наличие многокамерного желудка: три преджелудка (рубец, сетка и книжка) и собственно желудка, или сычуга.

Усвоение азотистых веществ организмом жвачных животных в значительной мере определяется особенностями их пищеварения, связанными со спецификой физиологической и биохимической активности многокамерного желудка, в частности рубца. У новорожденных ягнят он не функционирует, но в последующем рубец заселяется множеством микроорганизмов (бактериями и простейшими), что и определяет активность рубца и пищеварения жвачных животных [94].

Кормление разных половозрастных групп овец дифференцируется с учетом направления отрасли, уровня продуктивности, массы, возраста и физиологического состояния животных. Эти различия отражены в детализированных нормах кормления [13, 118, 120]. Они служат основой составления рационов.

Одной из положительных биологических особенностей овец является неприхотливость к кормам. Однако овцы требовательны к их качеству и отзывчивы на разнообразие компонентов в рационах, на полноценность кормления. Высокое качество кормов, оптимальное сочетание в рационах сена, концентратов, силоса и зеленой массы при использовании балансирующих рационы добавок — главные, факторы повышения продуктивности и экономической эффективности овцеводства [13].

Овцы характеризуются повышенным обменом веществ и энергии, поэтому расходуют на 1 кг живой массы больше питательных веществ и энергии в сравнении с крупным рогатым скотом. Молодняк овец на прирост массы тела использует энергию корма и питательные вещества с большей эффективностью, чем взрослые животные. В условиях сбалансированного кормления овцы потребляют 3,2-3,8 кг сухого вещества в расчете на 100 кг живой массы с концентрацией обменной энергии 8,8-9,2 МДж в 1 кг. Потребность животных в протеине в расчете на одну кормовую единицу корма возрастает по мере повышения их продуктивности (от 90...120 г) [117, 118].

Учитывая вышеизложенное, решено, что в подобных исследованиях целесообразно использовать ягнят в подсосный период, предполагая, что включение исследуемой кормовой добавки в рацион этой половозрастной группы овец наглядно проявится в приросте живой массы за счет наиболее эффективного использования энергии корма и питательных веществ молодыми животными. При этом учитывалось, что в этом периоде жизни при совместном содержании с матками на пастбище ягнята систематически должны получать подкормку концентратов, так как потребляемые трава и молоко маток не обеспечивают энергией и питательными веществами получение высокого прироста живой массы растущего молодняка [57].

Особенности кормления ягнят в подсосный период заключаются в следующем. Уровень кормления ягнят в первый месяц жизни зависит от молочности маток, а со второго месяца - также и от количества и качества потребляемой ими подкормки. Новорожденные ягнята в первые 2-3 недели питаются молоком матери и потребляют его по 1,0-1,2 л/сутки [82].

Установлено [86], что на 1 кг прироста в первый месяц жизни для ягнят требуется около 5 кг молока. Показателем достаточного питания ягнят в данный период служит их живая масса. В этот период необходимо добиваться ежедневного прироста массы не менее 200 г [82].

Для стимулирования развития преджелудков, особенно рубца, ягнят следует в более раннем возрасте приучать к растительным кормам. Они усиливают развитие пищеварительного тракта и способствуют большему поеданию их в дальнейшем. С месячного возраста у ягнят повышается потребность в азотистых веществах и поэтому в рацион необходимо включать специализированные комбикорма [82].

В соответствии с нормами и рационами [117] для молодняка (ВАСХНИЛ, 1986) подкормку ягнят хорошим бобовым и злаково-бобовым сеном, смесью дробленного ячменя и плющеного овса или специальными комбикормами необходимо начинать с недельного возраста. В комбикормах для подсосных ягнят должно содержаться 130-125 г переваримого протеина на 1 кормовую единицу. В первый месяц жизни ягнята потребляют в сутки 40 г концентратов, во второй - 100 г концентратов, 150-200 г сена и 200-250 г силоса, в третий - соответственно 150,200-250 и 250-300, а в четвертый -250, 300-400 и 500-800 г. В весенне-летний период при той же норме концентрированных кормов ягнят необходимо обеспечить хорошим пастбищем, на котором они могли бы потребить вместо сена и силоса 0,9; 1,6 и 2,5 кг зеленого корма (в зависимости от возраста) [117].

Поедая сочную зеленую траву, ягнята на пастбище употребляют достаточное количество питательных веществ. При таких условиях ягнятам за подсосный период достаточно скормить 12-13 кг концентратов, чтобы получить к отъему в 4-месячном возрасте хорошо развитых животных с живой массой не менее 25-27 кг [118].

Ягнят после отбивки содержат на лучших пастбищах и одновременно подкармливают концентрированными кормами, в пределах 0,2-0,4 кг на голову в сутки [86].

По рекомендации ВНИИОК для зоны Северного Кавказа (1970) общая питательность корма, даваемого ягнятам дополнительно к материнскому молоку, должна быть равна на первом месяце жизни 0,03-0,40 корм. ед_м на втором - 0,20-0,25, на третьем - 0,36-0,40 и на четвертом - 0,60-0,65 корм.ед,, а протеиновая питательность соответственно 5-6 г, 25-30, 50-60 и 65-70 г [86].

Приведенная информация была принята для руководства при составлении схемы опыта и рациона в кормлении ягнят в подсосный период.

1.5. ВЛИЯНИЕ КОРМОВ НА ПРОДУКТИВНЫЕ КАЧЕСТВА ОВЕЦ

Одним из ведущих элементов интенсивного животноводства является мясная и шерстная продуктивность животных.

Основным показателем мясной продуктивности овцеводства является живая масса. Этот показатель изменчивый. В период постэмбрионального развития степень изменчивости живой массы зависит от ряда факторов, в том числе и от условий кормления.

Показателем, определяющим полноценное кормление животных и сбалансированности рационов по питательности, служит изменение живой массы, характеризующее их рост [72, 159, 192].

Изучение динамики живой массы молодняка имеет большое значение, поскольку рост и развитие животных в разные периоды жизни оказывает влияние на их продуктивность в дальнейшем.

М. Рамазанов [155], изучая влияние живой массы ягнят на последующую продуктивность, отмечает, что наиболее интенсивное увеличение массы тела наблюдается до отъема ягнят от матерей, то есть в периоды молочного и подножно-молочного питания. После отъема темпы их роста заметно снижаются, и хотя ягнята с меньшей живой массой развиваются несколько быстрее, имеющиеся различия по этому показателю сохраняются и в последующем.

Таким образом, важнейшим показателем при определении влияния различного типа рационов на продуктивность откармливаемых животных является прирост живой массы.

Основная цель разведения овец заключается в получении возможно большего количества высококачественной шерсти при удовлетворительной мясной продуктивности животных. В соответствии с этим количество и качество шерсти, получаемой от овцы, является одним из важных показателей ее шерстной продуктивности.

И.С. Исмаилов [73] отмечает, что «Работами ряда авторов: Н.П. Чирвинского (1884), ПН. Кулешова (1925), И.С. Попова (1926), Л.К. Гребень (1928), Д. Хэммонда (1937), Д.Н. Кисловского (1937), М.Ф.Иванова (1950), А.В. Модянова (1954), Д.Л. Левантина (1949), Б.Г.Имбса (1960), И.В. Хадановича (1960), Д.К. Куимова (1961), П.Д. Пшеничного (1961) и других исследователей - доказана ведущая роль кормления в повышении шерстной продуктивности».

Повышение шерстной продуктивности овец в процессе их индивидуального развития органически связано с закономерностями образования волосяных фолликулов и последующим ростом шерсти при различных условиях кормления с учетом его полноценности и, в частности, полноценного протеинового питания.

Г.С. Авсаджанов [3], изучая изменение структуры кожи и качества шерсти овец, показал, что улучшение кормления ягнят увеличило живую массу на 30,1 %, а интенсивность роста волокна в 1,5-2 раза.

А.И. Николаев [115], отмечает, что недостаточное количество или неполноценность кормов вызывает укорочение шерсти, зачастую с голодной тониной и пониженной прочностью.

Д.К. Куимов, Г.И. Рыбин, И.Г. Титузов [91] пришли к выводу, что наибольший настриг шерсти, а также наибольшая длина и густота волокна наблюдалась в группе овец, где содержание переваримого протеина в кормовом рационе было в пределах 130-150 г на одну кормовую единицу.

И.С. Исмаилов [73] в проведенных на молодняке овец серии различных исследований по изучению влияния полноценного протеинового кормления с учетом важнейших аминокислот (лизина, метионина, цистина) подтверждает опыт своих предшественников. Полноценное протеиновое кормление, органически связанное с процессами формообразования шерстного покрова, оказывает существенное влияние на рост, развитие и шерстную продуктивность овец.

При комплексной оценке руна проводится экспертно-зоотехническое описание, в котором количественные и качественные показатели свойств шерсти располагаются в порядке зоотехнической и технологической значимости [164]. Объективному измерению подвергаются следующие параметры: масса немытого руна, выход чистой шерсти, средний диаметр шерсти, естественная длина, густота волокон, количество жиропота, прочность шерсти на разрыв.

Одним из важнейших показателей шерстной продуктивности овец, определяющим эффективность работы в овцеводстве, является настриг шерсти - количество шерсти, производимое в среднем на одно животное. От овец мясо-шерстных и шерстных пород получают до 6-8 кг немытой шерсти на одну голову за год.

Многочисленные дискуссии ученых по поводу первозначимости настрига немытой и настрига чистой шерсти привели к выводу, что истинной продуктивностью является настриг чистой шерсти [23].

Основными компонентами, обусловливающими изменение настрига, является длина, тонина и густота шерстяных волокон.

И.С. Исмаилов [73], проводя анализ литературных данных о влиянии различных факторов на шерстную продуктивность овец, отмечает, что общее мнение ряда ученых «...сводится к тому, что величина настрига чистой шерсти обусловливается влиянием величины следующих признаков: общей площади кожного покрова животных (живой вес + складчатость), длины и тонины шерсти и количества волос на единицу площади». Анализируя результаты работ ряда исследователей, автор делает заключение, что «...все работы, проведенные на мериносовых овцах, указывают на положительный характер взаимосвязи между настригом шерсти и живой массой: с увеличением живой массы на 1 кг настриг шерсти в чистом волокне возрастает примерно на 25-40 г».

Рост шерсти, то есть увеличение массы волокна, происходит в результате размножения клеток волосяной луковицы и связан с отложением азотистых веществ, жира и минеральных солей. Питание луковицы осуществляется за счет веществ, доставляемых кровью в волосяной сосочек. Таким образом, на рост шерсти влияет содержание питательных веществ в крови животного, что зависит от уровня и качества кормления и состояния организма. Установлено [103], что при хорошем кормлении в зимний период настриг шерсти повышается на 12-16% и увеличивается ее длина на 16-25%. Кормление особенно влияет на рост шерсти у ягнят.

В повышении настрига шерсти значительную роль играет ее длина. Многими исследователями [73, 92, 207] доказано, что длина шерсти тесно коррелирует с ее настригом и является мерой определения шерстной продуктивности овец.

Длина шерсти является также одним из основных технологических показателей физико-механических свойств шерсти, определяющих ее технологическое назначение [17]. H.N. Turter [205] подчеркивает важность длины потому, что длинная шерсть обладает лучшими технологическими качествами.

Плохое кормление ведет нередко к укорочению шерсти, к снижению ее качества из-за таких нежелательных явлений, как «голодная» тонина и переследы, резко снижающих прочность волокон и приводящих к дефектности шерсти. Длина шерсти у тонкорунных пород колеблется от 6 до 10 см, полутонкорунных — от 8 до 15 см (максимально 40 см), грубошерстных — от 10 до 20 см. Наиболее длинная шерсть у овец на боках и в области лопаток. В благоприятных условиях кормления и содержания скорость роста шерсти (удлинение за 1 месяц) у молодняка тонкорунных пород составляет 1,25 - 1,35 см, у полутонкорунных — 2-2,5 см. С возрастом эти показатели снижаются. Длина шерсти находится в обратной зависимости с ее тониной [193].

Длина шерсти есть показатель, зависящий в первую очередь от породных качеств животных. Вместе с тем особо важным фактором, влияющим на рост шерсти, является полноценное питание, обеспечивающее не только рост и развитие овцы, но и построение клеток шерстяного волокна. Результаты опытов И.С, Исмаилова [73], проведенных на овцах с применением добавок синтетического метионина при повышенном содержании лизина в рационах ярок, доказывают неоспоримое значение в этом отношении серосодержащих аминокислот, которые служат пластическим материалом для роста и развития волокна. Установленная корреляционная связь между длиной шерсти и настригом показала, что с увеличением длины шерсти на 1 см повышается ее настриг на 260 г.

Х.Н. Тернер [177], обобщая опыт применения инструментальных методов измерений свойств шерсти при отборе племенных животных, приходит к выводу, что главным критерием оценки для производства шерсти является масса чистой шерсти на 1 овцу и средний диаметр волокна (тонина).

Тонина шерсти является одним из показателей технологической пригодности шерсти к изготовлению из нее пряжи различной толщины. Этот признак положен в основу деления шерсти на заготовительно-промышленные сорта. На тонину волокон обращают внимание во всех операциях, связанных с оценкой шерстяного сырья, начиная с произрастания шерсти на овцах, реализации и заканчивая выработкой из нее готовых изделий.

Существует прямая связь между тониной волокон и общей питательностью и белковой обеспеченностью рациона. Полноценный уровень кормления обеспечивает высокую продукцию шерсти, сохранение ее технических свойств и, в первую очередь, тонины.

Соответствующий уровень кормления и его полноценность необходимы для получения высококачественной шерсти, поскольку шерсть представляет протеиновый продукт. Недостаточность в энергии и переваримом протеине отрицательно сказывается на качестве шерсти. Она получается истонченная, менее упругая и теряет свои прядильные свойства. Встречается дефект, так называемый «голодная тонина», который является результатом систематического неполноценного кормления животных. На шерсти образуются «перехваты», когда часть волокна, выросшего в период скудного кормления, оказывается значительно тоньше тех частей, которые формировались в период нормального кормления [13, 193].

А.Л. Падучева [129] отмечает, что при высоком содержании белка в корме шерстяное волокно утолщается, при малом количестве, при неполноценности белка или недостатка в нем серы шерсть становится тоньше.

Тонина шерсти играет довольно большую роль в оценке шерстной продуктивности овец, этот вопрос освещен в ряде публикаций. Так, М.Ф. Иванов [67] считает, что чем грубее шерсть, тем больший настриг немытой шерсти дают животные и наоборот. Н.А. Новикова [116], Г.Р. Литовченко [98], Д.О. Приселкова [139] указывают на зависимость настрига шерсти от ее тонины.

При переработке шерсти, наряду с таким показателем как выход шерсти, значительное внимание также уделяется ее тонине [153]. По мнению G.R. Moule [202], тонина на 80 % определяет ценность шерсти как прядильного сырья.

Уравненность шерсти по тонине является важным технологическим признаком, так как переработка плохо уравненной по тонине шерсти затрудняет изготовление из нее тканей высшего качества. Зоотехник оценивает уравненность (однородность волокон) шерсти в штапеле и по руну. Чем руно однороднее, тем выше селекционная оценка животного [163]. Об уравненности волокна по тонине в штапеле судят по ее показателю ^ среднеквадратического отклонения а,мкм и коэффициенту вариации С,%, а об уравненности руна - по разнице тонины на боку и ляжке [12, 113]. Наиболее тонкая шерсть растет на боках, лопатках и спине, менее тонкая — на ляжках и голове. Селекционеры стремятся к тому, чтобы разница между тониной шерсти на боку и на ляжке была не более одного качества [163]. У ягнят шерсть более тонкая, чем у взрослых животных [193].

Важным показателем при оценке шерстной продуктивности овец является густота шерстного покрова, под которой понимают количество волокон, растущих на единице площади.

Рост и качество шерсти обусловливаются деятельностью определенных структур кожи. Как известно, кожа является сложным органом и имеет большое биологическое значение в жизни животного. Она представляет собой трехкомпонентную тканевую систему, образованную эпидермисом, дермой и подкожной клетчаткой, которые находятся в морфофункциональном единстве. Дерма состоит из двух слоев: пилярного и _х ретикулярного. В пилярном слое располагаются все важнейшие элементы кожи, продуцирующие волокна и секреты. Поэтому степень развития этого слоя, его структура находятся в непосредственной связи с густотой, длиной, тониной и другими физическими свойствами шерсти [21].

В результате многочисленных исследований [2, 59, 61, 80, 193, 201] установлено, что формирование шерстного покрова у овец начинается еще в эмбриональный период. Шерстные волокна начинают появляться на поверхности кожи в возрасте эмбриона около 120 дней [193].

Многочисленные дискуссии ученых [2, 4, 59, 176, 201] по вопросу формирования фолликулов привели к очевидному выводу, что все первичные ^ и основная масса вторичных фолликулов составляют один из потенциальных показателей плотности размещения шерстяных волокон на коже растущего ягненка и связанную с ней величину последующей шерстной продуктивности.

Э.В. Абаева [1], анализируя литературные данные по вопросу возрастной изменчивости показателей шерстной продуктивности и свойств шерсти овец, отмечает: «Самым убедительным доказательством того, что после рождения ягненка в коже происходит только развитие фолликулов, а не их новообразование, может быть постоянство величины группы как структурной первичной единицы волосяного покрова во все возрастные периоды, на что впервые в нашей стране было указано Г.С Авсаджановым (1954) и подтверждается многими исследователями».

Располагаются фолликулы в коже группами, размер которых с возрастом не изменяется. В каждую такую группу входят один первичный и несколько вторичных фолликулов, одна потовая железа и несколько сальных [193].

Н.З Злыднев, М.А. Ткаченко, И.В. Орехов [65] отмечают: «Многими исследователями показано, что густота фолликулов в коже ягнят зависит как от наследственных факторов, так и от уровня питания и содержания в рационе разных биологически активных веществ, которые способствуют интенсивному развитию вторичных фолликулов, способных продуцировать шерстяное волокно».

Многими исследователями [2, 59, 80] установлено, что количество вторичных фолликулов в волосяной группе варьирует в широких пределах в связи с породными и индивидуальными особенностями шерстного покрова овец, тогда как первичных фолликулов обычно бывает в группе по одному, реже по два и лишь в единичных случаях три и более. Следовательно, вариации количества шерстяных волокон, развивающихся из волосяных групп, обусловлены главным образом числом вторичных фолликулов. Поэтому для суждения о плотности расположения волокон по поверхности кожи устанавливают отношение числа вторичных фолликулов в расчете на один первичный фолликул (ВФ/ПФ), которое является величиной постоянной для каждого животного и характеризует породные особенности овец.

А.И. Николаев [114] отмечает, что у тонкорунных овец густота шерсти составляет в среднем 40-80, у романовских-35-40, у скороспелых мясных- 12-20 волокон на 1 мм².

Однако, как отмечает Э.В. Абаева [1], исследованиями ряда специалистов «...заметного влияния уровня кормления на отношение вторичных волосяных фолликулов к первичным (ВФ/ПФ) не установлено. Повышенный уровень кормления вызывает увеличение живой массы, ускорение развития шерстяных волокон из фолликулов, увеличение длины шерсти, но не вызывает увеличение количества волосяных фолликулов как в эмбриональный, так и в постэмбриональный периоды».

В литературе имеются сведения об исследованиях корреляционных связей между продуктивностью животных и показателями кожи и шерстного покрова [10, 62],

И.И. Дмитрик [62] отмечает, что в настоящее время важное селекционное значение отводится взаимосвязи между густотой фолликулов, отношением вторичных фолликулов к первичным и настригом шерсти и её качеством. Так, выяснено, что овцы с высоким отношением ВФ/ПФ отличаются более тонкой, однородной и густой шерстью.

Н.А. Диомидова [60] на овцах вятской породы показала наличие тесной связи между числом фолликулов в группе у новорожденных ягнят и массой чистой шерсти в 15-ти месячном возрасте (0,52±0,11). Ею было выявлено, что коэффициент корреляции по величине отношения ВФ/ПФ у ягнят при рождении и в 18-ти месячном возрасте был равен 0,80±0,05. На этом основании автор [60] считает отношение ВФ/ПФ хорошим тестом при раннем отборе по густоте шерсти.

Н.А. Диомидова, Е.П. Панфилова и A.M. Махлонова [59], Г.С. Авсаджанов [4], установили, что между показателями отношения ВФ/ПФ при рождении и в 15-ти месячном возрасте у овец различных пород наблюдается высокая корреляция (0,8...0,9).

И.С. Исмаилов [73] сообщает, что многие исследователи в своих работах «...подчеркивают прямопропорциональную зависимость между густотой шерсти и настригом при прочих равных условиях. По их данным с увеличением густоты шерсти повышается ее настриг».

Положительная взаимосвязь густоты и тонины шерсти (отрицательная корреляция) выявлены в работах С. Райчева [154] и Н.П. Пестриковой [133]. С. Райчевым (1964) была изучена взаимосвязь между густотой и длиной: чем шерсть гуще, тем она короче.

Исследованиями Д.О. Приселковой и А.И. Судаковой [140] установлена положительная корреляция между длиной шерсти и настригом чистого волокна (+0,472), живой массой животного и настригом шерсти (+0,379), тониной шерсти и настригом чистой шерсти (+0,293).

Исследования вышеуказанных авторов свидетельствуют о возможности оценки животных по густоте шерсти в самом раннем возрасте.

Обычно в практике густоту шерсти определяют визуально по ширине кожного шва или путем подсчета количества шерстинок, приходящихся на 1-4 см . Наиболее объективным методом определения густоты шерсти является гистологический [60], позволяющий учесть количество фолликулов волосяных групп на единице площади кожи, определить отношение вторичных к первичных фолликулам.

На основании вышеизложенного, в настоящей работе выявление возможности и эффективности использования кормовой добавки из отходов шерсти в кормлении овец предусматривало использование ее в рационах ягнят в подсосный период. Учитывая известные методы исследования, мы сочли в качестве критерия оценки влияния нового продукта на продуктивные качества подопытных ягнят выбрать показатели прироста живой массы и шерстной продуктивности по настригу шерсти, основным физико-механическим показателям качества шерсти (тонине, длине) и густоте ее.

Отходы производств первичной обработки шерсти и возможность их утилизации

В области кормления сельскохозяйственных животных, в особенности овец, отмечен ряд работ российских авторов, внесших значительный вклад в развитие науки. Это труды таких ученых, как Б.Г. Имбс, Г.А. Богданов, А.П. Калашников, Г.А. Окуличев, Н.З. Злыднев, И.С. Исмаилов, А.З. Гребенкж и др.

Однако недостаток данных по целому ряду важных аспектов проблемы, связанной с утилизацией неиспользуемых кератинсодержащих отходов шерстяной промышленности и получением на их основе кормового продукта, а также связанной с изучением пригодности и эффективности использования его в качестве белковой кормовой добавки в рационах овец, открывает возможность исследования в этом направлении.

Необходимость решения проблемы утилизации не используемых в настоящее время отходов шерсти, и важность рациональной переработки их в кормовой продукт, содержащий дефицитное белковое вещество, определили выбор темы диссертации, цель и задачи исследования. Объектом исследования явились отходы шерсти и полученный на их V основе гидролизат, используемый в качестве белковой кормовой добавки при скармливании в рационе ягнятам в подсосный период. Предметом исследования явились: - технология, позволяющая утилизировать отходы шерстомойного v производства ПОШ в белковый гидролизат для использования его в качестве кормового продукта; - некоторые продуктивные качества ягнят в подсосный период, получавших в рационе кормовую добавку из отходов шерсти. Цель и задачи исследования. Целью явились разработка технологии v получения кормового продукта из отходов шерсти, а также выявление возможности его использования в качестве добавки в рационах ягнят в подсосный период. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: - изучить состав и ресурсы отходов шерсти; - разработать технологию получения кормового продукта на основе использования белкового гидролизата из отходов шерсти; - наработать экспериментальную партию гидролизата для изучения его физико-химических свойств и соответствия зоотехническим требованиям к кормовому средству для овец; - провести научно-хозяйственный опыт по использованию гидролизата в качестве белковой кормовой добавки в рационах ягнят в подсосный период и накопить рекогносцированные материалы по влиянию добавки на формирование хозяйственно-полезных признаков ягнят по их росту, шерстной продуктивности, изменению физико-механических свойств шерстяного волокна. Методологической основой явились труды отечественных и зарубежных ученых по вопросам разработки безотходных, высокоэффективных и энергосберегающих биотехнологических процессов получения кормовых продуктов из различного сырья, включая и кератинсодержащее, а также по проблемам овцеводства, связанных с вопросами кормления и влияния его на продуктивные особенности овец. На защиту выносятся следующие результаты исследования: - технология получения кормовой добавки из отходов шерсти, подтвержденная в двух патентах РФ на изобретение; - технологическая и аппаратурно-процессовая схемы; -оценка соответствия гидролизата из отходов шерсти зоотехническим требованиям к кормовой добавке для овец; - научно-хозяйственный опыт и выявление возможности использования кормовой добавки из отходов шерсти в рационе по оценке влияния её на продуктивные качества ягнят в подсосный период по показателям: прирост живой массы, затраты питательных веществ на 1 кг прироста; шерстная продуктивность; основные физико-механические свойства (тонина, длина) шерстяного волокна; густота шерсти. Научная новизна. Впервые разработан способ и на его основе - v технология получения кормового продукта из отходов шерсти, удовлетворяющего зоотехническим требованиям к кормовой добавке и пригодного для использования его в рационе овец. Элементами научной новизны являются: - обоснование оптимальных режимов технологического процесса; - технологическая и аппаратурно-процессовая схемы; - оценка соответствия продукта зоотехническим требованиям к кормовой добавке для овец; - оценка влияния кормовой добавки на некоторые показатели т продуктивности овец. Новизна разработанной технологии подтверждена патентами РФ №2105495 и №2233596. Работа проводилась в период с 1992-2003 гг. в соответствии с тематическим планом научных исследований Научно-исследовательского института заготовки и первичной обработки шерсти (НИИЗПОШ до 2001г.) и ГНУ СНИИЖК.

Практическая значимость полученных результатов. Предложенная v технология переработки в кормовой продукт неиспользуемых отходов шерсти позволяет осуществлять их утилизацию и на этой основе улучшить состояние экологии на предприятиях ПОШ и шерстяной промышленности и сократить потери шерстяного сырья, а также способствует решению проблемы обеспечения овцеводства кормами, содержащими дефицитное белковое вещество. Основные результаты и выводы отражены в разработанной техдокументации, которая может быть использована для технико-экономического обоснования производственного освоения продукции, что позволит осуществить проектирование опытно-промышленной установки по производству кормового продукта из отходов шерстяной промышленности. Создание установки будет способствовать увеличению ассортимента сырья, используемого для производства ценных белковых кормов в животноводстве.

Биологическая оценка кормов

Протеину принадлежит решающая роль в полноценном питании. Протеин является наиболее дорогим питательным веществом и дефицитным в кормовом балансе, Значение протеина кормового средства определяется тем, что он является поставщиком аминокислот, используемых животными для синтеза белка и глюкозы, и особенно незаменимых. Кроме того, протеин служит ресурсом для покрытия энергетических нужд животного [13, 101].

На большое значение протеинового питания животных и необходимость учета его качества указывали И.С. Попов (1934-1957), А.И.Виноградский(1938), Е.Т. Mertz et al (1952), В.П. Кугенов (1955), БГ. Имбс (1958), Н.А. Шманенков (1967) и др. [77].

Протеиновая питательность — свойство корма удовлетворять потребность животных в аминокислотах. В кормах, используемых в рационах растущих сельскохозяйственных животных, наиболее необходимыми аминокислотами являются лизин, метионин, триптофан и цистин [123].

Лизин занимает особое место среди незаменимых аминокислот. В белках животного происхождения его содержится 7-9 %, в растительных рационах он, как правило, дефицитен. При содержании животных на бедных по лизину рационах резко (на 15-20 %) снижаются приросты, ухудшается общее состояние. Особенностью лизина является его исключительная инертность в процессах обмена. Лизин поступает в качестве структурного материала в белки тканей животного без каких-либо превращении и используется животным организмом для обновления белков крови [77].

Метионин относится к группе серосодержащих аминокислот, служит основным источником, пополняющим организм серой [15]. Превращением метионин а в цистеин, а затем в цистин осуществляется важный процесс его обмена в животном организме. Метионин принимает участие в процессах кроветворения, в деятельности высшей нервной системы, в обмене холестерина, в образовании гормонов, активизирует окислительно-восстановительные процессы в организме, влияет на обмен серы и ее превращение в органо-минеральную форму в животном организме. При усилении метионина и других серосодержащих аминокислот активизируется рост животных и повышается их шерстная и мясная продуктивность [77].

Дефицит важнейших аминокислот (лизина и метионина) в кормах растительного происхождения по отношению к потребности составляет 25-30 % [77].

На недостаток какой — либо незаменимой аминокислоты организм животного реагирует по-разному: как правило, при этом снижается аппетит и усвояемость белкового корма, уменьшается прирост живой массы. Этот факт является основой теории сбалансированного аминокислотного питания животных в организации нормированного и рационального использования кормового протеина.

Для молодняка особенно большое значение имеет качество содержащегося в кормах протеина - его переваримость и полноценность. Полноценность протеина зависит от аминокислотного состава белка. Для овец особенно важны серосодержащие аминокислоты — метионин и цистин, которые необходимы для роста шерсти, поскольку они входят в состав ее белка - кератина [9, 64, 65, 100, 121, 165, 166, 182, 203].

Вопрос о влиянии кормов с высоким содержанием в них аминокислот -лизина, метионина и цистина - на рост и развитие шерсти тонкорунных овец в течение длительного времени изучался Б.Г. Имбсом (1948-1980) [77].

И.С. Исмаилов [77], проводя исследования по проблеме аминокислотного питания молодняка жвачных в зависимости от состава и биологической ценности кормовых средств, отмечает, что «Если сопоставить недостаток серосодержащих аминокислот во многих белках с большим количеством цистина в шерсти, станет ясным, что серосодержащие аминокислоты и сера в различных белках могут явиться лимитирующим фактором достижения максимальной шерстной продуктивности и выхода ягнят».

И.С. Исмаилов [77] приводит сведения, что «По данным отдельных авторов, наличие цистина и метионина в кератине шерсти для различных пород овец варьирует и находится в следующих пределах: цистин - 9,38-13,1 %; метионин-0,5-1,2 % от сухого вещества......

В исследованиях Б.Г. Имбса, И.С. Исмаилова, С.Х, Касаева [71] по полноценному протеиновому кормлению молодняка овец было установлено, что «...продуктивное действие азотистой части кормовых рационов находится в зависимости от наличия в кормах важнейших аминокислот: лизина и метионина с цистеином. Добавка к основному рациону ягнят метионина в количестве 1-2 г к 13-ти месяцам обеспечила увеличение живой массы на 3,6 кг, настрига чистой шерсти на 0,26 кг за счет увеличения её длины при лучшей крепости».

Принимая во внимание результаты исследований вышеуказанных авторов [6S] по биологической оценке кормовых продуктов, можно сделать заключение, что знание содержания аминокислот в готовом продукте будет иметь большое значение для характеристики режима техпроцесса его получения. Недостатки техпроцесса, неправильно принятый режим могут привести к распаду лабильных аминокислот, что будет снижать биологическую ценность продукта.

В.И. Валигура, А.К. Земляковой [16], установлено, что эффективность использования растущими овцами обменной энергии находится в прямой зависимости от уровня кормления.

В.И. Ивашоа [68], А.И. Сницарь и др. [166], обобщая результаты многочисленных исследований по разработке безотходных, высокоэффективных и энергосберегающих биотехнологических процессов получения кормовых продуктов из различного сырья (включая и кератин содержащее), пришли к заключению, что при разработке новых технологических схем и процессов производства сухих животных кормов из различных видов технического непищевого сырья, наряду с объективными химическими показателями, для характеристики качества вырабатываемых белковых кормов, не менее важным и необходимым, является подтверждение их биологической ценности в опытах на птице, лабораторных и сельскохозяйственных животных.

Определение химического состава кормов еще не дает полного представления об их питательности. Более объективная оценка может быть получена только в процессе взаимодействия корма с организмом животного. Для комплексной оценки кормового продукта необходимо проведение физиологических опытов на животных [107, 119]. Оценка эффективности трансформации животными питательных веществ корма в ткани организма основывается на использовании обменной энергии корма и энергии, отложенной в организме в виде белка и жира [68].

Отходы шерсти - исходное кератинс о держащее сырьё

С целью установления возможности использования белкового гидролизата из отходов шерсти при скармливании животным в качестве кормовой добавки нами был поставлен опыт предварительного (разведывательного) характера на ягнятах в подсосный период. При этом предусматривалось, что введение исследуемой кормовой добавки в рацион этой половозрастной группы овец наглядно проявится в приросте живой массы и шерстной продуктивности за счет наиболее эффективного использования энергии корма и питательных веществ в данном периоде жизни. 2.3.1. Естественно-климатические условия района проведения исследования

Научно-хозяйственный опыт проводили в период апрель-август 2002 года в учебно-опытном хозяйстве СтГАУ Шпаковского района Ставропольского края (далее - учхоз).

Хозяйство было организовано в 1932 году. Его центральная усадьба размещается в поселке Демино в 12 км от г. Ставрополя и в 35 км от районного центра - г. Михаиловска. Территория учхоза расположена на Ставропольской возвышенности, на сильно пересеченной местности и представляет собой равнину в северной и северо-западной части со значительным понижением к юго-западу и повышением в южной части. Зона расположения характеризуется континентальным климатом, среднегодовая температура воздуха составляет +7,5С, минимальная - в зимний - 31 С. Снег появляется в третьей декаде ноября, сход снега в середине марта. Снежный покров неустойчив, число дней со снегом в среднем 93, с оттепелями - 55, продолжительность безморозного периода 174 дня. Среднегодовое количество осадков 663 мм, из которых 430 мм (65 %) выпадает в период вегетации растений, а 230 мм в холодные месяцы. В летнее время осадки выпадают в виде скоротечных ливней и, не успев впитаться в почву, стекают в понижения рельефа. Отрицательное климатическое явление - восточные и юго-восточные суховеи, которые часто вызывают засуху. Господствующие ветра — восточные, юго-восточные и западные. Ежегодно насчитывается до 50 дней с силой ветра свыше 15 м/с.

Общая территория учхоза составляет 10433га, в том числе площадь сельскохозяйственных угодий 9721га, из них пашни — 5739га, сенокосы — 743га и пастбища — 3231га. Земли хозяйства находятся на предкавказских выщелоченных черноземах (мощных и среднемощных) разного механического состава - от тяжелых до легкосуглинистых. На долю черноземов приходится 95 %, на земли со слабо солончаковыми почвами-5 %. Растительность учхоза относится к зоне разнотравно-злаковой степи. Естественные сенокосы и пастбища представлены разнотравно-злаковой-растительностью, на сбитых пастбищах - полынью, эфемерными однолетниками. В целом природно-климатические условия учхоза позволяют вести интенсивное зерновое производство, заниматься выращиванием кормовых и технических культур, а также племенных животных.

Поголовье овец представлено чистопородными животными северокавказской мясо-шерстной породы и помесными по этой породе животными. Стадо овец северокавказской мясо-шерстной породы в учхозе создается с 1980 года путем завоза чистопородных овец из племзавода «Восток» и поглотительным скрещиванием. Средняя живая масса маток достигает 55 кг с настригом чистой шерсти 2,4 кг, ярок - 45 кг, при этом настриг чистой шерсти у них составляет 2,1 кг.

Для воспроизводства и дальнейшего совершенствования стада в 1998 году закуплено и выращено 58 баранов-производителей с живой массой в среднем 75,7 кг, настригом чистой шерсти 6,5 кг и длиной шерсти — 14,8 см. Средний настриг шерсти за последние 3-4 года колеблется в пределах 2,4-2,бкг в чистом волокне. Уровень рентабельности отрасли достигает - 20-25%. Наши исследования проходили в русле исследований, проводимых кафедрой овцеводства СтГАУ на базе учебно-опытного хозяйства. Одним из основных направлений научно-исследовательских работ кафедры является улучшение некоторых показателей, прежде всего репродуктивных, северокавказской мясо-шерстной породы овец, разводимой в условиях центральной зоны Ставропольского края. Вопросам изучения некоторых результатов скрещивания овец северокавказской мясо-шерстной породы с баранами восточно-фризской породы посвящены работы научных сотрудников кафедры В.А. Кущенко, Л.В. Матвеевой и др., проводимых в период 1999-2003гг. под руководством профессора И.С. Исмаилова [74, 75, 76, 95, 96]. Материалом для нашего исследования служили помесные ягнята, полученные в результате скрещивания указанных пород.

Экспериментальная часть настоящей работы была построена с учетом развития за рубежом и в нашей стране полутонкорунного мясо-шерстного овцеводства, начиная с истоков его зарождения и до настоящего времени. Сведения по данному вопросу подробно изложены в аналитическом обзоре первоисточников, проведенном Л.Я. Визе [18] и В.А. Кущенко [96].

Шерсть овец северокавказской мясо-шерстной породы имеет характерные признаки кроссбредной шерсти [93]. Руна штапельно -косичного и штапельного строения. Шерсть с хорошей и отличной эластичностью, упругостью, с блеском и четко выраженной извитостью. Средняя тонина шерсти у баранов - 29,7 мкм, у маток-28,9 мкм. Руна в основном представлены двух сортов по тонине, что свидетельствует об удовлетворительной уравненности.

Шерсть овец восточно-фризской породы полутонкая, прочная, длиной около 20 см, тониной 33-40 мкм. Цвет шерсти белый. Средний настриг немытой шерсти составляет 3,5 кг, при выходе чистого волокна в среднем 65 %. Восточно-фризская порода используется во многих странах не только для повышения молочной продуктивности и многоплодия, но и для повышения живой массы помесного молодняка [1].

Обоснование оптимальных режимов технологического процесса

При нейтрализации гидролизата учитывалось, что при температуре не более 80С процесс проходит без коагуляции белка, и в таких условиях рН раствора можно доводить до 7. Получаемый при таких условиях гидролизат полностью растворяется в воде, обладает высокой переваримостью, а обезвоженный продукт сохраняет эти положительные свойства.

Технология производства кормовой добавки предусматривает получение белкового гидролизата в жидком состоянии и последующее его концентрирование путем сушки или сгущения.

Практикой подтверждено, что операция сушки продукта путем распыления его в нагретом воздухе является энергоёмкой и трудоёмкой. Большие энергозатраты при этом связаны с удалением большой массы свободной, несвязанной воды (88-92 %), а трудности возникают из-за налипания высушиваемого продукта на стенки сушильной камеры. Это объясняется специфическими физико-химическими, структурно-механическими свойствами продукта и малым содержанием в нем сухих веществ. Однако правильная и полная сушка обеспечивает получение продуктов высокой кормовой ценности. Эти корма включают преимущественно для молодняка животных, которым особенно необходим полноценный белок и минеральные вещества. После сушки получают однородный по структуре порошок высокого качества [85].

Сгущение продукта осуществляется выпариванием, представляющим процесс удаления растворителя из раствора нелетучих веществ, превращением его в пар при кипении. Способы производства сгущенных концентратов направлены, в основном, на сохранение текучей или пастообразной консистенции и предусматривают высокотемпературную обработку после сгущения (от 70 до 140С) с целью увеличения сроков их хранения. Однако указанных мер недостаточно, и эти продукты приходится подвергать консервированию и хранить их при низких температурах. Продукты с промежуточной влажностью занимают среднее положение между сгущенными и сухими. Они отличаются стабильной и мягкой консистенцией, удобством транспортирования и использования, продолжительными сроками хранения, позволяющими обеспечить в возможно более полной мере питательную и биологическую ценность концентрата в течение длительного времени. Несмотря на то, что общее количество воды в продуктах с промежуточной влажностью значительно превышает обычно встречающиеся пределы для нормальных сухих продуктов, процессы порчи в них не наступают, что связано с изменением состояния влаги в продукте. Для улучшения качественных показателей сгущенных концентратов (стабилизации консистенции, повышения стойкости при хранении без изменения биологической ценности) в них добавляют различные наполнители, которые при структуро образован и и способствуют повышению вязкости несвязанной влаги в продукте.

Сгущение проводят в вакуум — выпарной установке циркуляционного типа. При этом установлено, что сгущение до содержания сухих веществ более 50 % затруднительно ввиду нарастания вязкости продукта (г 20 Па-с) и прекращения циркуляции.

При составлении композиции сгущенный до массовой доли сухих веществ (30+10)% гидролизат перекачивают в емкостный аппарат с перемешивающим устройством и греющей рубашкой, куда вносят наполнитель в количестве 1-10% массы гидролизата. Перемешивание полученной смеси осуществляется в течение 25 мин. при температуре (70+5)С. Продолжительность проведения этой операции и температура её осуществления обусловлены несколькими факторами: обеспечение равномерного распределения структурообразователя по всей массе продукта с целью создания более однородной структуры; проведение тепловой обработки продукта для исключения возможности вторичного обсеменения при внесении структурообразователя. Повышение температуры тепловой обработки при составлении смеси более 75С нежелательно, поскольку повышается вероятность денатурации белков, что неизбежно приводит к ухудшению структуры конечного продукта. Понижение температуры ниже 65С не обеспечивает гарантированной тепловой обработки продукта и приводит к возрастанию вязкости смеси, что отрицательно сказывается на однородности структуры, так как ухудшаются условия перемешивания и повышаются энергетические затраты на проведение этого процесса [135].

После завершения составления смеси продукт в горячем виде расфасовывается в мешки или ящики с полиэтиленовыми мешками-вкладышами. Упаковка должна обеспечить герметичность продукта, так как при использовании полугерметичной упаковки возможна усушка продукта при хранении, и повышается вероятность вторичного обсеменения, особенно в первые три месяца хранения, когда происходят процессы структурирования [135]. Следует отметить, что вероятность развития токсичных бактерий, например сальмонелл, при выбранных оптимальных соотношениях массовой доли сухих веществ и содержания наполнителя в концентратах крайне мала [99, 111, 135].

Хранение продукта может осуществляться в помещениях без поддержания определенного температурно-влажностного режима. Процессы, происходящие в концентратах при хранении, согласуются с современными представлениями о старении коагуляционных систем. Процессы старения являются следствием коагуляции и упрочнения структурной сетки в результате слипания близко расположенных частиц, агрегированием белковых молекул, нарастанием осмотического давления, в результате чего увеличивается прочность структурного каркаса во времени [69, 102, 156, 204]. Повышение температуры хранения выше 25С следует признать нежелательным [135]. При разработке технологии хранение испытуемых образцов осуществлялось в полимерной упаковке, разрешенной Минздравом РФ для контакта с пищевыми продуктами, при температуре (20 + 5)С.

Таким образом, технология предусматривает получение белкового гидролизата путем переработки отходов шерсти методом слабощелочного гидролиза при тепловой обработке под давлением с последующей нейтрализацией, фильтрацией, высушиванием до сухого состояния или сгущением, затем упаковку и хранение готового продукта.

Способ предусматривает предварительную обработку сырья перекисью водорода. Это способствует окислению шерсти, в результате чего перед гидролизом в молекуле кератина между его полипептидными цепями происходит ослабление поперечных дисульфидных связей (- S-), что ускоряет протекание щелочного гидролиза, то есть позволяет усилить его глубину, сократить время гидролиза, свести до минимума затраты энергоресурсов.

Похожие диссертации на Технология получения кормовой добавки из отходов шерсти и ее использование в кормлении овец

Мясная и шерстная продуктивность откармливаемых овец породы ромни-марш при разном уровне кормления и структуре рационовТивари, Мегх Радж

Продуктивность овец советской мясо-шерстной породы в зависимости от типа пищевого поведения и при разном уровне кормленияХачиров Сеит Токмакович

Совершенствование технологии стрижки овец и режущего аппарата стригальной машиныНазаров, Садык Омурбекович

Совершенствование технологии перегона каракульских овец в условиях пустыни и полупустыни КазахстанаСмагулов, Сейфулла Мукужанович

Совершенствование технологии выращивания и содержания овец романовской породы Николайчев Вячеслав Александрович

Технология трансплантации эмбрионов у овец и некоторые продуктивные и биологические особенности полученного потомстваКалпокас, Владас Казимерович

Технология интенсивного выращивания и откорма молодняка овец на механизированной ферме-площадке в Кулундинской зоне Западной СибириФомин Сергей Михайлович

Технология использования в качестве сочного корма для овец естественно замороженной зеленой массы ярового рапсаШегенов, Серикпай Тайшебаевич

Технология производства баранины при круглогодовом пастбищном содержании овец в условиях горных районов Сибири Подкорытов Александр Терентьевич

Обоснование технологии раздельно-контактного метода выращивания молодняка овец и модуля для проектирования овцеводческих ферм разной крупностиЯковенко, Алексей Михайлович