UTC 636.085

Балджи Ю.А., Абаканова Г.Н., Аманжолова К.Т.

Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина»,

г. Нур-Султан, Казахстан

(Е-mail: Balji-Y@mail.ru¹)

Аннотация: В статье представлены сравнительные результаты микробиологических исследований кормов и кормовых добавок, изготовленных в производственно-испытательном цехе Казахского агротехнического университета им. С.Сейфуллина. Кормовые добавки были изготовлены путем баротермической обработки фуражного зерна – овса и ячменя с получением экструдированных компонентов. В работе использовались диагностические тест пластины Compact dry, позволяющие определить микробную контаминацию в сжатые сроки. В результате исследований установлено, что в кормовых добавках произведенных путем экструдирования и гранулирования, наблюдается резкое снижение количества микроорганизмов (общее количество жизнеспособных бактерий, энтеробактерии, энтерококки, сальмонеллы, E.coli), полностью уничтожены дрожжи и плесневые грибы. Наиболее лучшие результаты по микробиологической чистоте показали пробы экструдированных кормовых добавк, содержащие в своем составе пропиленгликоль, активный уголь и экстракт почек тополя бальзамического.

Ключевые слова: экструдирование, гранулирование, обеззараживание, баротермическая обработка, кормовые добавки, Compact dry, микроорганизмы, контаминация, микроскопические грибы.

Введение

Микробная контаминация кормов снижает эффективность производства и качество продукции животноводства. Санитарное качество кормов определяют по степени их контаминации представителями сапрофитной, условно-патогенной и патогенной микрофлоры, а так же токсическими веществами антропогенного и биологического происхождения [14]. Кроме этого, корма могут быть загрязнены остатками пестицидов, которые применяют при возделывании фуражных культур [4, 5], токсическими элементами, выбрасываемыми в окружающую среду промышленными предприятиями и автотранспортом [6], микотоксинами [7, 8], фитотоксинами, нитратами и нитритами [9]. Плесени и производимые ими микотоксины наносят огромный экономический вред животноводству во всем мире [3]. Микотоксины – метаболиты разнообразной химической природы, обычно небелковой, часто вторичные, оказывающие более или менее специфическое патологическое действие на организм человека, высших животных, растений и микроорганизмов. Они образуются при поражении продуктов или кормов определенными видами грибов. В результате употребления животными кормов вызывают заболевание – микотоксикоз [1]. Очень опасны грибки рода Aspergillus, Penicillum и Fusarium. Корма, зараженные микотоксинами этих грибков, представляют наибольшую опасность для организма животных. К таким микотоксинам относят: афлатоксины, цитринины, охратоксины, трихоцетины, зеараленоны, фумонизины. Микотоксины раздражают слизистую желудочно-кишечного тракта, вызывая воспаление. Всасываясь в кровь, они поражают центральную нервную систему, вызывают дистрофию печени, почек, сердечной мышцы, нарушают обменные процессы, у беременных вызывают аборты [15]. Для обеспечения высокого качества корма и кормовых добавок во многом определяющих эффективность животноводства, необходима термическая обработка сырья. Одним из эффективных методов обеззараживания сырья является баротермическая обработка путем экструдирования. Баротермическая обработка или экструдирование состоит из двух основных процессов – механохимический «перетирание» и «взрыв» продукта. Последний происходит в результате резкого изменения давления в зерне на выходе из экструдера. Оба процесса непрерывны и протекают при высокой степени сжатия и определённой скорости прохождения сырья через экструдер [10, 11]. При рекомендуемых режимах экструзии в зерне гибнет большая часть микрофлоры (бактерии, плесневые грибы). Это очень важно, если корма поражаются плесенью и имеет большую бактериальную обсеменённость. Зверев А. (2008) утверждает, что в процессе экструзии в зерне кукурузы и пшеницы микроорганизмы погибают полностью, а в ячмене их остается около 6% из-за высокой температуры (130-160 °С) и давления (20-80 атм.) [12]. Кроме обеззараживания сырья, экструдирование позволяет: снизить скорость расщепляемости белка, повысить синтез микробиального белка, усвояемости крахмала за счет его расщепления в процессе экструзии на сахара и декстрины, снизить скорость ферментации крахмала, повысить энергетическую питательность рациона на 10-15% [16, 17].

Благовым Д.А., Митрофановым С.В. и соавт., [18] установлено что, при экструдировании зерна обеспечивается стерилизация от патогенной микрофлоры, разрываются цепи сложных не усваиваемых полисахаридов, образуя простые углеводы и сахар. Благодаря применению данного метода удается уменьшить влажность полученного корма в 2-2,5 раза по сравнению с исходными данными, что даёт возможность хранить экструдированный корм более длительное время. При баротермическом воздействии крахмал зерновых культур гидролизуется до простых сахаров, тем самым позволяя увеличить поедаемость скармливаемого корма за счёт улучшения органолептических качеств. После проведения экструдирования уровень сахара в пшенице увеличивается на 106,83%, в ячмене - на 71,43%, а в горохе - на 15,28%. Также рассматриваемый процесс положительно сказался на переваримости питательных веществ зерновых. Было установлено, что под воздействием экструзии количество транзитного протеина в зерне значительно увеличилось. Поступающий с кормовой массой нерасщепляемый протеин проходит без существенного изменения в рубце и всасывается в кишечнике животного в виде аминокислот. В связи с тем, что загрязнение кормового сырья условно-патогенной и патогенной микрофлорой является актуальной проблемой, нами была поставлена цель сравнить уровень контаминации зернового сырья, с готовыми продуктами экструзионной обработки и изготовленными на их основе кормовыми добавками.

Материалы и методы исследований

Микробиологические исследования проводили в Совместной Казахстанско-Китайской лаборатории по биологической безопасности на базе НАО «Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина».

Изготовление экструдированных кормов и кормовых добавок осуществляли в производственно-испытательном цехе ТОО «NFT-KATU» на факультете Ветеринарии и технологии животноводства. Производственно-испытательный цех состоит из линии экструдирования, включающей следующее оборудование производства РК, г. Костанай (ТОО «Агротехсервис-12»): пневмодробилка молотковая ПД-400, смеситель 300 кг с циклоном и тензодатчиками, бункер подачи с частотником, экструдер ПЭ-350, гранулятор с плоской матрицей ПГ-600, вибрационный аэроохладитель, бункер накопительный с транспортером для расфасовки готового продукта.

В качестве объектов исследования было использовано фуражное зерно до и после экструдирования, а также кормовые добавки, изготовленные из экструдата в количестве 7 проб.

Объектами исследования служили следующие образцы кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных:

№1 овес (ГОСТ 28673-2019 «Овес. Технические условия»);

№2 ячмень (ГОСТ 28672-90 «Ячмень. Требования при заготовках и поставках»);

№3 Г+Гл.+Э (экструдированный гранулят, содержащий глицерин с экстрактом почек тополя бальзамического);

№4 Г+П+Э (экструдированный гранулят, содержащий пропиленгликоль с экстрактом почек тополя бальзамического);

№5 Г+У+Э (экструдированный гранулят, обогащенный активным углем и экстрактом почек тополя бальзамического);

№6 Г+А+Э (экструдированный гранулят, обогащенный незаменимыми аминокислотами с микроэлементами и экстрактом почек тополя бальзамического);

№7 Г+Э (экструдированный гранулят, содержащий экстракт почек тополя бальзамического).

Исследования количественных показателей загрязнения микроорганизмами проводили с использовованием готовых хромогенных питательных сред для микробиологического анализа Compact Dry, производства Nissui Pharmaceutical CO.LTD (Япония). Compact Dry представляет собой стерильную среду в сухом виде, нанесенную на матерчатую подложку. При нанесении на планшет 1 мл раствора, исследуемого образца, он автоматически диффундирует и равномерно распределяется по всей пластине. После инкубации результаты учитывали путем подсчета колоний, выросших на поверхности среды. Колонии окрашиваются в разные цвета, развиваются хромогенные субстраты и окислительно-восстановительные индикаторы. Тип бактерий определяли по цвету.

Для исследований использовали 6 видов наборов Compact Dry:

1. TC (Total Count) - определение общего количества жизнеспособных бактерий;

2. EC (E.coli/Coliform) - детекция E.coli b колиформ;

3. YM (Yeast & Mould) - детекция дрожжей и плесневых грибков;

4. ETB - детекция Enterobacteriacae;

5. SL (Salmonella) - детекция сальмонелл;

6. ETC (Enterococcus) - детекция энтерококков.

Пробоподготовку осуществляли по следующему алгоритму: взвешивали 5 г исследуемого образца корма, готовили разведение 1:9, добавляя 45 мл фосфатного буфера или 0,1% пептонную воду, исходя из инструкции. Суспензию гомогенизировали, пипетировали 1 мл образца в центр пластины. Инкубацию проводили в соответствии с приложенной инструкцией для каждого отдельного набора, где температурный режим и сроки инкубации варьируют. Для определения количества бактерий (колоний), выросших на питательных средах, использовали мобильное приложение Bactlab для автоматического подсчета числа колоний [13]. Отбор проб проводили согласно ГОСТ ISO/TS 17728-2017 «Микробиология пищевой цепи. Методы отбора проб пищевой продукции и кормов для микробиологического анализа».

Результаты

В результате проведенных исследований получены данные, характеризующие не обработанное сырье, как контаминированное различными микроорганизмами (таблица 1). Общее число жизнеспособных бактерий в пробах ячменя и овса составило 50.33±0,41 и 326.67±32.66 КОЕ на пластину, соответственно. Общее число колиформ, обнаруженных в пробе №1 составляло 509±50.21, в пробе №2 - 213±41.64 КОЕ.

Энтеробактерий в пробе №1 обнаружено 43.0±2.45, в пробе №2 – 23.33±5.72 КОЕ. Кишечная палочка была обнаружена только в пробе №1 в количестве 6 КОЕ на пластину. Во всех остальных пробах колиформ и кишечной палочки не было выявлено. Также сальмонеллы и энтербактерии в пробах сырья и готовых продуктах обнаружены не были.

Таблица 1 – Результаты микробиологической загрязненности сырья и готовых продуктов 

В пробе овса (№1) наблюдали наибольшее количество колоний дрожжей и плесневых грибов, которых составило 542.67±0.82 КОЕ на пластину. В пробе ячменя (№2) данный показатель составил 45.33±2.04 КОЕ на пластину (рисунок 1).

Рисунок 1 – Загрязнение дрожжами и плесневыми грибками проб

овса и ячменя

Так же в пробе овса (№1) наблюдали наибольшее количество колоний E.coli, которое составило 509±50.21 КОЕ на пластину. В пробе ячменя (№2) данный показатель составил 213±41.64 КОЕ на пластину (рисунок 2).

Рисунок 2 – Загрязнение E.coli проб овса и ячменя

Из таблицы 2 видно, что отмечается положительная тенденция по значительному улучшению микробиологических показателей готовых продуктов полученных путем экструзионной обработки, и изготовленных на их основе кормовых добавок. Так, в кормовых добавках общее число жизнеспособных бактерий варьировало в пределах от 6.33±0.41 до 18.00±3.74 КОЕ на пластину, что, например в пробе №4 меньше в 51,6 раз, чем до обработки в пробе №1 или в 7,9 раз меньше, чем в пробе №2.

Поcле баротермической обработки сырья, количество E.coli в пробе №3 снизилось на 73% по сравнению с необработанным зерном. В остальных пробах кормовых добавок E.coli не выявлены (рисунок 3).

Рисунок 3 – Отсутствие роста E.coli в экструдированных

кормовых добавках

В готовых кормовых добавках после экструдирования полностью уничтожены дрожжи и плесневые грибы, что показано на рисунке 4. Также не были обнаружены энтерококки в исследуемых пробах кормовых добавок, изготовленных из экструдированного сырья.

Рисунок 4 – Отсутствие роста дрожжей и плесневых грибков

в экструдированных кормовых добавках

Полученные результаты оценки загрязненности исследованых образцов показали, что чрезмерное микробиологическое загрязнение отмечается в образцах овса и ячменя (таблица 2).

Таблица 2 – Оценка загрязненности зернового сырья и экструдированных кормовых добавок

Важно отметить, что при изготовлении кормовых добавок с использованием экструдированного сырья, т.е. прошедшего баротермическую обработку, значительно снижается количество микроорганизмов. Наиболее лучшие результаты по микробиологической чистоте показали пробы кормовых добавк, содержащие в своем составе дополнительно пропиленгликоль, активный уголь и экстракт почек тополя бальзамического. Данные компоненты препятствуют росту и размножению микроорганизмов в готовых кормовых добавках в процессе их хранения.

Обсуждение результатов и заключение

Корма и кормовые добавки для животных должны соответствовать требованиям безопасности и в первую очередь по микробиологическим показателям, что особо важно при кормлении молодняка.

Использование баротермической обработки фуражного зерна и изготовление экструдированных продуктов позволяет получить качественные и безопасные корма и кормовые добавки, освобожденные от микробиологических загрязнителей. В изготовленных нами экструдированных кормовых добавках в несколько десятков раз снижается общая бактериальная загрязненность, полностью уничтожаются энтерококки, остаются единичные КОЕ плесневых грибков. Приведенные данные соответствуют результатам, полученным Meister U., Castells M. и Schaich K.M. [Meister U. Investigations on the change of fumonisin content of maize during hydrothermal treatment of maize. Analysis by means of HPLC methods and ELISA. European Food Research and Technology. 2001;213(3):187–193. https://doi.org/10.1007/ s002170100352. ///// Reduction of ochratoxin A in extruded barley meal / M. Castells, E. Pardo, A. J. Ramos [et al.] // Journal of Food

Protection. – 2006. – Vol. 69, № 5. – P. 1139–1143. https://doi.org/10.4315/0362-028X-69.5.1139. ///// Schaich, K. M. Free radical generation during extrusion: A critical contributor to texturization / K. M. Schaich // ACS Symposium Series. – 2002. – Vol. 807. – P. 35–48. https://doi.org/10.1021/bk-2002-0807.ch003.], изучающим микробиологические и микотоксикологические показатели кормов после экструдирования. Соответственно, применение обеззараженных баротермическим способом продуктов, содержащих безопасные растительные компоненты, способствует улучшению состояния здоровья животных (особенно молодняка), повышению продуктивности сельскохозяйственных животных и получению высококачественной и безопасной продукции. Кроме этого, использование экструдатов способствует улучшению поедаемости кормов, лучшей их переваримости, уничтожению антиалиментарных компонентов, способствующих замедлению усвояемости питательных веществ.

Благодарность. Финансовая поддержка данной работы осуществляется Министерством образования и науки Республики Казахстан (номер проекта - AP08051983 «Разработка и внедрение в производство полифункциональных кормовых добавок для повышения продуктивности животных с оценкой качества и безопасности животноводческой продукции»).

Список литературы

1. Галкин А.В. Современные технологии экспресс – контроля микотоксинов в зерне и комбикормах [Текст]: учеб. для вузов /А.В.Галкин. Биология. 2003. № 4. С. 13-14. 

2. Adebajo L.O. Bamgbelu O.A., Olowu R.A. Mould contamination and the influence of water activity and temperature on mycotoxin production by two Aspergilli in melon seed // Natrung. 1994. № 38. P. 209-217.

3. Русанов В.А. Коваленко. А.В. Микотоксины – опасность для здоровья животных [Текст]: журнал / В.А. Русанов, А.В. Коваленко. Ветеринария и кормление. 2007 №5. С 24-25. 

4. Kumar M. Chand R., Shah K. Mycotoxins and pesticides: toxicity and applications in food and feed // Microbial Biotechnology. Singapore: Springer, 2018. Рр. 207–252. DOI: 10.1007/978-981-10-7140-9_11. 5. Павлова Н.С. Изучение накопления пестицидов в системе «почва-растение» и возможности получения безопасных кормов [Текст]: журнал/ Н.С. Павлова, В.П. Галимова, Н.В. Блинов и др. Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии. 2017. № 3. С. 68–73. 

6. Фешин Д.Б Полихлорированные бифенилы в кормах для домашней птицы [Текст]: журнал/ Д.Б Фешин, К.А. Комарова, В.А. Желтов и др.. Токсикологический вестник. 2008. № 4. С. 9-13. 

7. Труфанов О. Микотоксины в кормах для птицы [Текст]: журнал / О. Труфанов, А. Котик, В. Труфанова Животноводство России. 2017. № 7. С. 5-8. 

8. Hassan Z.U., Al-Thani R. F., Migheli Q., etс. Detection of toxigenic mycobiota and mycotoxins in cereal feed market // Food Control. 2018. Vol. 84. Рр. 389–394. DOI: 10.1016/j.foodcont.2017.08.032. 

9. Сатюкова Л.П. Контроль и изучение токсичных элементов в комбикормах с целью раннего выявления элементных токсикозов у птиц [Текст]: журнал / Л.П. Сатюкова Российский журнал «Проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии». 2017. № 1 (21). С. 91-96. 

10. Новиков В.В. Обоснование конструктивной и структурно-функциональной схемы пресс-экструдера кормов [Текст]: сборник материалов / В.В. Новиков, Д.В. Беляев, В.В. Успенский НПК молодых учёных. – Пенза : РИО ПГСХА, 2007. – С. 85-86. 

11. Новиков В.В. Дозатор-смеситель для подачи исходной смеси в пресс-экструдер [Текст]: журнал / В.В. Новиков, В.В. Успенский, А.Л. Мишанин Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. – Самара : РИЦ СГСХА, 2008. – С. 149-151. 

12. Зверев, А.И. Экструдирование и плющение фуражного зерна в проблеме повышения его продуктивного действия [Текст]: журнал/ А.И. Зверев Корма из отходов. АПК. Техника и технология. – Запорожье, 2008. – С. 17-18. 

13. https://www.nissui-pharm.co.jp/english/products/global/bactlab/ [Online]:

14. Соболева О.М. Микробиологическая контаминация кормов и электрофизический метод ее снижения [Текст]: журнал/ О.М. Соболева, Л.А.Филипович, М.М. Колосова Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. №12. С. 50-52.

15. Кухар Е.В. Анализ кормов на наличие токсигенных грибов. [Текст]: Материалы Республиканской научно-теоретической конференции посвященная 60-летию Казахского агротехнического университета имени С.Сейфуллина / Е.В.Кухар «Сейфуллинские чтения – 13: сохраняя традиции, создавая будущее»,. - 2017. - Т.І, Ч.2. - С.80-84.

16. Касьянов Р.О. Экструдированный корм в рационах сельскохозяйственных животных [Текст]: Материалы Всероссийской научно-практической конференции посвященной 90-летию Горно-Алтайского НИИ сельского хозяйства и 100-летию Министерства сельского хозяйства Республики Алтай. Ж. / Р.О.Касьянов, О.В.Смоловская, С.Н. Белова Аграрные проблемы горного Алтая и сопредельных регионов. Барнаул, 2020. Стр. 176-183.

17. Боровский А.Ю. Эффективность использования экструдированных кормов [Текст]: Материалы научно-практической конференции посвященной 50-летию создания Совета молодых ученых СО ВАСХНИЛ / СФНЦА РАН./ Боровский, Балджи Ю.А., Шантыз А.Х., Исабекова С.А., Султанаева Л.З. «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых» (24 марта 2021 года, р.п. Краснообск, Россия), Новосибирск, 2021. С. 308-316.

18. Благов Д.А., Митрофанов С.В., Панферов Н.С., Тетерин В.С., Гапеева Н.Н. Влияние физических факторов на качественные показатели зерновых кормов [Текст]: Журнал / Д.А. Благов, С.В. Митрофанов, Н.С. Панферов, В.С.Тетерин, Н.Н. Гапеева Все о мясе. 2021. №3. С. 19-25.

Ссылка на публикацию: http://bulletinofscience.kazatu.edu.kz/index.php/bulletinofscience/article/view/748