В животноводстве существует проблема применения в кормлении молодняка крупного рогатого скота отходов масложировой промышленности, в частности подсолнечного фуза (пищевое вещество, получаемое как побочный продукт при производстве нерафинированного масла, содержит белки и жиры, используется для составления рационов сельскохозяйственных животных).
Сложившиеся методы использования фуза в животноводстве недостаточно эффективны, что связано с технологическими трудностями введения его в рацион. В связи с этим предложен способ кавитационной обработки образцов подсолнечного фуза. Кроме того, показана эффективность применения кавитации в образцах фуза на наличие бактериальной обсемененности в зависимости от сроков хранения.
В последние годы, по имеющимся данным, основная часть (около 70%) вторичного сырья, применяемого в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы, используется в нативном (необработанном, естественном) виде. По различным данным, в пищевой промышленности России общий объем отходов, являющихся вторичным источником сырья в кормлении животных и птицы, варьируется в пределах 4,5–7,6 млн тонн. В этой связи широкое распространение получают технологические процессы деструкции кормов при подготовке их к скармливанию, связанные с воздействием на корм ультразвуковых колебаний.
Определенный интерес возникает при обработке кормов посредством кавитационного воздействия.
В процессе обработки в исследуемой среде под действием колебаний высокой интенсивности происходят различные необратимые физико-химические процессы, способствующие повышению питательности исходного сырья.
Действие кавитации заключается в процессе образования и схлопывания в жидкой среде парогазовых пузырьков в результате ультразвукового воздействия.
Кавитационная обработка способствует изменению структуры кормов посредством локального понижения давления в жидкости до давления насыщенных паров, а также оказывает губительное влияние на гнилостные и патогенные микроорганизмы и микотоксины, содержащиеся в кормах.
Исследования по изучению действия кавитации на примере подсолнечного фуза показали свою высокую ценность в кормовом отношении. Однако жир, входящий в состав фуза, находится, главным образом, в дисперсном состоянии, что значительно осложняет его обработку.
Фузы по химическому составу представляют собой смесь белков и нейтральных триглицеридов. Кроме того, они включают в себя также и органические соединения, в которых содержание белков составляет 4–8%, клетчатки – 0,5–1,2%. Зольные элементы составляют в фузе 2–4% и представлены оксидом и окисью магния.
Вместе с тем, установлено, что фузы обладают относительно низкой перевариваемостью в желудочно-кишечном тракте, что обусловлено большим содержанием в их составе ненасыщенных жирных кислот и высокомолекулярных белков. Все это не дает возможности более полно использовать питательные вещества этого продукта организмом сельскохозяйственных животных.
Применение процесса кавитационной обработки сырья позволяет под действием колебаний различной интенсивности повысить питательность исходного растительного сырья. В результате ультразвуковой обработки сырья происходит существенное изменение содержания некоторых жирных кислот, имеющих длинные углеродные цепи (например, пальмитиновой, линоленовой, арахидоновой, эруковой), это приводит к снижению их содержания, что в целом способствует распадаемости подсолнечного фуза.
Поэтому в процессе кавитационной обработки изменяется химический состав обрабатываемого сырья, обеспечивая тем самым повышение продуктивного действия.
Исследования по оценке влияния кавитационной обработки на жирнокислотный состав и биологической доступности жирных кислот в опытах in vitro и in situ на модели фуза-отстоя доказали факт достоверного повышения перевариваемости вещества фуза-отстоя посредством кавитационной обработки. Данная разница оказалась в пределах 21,12% превосходства сырья после кавитации по сравнению с нативной формой. В результате действия кавитации происходит расщепление длинноцепочечных жирных кислот, что проявляется в снижении количества жирных кислот с числом углеродных атомов более 18.
Кроме того, энергозатратность кавитационной обработки оказалась незначительной, что говорит о целесообразности ее широкого внедрения в практику сельскохозяйственного производства.
Целью наших исследований явилось изучение влияния кавитационной обработки на состав и питательность подсолнечного фуза в составе комбикормов для молодняка крупного рогатого скота. Для выполнения поставленной цели решались задачи по изучению влияния кавитационной обработки на микробиологию и качество фуза-отстоя в зависимости от сроков хранения.
Материалы и методы исследований
Объектом исследований явился подсолнечный фуз-отстой, который подвергли кавитационной обработке на ультразвуковом кавитаторе воздействием 28 кГц при температуре 280 градусов в течение 10 минут, гидромодуль 1:5, порог кавитации 19 кГц. Схемой исследований предполагалось проведение ряда лабораторных опытов, в ходе которых было изучено влияние кавитационной обработки на бактериальную обсемененность образцов подсолнечного фуза-отстоя, а также фуза в нативном виде. Кроме того, были проведены исследования по продолжительности сроков хранения фуза до и после кавитационой обработки.
Результаты исследований
Содержание в подсолнечном фузе значительного количества различных элементов питания – белков, жиров, витаминов – характеризует его как полноценную питательную среду для развития различных микроорганизмов. При переработке подсолнечника большое количество микроорганизмов остается в побочных продуктах переработки, включая фуз. Эти микроорганизмы вследствие гигроскопичности продуктов, в которых они находятся, значительного содержания в этих продуктах нестабильных веществ (липидов, витаминов) и высокой концентрации микрофлоры нестойки при хранении, прогоркают и становятся токсичными. Поэтому в подсолнечном фузе могут развиваться микроорганизмы, возникающие как с остаточной микрофлорой семян, так и с микрофлорой, развивающейся в процессе хранения – так называемые плесени хранения.
В этой связи оценка микробной обсемененности является важным критерием качества продукта с точки зрения его пригодности для хранения. Поэтому подсолнечный фуз анализировался на общую обсемененность – количественный и качественный показатели в натуральном состоянии и после проведения кавитационной обработки.
В результате микробиологического анализа в образцах через 24 часа были обнаружены колонии грибов, а также различные бактериальные и дрожжевые формы.
В чашках Петри были обнаружены плесневые грибы, с характерным появлением пушистого, паутинообразного или ватообразного налета. В целях подтверждения роста плесневых грибов делали пересевы на плотные питательные среды и подтверждали рост характерных колоний: темно-серых или черных колоний naria, зеленовато-голубых Aspergillus, бело-желтых Trichoderma, темных Rhizopus и Mucor.
Общая фоновая микробиальная обсемененность подсолнечного фуза составила 7,2х103 KOE/г. Следует отметить, что значительная доля приходилась на дрожжеподобные и плесневые грибы (более 70%). Количество плесневых и дрожжеподобных грибов оказалось в пределах 5,3х103. Бактерии группы кишечных палочек (БГКП, колиформы), S, aureus и патогенные бактерии, в том числе сальмонеллы, в исследуемых образцах подсолнечного фуза обнаружены не были.
Таким образом, микробный пейзаж исследуемого продукта до кавитации характеризовался ограниченным числом микроорганизмов. Следует обратить внимание, что выделенные группы микроорганизмов характеризовались широким распространением, высокой ферментативной активностью, позволяющей расщеплять органические субстраты, факторами патогенности – гемолитической и протеолитической активностью, а также способностью к образованию токсинов.
Дрожжеподобные грибы и плесени, несущие в себе сапрофитные и паразитические формы, широко распространены во всех естественных субстратах. Эта группа считается источником потенциальной опасности из-за способности грибов к образованию токсинов, что достигается при нарушении нормальных условий хранения кормов (повышении влажности и температуры). Кроме того, данные формы способны вызывать различные заболевания у животных – микозы, кандидозы и др.
Как известно, микробная контаминация кормов вызывает изменения в их химическом составе, снижает пищевую ценность, приводит к накоплению токсичных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и нарушает нормальную микрофлору пищеварительного тракта. У теплокровных животных, как и у человека, негативные изменения в составе микробиоценоза кишечника приводят к нарушениям переваривания и усвоения пищи и целостности его защитных барьеров. Это способствует снижению резистентности организма и сопровождается проникновением микрофлоры из пищеварительного тракта во внутренние органы, сокращением их функциональной активности и ухудшением деятельности иммунной системы.
С целью изучения влияния на процессы роста и развития микроорганизмов нами исследовался подсолнечный фуз, подвергшийся кавитационной обработке. Проведен бактериологический анализ образцов подсолнечного фуза на исследуемых сроках годности. В течение первых 10 дней хранения в опытных образцах мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов не выявлено.
Спустя две недели хранения были обнаружены отдельные колонии плесневых грибов родов Aspergillus и Penicillum, а также спорообразующих бактерий рода Bacillus. Видимо, заражение плесневыми грибами является вторичным, в то время как бактерии рода Bacillus сохранили жизнеспособность в условиях кавитационного воздействия благодаря образованию спор. ВГКП, S aureus и патогенные бактерии, в том числе сальмонеллы, в образцах подсолнечного фуза, прошедшего кавитационную обработку, обнаружены не были.
В целом общее микробное число в испытуемом продукте составило 2,9х102 КОЕ/г.
После кавитационной обработки фуз изменяет цвет до белого и приобретает консистенцию майонеза. Отмечается значительное изменение плотности, что намного увеличивает возможность смешивания данного продукта с сухими компонентами различных кормовых средств и дает достаточную однородность.
Нами были проведены исследования прогоркания фуза-отстоя при температуре хранения –5oC (таблица).
Анализ данных таблицы показывает, что по мере хранения продукта кислотное число нативного фуза-отстоя увеличивается с 1,3 в первый месяц до 1,7 после двух месяцев и 5,8 после полугода хранения.
В то же время данный показатель обработанного фуза оказался в два раза ниже, составляя 0,74–0,9 после 1–2 месяцев хранения, 1,9–3,0 после четырех месяцев хранения.
Аналогичная динамика была и для перекисного числа. Так, хранение продукта после двух месяцев привело к увеличению данного показателя нативной формы с 6,6 до 7,1, что оказалось выше показателя продукта после кавитационной обработки. Данная разница оказалась в пределах 0,4–0,8. Дальнейшее увеличение сроков хранения нативной формы фуза также способствовало увеличению показателя перекисного числа. Это очевидное превосходство кавитационной обработки продукта над его нативной формой. Разница после 4–6 месяцев хранения составила 2,0–2,4. Таким образом, ухудшение качества нативного фуза при хранении наступает с 4 месяцев, а кавитационного – только после полугода.
Анализ полученных экспериментальных данных свидетельствует о бактерицидном и микоцидном эффекте кавитационной обработки продуктов. Воздействие ударных волн ультразвука в процессе кавитации способствовало значительному снижению численности микроорганизмов в исследуемых образцах фуза.
Кроме того, нами установлено, что во время хранения показатели кислотного и перекисного числа увеличиваются, что приводит к порче жира. В этой связи обработка кавитацией позволяет увеличить срок хранения фуза-отстоя в связи со снижением упомянутых чисел.
Авторы:
Дина Муслюмова, кандидат биологических наук
Светлана Давыдова, аспирант отдела кормления
Всероссийский НИИ мясного скотоводства (Оренбург)
Источник: журнал "Аграрное обозрение", №2, 2016 год
