Биохимическое обоснование технологии получения функциональных кормовых продуктов на основе каротинсодержащего сырья

 

В результате переработки и хранения овощных культур происходит снижение содержания биологически активных веществ, в частности каротиноидов. Низкое их содержание в кормах способствует развитию А-авитаминоза и других патологических состояний в организме животных [3, 5, 10, 11, 24].

Каротиноиды являются природными веществами, биосинтез которых осуществляется растениями и некоторыми микроорганизмами. Человек и животные не способны их синтезировать и должны регулярно получать их с пищей, так как каротиноиды выполняют в организме целый ряд жизненно-важных функций. Длительное время считалось, что их основная функция в организме обусловлена превращением в витамин А. В настоящее время убедительно доказано, что каротиноиды обладают и другими ценными специфическими свойствами, не связанными с А-витаминной активностью. В живых организмах они действуют как фотопротекторы и антиоксиданты, на молекулярном и клеточном уровнях предотвращают трансформации, индуцированные окислителями, генотоксическими веществами, рентгеновским и УФ-излучением. Каротиноиды поддерживают стабильность генома и резистентность организма к мутагенезу и канцерогенезу, увеличивают иммунокомпетентность и контактное взаимодействие клеток, способствуют экономному расходованию антиоксидантных витаминов и ферментов, проявляют антистрессовое действие [1, 2, 7, 22, 26].

Учитывая столь важную роль каротиноидов для протекания нормальных физиологических процессов, актуальной задачей является получение кормов с высоким их содержанием.

Одним из источников каротинсодержащих кормов является морковь. Содержание каротиноидов в различных ее сортах варьирует от 8,4 до 19,2 мг/100 г сырой массы. За семь месяцев послеуборочного хранения корнеплодов средние потери каротиноидов составляют 9,5 % [8, 11, 16, 19, 22].

Целью нашей работы являлось оценка сырья и подбор элементов технологии для получения каротинсодержащего кормопродукта на основе моркови.

В задачу исследования входило изучение и подбор консервантов, влияющих на содержание каротина в корме и органолептические показатели готового продукта.

В качестве консервантов использовали как широко распространенные в консервировании кормов органические кислоты (молочная и бензойная кислота), обладающих низкой степенью диссоциации, высокой токсичностью для жизнедеятельности бактерий и консервирующими свойствами, так и нетрадиционные консерванты (глицин, природный бишофит).

Публикуемые по этому вопросу материалы свидетельствуют о том, что препарат глицин (аминокислота) обладает бактерицидными и фунгицидными свойствами, при внесении его в консервируемое сырье вступает во взаимодействие с веществами кормовой массы и быстро подавляет биохимические и микробиологические процессы, в связи с чем снижаются до минимума потери питательных веществ в корме. Он способствует созданию оптимальных условий для молочнокислого брожения и повышает сохранность протеина и каротина [6, 10, 13, 20, 21, 23].

Бишофит представляет собой раствор природного минерала, содержащего в основе хлорид магния (MgCl2) c примесью гидрокарбонатов, сульфата и бромида магния, а также кальция, калия, натрия и ряда микроэлементов (брома, молибдена, меди, йода). Бишофит в виде прозрачной или с желтоватым оттенком маслянистой без запаха жидкости плотностью 1,30 г/см3 с рН от 4,5 до 4,7 содержит от 420 до 430 г/л хлорида магния и от 55 до 60 г/л других минеральных веществ. Температура замерзания бишофита составляет 30°С. Добывают бишофит путем растворения подземных пластов водой и выкачивания на поверхность раствора хлорида магния с примесью минеральных элементов. Запасы бишофита исчисляются в миллиардах тонн (нижний регион Волги). В пересчете на магний и хлор содержание первого в 1 кг бишофита составляет в среднем 140 г, второго — 285 г. [9, 12, 15, 18, 25].

С целью изучения обозначенных консервантов для получения витаминизированных продуктов были проведены опыты по консервированию сырья.

Консерванты вносили из расчета: бензойная кислота — 0,6 % к массе; молочная кислота — 0,3 % к массе; глицин — 1–2 кг на тонну; бишофит — 2,77 л/т. Консервирование проводили в анаэробных условиях при комнатной температуре.

Перед закладкой опыта было определено начальное содержание каротина в нативном продукте. Затем через каждые семь дней проводили контрольное измерение общего каротина в консервируемом продукте. Каротин определяли фотометрическим методом по ГОСТ 13496–17–95.

Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что самое высокое содержание каротина было в продукте, с добавлением бензойной кислоты, и оно составило 1435 мг/кг.

В образце с добавлением молочной кислоты также отмечалось высокое содержание каротина 1257 мг/кг, но данный образец имел низкие органолептические показатели, неприятный запах с признаками брожения.

Вместе с тем, в образце с применением бишофита, содержание каротина увеличилось лишь в два раза, но полученный продукт имел приятный запах, лучшую консистенцию и практически отсутствовала гнилостная микрофлора.

Таким образом, оказалось, что наряду с давно используемыми консервантами, следует обратить внимание на испытанный нами в качестве консерванта бишофит, который показал хорошие результаты в части сохранения каротиноидов в заложенной на хранение моркови.

При консервировании растительного сырья, в том числе и моркови, большое значение имеет влажность консервируемой массы. Оптимальная влажность должна быть в пределах от 65 до 70 %. При такой влажности в консервируемом сырье преобладает молочная кислота, которая смещает рН консервированной массы в кислую сторону, тем самым, препятствуя развитию гнилостной микрофлоры. В сырье с повышенной влажностью (более 70 %) процессы брожения идут с образованием большого количества уксусной и масляной кислот. Повышенное содержание этих продуктов приводит к снижению качества кормопродукта и отрицательному воздействию на организм животных и птиц [1, 4, 14, 17, 24].

В задачу исследований входило изучение влияния влажности консервируемого сырья на качество получаемого кормопродукта. Качество получаемого кормопродукта оценивали по следующим показателям: содержание каротина, жира, клетчатки, протеина, сахаров, органических кислот, изучалась динамика потерь клеточного сока.

В качестве консерванта нами были использованы штаммы молочнокислых бактерий (Lactococcus sp.), которые вносили в исследуемое сырье из расчета 5 мл/кг продукта нативной влажности.

Консервирование проводили в анаэробных условиях при комнатной температуре. В контрольном образце перед началом эксперимента были определены изучаемые нами показатели качества кормопродукта. Влажность первого опытного образца моркови составляла 87 %. Содержание влаги во втором опытном образце путем отжима было доведено до 75 %.

Изучаемые нами показатели качества кормопродуктов определялись по общепринятым методикам.

Содержание органических кислот было определено методом капиллярного электрофореза с помощью прибора Капель-105.

Количество органических кислот было определено на начало опыта и на 30-е сутки эксперимента. На начало опыта естественный фон органических кислот (яблочная, пропионовая, лимонная) в образце № 1 и в образце № 2 было одинаковым и составило соответственно 35,1 мг/л, 44.4 мг/л, 12,8 мг/л.

В результате молочнокислого брожения на 30-е сутки эксперимента в опытных образцах обнаружена лишь молочная и уксусная кислоты в количествах соответственно 28800 мг/л, 13400 мг/л в образце № 1 и 28732 мг/л, 13489 мг/л в образце № 2.

Исследуемые показатели качества кормопродуктов изучаемых образцов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели качества изучаемых кормопродуктов

Образец	Содержание
	сахаров, %	каротиноидов, мг/кг	клетчатки, %	протеина, %	жира, %
Контрольный образец	6,3	50,7	1,15	0,9	0,6
Опытный образец № 1	3,2	44,3	1,84	0,64	0,42
Опытный образец № 2	3,3	57,6	1,9	0,71	0,56

 

В результате проведенных экспериментов установлено, что изучаемые нами показатели качества были выше в опытном образце № 2 (содержание влаги 75 %). Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что консервирование кормопродуктов с помощью штаммов молочнокислых бактерий (Lactococus sp.) целесообразнее проводить при влажности консервируемого сырья не выше 75 %.

Опыты требуют дальнейшей детализации как в плане методических подходов к технологическим аспектам, так и изучения объективности существующих методик определения каротиноидов в связи с различными технологиями переработки и консервирования витаминного сырья.

 

Литература:

 

1.      Борисенко В. В. Эффективность использования натрия гипохлорита в перепеловодстве / В. В. Борисенко, Н. А. Гранкина, А. В. Степовой, В. И. Николаенко // Молодой ученый. — 2015. — № 5–1 (85). — С. 1–3.
2.      Волкова, С. А. Поиск источников устойчивости к пирикуляриозу риса с помощью молекулярных маркеров с целью использования их в селекции риса: автореф. дис.... канд. биол. наук / Волкова Светлана Андреевна. — Краснодар, 2007.
3.      Волкова, С. А. Поиск источников устойчивости к пирикуляриозу риса с помощью молекулярных маркеров с целью использования их в селекции риса: дис.... канд. биол. наук / Волкова Светлана Андреевна. — Краснодар, 2007.
4.      Дьяковская, Я. Н. Выделение и идентификация каротиноидов цветков календулы / Я. Н. Дьяковская, Т. А. Сергиенко, С. Н. Николаенко // Научные труды SWORLD. — 2012. — Т. 31. — № 1. — С. 8–9.
5.      Жолобова И. С. Химический состав зерна кукурузы и содержание в нем каротина / И. С. Жолобова, Н. А. Гранкина, В. В. Борисенко, В. И. Николаенко // Молодой ученый. — 2015. — № 5–1 (85). — С. 9–12.
6.      Ковалев, В. С. Комплексный подход к селекции риса на устойчивость к пирикуляриозу с применением молекулярных маркеров / B. C. Ковалев, Ж. М. Мухина, Е. Т. Ильницкая, И. И. Супрун, С. А. Волкова // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. — 2006. — № 4. — С. 10–12.
7.      Кощаев А. Г. Изучение токсикологического действия пробиотической кормовой добавки / А. Г. Кощаев, Н. А. Гранкина, В. В. Борисенко, В. И. Николаенко // Молодой ученый. — 2015. — № 5–1 (85). — С. 12–14.
8.      Кощаев, А. Г. Технология получения витаминной кормовой добавки из отходов консервной промышленности / А. Г. Кощаев, С. Н. Николаенко, М. С. Чистоусова // Научные труды SWORLD. — 2008. — Т. 21. — № 1. — С. 25–27.
9.      Кощаев, А. Г. Физиолого-биохимическое обоснование применения бактериальной добавки бацелл в составе растительных комбикормов на птице / А. Г. Кощаев, С. Н. Николаенко, Г. В. Фисенко, А. В. Саакян // Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института овцеводства и козоводства. — 2009. — Т. 2. — № 2–2. — С. 140–143.
10. Кузьминова, Е. В. Эффективность каротиноидов при токсическом поражении печени / Е. В. Кузьминова, В. С. Соловьев, М. П. Семененко, С. Н. Николаенко // Труды Кубанского государственного аграрного университета. — 2009. — № 1–2. — С. 117–119.
11. Мухина, Ж. М. Изучение биоразнообразия возбудителя пирикуляриоза риса молекулярно-генетическими методами / Ж. М. Мухина, С. А. Волкова, Т. М. Коломиец, В. В. Тюрин // Труды Кубанского государственного аграрного университета. — 2008. — № 14. — С. 112–114.
12. Мухина, Ж. М. Изучение биоразнообразия фитопатогенного гриба Magnoporthe grisea (herbert) barr. с использованием методов молекулярного маркирования / Ж. М. Мухина, С. А. Волкова, Е. В. Дубина, И. И. Супрун, Е. Т. Ильницкая, Ю. А. Мягких, Т. М. Коломиец, Е. Д. Коваленко, Л. Ф. Панкратова, Г. Л. Зеленский, В. В. Тюрин // Методические рекомендации. — Краснодар, 2007.
13. Николаенко, С. Н. Биохимические особенности каротинсодержащего растительного сырья и его биологическая оценка: автореф. дис.... канд. техн. наук / Николаенко Самвел Николаевич. — Краснодар, 2005.
14. Николаенко, С. Н. Биохимические особенности каротинсодержащего растительного сырья и его биологическая оценка: дис.... канд. техн. наук / Николаенко Самвел Николаевич. — Краснодар, 2005.
15. Николаенко, С. Н. Биохимические особенности консервирования перца сладкого и его отходов / С. Н. Николаенко, М. С. Чистоусова // Научные труды SWORLD. — 2007. — Т. 15. — № 3. — С. 67–68.
16. Николаенко, С. Н. Влияние растительных источников каротина на физиолого-биохимические показатели кур-несушек / С. Н. Николаенко, Г. А. Плутахин, В. В. Борисенко, В. И. Николаенко // Молодой ученый. — 2015. — № 5–1 (85). — С. 20–22.
17. Николаенко, С. Н. Каротиноидный состав плодов тыквы / С. Н. Николаенко, С. А. Волкова, В. И. Николаенко // Молодой ученый. — 2015. — № 1 (81). — С. 166–168.
18. Николаенко, С. Н. Некоторые общие принципы идентификации каротиноидов тыквы/Николаенко С. Н., Чистоусова М. С., Пахомова Е. Ю. // Научные труды SWORLD. — 2008. — Т. 4. — № 2. — С. 39–40.
19. Николаенко, С. Н. Определение степени антагонизма между lactobacillus casei и streptococcus sp / С. Н. Николаенко, Е. Ю. Пахомова, Т. Ю. Гамзина // Научные труды SWORLD. — 2008. — Т. 23. — № 4. — С. 33–34.
20. Николаенко, С. Н. Пигментный комплекс плодов тыквы / С. Н. Николаенко, Т. Ю. Гамзина, Е. Ю. Пахомова // Научные труды SWORLD. — 2009. — Т. 27. — № 1. — С. 7–10.
21. Пат. 2156115 Российская Федерация. МПК7 A 61 D 1/08 A, A 61 N 1/18 B, A 61 H 39/00 B. Способ электростимуляции мышц матки при патологии в послеродовой период (субинволюции половых органов, атонии и гипотонии матки, эндометритах) у животных и устройство для его осуществления / Богатырев Н. И., Назаров М. В., Демьянченко Н. А.; заявитель и патентообладатель Краснодар. Кубанский государственный аграрный университет. — № 99111995/13; зарегистрирован03.06.1999.
22. Пат. 2193842 Российская Федерация. МПК7 A 01 J 7/04 A, A 61 N 1/22 B, A 61 N 1/30 B. Способ и устройство для электрической обработки in vivo полостей и тканей вымени сельскохозяйственных животных / Богатырев Н. И., Назаров М. В., Дайбова Л. А., Когденко Н. В., Кулакова А. Л., Демьянченко Н. А.; заявитель и патентообладатель Краснодар. Кубанский государственный аграрный университет. — № 2000121333/13; зарегистрирован 09.08.2000.
23. Пат. 2266018 Российская Федерация. МПК7 A 23 K 1/16 A, A 23 K 1/14 B. Способ получения витаминной кормовой добавки из зеленных растений / Кощаев А. Г., Петенко А. И., Кощаева О. В., Николаенко С. Н.; заявитель и патентообладатель Краснодар. Кубанский государственный аграрный университет. — № 2004108547/13; зарегистрирован 22.03.2004.
24. Петенко, А. И. Растительные каротиноиды: какие лучше? / А. И. Петенко, А. Г. Кощаев, С. Н. Николаенко // Животноводство России. — 2005. — С. 19.
25. Петенко, А. И. Физиолого-биохимические аспекты подбора сортов тыквы для использования в кормопроизводстве / А. И. Петенко, С. Б. Хусид // Труды Кубанского государственного аграрного университета. — 2013. — № 44. — С. 117–125.
26. Тузов, И. Н. Особенности роста и развития животных голштинской породы скота в условиях краснодарского края / И. Н. Тузов, М. Н. Калошина, С. Н. Николаенко // Труды Кубанского государственного аграрного университета. — 2012. — № 35. — С. 349–353.
27. Хусид, С. Б. Изменение химического состава плодов тыквы в процессе хранения / С. Б. Хусид, С. Н. Николаенко, Я. П. Донсков //Молодой ученый.  2015. № 3 (83).  С. 377–381.
28. Хусид, С. Б. Подсолнечная лузга как источник получения функциональных кормовых добавок / С. Б. Хусид, А. Н. Гнеуш, Е. Е. Нестеренко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. –2015. — № 107. — С. 142–155.
29. Хусид, С. Б. Получение функциональной кормовой добавки на основе рисовой мучки и бентонита / С. Б. Хусид, Я. П. Донсков // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. — 2014. — № 101. — С. 655–664.
30. Хусид, С. Б. Разработка кормовой добавки на основе бентонита и отходов переработки риса / С. Б. Хусид, С. А. Волкова, Я. П. Донсков // Молодой ученый. — 2015. — № 1 (81). — С. 135–138.
31. Хусид, С. Б. Содержание пигментов в листовом аппарате различных сортов тыквы / С. Б. Хусид, А. И. Петенко, Г. В. Фисенко, Н. И. Цибулевский //Труды Кубанского государственного аграрного университета.  2012. — № 34.  С. 114117.