Про фізичні способи інактивації анти поживних речовин зерна та правильний вибір найменш енергозатратних з них.
Різні способи знешкодження антипоживних речовин найдокладніше вивчені і описані щодо зерна сої, проте вони можуть бути успішно використані і для інактивації антипоживних речовин, що містяться в зерні інших бобових культур.В основі фізичних способів інактивації антипоживних речовин лежить передача теплової енергії від його джерела до зерна і від зовнішніх його шарів до внутрішніх. Передача теплової енергії може здійснюватись шляхом безпосереднього контакту нагрітого тіла з зерном, нагрітим повітрям, нагрітою водою або водяною парою, проходженням електричного струму через зернову масу, під дією інфрачервоних променів і ЗВЧ випромінювання, при механічній роботі.
Під дією теплової енергії вода, що знаходиться всередині зерна, випаровується. При цьому теплова енергія витрачається не тільки на руйнування антипоживних речовин, а й на випаровування води. При дії на зерно нагрітої пари відбувається її конденсація, і при цьому виділяється теплова енергія. Зерно швидко нагрівається завдяки інтенсивному переносу теплової енергії водяною парою, а енергія витрачається тільки на руйнування антипоживних речовин.
Про ефективність інактивації антипоживних речовин і оптимальність режимів обробки зерна судять на основі визначення інгібіторів трипсину та активності уреази.
Серед найпоширеніших способів термічної та гідротермічної обробки зерна є варіння, автоклавування, пропарювання.
Варіння
Варіння – традиційний спосіб інактивації антипоживних речовин зерна бобових культур. Слід зазначити, що для варіння використовують тільки цільне зерно сої. При варінні подрібненого зерна відбувається прилипання його до стінок котла і утворення окари. Показано, що варіння протягом 20 хвилин незрілих соєвих бобів повністю інактивує інгібітори трипсину. Вимочування соєвих бобів протягом доби з наступним варінням протягом 20 хвилин знешкоджує інгібітори трипсину у стиглому зерні. Відзначено також, що мірою дозрівання соєвих бобів у них збільшується концентрація сахарози, рафінози і стахіози.
Автоклавування
Вважають, що автоклавування є найкращим способом знешкодження активності інгібіторів трипсину. Обробка зерна сої парою під тиском призводить до концентрації вологи на зерні, що супроводжується підвищенням його температури. Завдяки інтенсивному переносу тепла парою відбувається досить рівномірна обробка шарів зерна. Проведені досліди з автоклавуванням зерна сої показали, що оптимальною температурою є 105 °С при тиску 1,6 кгс/см2 протягом 30 хвилин. Вологість отриманого продукту при цьому збільшувалась у 2 рази. Активність інгібіторів трипсину становила 1,6 мг/г, а уреазна активність не виявлялась. Після такої обробки зерно містило незначну кількість коричневого пігменту. При вищих температурах зерно сої набувало коричневого кольору, що вказує на руйнування лізину. Після автоклавування у такому режимі зерно мало пластичну консистенцію і добре плющилося, а після охолодження ставало твердим. Автоклавоване в такому режимі зерно сої можна використовувати в годівлі всіх вікових груп та видів тварин.
Досліджуючи взаємозв’язок між кольором соєвого борошна, вмістом у ньому інгібіторів трипсину й уреази та впливом його згодовування на ріст бройлерів було встановлено, що автоклавування соєвого борошна (вологістю від 0 до 16%) при температурі 120 °С протягом 15–135 хв. призводить до руйнування інгібіторів трипсину і уреази, причому інтенсивність руйнування зростає при вищій вологості. Вміст лізину в соєвому борошні не змінюється при обробці зразків із вологістю від 0 до 8%, однак зменшується у зразках із вологістю 12% після 60 хвилинної обробки. Виявилось, що існує чітка залежність між кольором обробленого соєвого борошна і вмістом інгібіторів протеаз. Відзначено, що не лише недостатня, а й надмірна термообробка соєвого борошна призводить до зниження його кормової цінності.
Прожарювання
Широко використовуваним способом інактивації антипоживних речовин у зерні бобових культур є прожарювання. Прожарювання зерна сої у сушильній шафі при температурах 105, 140, 160, 200 °С протягом 30 і 60 хвилин показало, що оптимальною температурою для інактивації антипоживних речовин є 140 °С. Прожарювання зерна сої при вищих температурах викликало руйнування лізину в ньому і тим самим знижувало кормову цінність сої [5]. В іншому досліді також показано, що піджарювання сої в термостаті при температурі 105, 140, 160, 200 °С протягом 30–60 хв. оптимальним температурним режимом був 140 °С протягом 60 хв. При температурах 160–200 °С вміст лізину знижувався у 2,14–2,19 разу, в порівнянні з його вмістом у сирому зерні сої. 
Встановлено, що термообробка зерна сої на агрегатах барабанного типу АВМ-0,65 і СБ-1,5 призводить до нерівномірного прожарювання зернової маси. Температура повітря на вході до сушильної камери становила 400–500 °С, а на виході – 80–100 °С. Такий перепад температур й нерівномірне перемішування зернової маси призводить до появи як перегрітого, так і необробленого зерна. Аналіз відібраних зразків сої на активність інгібіторів трипсину показав зменшення їх активності на 80–83%. При цьому виявлялась уреазна активність. Слід наголосити на тому, що при такій обробці відбувається контакт продуктів згорання пального із зерном сої, що може призвести до підвищення вмісту в ньому канцерогенних сполук, зокрема бензопірена. Витрати енергії при такому способі обробки становили 1,3 МДж/кг зерна сої. З метою більш поглибленої інактивації антипоживних речовин у зерні сої запропонована обробка зерна концентратом низькомолекулярних кислот, при наступній термообробці на агрегаті СБ-1,5 або АВМ-0,65. Проведена термообробка зерна сої в тепловій камері порційної дії показала, що використання цієї установки дає можливість контролювати температуру та рівномірність обробки зернової маси завдяки перемішуванню зерна за типом «п’яної» бочки. Виявляється, що при температурі 100 °С активність уреази практично не змінюється, тоді як активність інгібіторів трипсину зменшується на 2/3 від початкового рівня. Ці дані вказують на значну стійкість уреази при натуральній вологості зерна сої та лабільність інгібіторів трипсину. При підвищенні температури до 120–130 °С відбувається інактивація уреази та інгібіторів трипсину. Протеоліз сої трипсином за різних температурних режимів обробки показав, що із зменшенням активності інгібіторів трипсину підвищується рівень протеолізу.
Отже, використання теплової камери порційної дії дає можливість провести термічну обробку сої у заданих параметрах при рівномірній обробці зерна і забезпечити інактивацію уреази та інгібіторів трипсину. Оптимальною температурою обробки є 100 °С тривалістю 10–20 хв. Витрати енергії та знешкодження антипоживних речовин не перевищують 1 МДж/кг зерна сої. Оброблене таким способом зерно сої може використовуватись у годівлі всіх видів птиці.
Екструзія
Ефективним способом знешкодження антипоживних речовин та підвищення засвоєння поживних речовин зерна бобових культур є екструзія. Екструдування відбувається під великим тиском і за високої температури на пресекструдерах. Подрібнене зерно в пресекструдері під дією високого тиску і тертя розігрівається і перетворюється на гомогенну масу. При виході з пресекструдера, у зв’язку з великим перепадом тиску, гомогенна маса набухає. У результаті такої обробки крохмаль зерна розщеплюється до декстринів різного ступеня складності і простих цукрів, які легко перетравлюються і засвоюються птицею. При цьому руйнуються токсичні речовини, що сприяє підвищенню продуктивності птиці.
Критичним показником для інактивації антипоживних речовин є температура екструдату. Незважаючи на високу температуру екструзії, ступінь знешкодження антипоживних речовин дещо нижчий, у зв’язку з коротким терміном перебування зернової маси у стволі екструдера (20–30 сек.). Максимальна температура екструзії, що забезпечує необхідний рівень інактивації антипоживних речовин сої на екструдері КМЗ-2, становить 130 °С, на ПЕС – 250 – 140 °С, на Insta Pro – 200 °С, на R – 150 °C. Важливим показником при екструдуванні зерна є його вологість. Так, при вологості сої вищій, ніж 12% (стандартна), відбувається зниження температури екструзії, а при нижчій – її підвищення. Підвищення вологості сої також сприяє інактивації уреази, тоді як інгібітори трипсину, навпаки, менше втрачають свою активність.
Мікронізація
Іншим способом підвищення ефективності використання поживних речовин зерна є. Суть її полягає в тому, що зерно піддається інфрачервоному опроміненню (довжина хвилі 2–6 м) з допомогою кварцевих галогенних ламп. Інфрачервоні промені, проникаючи в зерно, викликають інтенсивну вібрацію молекул, при терті яких виділяється тепло, випаровується волога, підвищується тиск. Зерно протягом кількох секунд стає м’яким, набухає і розтріскується. Біополімери зерна (вуглеводи, білки) піддаються таким самим змінам, які відбуваються при їх гідротермічній і баротермічній обробках. Так, інактивація інгібіторів трипсину зерна сої, підданого мікронізації при температурі 280 °С протягом 30 сек., становить 86–96%. Показано, що мікронізацію зерна можна проводити на установках барабанного, горизонтального, шахтного і стрічкового типів. Найкраще перемішування зернової маси і рівномірність його обробки забезпечується на установках барабанного типу, де при обертанні барабана зерно сої переміщується по спіральних доріжках і одночасно перемішується. Під час просування зернової маси вона піддається дії інфрачервоного випромінювання, де в зоні опромінення температура становить 300–350 °С, що призводить до швидкого нагрівання зерна й інактивації антипоживних речовин. Показано також, що установки горизонтального, шахтного і стрічкового типів менше забезпечують рівномірність термічної обробки у порівнянні з установкою барабанного типу.
Мікрохвильове опромінення
Вивчення впливу мікрохвильового опромінення зерна сої показало, що активність ліпоксигенази вже частково знижується при обробці протягом 1 хв. і зовсім зникає після 2,5-хвилинної експозиції. Інгібітори трипсину повністю втрачають активність після обробки зерна протягом 3,5 хв. Замочування зерна сої протягом 1 і 5 год. і мікрохвильове опромінення його призводило до повної інактивації ліпоксигенази за 1,5 і 1,0 хв. відповідно. Робиться висновок про те, що мікрохвильове опромінення інактивує ліпоксигеназу більш ефективно при вищій вологості зерна. Інгібітори трипсину зерна сої після замочування протягом години інактивувались повністю після його обробки протягом 3 хв., однак при замочуванні зерна протягом 5 годин інгібітори трипсину не знешкоджувались навіть при обробці протягом 4 хв.
Необхідно підкреслити, що теплові способи обробки зерна бобових культур на даний час є основними. При дії високої температури на біополімери відбуваються термохімічні реакції з відщепленням води: розрив дисульфідних зв’язків, внаслідок чого втрачається функціональна активність антиферментів. Треба пам’ятати, що при невідповідних режимах обробки відбуваються реакції взаємодії білків та амінокислот з редукуючими цукрами. Сполуки, що утворюються при цих реакціях, мають коричневе забарвлення і є токсичними для організму тварин.
Показано, що при застосуванні фізичних способів інактивації антипоживних речовин у зерні бобових підвищується їх поживна цінність. Так, за даними Американської соєвої асоціації, рівень обмінної енергії обробленої не знежиреної сої при застосуванні різних способів обробки становив МДж/кг (при вологій екструзії – 77,9; сухій екструзії –17,4; мікронізації – 15,4; піджарюванні – 15,6, а в сирій сої – 13,5).
З описаних фізичних способів інактивації антипоживних речовин найменш енергозатратним є волого-теплова обробка під тиском (автоклавуваня), потім екструзія, піджарювання, мікронізація і варіння.
Іриней Ратич, д-р. с.-г. наук;
Алла Гунчак, канд. біол. наук,
Богдан Кирилів, канд. с.-г. наук
Інститут біології тварин НААН, лабораторія живлення птиці
журнал“Наше Птахівництво” березень, 2013 року
Усі авторські права на інформацію розміщену в журналі “Наше Птахівництво” та інтернет сторінці журналу за адресою https://agrotimes.ua/magazines належать виключно видавничому дому АГП Медіа та авторам публікацій, згідно Закону України “Про авторське право та суміжні права”.
При використання інформації з подальшим будь-яким відтворенням, републікацією, поширенням, переробкою, перекладом, включенням її частин до інших творів обов’язкове посилання на журнал “Наше Птахівництво”з гіперлінком https://agrotimes.ua/magazines. Використання інформації дозволяється тільки після отримання письмової згоди від видавничого дому АГП Медіа.
Наше Птахівництво
