Влияние экструдирования на кормовую ценность зерна

2,22К

Экструдирование — переработка сырья под воздействие большого давления от которого высвобождается высокая температура. При экструзии повышается усвояемость - переваримость питательных веществ корма.

Технология экструдирования

Для проведения экструзии используются одно- или двухшнековые экструдеры для прессования предварительно смешанных или моно кормов.

Экструзия бывает как сухой, так и влажной. Технология влажной экструзии лучше всего подходит для сырья, содержащего большое количество крахмала. В основном это злаковые: кукуруза, пшеница, ячмень, рожь, овес, и некоторые бобовые: горох, фасоль и их смеси. Влажная экструзия лучше всего работает с сырьем и смесями, содержащими до 15% жиров.

Сырье непрерывно подается в экструдер. При влажной экструзии через сопло добавляется вода, либо в камеры экструдера вводится пар. Одним из вариантов повышения эффективности влажной экструзии является использование парового кондиционера, который нагревает материал перед экструзией, а также повышает влажность до желаемого уровня.

В экструдере материал - корм - сжимается, измельчается, месится и нагревается за счет трения и высокого давления. Нагрев материала трением происходит быстро и равномерно. Кратковременное воздействие высокой температуры и давления вызывает трансформацию белка и крахмала, а также уменьшение содержания (разрушение) антипитательных веществ.

Нагретый и сжатый материал непрерывно выходит из экструдера. На выходе происходит интенсивное расширение. Как только материал выходит из экструдера через выходное сопло на открытый воздух, вода немедленно испаряется. Вещество расширяется, в том числе и вода, содержащаяся внутри клеток. Это приводит к изменению углеводов и белков на молекулярном уровне, что в последующем повышает питательную ценность корма.

Продукт, выходящий из экструдера, все еще содержит избыточную влагу из-за добавления воды во время предварительного кондиционирования и экструзии. Поэтому сушка является обязательным процессом для сохранения стабильности влажности готового корма.

Далее экструдированный продукт необходимо термически стабилизировать, для чего его помещают в вертикальный охладитель, снижающий его температуру за счет противоточной циркуляции воздуха комнатной температуры.

Подробнее о питательной ценности

Углеводы. Под воздействием высокой температуры структура сложных углеводов (крахмала) распадается до простых и переходит в водорастворимую форму, что, в свою очередь, увеличивает доступность энергии в рационе.

Протеины. Под воздействием высокой температуры белки распадаются до аминокислот, при этом аминокислотный состав сохраняется.

Часть протеинов и углеводов при реакции Майяра взаимодействуют друг с другом - карамелизуются, в результате образуется «защищенный» от воздействия протеолитических ферментов микрофлоры рубца протеин. Такой протеин транзитом проходит через рубец и процесс расщепления начинается только в сычуге. Остальные аминокислоты легко перевариваются и усваиваются рубцовой микрофлорой.

Результаты исследований по введению экструдированных кормов в рационы С/Х животных

Кукуруза. Был сделан вывод, что использование экструдированной кукурузы не оказывает отрицательного влияния на усвояемость корма и общее потребление, с небольшим преимуществом по выходу молочного белка по сравнению с молотой кукурузой, но без явных различий по сравнению с кукурузой, обработанной паром. Более высокая продуктивность была получена при использовании рационов, включающих экструдированную и плющеную кукурузу (21,4 и 21,6 л/сутки), по сравнению с молотой кукурузой (20,5 л/сутки). На качественный состав молока не повлияло. Показатели крови (β-гидроксибутират, мочевина) и мочевина молока оставались в пределах нормальных референтных значений.

Ячмень. Изучалось влияние процесса экструзии на содержание питательных веществ в ячмене, используемом в качестве корма для сельскохозяйственных животных. Результаты исследований показывают, что содержание сухого вещества значительно увеличилось по сравнению с целым зерно. Трансформировался углеводный состав зерна. При этом в составе биологически активных веществ доля крахмала уменьшилась с 94,4 до 80,4%, а доля сахара увеличилась с от 4 до 5,6%. Общее количество минералов в процессе экструзии также несколько уменьшилось.

Полученный экструдированный ячмень показал незначительное снижение уровня
сырого протеина, что связано с денатурацией белка в результате кратковременного воздействия высоких давления и температуры. В исследованиях было отмечено, что содержание сырого жира в экструдере составляет значительно ниже на 0,38% (P <0,05) по сравнению с цельными зернами. Скорее всего, часть жиров теряется при высоком давлении. В процессе экструзии повышается стабильность жиров, за счет того, что ферменты такие как липаза, вызывающая прогорклость масел, разрушается в процессе экструзии, а лецитин и токоферолы, являющиеся природными стабилизаторами, сохраняют свою полную активность. Зерновое сырье подвергается обработке максимальной температурой всего около 5-6 секунд, а для окисления требуется гораздо более высокая температура и более длительная термообработка.

Исследования показали, что процентное содержание сырой клетчатки в приготовленных кормах составляло 0,14%, что связано с разложением на вторичный сахар в процессе. В экструдированном зерне содержание безазотистых экстрактивных веществ значительно увеличилось за счет незначительного снижения содержания других органических вещества. При этом доля крахмала в безазотистых экстрактивных веществах уменьшилась от 64,58 до 59,22%, скорее всего, за счет клейстеризации крахмала в зерне.

Отмечено снижение содержания каротина под действием высокой температуры. Процесс экструзии зерна ячменя привел к изменению минеральной части зерна. Отмечается небольшое увеличение таких элементов, как калий, медь, натрий. В то же время следует учесть, что при экструзии зерна происходит некоторая потеря сырой золы.

Кукуруза, сорго и пшеница. Исследовательская группа проверила питательность экструдированных кукурузы, сорго и пшеницы. Были составлены рационы с экструдированным и не экструдированным зерном и проанализирована разница в усвояемости.

Путем желатинизации крахмала, содержащегося в зернах, отмечалось увеличение энергии, доступной из кукурузы и сорго, данные относительно пшеницы иные — увеличение не отмечалось. Экструзия также увеличивает усвояемость аминокислот, особенно в кукурузе.

Общее повышение усвояемости снизило потребность в основных компонентах рациона, а повышенная доступность аминокислот из кукурузы еще больше снижает потребность в соевых кормовых средствах. Исследователи предположили, что наблюдаемые преимущества легко окупят затраты на экструзию.

Соя. Зерно сои наряду с питательными веществами содержит и антипитательные вещества. К антипитательным факторам сои относят: ингибиторы протеаз, наличие уреазы, лектины, антитиреоидные вещества-гойтрогены, белок – соин, гликозид-сапонины. Наилучшим способом инактивации антипитательных факторов в соевых бобах является их экструдирование.

Кроме того, при тепловой обработки в серосодержащих аминокислотах белка образуются дисульфидные связи – мостики, такие белки становятся менее доступными (транзитными) для протеолитических ферментов микрофлоры рубца. Таким образом общий процент "транзитного" или "байпасного" белка в сое после экструзии повышается, и переваривается непосредственно в тонком отделе кишечника животного.

Применение экструдированной сои в составе комбикормов способствует повышению среднесуточных приростов откармливаемого поголовья, при этом затраты корма на 1 кг прироста живой массы снижаются как в натуральном так и денежном выражении.

Достоинства экструзии

За счет повышения питательной ценности данный метод позволяет получать более ценные кормовые продукты.
Если зерно частично испорчено (бактериальное обсеменённость, плесневение, насекомые-вредители) этот метод позволяет частично восстановить сырье за счет обеззараживания и дезинфекции путем термической обработки. Например, экструдер на 5-6 секунд нагревает зерно до 180°С, тем самым происходит обеззараживание, устраняется болезнетворная микрофлора.
В отличие от других видов обработки кормов, экструдат практически стерилен и не содержат токсинов. Этот метод наиболее эффективен для снижения содержания антипитательных веществ и природных токсинов.
Экструдированные корма имеют низкое содержание влаги, что позволяет им храниться до 6 месяцев.
Улучшается органолептика кормов: зерно приобретает приятный хлебный запах, повышаются вкусовые качества, улучшается поедаемость корма.

Недостатки

Помимо токсинов в экструдере разрушаются витамины, ферменты, уменьшается содержание жира. Высокотемпературная обработка приводит к частичному снижению содержания некоторых незаменимых аминокислот, особенно лизина.
Экструдирование влияет на ускорение расщепления микрофлорой рубца части питательных веществ обработанных кормов, но другая часть становится недоступной для микрофлоры.

Нюансы

Для развития микрофлоры рубца необходимы корма с разной скоростью переваривания. Экструдированное зерно либо переваривается очень быстро, либо транзитом проходит через рубец и переваривается в сычуге и тонком отделе кишечника. Поэтому нежелательно вводить в рацион экструдированного зерна больше 50% от общего количества концентратов (35% по сухому веществу). Для высокопродуктивных жвачных животных важно получать около 35% протеина из рубцовой микрофлоры.

Вывод: экструдированный корм безопасен и питателен, позволяет снизить себестоимость корма, увеличить продуктивность животных и сохранить их здоровье. При этом важно учитывать затраты на приобретение экструдера и расходы на сам процесс экструдирования, соблюдать технологию производства экструдированного корма и его применения в рационах животных.

Источники: