Зерновые злаки и продукты их переработки

14.09.2015

К зерновым злакам относятся кукуруза, ячмень, рожь, овес, пшеница, рис, просо, сорго, чумиза и другие, которые являются основными источниками питания населения Земли. Они получили широкое применение и в кормлении сельскохозяйственных животных.
К веществам, определяющими питательную ценность зерна злаков, относятся белки и крахмал. Количество белков, которые представлены альбуминами, глобулинами, проламинами и глютелинами, колеблется в очень широких пределах - от 5 до 26%, причем содержание растворимых в спирте проламинов и извлекаемых щелочью глютелинов значительно превышает уровень альбуминов и глобулинов. Содержание аминокислот в отдельных белковых фракциях сильно различается, но все они дефицитны по лизину и триптофану и относительно богаты лейцином. Проламины характеризуются очень высокими уровнями пролина, глутаминовой кислоты и амидного азота; в глиадине пшеницы и гордеине ячменя почти половина азота приходится на долю глутаминовой кислоты, с которой связаны амидные группы, и 15% азота падает на пролин. Характерной особенностью глобулинов является высокая концентрация аргинина (20% и более общего азота белков) и аспарагиновой кислоты. В альбуминах и глютелинах больше незаменимых аминокислот и глутаминовой кислоты.
Биологическая ценность белков семян злаков, по Н.Н. Иванову, принимая за 100 питательность белков молока или яйца, выражается следующими величинами: кукуруза - 52-59, ячмень - 64, пшеница - 62-67, овес - 78, просо - 57. Низкая биологическая ценность белков объясняется низким содержанием в них лизина и триптофана.
Небелковые азотистые соединения обычно не превышают 1% веса сухого зерна и представлены свободными аминокислотами и их амидами, нуклеиновыми кислотами, пептидами и др. Зерна пшеницы, ржи, ячменя в отличие от семян других культур характеризуются содержанием в них клейковины, обеспечивающей эластичность, упругость и связанность выпекаемого хлеба.
Углеводы являются важной составной частью зерна злаков, их количество может достигать 80%. Они состоят из крахмала, сахаров, клетчатки гемицеллюлозы (пентозанов, гексозанов). Содержание крахмала в различных злаках составляет 49-86%, сахаров - 3-5%, клетчатки - 2-24% и пентозанов - 7,4-12,0%. Из сахаров почти половина приходится на долю сахарозы; количество глюкозы и фруктозы равно 0,1-0,5%, мальтозы и рафинозы - 1-2% веса зерна. Уровень клетчатки в зерне зависит от его пленчатости. Например, в зерне пшеницы, кукурузы, ржи, голозерных ячменя и овса содержание клетчатки составляет 1,9-4,7%, пленчатые ячмень и овес содержат ее 4,7-24,0%, а пленки семян состоят на 50-60% из клетчатки.
Жиры и липоиды в зерне злаков составляют 1,6-8,0%. В последние годы получены сорта кукурузы с очень малым количеством жиров (до 1%), а также сорта, накапливающие их до 14-15%. Большая часть жиров (до 36%) и фосфатидов (до 3%) находится в зародышах; на долю ненасыщенных - линолевой, линоленовой (незаменимых) и олеиновой кислот приходится 75-90%, а на долю насыщенных - пальмитиновой и стеариновой кислот - не более 10% общего содержания жирных кислот.
В зерне злаков содержится 0,9-8,1% золы, основную часть которой составляют фосфор и калий - 70-80% и магний - 11-13% общего количества зольных элементов. Фосфор находится главным образом в органической форме, представленной наполовину фитином, а остальная часть входит в состав фосфатидов и нуклеиновых кислот. Сера сосредоточена в серосодержащих аминокислотах - цистине, цистеине, метионине и меньше - в виде сульфатов. В связи с наличием относительно большого количества фосфора, калия и магния зерно злаков является важным источником этих элементов в кормлении животных. Однако таких веществ, как кальция, серы, хлора, кремния и других в этих растениях мало, и данный факт следует учитывать при балансировании комбикормов по минеральному составу. Кроме перечисленных элементов, в зерне злаков содержатся марганец, медь, цинк, бром, никель, молибден, фтор, селей, литий, ванадий, барий, стронций, цезий, рубидий и другие, многие из которых играют определенную роль как микроэлементы в организме животных.
Зерно злаков также богато витаминами, особенно группы В. Значительные количества тиамина, рибофлавина, пиридоксина, никотиновой и
пантотеновой кислот позволяют считать их важным источником этих витаминов в кормопроизводстве. Семена злаковых отличаются высоким содержанием и токоферолов (15-50 мг/кг), количества которых весьма большие в отрубях, кормовых мучках и зародышах (150-300 мг/кг).
Ниже приводим качественную характеристику зерновых злаков, используемых при производстве комбикормов.
Кукуруза отличается высоким содержанием крахмала и жира. Клетчатка кукурузы хорошо переваривается животными. Однако кукуруза бедна протеином, количество которого колеблется от 5 до 12% и который имеет низкую биологическую ценность, так как содержание незаменимых аминокислот (лизина, триптофана) невысоко. От общего количества белка альбумины составляют 6-14%, глобулины - 7-23, проламины (зеин) - около 50%.
В настоящее время путем направленной селекции получены районированные гибриды кукурузы, содержащие в зерне 12,0-12,5% белка (Днепропетровский 247 MB, Днепропетровский 320 MB и др.). В результате использования в селекции высоколизиновых мутантов «Онейк-2» и «Флаури-2» созданы аналоги основных гибридов (ВИР 42, ВИР 146, Краснодарского 436, Краснодарского ПГ 303, Буковинского 3, Днепровского 247), зерно которых содержит почти в 2 раза больше лизина, чем у исходных форм.
Учитывая вышеизложенное, целесообразно в комбикорма с кукурузой включать муку бобовых трав, зернобобовые, ячмень или синтетический лизин. Для откорма свиней вводят кукурузу в количествах, не превышающих 1/3 веса комбикорма; во избежание ожирения животных в последний период откорма ее лучше исключать из рецепта. Содержание кукурузы следует ограничивать в комбикормах для дойных коров (с целью предупреждения осаливания масла) и овец (для повышения качества и роста шерсти). В качестве главного компонента она пригодна в комбикормах для откармливаемого крупного рогатого скота, кур и рыб.
Початки кукурузы по питательности значительно уступают зерну; они содержат до 35% клетчатки и около 10% протеина.
Овес. Наибольшее значение при производстве комбикормов имеет овес, очищенный от пленок, который обладает диетическими свойствами; его включают в продукцию для молодняка сельскохозяйственных животных. Овес с пленками можно вводить во все виды комбикормов, но большие количества его в рационах откармливаемых животных приводят к ухудшению качества мяса и сала, которые становятся мягкими.
Ячмень используют для изготовления всех видов комбикормов. Лучше остальных продуктов он зарекомендовал себя при откорме свиней, мясо и сало которых характеризуются высокими вкусовыми качествами.
В настоящее время имеются районированные высоколизиновые сорта ячменя, полученные путем скрещивания с высоколизиновым мутантом «Хайпроли». Азотистые вещества на 93-97% состоят из белка, остальная часть - свободные аминокислоты, их амиды, пептиды и др. Из белковой части зерна на долю альбуминов приходится 13,9%, глобулинов - 5,8, проламинов (гордеина) - 33,4 и глютелинов - 31,3%. В состав БЭВ входит 45-68% крахмала, 9-12% пентозанов (ксилана и арабана), остальное составляют сахара.
Пшеница при производстве комбикормов нашла широкое применение и является вполне удовлетворительным компонентом. Поскольку она отличается относительно высоким содержанием белка, то в составе комбикормов может использоваться с комплексом низкобелковых компонентов.
В последние годы методом межродовой гибридизации с рожью и пыреем получены сорта кормовой пшеницы - тритикале, содержащие на 2-8% белка больше, чем исходные культуры.
Рожь включают в комбикорма в небольших количествах, так как высокое содержание ее в рационе приводит к различным расстройствам желудочно-кишечного тракта. Целесообразнее этот зернозлак включать в комбикорма для свиней.
Просо отличается наличием очень твердых оболочек, на долю которых приходится около 25%. Большие количества кремния (в виде кремнезема) и инкрустирующих веществ в них затрудняют переваривание в пищеварительных органах животных. Используют тщательно измельченное зерно проса в комбикормах для жвачных животных и свиней.
Сорго содержит большое количество инкрустирующих веществ (в цветочных пленках), в его некоторых сортах концентрируется синильная кислота и ее соли. Поэтому перед вводом в комбикорма его мелко размалывают; также контролируют содержание ядовитого начала. Рекомендуется включать сорго в комбикорма для откармливаемых животных.
Физико-механические свойства зернозлаков и технические требования к ним приведены в табл. 1 и 2.
Вторичные материальные ресурсы мукомольно-элеваторных и крупяных предприятий составляют группу компонентов сырья, получаемого при переработке зерновых культур. Они представляют собой хороший питательный корм для сельскохозяйственных животных и по качественным показателям близки к соответствующим видам продуктов из зерновых. В их составе находятся измельченные части зерна, плодовые оболочки и зародыши, доля которых зависит от вида отходов. К основным отходам технической переработки зерновых культур относятся отруби, мельничная пыль, дерть, кормовые мучки и зародыши. Для комбикормовых предприятий они должны поставляться в рассыпном и гранулированном виде.

Зерновые злаки и продукты их переработки

Отруби в зависимости от вида перерабатываемого зерна подразделяют на пшеничные, кукурузные, ржаные, гороховые, ячменные, овсяные, и от способа помола - на крупные с преобладанием оболочек и мелкие, более богатые крахмалом.
Большинство отрубей относительно богаты лизином, цистином, триптофаном и метионином, имеют высокое содержание фосфора, калия, магния, железа, цинка, но в них мало кальция. В то же время овсяные отруби содержат очень мало незаменимых аминокислот, минеральных веществ и витаминов. Органический фосфор отрубей находится в форме фитина, обладающего послабляющим действием на пищеварение. Ввиду высокого содержания клетчатки отруби плохо перевариваются птицей и свиньями. Поэтому уровень их в комбикормах для этих животных должен быть в 2-3 раза меньше, чем в комбикормах для жвачных и лошадей.

Физико-механические свойства отрубей приведены в табл. 3.

Отруби пшеничные являются хорошим наполнителем при производстве премиксов. Согласно нормативно-технической документации (НТД), они должны отвечать таким требованиям: цвет - красно-желтый с сероватым оттенком; запах - не затхлый, не плесневый; вкус - без горьковатого, или кисловатого привкуса; влажность - не более 15,0% (при переработке твердой пшеницы в макаронную муку допускается влажность отрубей не более 16,5%); содержание вредных примесей - не более 0,05% (в том числе горчака и вязеля - не более 0,04%, куколя - не более 0,1%), металлических частиц размером до 2 мм - не более 5 мг/кг (в том числе частиц размером от 0,5 до 2 мм - не более 1,5 мг/кг); наличие примеси семян гелиотропа и триходесмы, металлических частиц с острыми краями и вредителей не допускается.
Мельничная пыль состоит из мельчайших частиц зерна и примесей к нему. Образуется она при транспортировке, очистке и размоле зерна на мельницах и представляет собой обойную пыль, аспирацион-ные и ветровые относы. Количество ее составляет 0,22-0,24% веса перерабатываемого зерна. Химический состав мельничной пыли в среднем следующий (%): воды - 10,4; клетчатки - 17,5; жира - 1,3; протеина -10,4; БЭВ - 53,4; золы - 7,0 и примесей - 1,6. Протеин пыли богат лизином, аргинином, лейцином, фенилаланином.
При производстве комбикормов используют белую и серую мельничную пыль; при этом в белой меньше частиц земли, чем в серой. Черную пыль в комбикорма не добавляют.
Дерть получают путем размола зерна фуражных культур и пшеницы пониженного качества, но пригодной на кормовые цели. Содержание протеина в дерти различных культур колеблется в пределах от 10,3 до 19,3%.
Кормовые мучки получают при переработке зерна в крупу и муку; их подразделяют на пшеничные, ржаные, ячменные, овсяные, кукурузные, рапсовые, просяные, гречневые, гороховые.
Кормовые мучки при влажности 10,9-14,9% имеют:
- объемную массу — 350-670 кг/м3,
- угол естественного откоса — 36-48 град.,
- удельный вес - 12,8-1,86 г/см3,
- коэффициент внутреннего трения - 0,36 град.,
- сыпучесть - 4 балла.
В состав комбикормов включают кормовые мучки: пшеничную, ржаную, просяную, гречневую, овсяную, ячменную, рисовую, гороховую, кукурузную и другие.
Кукурузная мучка является отходом при выработке крупы пропаренной и непропаренной. При производстве пропаренной крупы зерно кукурузы проходит гидротермическую обработку с целью более тщательного отделения от зерна эпидермиса. В этом случае в состав мучки входят эпидермис, частично алейроновый слой и эндосперм, что увеличивает в ней количество протеина и жира. При получении непропаренной крупы в мучке увеличивается содержание клетчатки, золы и некоторых минеральных веществ.
Кукурузная мучка содержит в среднем 9,5% протеина, 4,2 - жира, 3,3 -клетчатки, 78,6 - БЭВ и 1,7% золы; бедна макро- и микроэлементами. Она служит хорошим компонентом комбикормов для всех видов животных.
Ячменная мучка получается при выработке крупы перловой и ячневой. При производстве ячневой крупы зерно ячменя проходит очистку, шелушение, но не проходит шлифовки, поэтому в мучку отходит в основном эпидермис. При получении перловой крупы зерно ячменя, кроме того, проходит шлифовку, в связи с чем в мучку попадает частично и эндосперм.
Химический состав ячменной мучки следующий (%): протеин -15,5; жир - 3,2; клетчатка - 5,6; БЭВ - 68,5; зола - 3,2; богата она фосфором, натрием, кобальтом. Ее можно использовать для всех животных, особенно для откорма свиней, так как она способствует улучшению качества мяса и сала.
Пшеничная мучка служит отходом при производстве крупы и макаронной муки. При выработке крупы зерно пшеницы проходит шлифование, и в мучку отходят эпидермис, частично алейроновый слой и эндосперм. При производстве макаронной муки в мучку переходит в основном эпидермис с небольшим содержанием алейронового слоя.
В пшеничной мучке содержится (%): протеина - 16,5; жира - 3,9; клетчатки - 4,5; БЭВ - 71,9 и золы - 2,9.
Она отличается относительно высоким количеством кальция, фосфора и марганца.
Гороховая мучка является отходом при выработке шлифованного и колотого гороха. Состав ее следующий (%): протеин - 25,9; жир - 2,0; клетчатка - 7,5; БЭВ - 49,5 и зола - 3,5. Характерно для этой мучки высокое содержание железа, цинка и калия. Она служит хорошим компонентом для многих видов комбикормов.
Гречневая мучка включает 11,5% протеина, 2,2 - жира, 9,3 - клетчатки, 73,2 - БЭВ и 3,5% золы. Протеин ее богат лизином, в ней много кальция, фосфора, калия, железа, меди, марганца и цинка.
В комбикорма, предназначенные для животных со светлой окраской (особенно свиней), вводить гречневую мучку в большом количестве не рекомендуется, так как она может вызвать явление фотосенсибилизации («гречишая болезнь»). Кроме того, включение ее в комбикорма ограничено из-за содержания плохо переваримых плодовых оболочек.
Овсяная мучка получается при выработке пропаренного, дробленого и плющеного овса высшего и первого сортов. Она содержит (%): протеина - 12,8; жира - 4,4; клетчатки - 11,2; БЭВ - 65,5 и золы - 5,7. В составе ее имеется относительно много кобальта и марганца и мало кальция, фосфора, натрия и меди. Овсяная мучка включает значительное количество труднопереваримых пленок, в связи с чем добавление ее в комбикорма для молодняка птиц и свиней ограничено.
Просяная мучка является отходом при выработке шлифованного пшена различных сортов; содержит (%): протеина - 14,2; жира - 9,2; клетчатки - 12,7; БЭВ - 49,4 и золы - 5,1. Для нее характерно высокое содержание железа, меди и фосфора. Ввиду того, что просяная мучка богата жиром, следует ее стабилизировать антиоксидантами доя предупреждения окислительных процессов. Наличие значительных количеств труднопереваримых пленок ограничивает ее включение в комбикорма для молодняка сельскохозяйственных животных.
Ржаная мучка по своей питательности близка к ржаной муке и считается хорошим компонентом комбикормов, особенно для свиней, она содержит в среднем 19,3% протеина, 6,1 - жира, 12,0 - клетчатки, 44,3 - БЭВ и 8,8% - золы.
Рисовая мучка содержит 8,5% протеина, 10,1 - жира, 23,1 -клетчатки, 38,0 - БЭВ и 11,9% золы. Ввиду высокого количества жира ее рекомендуют стабилизировать антиокислителем сантохином в дозе 0,015-0,02% от веса продукта. Целесообразно включать рисовую мучку в комбикорма для жвачных животных, так как она имеет много клетчатки.
Нормы качества отрубей, кормовых мучек и дерти представлены в табл. 4.

При использовании в кормлении отдельных мучек следует соблюдать некоторые предосторожности. В связи с содержанием значительных количеств труднопереваримых пленок (оболочек) в овсяной, просяной, рисовой и гречневой мучках нецелесообразно их включать в комбикорма для молодняка сельскохозяйственных животных и птицы. Общим технологическим требованием к отрубям и кормовым мучкам является их гранулирование.
Следует отметить, что вышеназванные кормовые продукты мельниц, крупозаводов и элеваторов (отруби, мельничная пыль, дерть, мучки) используются для выработки комбикормов и кормосмесей на действующих предприятиях.
Пшеничные зародыши являются высокобелковым кормом, содержащим и значительные количества витамина E (150-300 мг/кг). В них имеется 32% протеина, 12,9 - жира, 2,2 - клетчатки, 34,9 - БЭВ и 5,3% золы. Протеин зародыша содержит много лизина, метионина, триптофана, аргинина, лейцина, но дефицитен по цистину. Для предупреждения окисления жира целесообразно стабилизировать зародыши антиоксидантами. В комбикорма пшеничные зародыши можно вводить с целью обогащения витамином Е.
Кукурузные зародыши получают сухим способом на мельницах при выработке кукурузной муки и крупы и на пищевых комбинатах -при выработке кукурузных хлопьев. Их используют для кормовых целей обычно после экстракции жира, содержание которого достигает 30-37%. На долю зародыша в зерне приходится 10-11%. Обезвоженные и отпрессованные зародыши в виде шрота содержат до 20% белка, 8-12% жира, 10-14% крахмала, 23-35% клетчатки, 8-12% пентозанов, 2,5% растворимых углеводов, 0,8-1,5% золы. Протеин зародыша богат лизином, аргинином и лейцином. Отличаются они высоким уровнем витамина E (150 мг/кг). Часто кукурузные зародыши смешивают с экстрактом из них и выпускают под общим названием «сухие кукурузные корма», применяемые при производстве комбикормов.