Важнейшую роль в интенсификации животноводства, обеспечении более высоких устойчивых темпов производства продуктов питания животного происхождения, играет нормированное, сбалансированное и полноценное кормление животных.
Питательная ценность и тип пищи оказывают влияние на скорость роста животных, образование мышечной ткани, массу внутренних органов, концентрацию гормонов, показатели метаболизма протеинов и липидов, состав жирных кислот жира.
В питании сельскохозяйственных животных большое значение имеют протеины, углеводы, клетчатка, хлорофиллы, каротиноиды, фосфатиды, токоферолы, стеролы, витамины, микроэлементы и жиры - как источник энергии и незаменимых жирных кислот.
Недостаток этих компонентов приводит к задержке роста, расстройству воспроизводимых функций, к снижению продуктивности и ухудшению качества продукции и т.д. При интенсивном промышленном откорме скота и птицы в определенные сроки в рационы животных необходимо вводить жиры и белки, микроэлементы, витамины .
Масложировая отрасль является потенциальным источником производства высококачественных кормовых продуктов для различных видов животноводства, так как в составе маслосодержащего сырья имеются все необходимые компоненты для питания животных.
В процессе производства масложировой продукции на различных стадиях помимо масла, жмыха или шрота образуются многочисленные побочные продукты и отходы, которые имеют высокую кормовую ценность. К ним следует отнести погоны дезодорации, фосфатиды, кальциевые соли жирных кислот и некоторые отходы – соапстоки рафинации светлых масел, жирные отбельные глины.
Получаемые в процессе производства растительных масел жмыхи и шроты являются высокобелковыми продуктами, содержащими зависимости от перерабатываемой культуры протеин от 20 до 40%, до 15% растительного масла и ряд биологически активных веществ (токоферолы, стеролы, каротиноиды, фосфолипиды).
Кормовая ценность получаемых жмыхов и шротов зависит не только от вида перерабатываемой культуры, но и от технологических схем извлечения масел. На содержание и качество протеина в жмыхе или шроте оказывают влияние подготовительные операции обрушивания семян и отделения лузги, достигнутый уровень извлечения масла и качество неизвлеченного масла.
В качестве высокопротеиновых источников в производстве кормов могут быть использованы жмыхи и шроты, получаемые из маслосодержащих семян подсолнечника, сои, рапса. Нетрадиционными источниками комбикормов могут служить семена арбуза и тыквы, отличающиеся высоким содержанием омега-3 кислот
Поскольку в процессе маслодобывания часть растительного масла остается в жмыхе (до 15%) и шроте (до 1,5%), немаловажным в производстве кормов с использованием жмыхов и шротов является качество масла, остающегося в нем и состояние белка и в первую очередь степень его денатурации..
В последние годы широко начали применять ввод непосредственно в корма животных растительных масел для обогащения кормов полиненасыщенными жирными кислотами.
Растительные масла семян отличаются высоким содержанием моно- и полиненасыщенных жирных кислот (до 80%) которые легко подвергаются окислению кислородом воздуха с образованием различных продуктов, часть которых связывается с белком, имеющих физиологически неблагоприятное действие.
Ранее при откорме свиней для обогащения мяса полиненасыщенными жирными кислотами использовали в составе кормов главным образом смесь состоящую из ячменя и тритикале, липидная часть которых богата линолевой кислотой. При использовании такого корма уровень линолевой (ω =6) в мясе возрастал и, в тоже время, падало содержание кислот ω = 3.
Обогащение рациона свиней ненасыщенными жирными кислотами w = 3 и w = 6 за счет корма богатого полиненасыщенными липидами, в том числе и за счет ввода растительных масел благоприятно, так как это увеличивает диетические свойства свинины.
Однако избыточный уровень ненасыщенных жирных кислот может снизить окислительную стабильность жира свиного мяса, что отразится на органолептических и сенсорных свойствах мяса и снизит сроки его хранения.
Свиное мясо богато железом и холестерином. Что снижает стабильность к окислению липидов.
Окисление холестерина может протекать по схеме окисления жирных кислот. Предполагается, что образование гидропероксидов при окислении липидов необходимо при окислении холестерола.
Высокий уровень ПНЖК в фосфолипидах кормов и то, что они не защищены от действия кислорода в клетках и вблизи мембран клеток может быть также причиной окисления липидов внутри клеток. Предполагается, что окисление липидов может быть также причиной окисления липидов внутри клеток.
Известно, жиры и масла очень легко подвергаются окислению кислородом воздуха из-за присутствия в их составе жирных кислот, имеющим в своей структуре от одной и более ненасыщенной связи.
Процесс окисления масел кислородом воздуха представляет собой сложный цепной процесс, состоящий из нескольких стадий: периода инициирования, индукционного, экспоненциального и обрыва цепи. На скорость окисления наряду со степенью ненасыщенности масла оказывают влияние температура, присутствие кислорода, прооксидантов - металлов переменной валентности (медь, железо и др.) антиоксидантов.
При окислении масел образующиеся продукты окисления могут вступать в реакции между собой, другими компонентами белков.
Образующиеся при окислении гидроперекиси липидов легко реагируют со свободными аминогруппами аминокислот протеинов. Так при реакции с a - аминокислотами образуется аммиак, углерод и молекула диальдегида, который в процессе вторичных реакций превращается в коричневые пигменты. Продукты реакции гидроперекиси липида с молекулой протеина прочно связаны с протеином.
Другим очень активным продуктом окисления является альдегидная группа. Она при контакте с протеином или свободной аминокислотой образует так называемые основания Шиффа, которое реагирует с другой молекулой альдегида и, когда эта реакция протекает несколько раз, продукт становится более темным.
Взаимодействия между окисленными липидами и протеином сильно влияет на питательную ценность продукта. Это связано со снижением биологической ценности протеина как за счет связывания свободной e-аминогруппой L-лизина, комплекс которого с протеином в процессе пищеварительного гидролиза не расщепляется, так и изменения других аминокислот ( например окисление сульфидной группы L-метионина ); изменения перевариваемости: - из-за снижения скорости липолиза эфирных липидов панкреатической липазой; - снижения скорости и глубины протеолиза пищеварительными энзимами; - дезактивации токсичных соединений, образующихся при окислении липидов; - дезактивации гидроперекисей липидов; - дезактивации низкомолекулярных альдегидов и торможения превращения их в гидроперекиси.
Таким образом, окисление липидов отражается также и на свойствах жмыхов и шротов и соответственно на жире и мясе животных
Исследования показали, что разные классы жирных кислот (НЖК, МНЖК. w = 3. w =6 ПНЖК) в рационе свиней оказывают разное влияние на активность десатураз тканей, что непосредственно отражается на уровне отдельных жирных кислот и холестерола в мясе.
Исследования по кормлению свиней с вводом растительных масел с достаточно высоким содержанием олеиновой кислоты показало, что увеличивается ее содержание во внутримышечном и спинном жире, что благоприятно как для стабильности самого жира , так и его физиологических свойств, так как олеиновая кислота не только имеет более высокую стабильность к окислению при высоких температурах, но и оказывает благоприятное воздействие на сердечную мышцу, В последнее время установлено, что она обладает еще и канцерогенными свойствами..
При введении растительных масел и в первую очередь льняного масла в корма изменяется уровень ПНЖК w = 3, в том числе l-линолевой (С18:3), эйкозапентаеновой (С20:5), и докозагексаеновой (С22:6) кислот.
Эти данные позволили сделать предположение, что кислоты w = 3 и w = 6 конкурируют в процессе активации десатуразы и синтезе новых длинноцепочечных жирных кислот.
Установлено, что при введении в корм рапсового и льняного масел, богатых линоленовой кислотой и меньшим содержанием линолевой снижается различие в соотношении между w = 6 и w = 3 кислотами, что важно для предотвращения атеросклероза.
Установлено также, использование растительных масел в составе комбикормов для кормления животных в период откорма вызывает изменение окислительной стабильности мяса, особенно при длительном хранении. При добавлении в корм только 3% ненасыщенных растительных масел снижает содержание в плазме крови холестерола высокой плотности.
Исследованиями установлено также различие в метаболизме жирных кислот в зависимости от пола животного.
Регулирование содержания ПНЖК в мясе путем создания кормов с вводом различных видов растительных масел открывает революционное направление по созданию мясной продукции с определенной диетической направленностью (антисклеротические, сердечно-сосудистые, лечебно-профилактические и др.).
Добавление в корм животных антиоксидантов в виде a-токоферола (витамина Е) оказывает благоприятное действие на состояние животных, стабилизирует липиды и холестерол мяса к окислению и снижает образование продуктов окисления холестерола.
Одним из путей превращения масел является образование трансизомеризованных жирных кислот, а также кислот с сопряженными связями, как в ходе технологических обработок, так и в процессе жизненного цикла животных.
Трансизомеры образуются в качестве промежуточных продуктов биогидрирования в организме животных с участием бактерий, в результате чего в животном масле, сырах, молоке, говяжьем мясе и баранине присутствуют транс-изомеры, содержание которых составляет от 2 до 8% ..
Кроме того, бактериальная флора кишечника животных может превращать свободную линолевую кислоту в ее сопряженные изомеры цис – 9, транс – 11 и транс – 9, цис – 11.
Они могут образовываться в виде метиловых эфиров, обладающих такою же биодоступностью, как и свободные жирные кислоты. Они активно образуются в рубце при использовании кормовых рационов, содержащих малые количества грубых кормов.
Сопряженные жирные кислоты всасываются как свободные жирные кислоты, а затем включаются в различные липиды организма. Они обладают рядом физиологически благоприятных свойств.
Как установлено сопряженные изомеры оказывают цитотоксическое действие на некоторые формы рака: кожи, поджелудочной железы и толстой кишки, молочной железы. Кроме того, установлено, что они влияют на снижение массы тела без снижения общей калорийности пищи, способны снижать содержание общего холестерола, особенно низкой плотности, Препятствуют накоплению липидов в артериях, ингибируют агрегацию тромбоцитов, задерживают развитие инсулиннезависимого диабета, снижают различные воспалительные процессы и предохраняют от развития артритов.
Наиболее большим источником сопряженных жирных кислот являются молоко и молочные продукты. Их содержание в молочном жире и лежит в пределах от 0,24 до 1,77 % и зависит от породы молочных коров, системы их кормления, а также от параметров переработки молока
Как установлено исследованиями на их содержание в молочных продуктах и говяжьем мясе влияет система кормового рациона и в первую очередь содержание животных на выпасе (кормление травой).
В настоящее время сопряженные жирные кислоты используют в рационах животных для регуляции массы и состава тела. тела. Снижение образования жира, например, у свиней связывают с увеличением тощего роста. Уменьшение отложения энергии в виде жира улучшает конверсию корма и позволяет увеличить выход нежирного мяса. Как правило, сопряженные жирные кислоты вводят в корма свиньям на откорме за 5 недель до убоя.
Используют добавление сопряженных жирных кислот в корма лактирующим молочным коровам с целью снижения образования молочного жира. В этом случае также используется принцип уменьшения затрат энергии на синтез жира. Уменьшение затрат энергии на синтез жира в начале лактации и в остальные периоды энергетического дефицита позволяет достигать максимального уровня и полностью раскрывает потенциал молочной продуктивности коров. Снижение синтеза молочного жира может также улучшить состояние животного, позволить корове справиться с кратковременным стрессом (сменой кормов или окружающих условий) без нарушения здоровья, воспроизводительных функций и продуктивности.
В настоящее время уже промышленно выпускаются пищевые и кормовые препараты сопряженных жирных кислот. Для скармливания животным в настоящее время компанией БАСФ выпускаются различные кормовые добавки и в том числе сопряженные жирные кислоты.
Исследованиями по кормлению животных вторичными продуктами масложирового производства (жмыхов, шротов и др.) в кормах, что связано не только с высоким содержанием в них протеина, но и с полным набором биологически активных веществ – токоферолов, фосфатидов, стеринов, масла, хлорофилла, каротиноидов, микроэлементов. Жиры имеют высокую энергетическую ценность и при окислении в организме они выделяют в 2,25 раза больше энергии, чем углеводы.
Поэтому с целью повышения качества масел, жмыхов и шротов во ВНИИЖе разработаны технология, обеспечивающая получение растительных масел и жмыхов высокого качества с массовой долей протеина более 40%. При этом более 60% протеина находится в водо - и солерастворимой формах. Эта технология учитывает тот факт, что потребность в белоксодержащих компонентах для производства комбикормов для животных и птиц в России в основном покрывается за счет подсолнечных жмыхов и шротов, а их недостаток восполняется за счет импортных соевых семян, так как производство сои в России в общем объеме масличных культур невелико.
Получаемый из семян подсолнечника жмых может заменить в кормовом рационе животных и птицы соевый белок, поскольку технология предусматривает переработку только обрушенных семян подсолнечника. Преимуществом этой технологии является также возможность перерабатывать все виды масличных культур с любым содержанием масла. Она исключает традиционные технологические стадии измельчения ядра, жарения мятки, так как используемый в технологии двухвинтовой экструдер производит эти операции совмещено с отжимом. Это позволяет получать масла с низким содержанием в них продуктов окисления и жмыхи высокого качества.
Остающееся в жмыхе масло, наряду с белком, благодаря низкому содержанию в нем продуктов окисления, а также присутствием ряда биологически активных компонентов, обеспечивает высокое качество жмыха и повышает его кормовую и энергетическую ценность.
Фракционный состав белка в жмыхе достаточно мало денатурирован, что положительно отразится на усвояемости жмыха. Кроме того, пониженное содержание в жмыхе клетчатки позволит использовать его в составе комбикормовой смеси для кормления птицы в количестве до 26%, что невозможно в случае получения жмыхов из необрушенных семян подсолнечника. Эта технология уже внедрена в промышленное производство.
Получение низкоокисленных масел, стабильных к окислению и соответственно жмыхов и шротов возможно также при применении различных технологических приемов, снижающих доступ кислорода в материал в процессе маслодобывания.
.Как показали наши исследования, если применять предварительный нагрев семян для запуска механизма дыхания, то будет происходить удаление воздуха из капиллярно-пористой структуры за счет активизации дыхания семян..
Нами показано, что при прохождении масла через капиллярно-пористую структуру в нем возрастает перекисное число, что связано с нахождением в порах кислорода, вызывающего окисление масла. Чем больше объем пор, тем больше находится в них кислорода, и тем, следовательно, больше увеличивается возможность окисления масла в материале при проведении технологических операций маслодобывания, Но самое главное, что в результате движения масла по капиллярно-пористой структуре разрушается структура упаковки триацилглицеролов масла, существовавшая в сферосомах, и соответственно снижаются его защитные свойства от окисления. Это масло уже более доступно для окисления, что сказывается при последующей переработке и использовании.
В отличие от вытеснения воздуха сжатием непосредственно в экструдере, при такой подготовке семена поступают в экструдер уже в атмосфере инертного газа СО2, образованного самими семенами в процессе дыхания или введенного от внешнего источника.
Нами показано, что при установленной нами скважистости семян подсолнечника - 60 %, почти весь объем межзернового пространства при дыхании заполняется углекислым газом.
При применении такого способа подготовки семян к извлечению, получаемое масло имеет высокое качество.
На основе проведенных исследований нами разработаны новейшие технологии, обеспечивающие получение низкоокисленных и стабильных к окислению масел.
Имеются еще и другие варианты технологических приемов, обеспечивающие извлечение масла и жмыхов высокого качества.
Это прием обработки измельченных семян – мятки при влажности 14-16% острым паром. Водяные пары интенгсивно защищают материал от контакта с воздухом и инактивируют гидролитические и окислительные ферменты. Затем обработанный материал охлаждают до температуры 60 0С, выдерживают при этой температуре 20-25 минут. При этом снижается влажность материала до 3-4% и он приобретает нужную для прессования структуру и масло извлекают прессованием. Такой прием обеспечивает получение высококачественного масла и жмыха с низкой денатурацией белка.
Эту технологию применяют при переработке бахчевых культур – тыквы.
Еще одним способом получения высококачественных масел и жмыхов является применение СВЧ-нагрева, преимуществом которого является очень быстрый локальный нагрев отдельных субклеточных единиц и разрушение сферосом без разрушения клеточной структуры. Вытекающее масло минует капиллярно-пористую структуру и не захватывает кислород, содержащийся в ней, что обеспечивает высокое качество масла и жмыха.
Исследованиями установлено, что наиболее перспективным направлением для получения специальных жиров для кормления животных и птиц является создание композиций на основе натуральных, гидрированных и фракционированных маслах, сочетающих технологичность и физиологическую ценность жировых компонентов со сравнительно невысокой ценой.
Во ВНИИЖЕ совместно с рядом животноводческих институтов РФ и специализированными организациями животноводства птицеводства и ветеринарии проводились исследования по кормовой ценности различных вторичных продуктов масложирового производства, получаемого при использовании технологий, обеспечивающих получение низкоокисленного масла и высококачественных жмыхов.
Установлено, что погоны дезодорации растительных масел могут быть использованы в качестве жировой добавки как источник сырого жира, так как они являются богатым источником эссенциальных жирных кислот и ряда биологически активных веществ – токоферолов (витамин Е), кальциферолов (витамин Д) и стеролов, влияющих на продуктивность животных, липидный обмен и воспроизводительные функции. Наиболее ценным компонентом погонов дезодорации является витамин Е - a-токоферол, который кроме того обладает сильной антиоксидативной активностью. Его концентрация в погонах дезодорации подсолнечного масла составляет до 200 мг на 100 г погонов, соевого – до 400 мг на 100 г погонов. Недостаток витамина Е вызывает дистрофию и жировую инфильтрацию печени, дегенеративные изменения в тканях. Его присутствие обеспечивает правильное образование и развитие плаценты, а, следовательно, и питание плода.
Введение токоферолов в рационы молочных коров приводит к увеличению его содержания в молоке и масле, повышая тем самым их биологическую ценность и стабильность при хранении.
При введении погонов дезодорации в кормовой рацион свиней улучшается окислительная стойкость сала и мяса. При этом увеличивается масса животных в течение 2-х месяцев примерно на 11%, а в сочетании с с вводом витаминов А и Д до 22%. Введение в рацион кур-несушек токоферола из расчета 10 мг на 1 кг корма для кур – несушек приводит к увеличению их продуктивности на 10,5%.
Фосфатиды могут быть использованы для повышения продуктивности скота и привеса молодняка. Они существенно влияют на липидный обмен, свертывание крови, процессы гемолиза, агглютинации и оседание эритроцитов. Способствуют удержанию холестерина во взвешенном состоянии в крови, обладают антиоксидативными, эмульгирующими и влагоудерживающими свойствами, проявляют синергизм к токоферолам. Наиболее активными являются лецитин и холин. Лецитин одновременно является фосфорной подкормкой и его следует относить к основным пищевым веществам. Холин обладает провитаминной активностью и относится к провитаминам группы В, играет большую роль в обменных процессах, протекающих в печени, предотвращает ее перерождение.
Как показали исследования, наилучшие результаты достигаются у крупного рогатого скота при введении в корм в количестве 2,1% фосфатидов на сухое вещество шрота с доведением содержания жира в шроте до 3 %. Введение фосфатидов в травяную муку в количестве 1 – 3 % обеспечивает сохранность каротина в муке в 1,5 – 3 раза. Для кормления кур оптимальной дозой в корме является 2 – 3 % на сухое вещество корма.
Введение фосфатидов в рацион поросят – отъемышей улучшает усвоение ими не только жира, но и других компонентов рациона.
Фосфатиды используются при производстве заменителя цельного молока для выпойки телят. Во ВНИИЖе разработан заменитель цельного молока для выпойки телят с вводом фосфатидов и растительных масел или животных жиров.
Образующиеся при рафинации светлых масел соапстоки содержат до 20 % масла и, как установлено, кормовая ценность их составляет для крупного рогатого скота 3 кормовых единицы, для свиней и птиц - 3,5 кормовых единицы. В 1 кг соапстока содержится 8500 – 8700 ккал обменной энергии, что соответствует 3,4 кг концентрированных кормов.
Соапсток светлых масел можно использовать в кормлении крупного рогатого скота с целью откорма молодняка и лактирующих коров и овец, в количестве 0,5 кг в сутки (содержание жира в котором составляет 100г) на 100 кг массы животного..
Для кормления свиней рекомендовано введение на 1 кг концентрированного корма до 0,1 кг соапстока.
Для кормления птицы соапсток рекомендуется вводить непосредственно в комбикорма: для молодняка, откармливаемого на мясо (цыплят – бройлеров) до 5 – 8 %, индюшат до 3 - -5 %, утят до 2 – 3%. Для племенного молодняка (цыплят 60 – 95 дней) до 2 – 3 % , индюшат (5 – 180 дней), утят (1 – 150 дней) до 1 – 3 %, для гусят (1 – 180 дней) до 1 – 5 %. Для взрослых кур – несушек до 3 – 5 %, индеек до 3 – 5 %, уток и гусей до 1 – 2 %.
Соапсток целесообразно вводить в комбикорма с добавлением травяной муки (для кур 3 – 5 %, для индеек 7 – 10%) по массе с последующим гранулированием.
Еще одним хорошим кормовым источником являются жирные отбельные глины, которые сорбируют дл 30 – 50 %. А также токоферолы, стеролы, свободные жирные кислоты, хлорофиллы и каротиноиды.
Как показали исследования введение жирных отбельных глин в рацион свиней и птиц в количестве 3 % от сухой массы корма приводит к увеличению продуктивности животных на 11 – 15 % при снижении затрат на корма на 16 – 19 %.
Скармливание 1 кг жирных отбельных глин, способствует дополнительному получению 350 – 400 г чистого прироста.
Таким образом, масложировые продукты являются важной составной частью комбикормов, качество которых в первую очередь зависит от степени окисленности масел, в том числе и в составе жмыхов и других побочных продуктов масложирового производства, идущих на корм животным.
© А.Н. Лисицын, д.т.н., директор
ГНУ ВНИИЖ Россельхозакадемии