Влияние ультразвука на кормовую смесь подсолнечного жмыха и молочной сыворотки

В настоящее время для кормления крупного рогатого скота широко используют побочные продукты основного производства в виде жмыха, шрота, отрубей, молочной сыворотки. Несмотря на входящие в их состав белок, жиры, углеводы, минеральные вещества и клетчатку, существует проблема низкой усвояемости этих питательных веществ. Кроме того, побочные продукты часто неблагополучны по микробиологическим показателям. Для решения данной проблемы используются различные физические, механические воздействия. В статье приведены результаты исследований влияния ультразвука (УЗ) на кормовую смесь подсолнечного жмыха и молочной сыворотки. Ультразвук — это волновые колебания с частотами более 20 кГц. Ультразвуковые волны распространяются в твердых, жидких и газообразных средах, обладают большой механической энергией и вызывают ряд физических, химических и биологических явлений. При УЗ‑воздействии на смесь образуются пузырьки, при схлопывании которых выделяется большое количество энергии. Эта энергия расходуется на разрушение крупных частиц жмыха с размерами частиц 1370,8–2776,6 мкм в сухом жмыхе до 1,8–300,0 мкм в суспензии. Подавляющее большинство (60–75%) частиц имеют размеры от 11 до 30 мкм при продолжительности УЗ‑обработки 20–30 мин. Это видно на фотографиях смеси под микроскопом. При этом из простой смеси компонентов образуется гомогенная гелеобразная масса, содержащая белок, жир, клетчатку, сахара, что существенно улучшает процесс усвоения животными структурированных пищевых веществ жмыха. Выявлено уменьшение содержания белка в суспензии с 10,20% до 6,65% в соотношении компонентов от 1:4 до 1:8. Установлены температурно-временные режимы для соотношений компонентов жмых/сыворотка. Оптимальная температура составляла 60–70°C, время обработки — 20 минут. При всех временных значениях в смеси с соотношением 1:8 температура была ниже вследствие уменьшения вязкости образующейся суспензии. Под действием ультразвука происходит микробная инактивация, что важно для здоровья и продуктивности животных. В результате статистической обработки показателей процесса установлена область оптимальных значений переменных факторов, при которых происходит снижение микробиологической контаминации смеси.

1. Мотовилов, К. Я., Булатов, А. П., Позняковский, В. М., Ланцева, Н. Н. (2010). Экспертиза кормов и кормовых добавок. Глава в книге: Корма и кормовые добавки для сельскохозяйственных животных. Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2010.

2. Subaşi, B. G., Vahapoğlu, B., Capanoglu, E., Mohammadifar, M. A. (2022). A review on protein extracts from sunflower cake: Techno-functional properties and promising modification methods. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 62(24), 6682–6697. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.1904821

3. Zubiria, I., Garcia-Rodriguez, A., Atxaerandio, R., Ruiz, R., Benhissi, H., Mandaluniz, N. et al. (2019). Effect of feeding cold-pressed sunflower cake on Ruminal fermentation, lipid metabolism and bacterial community in dairy cows. Animals, 9(10), Article 755. https://doi.org/10.3390/ani9100755

4. Souza, D. H., Freitas, E. R., Alencar, A. V. O., Costa, M. K. O., Santos, A. S., Freire J. F. et al. (2020). Sunflower cake in brown-egg laying pullet diets: Effects on the growing phase and on the beginning of production cycle. Animal Feed Science and Technology, 269, Article 114663. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2020.114663

5. Petraru, A., Ursachi, F., Amariei, S. (2021). Nutritional characteristics assessment of sunflower seeds, oil and cake. Perspective of using sunflower oilcakes as a functional ingredient. Plants, 10(11), Article 2487. https://doi.org/10.3390/plants10112487

6. Zardo, I., de Espíndola Sobczyk, A., Marczak, L. D. F., Sarkis, J. (2019). Optimization of ultrasound assisted extraction of phenolic compounds from sunflower seed cake using response surface methodology. Waste and Biomass Valorization, 10, 33–44. https://doi.org/10.1007/s12649-017-0038-3

7. Neves, G. N., Alonso, E. (2021). Valorization of sunflower by-product using microwave-assisted extraction to obtain a rich protein flour: Recovery of chlorogenic acid, phenolic content and antioxidant capacity. Food and Bioproducts Processing, 125, 57–67. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2020.10.008

8. Oliveira, V. da S., Oliveira, R. L., Goes, R. H. T. B., Silva, T. M., Silva, L. F., Freitas, L. S. et al. (2019). Physicochemical composition, fatty acid profile and sensory attributes of the meat of young Nellore bulls fed sunflower cake from the biodiesel industry. Livestock Science, 227, 97–104. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2019.07.012

9. Sert, D., Rohm, H., Struck, S. (2022). Ultrasound-assisted extraction of protein from pumpkin seed press cake: Impact on protein yield and techno-functionality. Foods, 11(24), Article 4029. https://doi.org/10.3390/foods11244029

10. Байков, А. С. (2021). Использование зернового сырья и продуктов его переработки, подвергнутых кавитационному воздействию, в рационе молодняка крупного рогатого скота. Автореф. дис. канд. техн. наук. Оренбург: Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий. — 25 с.

11. Байков, А. С., Рахимжанова, И. А., Ширнина, Н. М., Галиев, Б. Х. (2017). Влияние ультразвуковой кавитационной обработки на химический состав кормов, используемых при кормлении жвачных животных. Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 6(68), 180–184.

12. Мирошников, С. А., Муслюмова, Д. М., Быков, А. В., Рахматуллин, Ш. Г., Быкова, Л. А. (2012). Новые подходы к созданию кормовых продуктов на основе поликомпонентных растительно — минеральных смесей, подвергнутых кавитационной обработке. Вестник мясного скотоводства, 3(77), 7–11.

13. Ashokkumar, M., Rink, R., Shestakov, S. D. (2011). Hydrodynamic cavitation — an alternative to ultrasonic food processing. Technical Acoustics, 11, Article 9.

14. Просеков, А. Ю. (2005). Научные основы производства продуктов питания: Учебное пособие. Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2005.

15. Goes, R. H. de T. e B. de, Silva, L. H. X. da, Díaz, T. G., Branco, A. F., Teodoro, A. L., Ferreira, G. R. (2019). Sunflower cake in diets for beef cattle: Digestibility, kinetics and in vitro ruminal fermentation parameters. Acta Scientiarum. Animal Sciences, 41(1), Article e39492. https://doi.org/10.4025/actascianimsci.v41i1.39492

16. Ширнина, Н. М., Галиев, Б. Х., Картекенов, К. Ш., Мирошников, И. С., Балмугамбетова, А. Ж., Рябов, Н. И. (2017). Влияние кавитационного воздействия на химический состав и переваримость сухого вещества грубых кормов используемых в животноводстве. Вестник мясного скотоводства, 3(99), 134–139

17. Мирошников, И. С., Холодилина, Т. Н., Дускаев, Г. К., Васильченко, А. С. (2016). Физико-химические свойства и переваримость кормовых добавок, подвергнутых кавитационной обработке. Вестник мясного скотоводства, 4(96), 131–135.

18. Grasso, S., Omoarukhe, E., Wen, X., Papoutsis, K., Methven, L. (2019). The use of upcycled defatted sunflower seed flour as a functional ingredient in biscuits. Foods, 8(8), Article 305. https://doi.org/10.3390/foods8080305

19. Sonawane, S. K., Ambadgatti, S., Patil, S., Dabade, A., Arya, S. S., Bhushette, P. (2020). A review on recent trends of ultrasound assisted processing in food segment. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences, 10(1), 1–4. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2020.10.1.1-4

20. Shah, N. P., Patel, A. R. (2019). Prospective utilization of valuable dairy by-product: Whey. Annals. Food Science and Technology, 20(2), 260–267.

21. Плотникова, И. В., Шенцова, Е. С., Полянский, К. К., Писаревский, Д. С. (2020). Химический состав и технологические свойства различных видов молочной сыворотки. Сыроделие и маслоделие, 3, 43–45. https://doi.org/10.31515/2073-4018-2020-3-43-45

22. Arrutia, F., Binner, E, Williams, P., Waldron, K. W. (2020). Oilseeds beyond oil: Press cakes and meals supplying global protein requirements. Trends in Food Science and Technology, 100, 88–102. http://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.03.044