Совершенствование технологии хранения фуражного зерна повышенной влажности в герметичных условиях
КОСТИН АНТОН ЕВГЕНЬЕВИЧ
«СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ
ФУРАЖНОГО ЗЕРНА ПОВЫШЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ
В ГЕРМЕТИЧНЫХ УСЛОВИЯХ»
05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
сельскохозяйственные науки
Д 220.041.01
Мичуринский государственный аграрный университет
393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101
тел. 5-31-37
Дата защиты диссертации – 14 октября 2011 года
На правах рукописи
КОСТИН Антон Евгеньевич
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ХРАНЕНИЯ ФУРАЖНОГО ЗЕРНА ПОВЫШЕННОЙ
ВЛАЖНОСТИ В ГЕРМЕТИЧНЫХ УСЛОВИЯХ
05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки злаковых,
бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции
и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Мичуринск-наукоград РФ – 2011
Работа выполнена на кафедре земледелия и агрохимии ФГОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия» им. Н.В. Верещагина в 2007…2010 гг.
Научный руководитель – кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Капустин Николай Иванович
Официальные оппоненты – доктор сельскохозяйственных наук, профессор Манжесов Владимир Иванович
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Бабич Николай Николаевич
Ведущая организация – Государственное научное учреждение
Северо-Западный научно-исследовательский институт молочного и лугопастбищного хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук
Защита диссертации состоится «14» октября 2011 года в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.041.01 при Мичуринском государственном аграрном университете по адресу: 393760, Тамбовская обл., г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мичуринского государственного аграрного университета, с авторефератом дополнительно на сайте университета: http://www.mgau.ru/
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные и скрепленные гербовой печатью, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.
Автореферат разослан ____ сентября 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного
совета Д 220.041.01,
кандидат сельскохозяйственных наук Н.М. Соломатин
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Основным способом обеспечения сохранности зерна является сушка. Но недостаток оборудования для сушки и рабочей силы в период уборки урожая часто затрудняет или даже не позволяет своевременно провести данные мероприятия. Сушка, кроме того, обычно связана с большими энергетическими и другими затратами.
Эффективный способ хранения зерна с повышенной влажностью – химическое консервирование и хранение его в герметичных условиях. В консервированном при оптимальных условиях зерне не наблюдается существенных изменений внешнего вида и видимого поражения плесенью, сохраняются его текучие свойства (Budd, 1969).
Способ герметичного хранения основан на принципе аноксианабиоза, т.е. на отсутствии кислорода в межзерновом пространстве и над зерновой массой (Войсковой и др., 2008; Манжесов и др., 2010).
Кроме того, питательная ценность расплющенного влажного зерна значительно выше по сравнению с сухим (Анискин, 1968).
Используемые консерванты для хранения зерна имеют существенные недостатки: высокая стоимость, дефицитность, трудность достижения равномерной обработки всей массы зерна.
Поэтому использование дешёвых и широкодоступных добавок, повышающих надёжность хранения сырого фуражного зерна в герметичных условиях и обеспечивающих при этом сокращение потерь питательных веществ, является исключительно важной задачей.
Работа является частью комплексных исследований кафедры земледелия и агрохимии ВГМХА им. Н.В. Верещагина и выполнена по теме: «Совершенствование технологии хранения фуражного зерна повышенной влажности в герметичных условиях», № 01.2.007 03836.
Цель и задачи исследований. Целью настоящих исследований являлось усовершенствование технологии хранения фуражного зерна повышенной влажности в герметичных условиях путём разработки рецептур, способов и доз внесения биологически активных добавок из растительного сырья.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
- выявить виды применяемых добавок из растительного сырья, ускоряющих процесс создания анаэробных условий и повышающих кормовую ценность фуражного зерна;
- установить оптимальные дозы, способы внесения добавок в лабораторных условиях и в условиях производства;
- определить потери питательных веществ зерна в процессе создания герметичных условий и в период его хранения;
- сравнить химический состав зерна при традиционном способе герметизации и с использованием добавок;
- провести опыты по перевариваемости питательных веществ зерна методом in vitro при различных способах его герметизации;
- провести производственную проверку по изучению эффективности применения биодобавок растительного происхождения;
- оценить экономическую эффективность.
Научная новизна заключается в том, что впервые разработан способ применения добавок из растительного сырья, повышающий сохранность фуражного зерна повышенной влажности и его пищевую ценность при хранении зерна в герметичных условиях.
Практическая значимость работы состоит в том, что внесение в зерно различных биологических добавок из растительного сырья, позволяет сохранить фуражное зерно повышенной влажности, исключая его сушку и начинать уборку, не дожидаясь наступления технической спелости, и производить ее в любую погоду.
Ускорение создания анаэробных условий позволяет сократить потери питательных веществ на дыхание после помещения зерна в герметичную емкость, затормозить микробиологические процессы, исключить возможность порчи зерна.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Способы хранения зерна повышенной влажности в герметичных условиях, обеспечивающие сокращение потерь питательных веществ в процессе хранения.
2. Виды растительных добавок к массе зерна, обладающие высокой интенсивностью дыхания, позволяющие ускорить процесс создания анаэробных условий и используемые для скармливания животным вместе с зерном.
3. Дозы, способы, технологический процесс внесения добавок в массу зерна в зависимости от его вида и влажности.
4. Влияние изучаемых факторов на химический состав и питательность зерна.
5. Экономическая эффективность предлагаемых способов хранения зерна.
Личное участие автора. Выполнен обзор литературы по изложенному вопросу, проведены экспериментальные исследования, обработаны и проанализированы результаты, сформулированы выводы.
Апробация работы. Материалы работы докладывались: на заседании кафедры земледелия и агрохимии ВГМХА им. Н.В.Верещагина 03.10.2008 г.; на секции «Биологические науки» ВГМХА им. Н.В.Верещагина 14.11.2008 г.; на заседании кафедры земледелия и агрохимии ВГМХА им. Н.В.Верещагина 24.09.2009 г.; на секции «Биологические науки» ВГМХА им. Н.В.Верещагина 19.11.2009 г.; на международной научно-практической конференции «Научное обеспечение агропромышленного производства» 20-22.01. 2010 г. в г. Курске; на научно-методической конференции ВГМХА им. Н.В.Верещагина 12.04.2010 г.; на заседании кафедры земледелия и агрохимии ВГМХА им. Н.В.Верещагина 25.06.2010 г. и 24.09.2010.; на международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Модернизация АПК в контексте обеспечения продовольственной безопасности государcтва» 8-10.12. 2010 г. в г. Курске; на заседании кафедры земледелия и агрохимии ВГМХА им. Н.В.Верещагина 25.06.2010 г. и 24.09.2010; на ежегодном смотре-сессии аспирантов и молодых учёных ВГМХА им. Н.В. Верещагина результаты исследований отмечены дипломом III степени.
По материалам исследований опубликовано 12 статей, в том числе 3 в изданиях по перечню ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 159 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы из 215 наименований, в том числе 63 зарубежных источников, включает 29 таблиц, 3 рисунка и приложения.
Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю к. с.-х. н., доценту Н.И. Капустину.
ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Лабораторные опыты по консервированию зерна в анаэробных условиях выполнялись в лаборатории ВГМХА им. Н.В.Верещагина.
Общая программа исследований представлена на рис. 1.
Рис. 1 - Схема исследований
Зерно отбирали из бункера комбайна, при этом проводили его визуальную оценку, а затем в лаборатории определяли качественные показатели зерновой массы:
1. Ботанико-физиологические показатели: овёс яровой «Боррус», пшеница яровая «Руссо», ячмень яровой «Выбор»; интенсивность дыхания.
2. Органолептические и физико-химические показатели: цвет, запах, вкус, степень порчи, влажность, химический состав.
3. Технологические свойства: зерно кормового назначения.
4. Показатели безопасности: микробы группы сальмонелл, энтеропатогенные типы БГПК, синегнойная палочка, токсинообразующие микробы, патогенный протей, ботулинический токсин, нитраты, нитриты, токсичность зерна.
Анализы на содержание в хранившемся зерне нитратов и нитритов, токсичность, микологические посевы производились согласно ГОСТ 13496.19-93 и ГОСТ Р 52337-2005 в областной ветеринарной лаборатории в г. Вологде
Анализы по разгонке кислот зерна после хранения его в герметичных условиях, на содержание в зерне В-каротина (согласно ГОСТ 13496.17-84) и кислотность зерна ячменя (согласно ГОСТ 10844-74) проводились в Агрохимцентре п. Молочное. Исследования проводились с 2007 по 2010 г.г.
Для определения интенсивности дыхания зерно помещали в герметически закрывающиеся ёмкости объёмом 200 мл. Затем на специально собранном приборе (рис. 2), состоящем из колбы с зерном (1), колбы с раствором поваренной соли (2) и цилиндра для приёма раствора (3), которые герметично закрывали пробками, соединёнными между собой трубками определяли количество вытесненного раствора поваренной соли за определённые промежутки времени.
Рис. 2. Схема прибора для определения интенсивности дыхания зерна
Микробиологические исследования проводили в соответствии с методикой, описанной Е.Н. Мишустиным (1960) и согласно ГОСТ Р 51446-99, ГОСТ Р 52337-2005.
Для определения переваримости сухого вещества кормов использовали искусственный модифицированный рубец В. Лампетера (рис. 3).
В основу данного метода положено моделирование in vitro в лабораторных условиях процессов пищеварения, происходящих в организме жвачных животных.
Метод in vitro позволяет одновременно анализировать несколько образцов кормов, их число лимитируется только количеством используемых ферментаторов.
Вместе с тем, использование «искусственного рубца» позволяет определить переваримость сухого вещества различных кормовых рационов при условии сохранения структуры исследуемого кормового рациона в процессе подготовки образца для инкубации.
Рис. 3. Ферментатор замкнутого типа «искусственный рубец»:
1 – корпус ферментатора
a) ёмкости для рубцовой жидкости и навесок корма;
b) крепеления под ёмкости;
c) нагревательный элемент.
2 – аналитические весы
3 – ёмкости для сбора образцов корма и фильтровальных сумок
Методика проведения научно-хозяйственного опыта согласно ГОСТ 11913-66, ГОСТ 27186-86, ГОСТ Р 50436-92.
Органолептические показатели определялись согласно ГОСТ 10967-90.
Определение протеина проводилось согласно ГОСТ 13496.4-93, сырой клетчатки - ГОСТ Р 52839-2007, жира - ГОСТ 13496.15-97, крахмала и сахара - ГОСТ 26176-91, каротина - ГОСТ 13496.17-84, общего азота - ГОСТ 26107-84.
Математическая обработка полученных экспериментальных данных проведена методом дисперсионного анализа посредством программы Ms Excel на базе Windows ХР.
Главный объект исследования – зерно ячменя с одного и того же участка. Дополнительно – зерно пшеницы и овса.
Консервирование зерна ячменя проводилось в целом и в расплющенном виде с влажностью от 18 до 35% двумя способами:
- послойное внесение (слой добавки толщиной 3-5см, слой зерна 5-10 см),
- тщательное перемешивание зерновой массы и добавки.
В качестве добавок, ускоряющих расходование кислорода из межзернового пространства в герметичной ёмкости использовали:
- мох-сфагнум,
- хвоя ели или сосны, измельченная на лабораторной мельнице,
- смесь 1:1:1 мха, хвои сосны и ели,
- луговая трава (клевер красный, клевер розовый, клевер ползучий или белый, тимофеевка луговая, овсяница луговая, ежа сборная, лисохвост, мятлик, манжетка, лядвенец рогатый и др.),
- иван-чай (кипрей узколистный),
- крапива двудомная.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Органолептические показатели
В результате органолептической оценки зерна в опытных вариантах установлено, что лучшие органолептические показатели (цвет, запах, наличие плесени, степень порчи) имело зерно в вариантах с внесением и тщательным перемешиванием измельчённой на отрезки длиной 1-3 см луговой травы и размолотой еловой и сосновой хвои.
1.2 Интенсивность дыхания
Опыты показали, что важнейшим условием обеспечения сохранности влажного фуражного зерна и сокращения потерь питательных веществ в герметических условиях является быстрое расходование кислорода из межзерновых пространств. В опытах при влажности зерна 25-30% и температуре +18+200С, характерной для периода уборки урожая, кислород в зерновой массе почти полностью (до 0,1%) расходовался за 3-4 суток, а содержание углекислого газа в нём достигало 90-95%. Наиболее быстро кислород расходовался с добавлением хвои сосны, луговой травы и крапивы двудомной в дозе 3% от массы расплющенного зерна в герметичной ёмкости. Однако и другие виды добавок усиливали интенсивность дыхания и ускоряли процесс расходования кислорода в зерновой массе.
Лучшие результаты получены при внесении добавок, измельчённых на отрезки длиной 1-2 см. Биодобавки вносили в массу зерна двух видов: целого и расплющенного, послойно или путём перемешивания с ним в дозе от 0,5% до 10% от массы зерна.
Результаты, приведенные в табл. 1, показывают, что все виды использованных добавок обеспечивали прекращение процесса дыхания на 2-3 суток раньше, чем в контроле (без добавок).
Таблица 1 - Интенсивность дыхания зерна ячменя влажностью 25% в зависимости от продолжительности его хранения в герметичных условиях (среднее за 3 года)
| Варианты | Выделение СО2, мл / сут | ||||||
| 1 сут | 2 сут | 3 сут | 4 сут | 5 сут | 6 сут | 7 сут | |
| 1. Контроль ( без добавок) | 0,2 | 0,3 | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,1 | 0,2 |
| 2. Луговая трава | 2,2 | 0,4 | 0,6 | 0,4 | 0,1 | 0,0 | 0,0 |
| 3. Крапива двудомная | 2,0 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 4. Кипрей ( Иван-чай) | 0,2 | 0,2 | 0,7 | 0,4 | 0,3 | 0,0 | 0,0 |
| 5. Хвоя сосны | 1,8 | 0,4 | 0,8 | 0,3 | 0,3 | 0,0 | 0,0 |
Таким образом, результаты исследований позволили выявить положительный эффект изучаемых видов добавок на процесс хранения зерна в герметичных условиях.
1.3. Микробиологические исследования
Результаты химико-токсикологических анализов зерна, хранившегося в герметичных условиях показали, что в зерне имеются единичные колонии дрожжей, оно не содержит ядовитых соединений и может быть использовано для скармливания животным.
Содержание нитратов и нитритов в зерне после 6-ти месячного срока хранения также было ниже допустимых значений. Лучшие результаты показали варианты с внесением размолотых добавок хвои и мха и хвои сосны в дозах 1% от массы зерна. (84,7 – 0,94 мг/кг).
По мере увеличения срока хранения зерна влажностью 25% численность бактериальной микрофлоры в нём сокращается (табл. 2).
Таблица 2 – Количество КОЕ на 1 г в зависимости от продолжительности хранения зерна (среднее за 3 года)
| Добавка | Дозы добавок в % от массы зерна | Влажность зерна, % | Количество КОЕ бактерий на г зерна | Время хранения, сут | ||||||
| 5 | 30 | 90 | 180 | 230 | ||||||
| Количество КОЕ грибов на 1 г зерна | ||||||||||
| на начало хра-нения | на конец хранения | |||||||||
| Контроль без добавок | - | 25 | Сплошной рост микроорганизмов | Сплошной рост микроорганизмов | Сплошной рост микроорганизмов | |||||
| Хвоя сосны и ели | (3%) | 25 | Сплошной рост микроорганизмов | 3,6 * 104 | 2000 | 1800 | 1600 | 1200 | Микро-организмы единичные колонии | |
| Луговая трава | (3%) | 25 | Сплошной рост микроорганизмов | 3,2 * 104 | 3000 | 2600 | 1600 | 1600 | ||
С увеличением срока хранения зерна влажностью 25% в герметических условиях, наблюдается тенденция уменьшения в нём колоний бактерий и грибов, а также числа спор по сравнению с контрольными вариантами (табл. 2)
На всех этапах микробиологического исследования мы получили положительные результаты по качеству кормов без ограничения возможности их скармливания.
1.3. Влияние добавок на показатели кислотности зерна
Исследования показали, что по мере повышения влажности зерна ячменя его кислотность возрастает (табл. 3).
Таблица 3 – Изменение кислотности зерна ячменя в зависимости от влажности и длительности хранения (среднее за 3 года).
| № | Виды зерна | Влажность, % | Каротин | Кислотность зерна (РН) | Содержание кислот, % | Сумма кислот | Соотношение кислот, % | |||||
| Сух. Мг/кг | Нат. Мг/кг | молочной | уксусной | масляной | молочной | уксусной | масляной | |||||
| 1 | ячмень | 20,6 | 6 | 5 | 5,25 | 1,37 | 0,15 | 0 | 1,52 | 90 | 10 | 0 |
| 2 | ячмень | 28,3 | 4 | 3 | 4,15 | 1,57 | 0,26 | 0 | 1,83 | 86 | 14 | 0 |
| 3 | ячмень | 33,6 | 4 | 3 | 4,15 | 2,28 | 0,23 | 0 | 2,51 | 91 | 9 | 0 |
| 4 | ячмень | 30,0 | 6 | 5 | 4,13 | 2,81 | 0,22 | 0 | 3,03 | 93 | 7 | 0 |
В исследованных образцах масляной кислоты не обнаружено и появления её, на протяжении всего периода хранения не наблюдалось. Содержание остальных кислот (молочной, уксусной), а также процентное их соотношение находилось в оптимальных количествах, что согласуется с нормативными требованиями кормления сельскохозяйственных животных.
Основную часть среди кислот занимала молочная кислота, доля которой составляла в зависимости от влажности зерна 86-93%.
1.4. Потери питательных веществ в процессе хранения зерна
в условиях герметизации.
Результаты опытов, представленные в табл. 4 показывают, что потери сухого вещества в зерне зависят от вида культуры, длительности срока хранения и влажности зерна. Наименьшие потери сухого вещества в опытах наблюдались в зерне влажностью 25% в вариантах со всеми исследуемыми добавками.
Таблица 4 – Динамика потерь сухого вещества зерна ячменя в зависимости от его влажности, % (среднее за 3 года)
| Виды добавок в % от массы ёмкости | Влажность зерна, % | ||||
| 18 | 20 | 25 | 30 | 35 | |
| Контроль без добавок | Зерно после 1 недели проведения опытов испортилось, так как наблюдались затхлый запах и наличие плесени | 3,40 | 3,49 | 3,57 | |
| Луговая трава, 3% | 2,25 | 2,30 | 2,20 | 2,33 | 2,40 |
| Мох, 3% | 3,11 | 3,07 | 3,01 | 2,35 | 3,50 |
| Хвоя сосны, 3% | 2,31 | 2,35 | 2,39 | 2,46 | 2,39 |
| Хвоя ели, 3% | 2,54 | 2,57 | 2,53 | 2,62 | 2,67 |
| Смесь хвои и мха, 3% | 2,27 | 2,29 | 2,23 | 2,44 | 2,58 |
| Крапива, 3% | 2,22 | 2,25 | 2,18 | 2,34 | 2,43 |
Наибольшие потери сухого вещества 3,57% были в зерне ячменя контрольного варианта без добавок влажностью 35%.
Все виды используемых добавок интенсивно расходовали кислород из межзернового пространства в герметических ёмкостях.
Самые низкие потери сухого вещества были в зерне с добавками: трава луговая, смесь хвои и мха-сфагнума, а также крапивы при влажности зерна (25%), а также мха-сфагнума (3%) влажностью 30%. Потери сухого вещества в этих вариантах составляли 2,18, 2,20 и 2,23% соответственно.
1.5. Химический состав зерна повышенной влажности
Минеральные вещества играют исключительно важную роль в рациональном питании сельскохозяйственных животных. Они должны поступать в организм постоянно в оптимальном соотношении. Недостаток какого-либо одного элемента в корме влечёт за собой патологические изменения в обмене веществ живого организма.
В связи с этим, были проведены исследования на содержание отдельных макро- и микроэлементов в изучаемых вариантах (табл. 5).
Анализ приведённых данных показывает (табл. 5), что при использовании добавок в зерне несколько увеличивается количество минеральных макро- и микроэлементов по сравнению с контрольным вариантом, что обусловлено более высоким их содержанием в добавках. Основную часть минеральных элементов занимал калий, количество которого составляло от 6,53 (вариант: смесь хвои и мха, 2%) до 7,93 мг (вариант: крапива, 3%).
Таблица 5 – Влияние добавок на содержание основных минеральных элементов в зерне ячменя*
| № | Варианты добавок | Содержание (мг на 100 г зерна) | Содержание (мкг на 100 г зерна) | ||||||
| Ca | P | Na | Mg | K | Zn | Co | |||
| 1 | Контроль (без добавок) | 0,61 | 2,62 | 0,39 | 1,05 | 6,93 | 15,73 | 0,14 | |
| 2 | Мох, 3% | 0,86 | 3,07 | 0,33 | 1,06 | 7,67 | 19,95 | 0,11 | |
| 3 | Сосна, 3% | 0,80 | 3,57 | 0,40 | 1,16 | 7,86 | 20,54 | 0,15 | |
| 4 | Ель, 3% | 0,89 | 3,36 | 0,87 | 1,06 | 6,71 | 17,59 | 0,13 | |
| 5 | Луговая трава, 2% | 0,72 | 3,29 | 0,39 | 1,17 | 6,95 | 17,11 | 0,14 | |
| 6 | Луговая трава, 3% | 0,91 | 3,46 | 0,44 | 1,19 | 7,17 | 17,63 | 0,23 | |
| 7 | Кипрей, 3% | 0,76 | 3,49 | 0,38 | 1,33 | 7,08 | 18,63 | 0,14 | |
| 8 | Сосна, 2% | 0,85 | 3,54 | 0,39 | 1,12 | 7,70 | 18,42 | 0,14 | |
| 9 | Смесь хвои и мха, 2% | 0,82 | 3,26 | 0,38 | 1,10 | 6,53 | 18,06 | 0,13 | |
| 10 | Крапива, 3% | 0,89 | 3,07 | 0,42 | 1,64 | 7,93 | 18,4 | 0,20 | |
| НСР05 | 0,2 | 0,2 | 0,04 | 0,04 | 0,5 | 3,28 | 0,002 | ||
*Влажность 25%, срок хранения 6 месяцев
Органические вещества (белки, жиры, углеводы и др.) в клетках живых организмов играют важную роль в протекании метаболических процессов в живом организме. Они поставляют животному необходимую энергию для жизнедеятельности, из них образуются такие соединения как кофермент А, ацетилхолин, отдельные ферменты и др.
Анализ содержания питательных веществ приведён в табл. 6.
Таблица 6 – Влияние добавок на содержание основных органических веществ в зерне ячменя*
| № | Варианты добавок | Содержание (% к.с.в.) | ||||
| сырой протеин | сырой клетчатки | сырой жир | крахмал | сахар | ||
| 1 | Контроль (без добавок) | 10,72 | 9,81 | 2,17 | 44,14 | 9,25 |
| 2 | Мох, 3% | 10,81 | 11,26 | 2,97 | 34,22 | 8,90 |
| 3 | Сосна, 3% | 12,45 | 11,81 | 2,95 | 41,42 | 8,97 |
| 4 | Ель, 3% | 12,72 | 11,88 | 3,27 | 34,07 | 8,94 |
| 5 | Луговая трава, 2% | 12,72 | 11,60 | 3,23 | 33,67 | 9,03 |
| 6 | Луговая трава, 3% | 12,45 | 11,52 | 3,94 | 43,92 | 9,17 |
| 7 | Кипрей, 3% | 11,07 | 10,74 | 2,84 | 51,28 | 8,96 |
| 8 | Сосна, 2% | 12,84 | 11,58 | 2,84 | 40,29 | 8,93 |
| 9 | Смесь хвои и мха, 2% | 11,85 | 11,67 | 3,15 | 36,13 | 8,99 |
| 10 | Крапива, 3% | 12,64 | 11,93 | 2,19 | 49,79 | 9,01 |
| НСР0,5 | 1,2 | 0,6 | 0,5 | 0,7 | 0,02 | |
*Влажность 25%, срок хранения 6 месяцев
Анализ содержания питательных веществ, представленный в табл. 6. показывает, что в вариантах с использованием изучаемых растительных добавок, наблюдается тенденция повышения содержания сырого протеина с 10,72% в контроле без добавок до 12,72% в вариантах с луговой травой и 12,84% в варианте с сосновой хвоёй.
Содержание сырой клетчатки и жира в опытных вариантах было также несколько выше, чем в контроле, однако, это повышение содержания протеина, клетчатки и жира мы связывали с более высоким уровнем их содержания в используемых добавках.
Что касается содержания крахмала и сахара, то здесь наблюдается противоположная тенденция снижения их содержания в сравнении с контролем, что является следствием их расходования на процессы дыхания и подкисления зерна при создании анаэробных условий и хранении, т.к. в контрольных вариантах без добавок на эти процессы расходуется крахмал и сахар, содержащиеся в зерне, а в опытных расходуются эти соединения из добавок.
1.6. Переваримость зерна и расщепляемость протеина
влажного зернофуража методом in vitro
Для оценки кормового достоинства нами определена переваримость сухого вещества в контрольном и опытных образцах зернофуража, а также расщепляемость протеина методом in vitro (табл. 7).
Таблица 7 – Переваримость зерна ячменя и расщепляемость протеина
| Название варианта | Коэффициент переваримости, с.в. | Расщепляемость протеина |
| среднее | среднее | |
| Контроль (без добавок) | 78,30 | 60,40 |
| Мох, 3% | 80,47 | 58,03 |
| Сосна, 3% | 81,73 | 56,57 |
| Ель, 3% | 80,63 | 57,30 |
| Луговая трава, 2% | 81,80 | 58,30 |
| Луговая трава, 3% | 79,77 | 59,23 |
| Кипрей, 3% | 81,50 | 58,33 |
| Сосна, 2% | 82,20 | 58,30 |
| Смесь хвои и мха, 2% | 80,30 | 58,53 |
| Крапива, 3% | 82,40 | 59,10 |
| НСР0,5 | 2,7 | 2,1 |
Из представленных в таблице 6 данных видно, что переваримость во всех образцах была достаточно высокой. Имеет место повышение коэффициентов переваримости опытных образцов с сосной, луговой травой и крапивой до 81,7-82,4% по сравнению с контролем (78,3%).
При организации кормления жвачных животных важен показатель расщепляемости протеина в рубце. Чем меньше расщепляемость, тем более рационально используется протеин в тонком отделе кишечника. В наших исследованиях расщепляемость протеина в контрольном образце зерна составляет 60,4%. Во всех опытных образцах этот показатель был ниже.
Результаты производственных опытов по хранению зерна
с использованием различных консервирующих биодобавок
Герметизация зерна проводилась в специально построенном для этих целей цехе. Процесс плющения проводился непосредственно в поле; внесение добавок, ускоряющих процесс расходования кислорода из межзернового пространства в герметичной ёмкости проводили так же в поле одновременно с плющением зерна влажностью 26% сроком хранения 5 месяцев.
Для выполнения процесса плющения плющилки были установлены на специально сконструированных устройствах. Их оборудовали загрузочным бункером, позволяющим сразу принять бункер зерна комбайна Дон-1500.
По поручению Вологодского областного департамента сельского хозяйства в производственных опытах мы сравнивали предложенные нами способы обеспечения сохранности фуражного зерна в герметичных условиях со способами герметичного хранения, которые в настоящее время используются в хозяйствах Вологодской области и ряда других областей, при осуществлении которых для предотвращения порчи зерна и создания бескислородных условий, используют химические консерванты и биодобавки, такие как AIV-3, Биотроф-600.
Внесение AIV-3 и Биотроф-600 в дозе 3-4 л/т использованных в опытах в качестве вариантов сравнения и опытных добавок в дозе 3% от массы зерна, ускоряющих процесс расходования кислорода в герметичной ёмкости производили одновременно с плющением зерна. Плющёное зерно формировали в насыпь высотой 2,5 м, трамбовали и герметизировали плёнкой. Стыки рядов плёнки склеивали скотчем. Поверх плёнки насыпали соль и затем укладывали деревянные бруски, а поверх их - железобетонные плиты. На производственную проверку было вынесено 5 вариантов (табл. 8): а, б, в – варианты сравнения; г, д – опытные варианты. Объём производственной проверки – по 5 т зерна в каждом варианте. Повторность 3-х кратная. При проведении производственной проверки зерно находилось в герметичных условиях, поэтому в процессе его хранения мы не могли его разгерметизировать для отбора образцов. Все остальные анализы были сделаны в ходе проведения лабораторных исследований. По истечении срока хранения зерна в исследуемых вариантах нами были определено следующее: потери сухого вещества (%), органолептическая оценка, кислотность зерна.
Таблица 8 - Результаты производственных опытов по хранению фуражного зерна с использованием растительных добавок (2010 г.)
| Показатель | Контроль (зерно без консервирующих добавок) | Контроль (зерно и биотроф-600) | Контроль (зерно и AIV-3) | Вариант 1 (зерно и хвоя ели и сосны) | Вариант 2 (зерно и – луговая трава |
| Потери сухого вещества, % | 4,47 | 2,50 | 2,62 | 2,54 | 2,64 |
| НСР | 1,3 | ||||
| Органолептика | Удовлет-ворительная | Хорошая | |||
| pH | 4,76 | 4,47 | 4,43 | 4,47 | 4,53 |
| НСР0,5 | 0,4 | ||||
Потери сухого вещества в опытных вариантах с луговой травой, а также с хвоёй ели и сосны не превышали таковые в вариантах сравнения с Биотроф – 600 и AIV – 3 и составляли соответственно 2,5-2,6% в опытных вариантах и 2,5-2,6% - в контроле (аналогичные потери были и в вариантах сравнения), в то время как в контроле без консервирующих добавок эти потери (сухое вещество) составляли 4,47%. Кислотность зерна, влажностью 26%, которую использовали для проведения производственной проверки, была практически одинаковой как в контрольном, так и во всех опытных вариантах и составляла от pH 4,76 - контроль без добавок и от 4,43 до 4,53 – в вариантах с добавками.
1.7. Расчёт экономической эффективности
Экономическая эффективность различных способов хранения фуражного зерна повышенной влажности в герметичных условиях при использовании различных добавок (таблица 9).
Среди рассматриваемых вариантов плющения и герметизации фуражного зерна повышенной влажности по сравнению с контрольным вариантом наилучший показатель эффективности получен при внесении в зерно в качестве добавки, ускоряющей расходование кислорода из межзернового пространства размолотой хвои сосны и ели.
Для подготовки травы к использованию в нашей зоне применяют косилку с измельчителем Е-281 или КСК-100. Дополнительных затрат на добавку травы почти не требуется, так как на 100 т зерна надо 2-3 т травы, т.е. один прицеп ПТС-4. В этот период во всех хозяйствах нашей зоны скармливают траву для подкормки животных с измельчением. Один прицеп мы направляем к месту складирования и этой травы нам хватит на сутки, так как в хозяйствах нашей зоны более 100 т зерна в сутки не намолачивают в самых лучших условиях. Использование луговой травы способствует лучшей трамбовке зернового сырья.
Таблица 9 - Расчёт эффективности технологий вариантов плющения и герметизации фуражного зерна
| Показатель | Контроль (зерно без консервирующих добавок) | Контроль (зерно и биотроф-600) | Контроль (зерно и AIV-3) | Вариант 1 (зерно и хвоя ели и сосны) | Вариант 2 (зерно и – луговая трава |
| Потери сухого вещества, % | 4,47 | 2,5 | 2,62 | 2,54 | 2,64 |
| Дополнительный объем продукции кг, за счёт снижения потери сухого вещества на 1 кг корма | 0,0 | 75,8 | 71,2 | 74,2 | 70,4 |
| Себестоимость плющёного зерна руб./т | 4994,0 | 4843,0 | 4867,2 | 4871,2 | 4851,0 |
| Цена реализации зерна руб./т | 5240,0 | 5240,0 | 5240,0 | 5240,0 | 5240,0 |
| Прибыль руб./т | 246,0 | 397,0 | 372,8 | 368,8 | 389,0 |
| Рентабельность, % | 4,9 | 8,2 | 7,7 | 7,6 | 8,0 |
На делянке лесосеки (находится рядом с хозяйством) собирают хвою чаще всего с 15 июня по 15 марта, когда в ней отмечается наиболее низкое содержание смолистых веществ. Хвою привозят к измельчителю веточного корма (Волгарь 5А, до 5 т/ час) или к агрегату для приготовления хвойной муки, измельчают из расчёта обеспечения работы по консервированию на 1-2 суток. На это требуется 2-3 т хвои. Рекомендуется скармливать до 2 кг готовой смеси на голову/сутки.
Основная скармливаемая сельскохозяйственным животным культура Вологодской области – ячмень. Поэтому, приводим данные питательности влажного зерна ячменя в зависимости от вносимых консервантов (табл. 10).
Таблица 10 – Характеристика питательности влажного зерна консервированного с различными добавками, в 1 кг натурального корма
| Вариант опыта | ОЭ, МДж | К. ед в 1 кг |
| Ячмень без добавки в плющёном виде | 8,46 | 0,84 |
| Ячмень + хвоя сосны (20 кг/т) | 8,56 | 0,85 |
| Ячмень + луговая трава | 8,08 | 0,87 |
В изученных вариантах наивысшей питательностью характеризовалась проба ячменя при внесении хвои сосны, данный показатель был на уровне 8,56 МДж или 0,85 кормовых единиц.
ВЫВОДЫ
1. Наилучшие результаты по органолептической оценке показали варианты с внесением в массу влажного зерна измельчённой на отрезки длиной 1-3 см луговой травы при тщательном перемешивании зерна и добавки.
2. При влажности зерна 25-30% и температуре +18+200С, характерной для уборочного периода, кислород в зерновой массе почти полностью (до 0,1%) расходуется за 3-4 суток, а содержание углекислого газа составляло 90-95%. Наиболее быстро кислород расходовался в вариантах с добавлением хвои сосны, луговой травы и крапивы двудомной в дозе 3% от массы расплющенного зерна в герметической ёмкости. Однако, и все другие виды добавок интенсивно расходовали кислород из межзернового пространства в герметичной ёмкости.
3. В опытных образцах зерна в герметичных условиях, имелись единичные микроорганизмы, что не представляет опасности при поедании зернофуража сельскохозяйственными животными.
4. По мере увеличения срока хранения зернофуража с повышенной влажностью численность бактериальной микрофлоры в нём снижается от 3,6 * 104 до 1200 колоний / 1 г зерна.
5. С увеличением влажности зерна ячменя его кислотность возрастала и показатель pH снижался с 5,25 до 4,13.
6. Масляной кислоты в опытных образцах не обнаружено и образования её на протяжении всего периода хранения не наблюдалось. Содержание остальных органических кислот находилось в оптимальном соотношении для кормления сельскохозяйственных животных и среди них преобладала молочная кислота, удельный вес которой достигал 86-93%.
7. Наименьшие потери сухого вещества в опытах были в зерне влажностью 25% в вариантах со всеми исследуемыми добавками. Наибольшие потери сухого вещества были в контрольных вариантах зерна ячменя влажностью 35%. Все виды используемых добавок интенсивно расходовали кислород из межзернового пространства в герметических ёмкостях. Наиболее низкие потери сухого вещества были в вариантах с луговой травой, смесью хвои и мха и составляли: 2,18, 2,20 и 2,23% соответственно.
8. Результаты химического анализа зерна ячменя с различными добавками после 6 месяцев хранения, показали, что существенной разницы в химическом составе не выявлено, за исключением сырого протеина и клетчатки, содержание которых несколько возросло.
9. В зерне ячменя влажностью 27 и 32% как в целом виде, так и в расплющенном, потери сахара в течение всего периода хранения зерна были незначительные. Содержание его изменялось от 8,90 до 9,03% в опытных вариантах.
10. Консервирование зерна повышенной влажности растительными добавками способствовало повышению переваримости сухого вещества с 78,3% до 81,7% - 82,4% и снижению расщепляемости сырого протеина с 60,4% до 59,1% - 57,3%.
11. В результате проведения производственной проверки выявили, что потери сухого вещества в опытных вариантах с луговой травой, а также с хвоёй ели и сосны не превышали таковые в вариантах сравнения с Биотроф – 600 и AIV – 3 и составляли соответственно 2,5-2,6% в опытных вариантах и 2,5-2,6% - в контроле (аналогичные потери были и в вариантах сравнения), в то время как в контроле без консервирующих добавок эти потери (сухое вещество) составляли 4,47%.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
Для обеспечения надёжного хранения зерна в герметичных условиях, а также в целях снижения затрат на хранение вместо используемых в настоящее время дорогостоящих видов консервантов, таких как биотроф – 600, AIV-3 могут успешно использоваться дешёвые растительные добавки в виде измельчённой свежей травы, мха-сфагнума, размолотой хвои сосны и ели в дозах 2-3% от массы зерна, при более высоких дозах затраты превышают получаемый эффект.
Технологический процесс герметичного хранения зерна с использованием растительных добавок осуществляется следующим образом: после обмолота зерно сразу плющат, смешивают с добавками, помещают в ёмкость для хранения и укрывают воздухонепроницаемым материалом для исключения попадания воздуха в массу зерна.
СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ,
ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в рецензируемых изданиях,
рекомендованных ВАК РФ
1. Капустин, Н.И. Влияние растительных кормовых добавок на интенсивность процесса дыхания зерна в герметических условиях / Н.И. Капустин, А.Е. Костин // Кормопроизводство. – 2010. - № 10. – С. 47-48.
2. Авдеев, Ю.М. Влияние растительных кормовых добавок на переваримость сухого вещества и расщепляемость протеина в зерне ячменя, хранившегося в герметичных условиях / Ю.М. Авдеев, А.Е. Костин, А.С. Литонина // Кормопроизводство. – 2011. - № 7. – С. 33-34.
3. Авдеев, Ю.М. Влияние растительных кормовых добавок на содержание минеральных и органических элементов зерна в герметических условиях / Ю.М. Авдеев, А.Е. Костин // Кормопроизводство. – 2011. - № 8. – С. 37-38.
В сборниках научных работ и материалов конференций
4. Костин, А.Е. Разработка способов, повышающих эффективность хранения фуражного зерна повышенной влажности в герметичных условиях // Сборник по материалам смотров-сессий аспирантов и молодых учёных по отраслям наук: Сельскохозяйственные науки. – Вологда-Молочное. - 2008. – С 218-221.
5. Костин, А.Е. Влияние консервирующих добавок на микрофлору зерновой массы влажностью 18-22 % // Сборник трудов ВГМХА, посвящённый 98-летию академии. – Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА. - 2009. – С 28-31.
6. Капустин, Н.И. Совершенствование способов хранения зерна повышенной влажности в герметичных условиях / Н.И. Капустин, А.Е. Костин, Ю.М. Авдеев // Сборник трудов ВГМХА, посвящённый 98-летию академии. – Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА. - 2009. – С 24-27.
7. Капустин, Н.И. Влияние отдельных видов травянистых кормов на скорость процесса консервирования сырого фуражного зерна в герметических условиях / Н.И. Капустин, А.Е. Костин // Материалы международной научно-практической конференции, посвящённой 65-летию Победы в войне, Волгоград 26-28 января 2010 г. Том. 2. – Волгоград: ИПК «Нива» - 2010. – 296 с.
8. Капустин, Н.И. Консервирование сырого фуражного зерна в герметичных условиях под влиянием травянистых кормов / Н.И. Капустин, А.Е. Костин, Ю.М. Авдеев // Материалы международной научно-практической конференции, 20-22 января 2010 г. Курск, ч.1). – Курск: Изда-во Курск. Гос. с.х. ак. - 2010. – С 267 – 270.
9. Капустин, Н.И. Влияние консервирующих добавок на органолептические показатели зерновой массы влажностью 18-35% / Н.И. Капустин, А.Е. Костин, Ю.М. Авдеев // Сборник трудов ВГМХА, посвящённый 99-летию академии. – Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА. - 2010. – С 35-37.
10. Капустин, Н.И. Влияние травянистых кормов на консервирование сырого фуражного зерна в герметичных условиях / Н.И. Капустин, А.Е. Костин, Ю.М. Авдеев // Сборник трудов ВГМХА, посвящённый 99-летию академии. – Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА. - 2010. – С 38-40.
11. Капустин, Н.И. Сравнительная оценка способов, повышающих эффективность хранения фуражного зерна повышенной влажности в герметичных условиях / Н.И. Капустин, А.Е. Костин, Ю.М. Авдеев // Материалы докладов III Молочного форума и международной научно-практической конференции, посвящённой 170-летию со дня рождения Николая Васильевича Верещагина (1839 – 1907 гг.) – Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА. - 2010. – С 43.
12. Костин, А.Е. Влияние консервирующих добавок на органолептические показатели зерновой массы влажностью 18-35% // Материалы докладов III Молочного форума и международной научно-практической конференции, посвящённой 170-летию со дня рождения Николая Васильевича Верещагина (1839 – 1907 гг.) – Вологда-Молочное: ИЦ ВГМХА. - 2010. – С 75-76.
Отпечатано в издательско-полиграфическом центре МичГАУ
Подписано в печать 9.09.11 г. Формат 60х84 1/ 16,
Бумага офсетная № 1. Усл.печ.л. 1,22 Тираж 120 экз. Ризограф
Заказ № 15571
_______________________________________________________________
Издательско-полиграфический центр
Мичуринского государственного аграрного университета
393760, Тамбовская обл., г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101,
тел. +7 (47545) 5-55-12
E-mail: [email protected]
