Подсолнечная лузга как источник получения функциональных кормовых добавок

При переработке семян и зерен, богатых растительными жирами, получают масла и побочные продукты — жмыхи, шроты, фосфатидные концентраты, шелуху и лузгу.

Главной масличной культурой в нашей стране является подсолнечник. Пищевые и технические масла получают также из соевых, хлопчатниковых, конопляных и льняных семян и в значительно меньшей степени — из семян кориандра, кукурузы, горчицы, арахиса, кунжута, рапса мака, сафлора, сурепки и других культур [2].

Лузга, отделяемая от семян подсолнечника в процессе их подготовки к извлечению масла, представляет собой одревесневшую растительную ткань, однородную по физической структуре, с постоянным химическим составом и физико-механическими свойствами.

Технологический выход подсолнечной лузги всегда ниже содержания оболочки в семени и зависит от технологической схемы получения масла, а также от сорта. Так, в обычных семенах старых сортов низкомасличного подсолнечника содержание оболочки (лузжистость) составляет более 40% от массы семени. В высокомасличных семенах подсолнечника с содержанием масла до 50% (на сухое вещество) лузжистость семян в 1,5−2 раза ниже, чем в семенах старых сортов и составляет 22,5−30%. Частицы лузги имеют длину 4−8 мм, ширину 1,5−3 мм. Объемная масса лузги 85−145 кг/м³ при гигроскопической влажности около 16%. Малая объемная масса обусловливает ее низкую транспортабельность. Для удобства хранения и перевозки подсолнечную лузгу брикетируют, что позволяет увеличить ее объемную массу в 5−6 раз. Уплотнение лузги происходит вследствие ее дробления в результате пластической и упругой деформации [1].

Подсолнечная лузга содержит 1,4% богатого углеродом чрезвычайно устойчивого пигмента фитомелана, значительное количество пентозанов (23,6−28%), клетчатки (52−66%), лигнина (24,8−29,6%), целлюлозы (31−42,4%) и является ценным сырьем для получения кормовых дрожжей, гидролизного спирта фурфурола, ацетона и других продуктов.

Для выращивания кормовых дрожжей, богатых белком, гликогеном, фосфором и витаминами, используют пентозно-гексозные гидролизаты лузги после удаления из них фурфурола. Полученный после сушки тонкий дрожжевой порошок светло-коричневого цвета содержит 45−52% общего белка, 38−43 — истинного белка и 4−9% золы. На получение 1 тонны кормовых дрожжей расходуется 6,689 тонн лузги. При этом выход дрожжей 149,5 кг. В 1 тонне лузги содержится 0,8% или 8 кг сырого протеина. Суммарное содержание протеина в лузге, расходуемой на получение 1 тонны кормовых дрожжей, составляет 54 кг. В 1 тонне кормовых дрожжей содержится 49,3−45,3% или 493−453 кг протеина, что в 8−9 раз больше, чем в расходуемой на них подсолнечной лузге [4].

Таким образом, использование подсолнечной лузги в производстве кормовых дрожжей экономически целесообразно как с точки зрения увеличения выработки ценных для народного хозяйства высокобелковых кормовых продуктов, так и по показателям фондоотдачи.

Лузга используется и в качестве корма для скота. Предложено измельчать лузгу способом натирания в сочетании с термодинамической обработкой при 80−100°С. При этом происходит снижение содержания «сырой» клетчатки на 14%. При внесении кормовых добавок, содержащих 72−87% мезги, происходит снижение содержания клетчатки еще на 4,8%. Для повышения эффективности использования подсолнечной лузги для кормовых целей предложено обогащать лузгу кальциевыми солями жирных кислот, получаемыми при очистке промывных вод от рафинационной установки, или соапстоком [2].

В настоящее время существует несколько областей применения лузги:

• * применение лузги в строительстве: имеются запатентованные технологии по изготовлению декоративных теплозвукоизоляционных плит;
• * использование лузги при выращивании грибов;
• * использование лузги в качестве удобрения и улучшителя свойств почвы;
• * использование лузги для получения биогаза.

Биогаз? это газообразный продукт, получаемый в результате анаэробной, то есть происходящей без доступа воздуха, ферментации (перепревания) органических веществ самого разного происхождения, в том числе и лузги. Для получения биогаза можно использовать растительные и хозяйственные отходы, навоз, сточные воды и т. п. Обычно после разложения их используют как органическое удобрение. Его основные компоненты: метан (CH₄) — 55−70%, углекислый газ (СО₂) — 28−43%, а также в очень малых количествах другие газы, например — сероводород (H₂S). В среднем 1 кг органического вещества, биологически разложимого на 70%, производит 0,18 кг метана, 0,32 кг углекислого газа, 0,2 кг воды м 0,3 кг неразложимого остатка. Биогаз используют в качестве топлива для производства электроэнергии, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива;

• * использование лузги как альтернативного топлива в котельных. Теплотворная способность 1 т сухого вещества подсолнечной лузги эквивалентна 17,2 МДж. По этому показателю лузга превосходит дрова — 14,6−15,9 МДж/кг и бурый уголь — 12,5 МДж/кг, а коэффициент перевода лузги в условное топливо достигает 0,63 единиц;
• * лузга подсолнечника нашла применение в качестве сырья в гидролизной промышленности. Из продуктов переработка вырабатывают этиловый спирт и кормовые дрожжи. Из 1 тонны лузги получаю 32 л этилового спирта или 100—150 кг кормовых дрожжей, или 100 кг заменителя глицерина;
• * традиционное использование лузги в качестве кормовой добавки в животноводстве и птицеводстве. Подсолнечная лузга богата пентозинами и в измельченном виде используется как добавка к грубым кормам. В рассыпном виде используется как подстилка для сохранения тепла.

Выход лузги при маслоэкстракционном производстве составляет от 14—20% массы семян. Лузга разных гибридов и сортов подсолнечника содержит в среднем: жира 3%, белка 3,4%, безазотистых экстрактивных веществ 29,7%, клетчатки 61,1%, золы 2,83%.

Одним из основных недостатков подсолнечной лузги является повышенное содержание клетчатки, достигающее значения 50% и более, что делает ее практически не усвояемой для желудка животных.

Для снижения содержания клетчатки в подсолнечной лузге применима технология комплексного воздействия путем обработки химическими реагентами с последующим экструдированием в одношнековом пресс-экструдере.

Подобное сочетание химической обработки смеси с механической позволяет получить продукт со значительно сниженным содержанием клетчатки в нем, неплохим внешним видом и органолептическими показателями.

Целью нашей работы являлось получение комплексной кормовой добавки на основе подсолнечной лузги, обогащенной пивным суслом с добавлением тыквенного жома.

На первом этапе наших исследований проводили мероприятия по удалению лигнина для перевода клетчатки в доступную для переваривания животными форму, т. е. делигнификацию. Для этого проводили твердофазную ферментацию с применением гриба Trichoderma harzianum.

Способность видов рода Trichoderma подавлять рост и развитие других грибов, или паразитировать на них, вместе с неспособностью поражать живые растения используется в сельском хозяйстве для биологических методов защиты растений от широкого круга болезней вызванных грибами и против почвенных нематод, как в теплицах, так и в открытом грунте. Кроме того, показано, что обработка препаратами на основе грибов этого рода стимулирует рост и развитие растений.

Кроме этого, грибы рода Trichoderma могут использоваться для переработки отходов содержащих целлюлозу, лигнин, хитин, а также некоторые синтетические полимеры.

Наиболее важным направлением промышленного использования является их способность к активной продукции разнообразных ферментов. Их культивируют для промышленного получения целлюлаз, хитиназ, пектиназ, ксиланаз, лигниндегидрогеназ, липаз, а также специфических оксидаз, используемых в медицине.

Кроме того, виды этого рода быстро растут практически на любых растительных субстратах, поэтому их используют для производства кормовых добавок, обогащенных белком и легко усвояемыми сахарами.

Целлюлозолитические ферментные препараты на основе грибов рода Trichoderma для использования в сельском хозяйстве и кормопроизводстве часто получают при поверхностном способе культивирования. Эти препараты дешевы и содержат значительные количества сопутствующих гидролитических ферментов, 29 таких, как амилазы, протеазы, пектиназы и геммицеллюлазы, что также важно и ценно для потребителя.

Грибы рода Trichoderma имеют довольно характерный облик: обильный быстрорастущий мицелий, заполняющий всю поверхность среды в чашке Петри, обычно стелющийся паутинистый, но может быть и пушистым ватообразным. Он развивает обильное зеленое (иногда белое) спороношение на мицелии или в характерных подушечках, конидиеносцы могут быть от слабо дифференцированных, образующихся в воздушном мицелии, до сложных древовидно разветвленных, образующихся в подушечках. Фиалиды, как правило, бутылевидные в расходящихся мутовках, конидии в слизистых головках.

Для поверхностного способа культивирования в нашей стране и за рубежом используют Trichoderma viride, T. koningii, T. reesei, T. longibrachiatum и некоторые другие. Основным компонентом питательной среды при этом способе культивирования являются пшеничные отруби. Кроме того, в состав среды вводятся солодовые ростки, рисовую, овсяную или ячменную шелуху, свекловичный жом, измельченную пшеничную или ржаную солому, древесные опилки, кукурузный жмых и другие целлюлозосодержащие компоненты.

Важное значение для культивирования продуцентов ферментов имеет и источник азота в среде. Для большинства продуцентов обычно бывает достаточно тех азотсодержащих веществ, которые вносятся с отрубями и солодовыми ростками. Но введение других рыхлителей среды, таких, как шелуха, лузга, опилки, может приводить к обеднению среды азотом, и поэтому необходимость дополнительного введения неорганических или органических источников азота актуально.

Для большинства грибов рода Trichoderma наиболее благоприятное влияние оказывает азот, в виде аммонийных солей. Также было выявлено, что дополнительное введение некоторых органических источников азота (казеин, пептон, автолизированные дрожжи и т. д.) почти не влияет на биосинтез целлюлаз, особенно на осахаривающий комплекс целлюлаз, за исключением кукурузного экстракта, введение которого в количестве 0,6% по азоту способствовало увеличению активности на 20−40%. Вероятно, это связано с тем, что кукурузный экстракт помимо азота является источником и других веществ.

При твердофазном культивировании для большинства продуцентов целлюлаз оптимальной является влажность 60−65% и толщина слоя субстрата не должна превышать 25−30 мм, а длительность выращивания находиться в интервале от 2,5 до 3 сут. и совпадать с фазой интенсивного спорообразования.

В настоящее время для глубинного способа культивирования продуцентов целлюлаз предложены самые разнообразные источники углерода: фильтровальная бумага, свекловичный жом, гузапая, целлюлоза, целлобиоза, стержни кукурузных початков, измельченная солома, хлопок, опилки, лактоза, пшеничные отруби, техническая Na-КМ-целлюлоза и т. д.

При изучении влияния неорганических и органических источников азота наилучшие результаты для большинства продуцентов ферментов получены при введении в состав среды (NH₄)₂HPO₄, (NH₄)₂SO₄, гидролизатов дрожжей, кукурузного экстракта, солодовых ростков, соевой муки и особенно хлопкового шрота и пшеничных отрубей.

Продуценты целлюлаз чувствительны к минеральному питанию, так как для роста микроорганизмов необходимо наличие в среде фосфора, серы, калия, натрия, магния, а также ионов железа, марганца, кальция и ряда других металлов.

Некоторые авторы отмечают, что ионы Со²⁺, Li⁺, Zn²⁺, Ba⁺ и Na⁺, как правило, снижают уровень биосинтеза целлюлаз на 25−45%.

Таким образом, в настоящее время благодаря видовому разнообразию грибов рода Trichoderma, по данным некоторых авторов, этот род насчитывает уже более 200 видов, они находят разностороннее применение в промышленности и сельском хозяйстве. Во-первых, их используют в качестве биологической защиты, так как грибы этого рода способны подавлять рост и развитие других грибов или паразитировать на них. Во-вторых, грибы рода Trichoderma быстро растут практически на любых растительных целлюлозосодержащих субстратах (отруби, шелуха, лузга, жом, солома и др.), обогащая их белком и легкоусвояемыми сахарами.

При этом важным является их способность к активной продукции разнообразных ферментов и, в связи с этим, утилизация отходов, содержащих целлюлозу, лигнин, хитин и пр. Все это способствует использованию полученных препаратов в качестве кормовых добавок для сельскохозяйственных животных.

Грибы Trichoderma harzianum используется в сельскохозяйственной практике. Грибок не токсичен для человека и животных, не влияет на вкус и запах выращенной продукции.

Колонии Trichoderma harzianum растут быстро. Мицелий бесцветный, стелющийся, паутинистый или ватообразный. Спороношение появляется на 3−5 день роста.

При культивировании гриба Trichoderma harzianum на жидкой питательной среде на ротационном шейкере наблюдался быстрый рост колоний, мицелий бесцветный, стелющийся, паутинистый или ватообразный. Спороношение появлялось на 3−5 день роста. Воздушный мицелий в виде плоских сливающихся подушечек разной формы, от 3 до 12 мм в диаметре, расположенных равномерно или концентрическими зонами. По шкале цветов Бондарцева: травянисто-зеленый, зеленый, фисташковый и зелено-малахитовый до темно-зеленого. Обратная сторона колонии бесцветная или слабо желтоватая.

В качестве питательной среды для культивирования гриба Trichoderma использовалась сахарозо-дрожжевая среда, получена в результате модификаций Глюкозо-дрожжевой питательной среды и среды Чапека.

В бутыль с жидкой питательной средой пипеткой вносят 1 мл суспензии культуры. Засеянные бутыли устанавливают на горизонтальную круговую качалку со скоростью вращения 150−170 об./мин и выдерживают в течение 72 ч при температуре (26±2) °С.

Готовый посевной материал должен быть без посторонней микрофлоры, а также хламидоспоры на глубинном мицелии. Оценку проводят визуально и микроскопически.

Допускается хранение в холодильнике при температуре 2−4 °С в течение трех месяцев с соблюдением мер асептики.

Для дальнейшего использования гриба Trichoderma harzianum определили количество живых клеток, что составило 10⁷-10⁸.

Для получения инокулированного субстрата использовали лузгу подсолнечника с добавлением пивного сусла разбавленного активированной водой (анолит с рН = 3,2 — 3,5).

Перед внесением гриба Trichoderma harzianum в лузгу с суслом, субстрат автоклавировали при 1 атм в течение 40 минут.

Общая масса каждого образца была 400 г, из них лузга подсолнечника 260 г, пивное сусло 2 г, вода 138 г.

В дальнейшем, после автоклавирования, в ламинарном боксе в стерильной зоне пламени спиртовки на поддоны с лузгой подсолнечника и сусла внесли маточную культуру гриба Trichoderma harzianum в дозе 2% к субстрату, что составляло 8 г. Засеянная лузга подсолнечника с суслом накрывается аэрируемой пленкой и выдерживается в течение 5 суток при температуре (25 ± 2) °С с периодическим перемешиванием.

В полученных образцах лузги подсолнечника с суслом определили титр живых клеток гриба Trichoderma harzianum, данные представлены в таблице 1.

Таблица 1. Количество живых клеток гриба Trichoderma harzianum в лузге подсолнечника с суслом.

Анализ полученных данных показал, что нативная лузга подсолнечника с суслом способствует лучшему нарастанию гриба Trichoderma harzianum.

Для дальнейших исследований мы выбрали органо-грибную массу с нативной лузгой подсолнечника, затем высушили при температуре 50 °C в течение 7 часов и измельчили.

В качестве второго компонента кормовой добавки нами был выбран тыквенный жом. Он представляет собой ценный корм для скота и птицы. Является источником каротина, жиров и азотистых веществ.

Для получения комплексной кормовой добавки использовали инокулированную нативную подсолнечную лузгу (с суслом) грибом Trichoderma harzianum и тыквенный жом в соотношении 3:7, что количественно составило 90 г нативной подсолнечной лузги (с суслом) и грибом Trichoderma и 210 г тыквенного жома. В полученной добавке определяли показатели, характеризующие её качество (таблица 2).

Таблица 2. Химические и микробиологические показатели комплексной кормовой добавки

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод, что в результате нами была разработана и получена комплексная кормовая добавка на основе нативной лузги подсолнечника с высоким содержанием каротина (90 мг/кг), витаминов С (1,5 мг%) и оптимальным соотношение органических кислот (уксусной — 0,07%, масляной — 0,01% и молочной кислоты — 2,11%).

Разработанная нами комплексная кормовая добавка может быть использована в составе рационов при кормлении сельскохозяйственных животных и птицы.

кормовой добавка жом лузга.

• 1. Безотходная переработка подсолнечного шрота / Кощаев А. Г., Плутахин Г. А., Фисенко Г. В., Петренко А. И. / Хранение и переработка сельхозсырья. 2008. № 3. С. 66−68.
• 2. Биологическое обоснование использования кормовой добавки Микоцел / Кощаев А. Г., Фисенко Г. В., Калюжный С. А, Кобыляцкая Г. В. / Сборник научных трудов Ставропольского научно-исследовательского института животноводства и кормопроизводства. 2013. Т. 3. № 6. С. 132−135.
• 3. Биотехнология кормов и кормовых добавок / Петенко А. И., Кощаев А. Г., Жолобова И. С., Сазонова Н. В. / Краснодар: ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ», 2011. 454 с.
• 4. Изменения в пигментном комплексе плодов тыквы мускатной в процессе созревания и хранения / Кощаев А. Г., Николаенко С. Н., Плутахин Г. А., Петенко А. И. / Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. № 4. С. 45−48.
• 5. Кощаев А. Г. Биотехнология производства и применение функциональных кормовых добавок для птицы: Дисс. … д-ра биол. наук. Краснодар, 2008.
• 6. Кощаев А. Г., Фисенко Г. В., Петенко А. И. Эффективность использования бактериальных кормовых добавок в промышленном птицеводстве / Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2009. № 1(19). С. 176−181.
• 7. Кощаев А. Г. Эффективность кормовых добавок Бацелл и Моноспорин при выращивании цыплят-бройлеров / Ветеринария. 2007. № 1. С. 16−17.
• 8. Хусид С. Б. Петенко А.И. Изучение динамики каротина в плодах тыквы различных сортов в процессе хранения / Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 36. С. 151−153.
• 9. Хусид С. Б., Петенко А. И. Влияние консервантов на содержание каротина в витаминных кормах / Университет: наука, идеи и решения. Научный журнал Кубанского ГАУ. 2011. С. 186−188.
• 10. Хусид С. Б., Петенко А. И., Цибулевский Н. И. Содержание пигментов в листовом аппарате различных сортов тыквы / Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 34. С. 114−117.
• 11. Пат. 2 190 332, Российская Федерация, МПК7 А 23 К 1/00, 1/16. Способ получения кормовой добавки / Хмара И. В., Кощаев А. Г., Петенко А. И., Бадякина А. О., Плутахин Г. А, Ярошенко В. А. Опубл. 03.04.2000.
• 12. Пат. 2 197 096, Российская Федерация, МПК7 А 23 К 1/14. Способ получения белково-витаминной добавки / Кощаев А. Г., Бадякина А. О., Плутахин А. О, Петенко А. И., Панков А. А., Панков С. А. Опубл. 28.03.2000.
• 13. Петенко, А. И. Особенность формирования микробиоценозов ЖКТ и эффективность обменных процессов у перепелов при использовании пробиотических кормовых добавок / А. И. Петенко, Ю. А. Лысенко // Ветеринария Кубани. — 2012. — № 4. — С. 24−26.
• 14. Лысенко, Ю. А. Повышение биологического потенциала перепелок-несушек при использовании пробиотических кормовых добавок / Ю. А. Лысенко, А. И. Петенко // Ветеринария Кубани. — 2012. — № 5. — С. 5−7.
• 15. Ширина, А. А. Разработка и использование новой пробиотической кормовой добавки на основе функциональной микрофлоры в рецептуре комбикормов для перепелов / Ю. А. Лысенко, А. А. Ширина // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. — Краснодар: КубГАУ, 2013. — № 07 (091). — IDA [article ID]: 911 307 073. — Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/07/pdf/73.pdf, 1,188 у. п. л.