ГОДІВЛЯ УДК

Л.И. ПОДОБЕД, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Институт животноводства НААН

                                E-mail: Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script

Биохимическая оценка и питательность кормовых соевых концентратов спиртового и ферментативного способов получения

Производство  концентратов белка из соевых бобов из года в год постоянно растёт. По прогнозу одной из ведущих британо-американских консалтинговых компаний в области пищевой промышленности и сельскохозяйственных рынков, к 2020 году производство соевого концентрата возрастёт до 5,6 млн тонн (Доморощенкова и др., 2012).        Причём более 2/3 этого количества белковых концентратов сои будет приходиться на их кормовые формы.

Почему мировое производство супперконцентратов сои набирает такую невероятно высокую скорость? Чтобы ответить на этот вопрос надо понять, что простое нагревание соепродуктов, которое массово используется в кормопроизводстве сейчас,  обеспечивает лишь частичное повышение их продуктивного эффекта и избавляет их при этом только от отдельных антипитательных факторов. Это делает терпимым присутствие термически обработанного соепродукта в любом рационе для животных всех видов и половозрастных групп. Однако при этом до четверти химического состава сои остаются в недоступной для организма форме, а перегрев, в равной степени как и недогерев сои, увеличивает эту цифру ещё в 1,5-2 раза. Термическая обработка цельного зерна сои и побочные продукты её переработки (жмых и шрот) не способны стать альтернативой высокобелковым кормам животного происхождения, что существенно снижает их биологическую ценность.

 С началом ХХІ века всем стало ясно, что совершенствовать качество соевых кормов возможно дальше, только если идти по пути максимального поднятия концентрации в них белка, а, значит, и ценных незаменимых аминокислот, полного удаления всех антипитательных факторов.

 События последних лет свидетельствуют, что этот путь оказался единственно правильным и максимально эффективным. Так появилась целая индустрия производства кормовых соевых концентратов, уровень протеина в которых поднялся с 34 до 45-65%.  

Производство кормовых концентратов сои преследует цель максимально сконцентрировать белковые вещества в единице массы и практически полностью освободиться от всех известных (определяемых химически) антипитательных веществ.  Параллельно с этим в конечном продукте упала концентрация сырой клетчатки и сырой золы (Подобед Л.И., 2017)..

 Все современные промышленные методы получения пищевых и кормовых концентратов сои сводятся к извлечению из соевой муки или соевого шрота безазотистых экстрактивных веществ – растворимых плохоусвояемых углеводов, органических кислот, низкомолекулярных соединений, в том числе и минеральных солей. При этом все технологии можно условно разделить на две группы: первая группа, в основу которой положен принцип спиртовой экстракции углеводов и вторая, когда применяется ферментативный гидролиз всех полимерных питательных веществ корма с образованием более простых соединений с практически полной потерей всех их антипитательных свойств.

В последние 5-10 лет появилось мнение, а затем и возможность не только концентрировать белок сои, но и структурно его модифицировать, изменяя аминокислотный состав (Доморощенкова и др., 2012). Это означает, что появилась реальная возможность управления аминокислотным соотношением, переваримостью белка в составе концентратов и, как следствие, максимального повышения их продуктивного действия на организм животных.

Уже сейчас передовые производители и потребители кормов заменяют концентратами сои все известные корма и добавки животного происхождения, используют их как самый мощный фактор повышения переваримости сухого вещества корма у молодняка первых дней и недель жизни. Зоотехнически обосновано и экономически оправданно вводить соевые концентраты в состав комбикормов престартеров на уровне 8-20% и стартеров - 5-10% про массе (Подобед Л.И., 2015)..

Пока около 90 % концентратов белка сои в мире производится с использованием (ранее зарекомендовавших себя) технологий противоточной экстракции водным раствором спирта (метод спиртовой экстракции).

 Общая схема получения концентрата сои методом спиртовой экстракции приведена на рисунке 1.

Рис.1. Общая схема спиртовой экстракции соепродуктов с получением соевого концентрата

Согласно этой схеме соевые бобы очищаю от примесей, шелушат и получают первичный лепесток. Если в качестве сырья используется соевый шрот, то он без предварительной очистки и шелушения готов для проведения экстракции спиртом.   

 После термической обработки обезжиренного лепестка сои белковые антипитательные вещества денатурируют и их активность понижается до минимальных уровней. Далее, из лепестка извлекаются (вымываются) непереваримые сахара (рафиноза и стахиоза) и некоторые другие антипитательные факторы. Готовый продукт сушат до стабильной влажности и поставляют потребителю. 

Естественно, что полученные таким способом концентраты отличаются максимальной концентрацией белка, но последний характеризуется относительно низкой растворимостью в связи с денатурирующим воздействием спирта. Кроме того, достаточно большая   часть некрахмалистых полисахаридов остаётся в  продукте

Рис.2. Принципиальная схема получения соевого концентрата методом ферментативного гидролиза

В схеме ферментативного гидролиза после очистки исходного соепродукта (рис. 2) его направляют в сборник-мерник (2) и далее в устройство для стерилизации (3), где продукт варится и стерилизуется.  Из аппарата для стерилизации соя направляется на шнек-охладитель (4) и затем после охлаждения она поступает в смеситель (8), где обрабатывается ферментами. Смесь соепродуктов с ферментами и сорбиновой кислотой поступает в ферментатор (9) – своеобразный термостат, где она инкубируется (обычно 48-72 часа) с образованием гидролизата.  Последний обрабатывается бикарбонатом натрия, фильтруется и сливается в сборную ёмкость (17), из которой поступает в распылительную сушку (18). Готовый продукт фасуется и поступает на склад.

В последние годы классическая схема ферментативного гидролиза стала претерпевать существенные изменения в связи с расширением ассортимента ферментных активностей и совершенствованием средств обеспечения активации ферментативного гидролиза.

Метод ферментативного гидролиза существенно разнообразил возможности для модификации химического состава конечного продукта, что представляется весьма перспективным для создания кормовых добавок с прогнозируемыми функциональными свойствами белка.  

Так, в технологии производства ферментативных гидролизатов ‛Гамлет Протеин“ и ‛СойкоЛак“  особое внимание обращено на сохранение высокой растворимости белка и снижение антипитательных свойств корма до минимума.

Например, в технологии производства продукта ‛СойкоЛак“ применяется трёхстадийное ферментирование, при котором белки-аллергены сои подвергаются специальному ферментолизу со скрупулёзно подобранными протеолитическими активностями. Олигосахариды сои подвергаются сбраживанию, а практически все некрахмалистые полисахариды ферментируются на третьей стадии обработки с образованием высокопитательных мономеров (глюкозы и др.).

  Вполне закономерно, что разница в технологии производства концентратов сои существенно отражается на химическом составе и питательности конечных продуктов   спиртового и ферментативного гидролиза (табл.1).

1.     Сравнительный химический состав и питательность спиртовых и ферментативных гидролизатов сои, %

В спиртовых концентратах накапливается больше белка, но его растворимость значительно уступает концентратам, полученным методом ферментативного гидролиза. В силу этого общая переваримость протеина в ферментализатах выше. Более того, в ряде разновидностей соевых концентратов полученным методом ферментативного гидролиза (на пример ‛СойкоЛак“) белковая составляющая представлена не чистым белком, а смесью поли- и монопептидов разной степени полимеризации.  При этом сохранены все исходные аминокислоты сои, а способность таких денатурированных белков к перевариванию у молодняка птицы первых дней жизни максимальна.

Характеристика аминокислотного состава белка разных по технологии производства концентратов свидетельствует о наличии определённых различий между ними (табл.2).

2.     Сравнительный аминокислотный состав спиртовых и ферментативных концентратов сои, %

Данные таблицы 2 показывают, что степень накопления отдельных аминокислот в продукте зависит от концентрации сырого протеина. В составе спиртового концентрата незаменимых аминокислот 34,5%, тогда как в ферментативном их 31,1% или на 3,3% меньше. Однако эта разница не свидетельствует о том, что спиртовые гидролизаты лучше ферментативных. Наоборот, из таблицы видно, что продукт спиртового гидролиза накапливает 54,77% незаменимых аминокислот по отношению к общему уровню сырого протеина, тогда как ферментативный гидролизат накапиливает их 62,2% или на 7,43% больше. Разница по уровню накопления усвояемых незаменимых аминокислот между двумя типами гидролизатов ещё больше – она выше у ферментативных гидролизатов на 9,14%. Всё это означает, что степень усвоения и биологическая ценность белка, полученного методами ферментативного гидролиза существенно выше, чем при гидролизе спиртовом. Кроме этого у ферментативных гидролизатов несколько выше концентрация жира и вследствие чего несколько повышена энергетическая ценность. Поэтому соотношение энергии и протеина в таких концентратах более предпочтительно с точки зрения оптимальности для животных и птицы (Van Eys J. E., Offner A., Bach A.,2015).

Главным условием качественного концентрата сои является не только максимальное накопление усвояемых аминокислот, но и предельно полное освобождение кормового продукта от активности всех групп и видов антипитательных веществ.

3.     Сравнительная характеристика антипитательных веществ в составе соевых гидролизатов при различных способах их производства в сравнении соевым шротом (Данные Американской соевой ассоциации, 2015)

Из таблицы 3 видно, что ферментативные гидролизаты оставляют в продукте в 3,5 раза меньше труднопереводимых олигосахаридов, чем гидролизаты спиртовые.  Ферментативный гидролиз заметно лучше расправляется со стахиозой и минимизирует активность ингибитора трипсина на отметке 1-2 мг/г сырого протеина или в два раза более эффективней, чем гидролизат спиртовой.  Более того, есть варианты, когда в конечном соевом концентрате ферментативного гидролиза (концентрат ‛СойкоЛак“) уровень стахиозы снижается до 0,08%, раффинозы – до 0,03%, а концентрация лектинов понижается до отметки менее 0,5 мкг/г.

Таким образом, кормовые концентраты, полученные методами ферментативного гидролиза, хотя и уступают по общему уровню сырого протеина концентратам спиртовым, переваримость, биологическая ценность их белков и безвредность по антипитательным веществам для организма молодняка животных и птицы, несомненно выше.  Это важно учитывать при балансировании кормовых рационов, особенно по усвояемым аминокислотам и энерго-протеиновому соотношению. Ферментативные гидролизаты можно включать в любые рационы кормления с первого дня жизни птицы без опасности какого-либо влияния антипитательных факторов при полной адекватной замене кормовых компонентов животного происхождения (рыбная мука, дрожжи, продукты переработки крови и др.).     

Литература

Доморощенкова М.Л., Хайес Д., Шушкевич Ю.А. Структурная модификация белков сои как перспективная био- и нанотехнология. 2012. URL: http://conjuncture.ru/shushkevich_11-03-2012/ 

Подобед Л.И. Аминокислоты в питании сельскохозяйственных животных и птицы. Одесса: Акватория, 2017. 280 с.

Подобед Л.И.  Концентраты соевого белка – залог оптимизации стартового рациона для птицы. Тваринництво сьогодні. 2015. №7. С.70-73.

Van Eys J. E., Offner A., Bach A. Manual of Quality of Analyses of Soybean Products in the Feed Industry. Value for Meal. U.S. Dehulled Soybean Meal For Quality Feed Production, 2015. 43 s.