ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Электронный адрес для переписки с автором: meatech@yandex.ru

Интенсивное развитие производства мяса птицы, особенно цыплят-бройлеров, привело к значительному росту объемов неиспользуемого вторичного сырья, в том числе пера. Благодаря особенности строения белка кератина (до 85 % массы пера) он имеет неусвояемую животным организмом форму (в нативном состоянии кератины не расщепляются пищеварительными протеолитическими ферментами из-за прочных дисульфидных связей между полипептидными цепочками молекулы белка). Известные способы и методы конверсии такого белка несовершенны.

В то же время в рационах кормления птицы существует дефицит серы, который достаточно часто восполняют за счет неорганических форм (сульфат натрия безводный), либо за счет дорогостоящих препаратов импортного производства [1]. Изыскание дополнительных источников серусодержащих аминокислот, обладающих высокой перевариваемостью и усваиваемостью, обеспечивающих сбалансированный рацион по содержанию незаменимых аминокислот, является одним из приоритетных направлений. Весьма перспективно с этой целью перерабатывать малоценное крупное перо-подкрылок, имеющее ограниченное использование.

Ограниченность растворимости, упроченность структуры и, вследс­твие этих причин, низкая функциональность кератинов пера требует разработ­ки условий конверсии для придания желаемых свойств и удовлетворения существующих потребностей. Мировой опыт производства кератиновых пептидов позволяет отдать предпочтение биотехнологическим методам обработки кератина с применением протеолитических ферментных препаратов.

Обоснованы условия, разработана и предложена технология получения белоксодержащего гидролизата с использованием ферментного препарата савиназы. Для предварительной обработки пера и последующего гидролиза кератина использовали восстановитель неорганической природы в экспериментально подобранной дозировке.

Ферментативный гидролиз проводили при оптимальных условиях действия: температуре – 45-50 ^оС, рН = 7,5-7,8 в течение 6 ч [2, 3]. Полученный осадок отделяли сепарированием, надосадочную жидкость упаривали, а затем сушили на распылительной сушилке до достижения равновесной влаги 2-5 %.

Анализ химического состава полученного гидролизата подтверждает высокую массовую долю белка – 78,03 %. Выход препарата – до 72 %. Конечный продукт характеризуется полным набором незаменимых аминокислот. Аминокислотный скор составляет: метеонин+цистеин - 190,3 %, валин - 138,9 %, лейцин - 105,6 %, треонин - 99 %, изолейцин - 97,9 %, лизин - 78 %, фенилаланин+тирозин - 67,8 %, триптофан - 67,4 %.

Значительная доля метионина (0,457 %) способствует изысканию условий и подходов его выделения из смеси аминокислот, находящихся в свободном виде в гидролизате. Обоснована возможность выделения метионина с использованием физических законов разделения, основанных на применении калориметрического метода, позволяющего определить величину теплового эффекта в процессе растворения вещества, изучить кинетику процесса [4].

По полученным данным построена кривая зависимости растворимости аминокислоты от температуры, из которой следует, что при температуре (-7) ^оС метионин переходит в раствор, в то время как другие аминокислоты остаются в замороженном состоянии.

На основе проведенных исследований разработана и предложена технологическая схема получения метионинобгащенного препарата, исследованы его органолептические и физико-химические показатели.

Безопасность и эффективность включения полученного препарата в кормовой рацион оценивали по результатам биологических исследований, которые проводились в нескольких сериях экспериментов на цыплятах-бройлерах в условиях птицефабрик.

Для исследований были отобраны две группы птиц 37-дневного возраста по 10 голов в каждой. Первой группе птиц ежедневно вводили в основной рацион метионинобогащенный препарат на основе пера птицы в количестве 2,1 см³/кг комбикорма, вторая группа (контрольная) находилась на хозяйственном рационе. В начале и в конце эксперимента цыплят выборочно взвешивали, проводили клинический осмотр, учет поедаемости корма и приема воды (таблица 1).

Таблица 1 - Масса цыплят-бройлеров по окончании эксперимента

Группы	Масса цыплят в начале опыта, г	Масса цыплят в конце опыта, г	Абсолютный прирост, г	Среднесуточ-ный прирост, г
Опыт	3364,2	14873,3	1151	71,9
Контроль	3373,1	12934,1	956	59,8

В результате проведенных исследований у цыплят-бройлеров не выявлено ухудшения поедаемости корма и приема воды, признаков интоксикации.

Убойный выход опытных птиц составил 65,9 %, контрольных - 63,8 %. Таким образом, выход полезной продукции в случае скармливания корма с введением разработанного препарата достоверно повысился на 2,1 %.

Проведены исследования содержания макро- и микроэлементов в органах и тканях цыплят, а также в их крови и сыворотке. Результаты представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 3 - Содержание макро- и микроэлементов в крови и сыворотке животных

Из данных таблицы 2 видно, что содержание токсических элементов в мышцах, почках и яичнике опытных животных выражено ниже, чем в контрольных образцах. Однако, в некоторых случаях, например, в яйцеводе отмечается увеличение содержания меди, цинка в 2 раза. Важно отметить, что мышцы – наиболее потребляемое сырье в питании - также «освобождается» от меди, цинка, марганца, железа, свинца. Это следует учитывать при реализации кормовых рационов, особенно в случаях железа, марганца, так как они являются важными элементами.

Полученные данные свидетельствуют о том, что накопление элементов зависит от свойств ткани и поэтому картина не во всех случаях однозначная: содержание меди – увеличивается, марганца – уменьшается и т.д. Другими словами, препарат оказывает биологическое действие и накопление элементов в органах и тканях.

В ходе экспериментальных исследований установлено, что большая часть аминокислот возрастает (таблица 4), что положительно оценивает перспективы препарата. Такая же положительная динамика отмечается и по содержанию витаминов в крови, мышцах и печени цыплят-бройлеров.

Таблица 4 - Содержание аминокислот в печени и мышцах птицы

AMINO ACID	Опыт:		Контроль:
	Печень	Мышцы	Печень	Мышцы
	%	%	%	%
Asp	2,501	2,462	1,723	1,621
Thr	1,231	1,27	0,894	0,867
Ser	1,264	1,261	0,992	0,893
Glu	3,541	3,64	4,225	3,874
Pro	1,005	1,011	1,128	0,995
1/2Cys	0,394	0,397	0,261	0,257
Glu	1,142	1,145	0,997	0,978
Ala	1,463	1,438	1,024	0,994
Val	1,274	1,281	1,044	1,112
Met	0,463	0,460	0,350	0,297
Ile	0,645	0,637	0,578	0,417
Leu	1,181	2,00	0,985	0,869
Tyr	0,171	0,168	0,163	0,162
Phe	0,867	0,883	0,724	0,677
His	0,724	0,734	0,771	0,624
Lys	1,887	1,991	1,148	1,028
NH	0,5	0,418	0,472	0,439
Arg	1,882	1,919	0,967	0,868
Сумма	22,845	23,115	18,446	16,974

Согласно полученным данным, применение метионинсодержащего препарата в течение 16 дней из расчета 2,1 см³/кг комбикорма цыплятам-бройлерам позволило оптимизировать метаболические процессы в организме, что выразилось в повышении биохимических показателей. Так содержание незаменимых серосодержащих аминокислот, витаминов и эссенциальных микро- и макроэлементов в органах и крови было достигнуто выше в группе птиц, получавших препарат. При этом отмечено снижение содержания ионов тяжелых металлов в органах и крови птиц опытной группы, что, вероятно, объясняется способностью серосодержащих препаратов связывать тяжелые металлы в организме, тем самым, снижая их отрицательное воздействие. Применение метионинсодержащего препарата в течение 16 дней привело к увеличению продуктивности.

Таким образом, метиониновые препараты возможно производить в порошкообразном и жидком состоянии, что дает возможность его использования в виде кормовых добавок для обогащения, либо в качестве фармакологического средства.

Проведенные исследования позволили разработать технологию метионинобгащенного препарата на основе битехнологического способа обработки малоценного пера птицы, эффективность которого доказана биологическими исследованиями, что позволит в значительной мере решить проблему дефицита серы и белка в птицеводстве.

1 Хохрин, С.Н. Кормление свиней, птицы, кроликов и пушных зверей [Текст]: Справочное пособие / С. Н. Хохрин. – СПб.: ПРОФИ-ИНФОРМ, 2004. – 544 с.

2 Антипова, Л.В. Получение и характеристика пищевого кератинового гидролизата [Текст] / Л. В. Антипова, Л. П. Пащенко, Ч. Ю. Шамханов, Е. С. Курилова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2003. – № 7. – С. 63-66.

3 Антипова, Л.В. Гидролизаты на основе малоценного пера птицы [Текст] / Л. В. Антипова, Е. В. Сиволоцкая, С. В. Полянских // Птицеводство. - № 10. – 2007. – С. 31-32.

4. Антипова, Л.В. Перспективы получения метионинобогащенных кормовых препаратов на основе малоценного пера птицы [Текст] / Л. В. Антипова, С. В. Полянских, Е. В. Сиволоцкая // Мясная индустрия. - № 10. – 2007. – С. 58-60.
УДК 664 : 678
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ПОЛИМЕРОВ НА ОСНОВЕ КОМПОЗИЦИЙ ИЗ КРАХМАЛА

И СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ
Яруллова В.С., Захаров И.В., Сидоров Ю.Д.
ФГБОУ ВПО «Казанский национальный технологический исследовательский университет», г. Казань, Россия
Ключевые слова: биоразлагаемые полимеры, крахмал, плёночные материалы, физико-механические свойства

Электронный адрес для переписки с автором: sidud@mail.ru

Полимерная упаковка после использования выводится из оборота и становится причиной загрязнения окружающей среды. Разложение традиционных полимерных материалов составляет десятки и даже сотни лет. Решением проблемы полимерного мусора является создание и освоение новых упаковочных материалов из биоразлагаемых полимеров получаемых из возобновляемого растительного сырья. Спрос на такую упаковку становится одной основных экологических тенденций, формирующих направление развития упаковочной промышленности в настоящее время.

Вместе с тем изготовители полимерной тары и упаковки предпочитают использовать традиционные синтетические полимеры, получаемые из углеводородного сырья. При разработке таких полимеров ставилась задача сформировать на их основе упаковочные материалы с высокой устойчивостью к климатическим факторам (влага, температура, кислород воздуха и свет). В настоящее время ставится обратная задача: разработать полимерные материалы период разложения которых находится в интервале от месяца до года. Основной трудностью при создании таких материалов является получение требуемых физико-механических свойств.

Наибольше применение в упаковочной промышленности получили плёночные материалы. Однако следует отметить, что из биополимеров формируют плёнки с низкими физико-механическими свойствами и это является основной причиной затрудняющих их использование в качестве упаковочных материалов. Одним из основных направлений совершенствования материалов с биополимерами является их применение в композиции с различными синтетическими полимерами. Это обеспечивает возможность получения плёночных материалов с высокими физико-механическими свойствами, при сохранении способности к биоразложению.

Из источников сырья наиболее перспективным является крахмал, как наиболее дешёвый и достаточно распространённый продукт, получаемый из картофеля, кукурузы, пшеницы и т.д.

Целью работы являлось создание биоразлагаемого материала на основе композиций из крахмала и синтетических полимеров с удовлетворительными физико-механическими свойствами.

Крахмал представляет собой полукристаллический полимер и после клейстеризации образует достаточно устойчивые растворы с рядом водорастворимых полимеров. В чистом виде крахмал не обладает удовлетворительными плёнкообразующими свойствами.

Поэтому целесообразно использовать его в композиции с синтетическими водорастворимыми полимерами.

Исследовались плёночные материалы полученные из композиций на основе картофельного крахмала, полиакриламида и натриевой соли сополимера стирола с малеиновым ангидридом (НССМА). Следует отметить, что предварительные испытания показали, что для изготовления плёночных материалов пригоден полиакриламид с молекулярной массой не выше 100 тыс. Da. Повышение молекулярной массы полиакриламида приводит к значительному росту вязкости композиции и делает невозможным формирование плёнок методом полива из водных растворов.

В наших экспериментах использовался полиакриламид с молекулярной массой около 40 тыс. Da.

Соотношение крахмал : синтетические полимеры составляло 1:1. Образец 1 изготовлен на основе композиции содержащей равные количества полиакриламида и НССМА. В образце 2 количество полиакриламида в два раза выше, чем НССМА, а в образце 3 наоборот.

Испытания показали, что из композиций на основе этих полимеров можно сформировать плёночные материалы с удовлетворительными физико-механическими свойствами.

Предел прочности при растяжении (сопротивление на разрыв) или временное сопротивление разрыву σ_в – это механическое напряжение выше которого происходит разрушение материала (ГОСТ 11262-80). Поскольку при оценке прочности время нагружения не превышает нескольких секунд от начала нагружения до момента разрушения можно назвать условно-мгновенным пределом прочности.

На рисунке 1 приведены результаты эксперимента.

Рисунок 1 - Диаграммы предела прочности образцов
Из диаграммы видно увеличение количества НССМА в композиции и снижение полиакриламида приводит к увеличению предела прочности получаемых плёнок.

На рисунке 2 приведены значения относительного удлинения при разрыве образцов плёнок (ГОСТ 9550-81). Относительное удлинение представляет собой приращение длины образца после его разрыва к первоначальной расчетной длине l_О и выражается в %.

Рисунок 2 – Диаграммы относительного удлинения образцов плёнок при разрыве

Увеличение количества ССМА и снижение полиакриламида в омпозиции приводит к уменьшению относительного удлинения при разрыве.

Одной из основных характеристик плёночных материалов является их водопоглощение. На рисунке 3 приведены результаты измерения водопоглощения при выдерживании образцов плёнок в воде в течение суток (ГОСТ 4650-80, метод А).

Результаты испытаний показали, что физико-механические свойства образцов плёнок, полученных на основе композиций из крахмала и синтетических полимеров, близки в полиэтилену, но главным недостатком таких материалов является высокое водопоглощение.

Список литературы

1. Кряжев, В.Н. Последние достижения химии и технологии производных крахмала / В.Н. Кряжев, В.В. Романов, В.А. Широков // Химия растительного сырья, 2010. - № 1. - С. 5-12.

2. Влияние биополимеров на физико-механические свойства плёнок // Пищевая промышленность, 2012. - № 6. С. 18-19.

3. Галыгин, В.Е. Современные технологии получения и переработки полимерных и композиционных материалов / В.Е. Галыгин [и др.]. – Т.: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. – 187 с.

УДК 633.491:66.093.8]:66.047