В 2025 году журналу
ИСПОЛНИЛОСЬ
95 ЛЕТ!

ЧИТАЙТЕ
Материалы к юбилею >>>

РУБРИКИ

Творчество
наших читателей

ЧИТАЙТЕ
Автор С.И. КАЛИНИЧЕНКО
ГИМН СВИНЬЕ >>>

DOI: 10.37925/0039-713X-2025-7-8-60-64
УДК 636.4.082
ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ТРИТИКАЛИЕВЫХ И ПШЕНИЧНЫХ ОТРУБЕЙ В СРАВНИТЕЛЬНОМ АСПЕКТЕ ПРИ РАЗНОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ФЕРМЕНТАЦИИ

О.А. МИРОНОВА^1,2, кандидат биолог. наук, e-mail: m2889888@mail.ru, Х.А. АМЕРХАНОВ³, академик РАН, доктор с.-х. наук, профессор, e-mail: h.amerhanov@yandex.ru, А.А. МИРОНОВА⁴, магистр, e-mail: mironova_alla08@mail, Ю.С. ЛЕЩЕВА¹, лаборант-исследователь, e-mail: leshcheva_yus@pfur.ru, ¹Институт экологии ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы», ²ФГБУ «Всероссийский центр карантина растений», ³ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, ⁴ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет»

Отруби являются ценным побочным продуктом мукомольного производства, содержащим много клетчатки, пентозанов, минералов, липидов белка. Поскольку из-за лигнинцеллюлозосодержащего комплекса веществ они трудно усваиваются организмом, требуется их предварительная подготовка.

С этой целью проведены сравнительные испытания разной продолжительности твердофазной микробиологической ферментации тритикалиевых и пшеничных отрубей. Установлено, что после ферментации в течение 12, 24 и 36 часов произошли достоверные изменения показателей качества тритикалиевых и пшеничных отрубей, наиболее выраженные при 24- и 36-часовом режиме с незначительными различиями. При шестичасовой ферментации тритикалиевых отрубей в сравнении с пшеничными разница в физико-химических показателях по отношению к нативным субстратам не была достоверной.

При ферментации в течение 12, 24 и 36 часов содержание сырого протеина, сырого жира, сырой золы, растворимых углеводов было достоверно выше; спустя 36 часов ферментации отмечено достоверное повышение массовой доли крахмала. С практической точки зрения для микробиологической ферментации тритикалиевых и пшеничных отрубей рекомендуется использование режима 24-часовой ферментации как более рационального с точки зрения энергосбережения. Предпочтительнее применение ферментации тритикалиевых отрубей, чем пшеничных, так как у них достоверно выше физико-химические показатели качества по отношению к нативному субстрату.

Ключевые слова: тритикалиевые и пшеничные отруби, микробиологическое ферментирование, продолжительность ферментирования 6, 12, 24 и 36 часов, физико-химические показатели качества.

Dynamics of quality indicators of triticale and wheat bran in comparison with different duration of microbiological fermentation

O.A. MIRONOVA^1,2, candidate of biological sciences, e-mail: m2889888@mail.ru, Kh.A. AMERKHANOV³, academician of the RAS, doctor of agricultural sciences, professor, e-mail: h.amerhanov@yandex.ru, A.A. MIRONOVA⁴, master's degree, e-mail: mironova_alla08@mail, Yu.S. LESHCHEVA¹, laboratory research assistant, e-mail: leshcheva_yus@pfur.ru, ¹Institute of Ecology of Patrice Lumumba Peoples' Friendship University of Russia, ²All-Russian Plant Quarantine Center, ³Russian State Agrarian University ‒ Moscow Timiryazev Agricultural Academy, ⁴Don State Agrarian University

Bran is a valuable by-product of flour and milling production, containing high levels of fiber, pentosans, minerals, and protein lipids. Because it is difficult to digest due to its lignin-cellulose-containing complex, preliminary preparation is required.

To this end, comparative tests of different durations of solid-phase microbiological fermentation of triticale and wheat bran were conducted. It was found that after fermentation for 12, 24, and 36 hours, significant changes in the quality parameters of triticale and wheat bran occurred, most pronounced at the 24- and 36-hour regimens, with minor differences. After 6 hours of fermentation of triticale bran compared to wheat bran, the difference in physicochemical parameters relative to native substrates was insignificant.

Fermentation for 12, 24, and 36 hours, respectively, yielded significantly higher crude protein, crude fat, crude ash, and soluble carbohydrate contents; after 36 hours of fermentation, the starch content was significantly higher. From a practical standpoint, a 24-hour fermentation regime is recommended for the microbiological fermentation of triticale and wheat bran, as it is more efficient in terms of energy conservation. Fermentation of triticale bran is preferable to that of wheat bran, as the latter has significantly higher physicochemical quality parameters relative to the native substrate.

Key words: triticale and wheat bran, microbiological fermentation, fermentation duration of 6, 12, 24, and 36 hours, physicochemical quality parameters.

Введение

Тритикале – сравнительно новая сельскохозяйственная культура в Российской Федерации, используемая для пищевых и кормовых целей. Аминокислотный состав тритикале типичен для злаковых, но количество незаменимых аминокислот, таких как лизин и триптофан, минеральных веществ (кальций, калий, магний, железо), витаминов группы В выше, чем в пшенице, белок усваивается в лучшей степени [10].

Исследования отечественных и зарубежных ученых, проведенные в последние годы, связаны не только с биологией тритикале и биобезопасностью при его росте и развитии, но и с промышленным производством, его конкурентоспособностью с пшеницей, биотехнологией зерна тритикале и продуктами его переработки [2, 8].

Сочетание положительных свойств ржи – высокое содержание биологически активных ароматических веществ и пшеницы позволяют изготавливать из зерна тритикале и смесей на его основе продукты питания массового потребления [7, 9].

В настоящее время широко изучаются возможности использования ферментов целлюлолитического комплекса в композиции с амилолитическими и протеолитическим ферментами для глубокой переработки зернового сырья тритикале, получения продуктов повышенной пищевой ценности с заданными технологическими и функциональными свойствами [3, 4].

Российские ученые разработали способ получения биомодифицированных отрубей из зерна тритикале, при котором происходит модификация некрахмальных полисахаридов и белкового комплекса отрубей путем ферментативного гидролиза целлюлолитическими и протеолитическими ферментными препаратами.

Пшеничные отруби являются побочным продуктом мукомольного производства и занимают первое место среди побочных продуктов при производстве муки [13, 15]. Поскольку при этом вместе с отрубями удаляется основная часть клетчатки (93,4%) и пентозанов (80,5%), 74,2% минеральных веществ, 62,3% липидов и 27,8% белка, пшеничные отруби являются ценным побочным продуктом [15].

В нативном виде пшеничные отруби в основном применяются в комбикормах для всех сельскохозяйственных животных. Однако эффективной конверсии биомассы отрубей препятствуют структурные особенности и химическая устойчивость полимеров углеводной природы. Низкая способность к трансформации лигнинцеллюлозной фракции обусловлена кристаллической структурой и степенью полимеризации крахмала и целлюлозы, а также количеством гемицеллюлозы и лигнина растительного сырья [11, 15].

В ряде исследований определены оптимальные условия и способы предварительной обработки, а также их комбинации на примере целлюлозосодержащих отходов переработки рисовых отрубей, кофейных зерен, сои, пивной дробины и так далее, которые позволяют в последующей стадии биотрансформации повысить выход и скорость образования продукта [1, 12, 14].

Эффективным методом повышения питательных свойств целлюлозосодержащего сырья является твердофазная микробиологическая ферментация с помощью микроорганизмов, собранных в специальные закваски, к числу которых относится закваска Леснова [5, 6].

Поскольку все чаще в рационах сельскохозяйственных животных пшеничные отруби заменяют тритикалиевыми, то требуется тщательное изучение показателей их качества и безопасности при разных режимах ферментирования [1].

Хотя в настоящее время в Российской Федерации около 90% зерна тритикале используют как зерновой компонент комбикормов, исследований в области кормления животных с применением зерна тритикале и отходов его переработки очень мало. В научной литературе не найдено информации о влиянии продолжительности микробиологического ферментирования на показатели качества, биологической и химической безопасности тритикалиевых отрубей.

Цель исследования – изучение в сравнительном аспекте влияния продолжительности микробиологического ферментирования (6, 12, 24 и 36 часов) на показатели качества тритикалиевых и пшеничных отрубей.

Для достижения поставленной цели установлены следующие задачи:

▪ изучить физико-химические показатели качества тритикалиевых и пшеничных отрубей при различных временных режимах ферментации (6, 12, 24 и 36 часов);

▪ сравнить процентную разницу по отношению к нативным субстратам показателей качества тритикалиевых и пшеничных отрубей при разных сроках ферментации.

Материалы и методы

Исследования проводили в 2025 году на базе мукомольных предприятий Московской и Воронежской областей. Объектами опыта были 36 проб тритикалиевых и 36 проб пшеничных отрубей. По шесть проб исследовали в необработанном виде (контроль).

60 проб были подвергнуты твердофазному микробиологическому ферментированию в течение 6, 12, 24 и 36 часов по предложенной авторами методике. Физико-химические показатели качества изучали в Испытательной лаборатории ФГБУ «Центр оценки качества зерна» по Москве и Московской области согласно действующей нормативной документации (ГОСТ Р 54951-2012; ГОСТ 27979-88; ГОСТ 13496.4-2019 п. 8; ГОСТ 32905-14; ГОСТ 31675-2012 п. 7; ГОСТ 26226-95 п. 1; ГОСТ 26176-2019 п. 9; ГОСТ Р 54078-2010 приложение А; ГОСТ ISO 6493-2015; ГОСТ 26483).

Результаты исследований

Были изучены физико-химические показатели качества тритикалиевых отрубей (гибрид пшеницы и ржи) и пшеничных отрубей при различных временных режимах ферментации (табл. 1 – 3).

Таблица 1. Динамика показателей качества тритикалиевых отрубей в зависимости от продолжительности ферментации (M±m)

Здесь и далее: *P<0,05,**P<0,01, ***P<0,001 в сравнении с уровнем до ферментации.

Согласно таблице 1, в результате микробиологической ферментации тритикалиевых отрубей в течение шести часов в сравнении с нативным субстратом уменьшилось содержание влаги на 2,0%, сырого жира – на 4,5%, сырой клетчатки – на 1,1%, увеличилась массовая доля сырого протеина на 3,8%, растворимых углеводов – на 4,2%, крахмала – на 6,8%, рН сдвинулся в кислую сторону на 6,4% (разница во всех случаях недостоверна), выросло числовое значение показателя сырой золы на 24,2% (разница достоверна).

По истечении 12 часов ферментации в сравнении с доферментационным уровнем содержание влаги уменьшилось на 6,7%, сырой клетчатки – на 12,0%, увеличилась массовая доля сырого протеина на 6,1%, сырого жира – на 12,2%, растворимых углеводов – на 12,5%, рН сдвинулся в кислую сторону на 7,8% (разница во всех случаях недостоверна), произошел достоверный рост массовой доли сырой золы в 1,5 раза и массовой доли крахмала – на 22,7%.

Спустя 24 часа ферментации содержание влаги уменьшилось на 11,9% (разница недостоверна), сырой клетчатки – на 32,6% (разница достоверна), увеличилась массовая доля сырого протеина на 15,4% (разница достоверна), сырого жира – на 43,0% (разница достоверна), сырой золы – на 26,6% (разница достоверна), растворимых углеводов – на 75,0% (разница достоверна), крахмала – на 53,8% (разница достоверна), рН сдвинулся в кислую сторону на 11,4% (разница недостоверна) по отношению к неферментированному продукту.

По прошествии 36 часов ферментации по отношению к доферментационному уровню содержание влаги уменьшилось на 15,4% (разница достоверна), сырой клетчатки – на 42,3% (разница достоверна), увеличилась массовая доля сырого протеина на 16,9% (разница достоверна), сырого жира – на 32,0% (разница достоверна), сырой золы – на 58,4% (разница достоверна), растворимых углеводов – на 70,8% (разница достоверна), крахмала – на 75,8% (разница достоверна), рН сдвинулся в кислую сторону на 18,1% (разница достоверна).

Таким образом, после ферментации в течение 12, 24 и 36 часов тритикалиевых отрубей произошли достоверные изменения показателей качества, наиболее выраженные при 24- и 36-часовом режиме, поскольку при этих двух режимах различия были незначительными (кроме показателя массовой доли крахмала).

Таблица 2. Динамика показателей качества пшеничных отрубей в зависимости от продолжительности ферментации (M±m; %)

В соответствии с таблицей 2, после микробиологической ферментации пшеничных отрубей в течение шести часов в сравнении с уровнем до ферментации уменьшилось содержание влаги на 9,2%, сырого жира – на 1,2%, сырой клетчатки – на 2,3%, увеличилась массовая доля сырого протеина на 3,7%, сырой золы – на 4,8%, растворимых углеводов – на 3,7%, крахмала – на 8,7%, рН сдвинулся в кислую сторону на 3,7% (разница во всех случаях недостоверна).

После ферментации в течение 12 часов в сравнении с нативным субстратом содержание влаги уменьшилось на 22,9% (разница достоверна), сырого жира – на 6,0% (разница недостоверна), сырой клетчатки – на 15,1% (разница достоверна), увеличилась массовая доля сырого протеина на 21,6% (разница достоверна), сырой золы – на 4,2% (разница недостоверна), растворимых углеводов – на 18,5% (разница достоверна), крахмала – на 18,3% (разница достоверна), рН сдвинулся в кислую сторону на 7,7% (разница недостоверна).

Спустя 24 часа ферментации содержание влаги уменьшилось на 25,7% (разница достоверна), сырого жира – на 9,0% (разница недостоверна), сырой клетчатки – на 23,3% (разница достоверна), увеличилась массовая доля сырого протеина на 41,4% (разница достоверна), сырой золы – на 5,2% (разница недостоверна), растворимых углеводов – на 25,9% (разница достоверна), крахмала – на 18,3% (разница достоверна), рН сдвинулся в кислую сторону на 14,4% (разница достоверна) по отношению к неферментированному продукту.

По прошествии 36 часов ферментации по отношению к доферментационному уровню содержание влаги уменьшилось на 19,3% (разница достоверна), сырого жира – на 8,0% (разница недостоверна), сырой клетчатки – на 27,9% (разница достоверна), увеличилась массовая доля сырого протеина на 42,6% (разница достоверна), сырой золы – на 4,8% (разница недостоверна), растворимых углеводов – на 24,1% (разница достоверна), крахмала – в 2,1 раза (разница достоверна), рН сдвинулся в кислую сторону на 13,5% (разница достоверна).

Таким образом, после ферментации в течение 12, 24 и 36 часов произошли достоверные изменения показателей качества пшеничных отрубей, наиболее выраженные ‒ при 24- и 36-часовом режиме (кроме показателя массовой доли крахмала).

В различных субстратах происходят неодинаковые физико-химические изменения при микробиологической ферментации разной продолжительности. В опыте сравнили процентную разницу по отношению к нативным субстратам при разных сроках ферментации тритикалиевых и пшеничных отрубей (табл. 3).

Таблица 3. Влияние разной продолжительности микробиологической ферментации на показатели качества тритикалиевых и пшеничных отрубей в сравнительном аспекте

Согласно данным таблицы 3, при ферментации в течение шести часов влажность тритикалиевых отрубей была на 7,2% выше, чем у пшеничных отрубей того же срока ферментации (разница недостоверна), при 12-часовой ферментации – на 16,2% (разница достоверна), при ферментации в течение 24 часов – на 13,8% (разница недостоверна), при ферментации в течение 36 часов числовые значения показателя сблизились – 3,9% (разница недостоверна).

Массовая доля сырого протеина по отношению к нативному продукту при шестичасовой ферментации тритикалиевых отрубей была на 4,8% ниже (разница недостоверна), чем у пшеничных отрубей, при ферментации в течение 12, 24 и 36 часов на 15,5% (разница достоверна), 26% (разница достоверна) и 25,7% (разница достоверна) соответственно.

При шестичасовой ферментации тритикалиевых отрубей массовая доля сырого жира была на 3,3% ниже в сравнении с пшеничными отрубями (разница недостоверна), при 12-часовой ферментации ‒ выше на 18,2% (разница достоверна), при ферментации в течение 24 часов ‒ выше на 52,0% (разница достоверна), при ферментации в течение 36 часов ‒ выше на 40,0% (разница достоверна).

Массовая доля сырой клетчатки по отношению к нативному продукту при ферментации в течение шести и 12 часов тритикалиевых отрубей в сравнении с пшеничными отрубями была на 1,2% и 3,1% выше (разница недостоверна), при ферментации в течение 24 и 36 часов ‒ ниже на 9,3% и 13,4% (разница недостоверна) соответственно.

Достоверный рост содержания сырой золы отмечен в тритикалиевых отрубях, ферментированных в течение 6, 12, 24, и 36 часов, в сравнении с пшеничными отрубями на 19,4%, 46,0%, 21,5% и 53,6% соответственно.

При ферментации в течение шести часов тритикалиевых и пшеничных отрубей массовая доля растворимых углеводов была близка, при ферментации в течение 12 часов ‒ ниже на 6,0% (разница недостоверна), при ферментации в течение 24 и 36 часов в тритикалиевых отрубях массовая доля растворимых углеводов была выше в сравнении с пшеничными соответственно на 49,1% и 46,7% (разница достоверна).

Массовая доля крахмала при ферментации в течение шести часов тритикалиевых отрубей была на 1,9% ниже, чем у пшеничных того же срока ферментации (разница недостоверна), при 12-часовой ферментации – на 4,4% выше (разница недостоверна), при ферментации в течение 24 часов – на 1,0% ниже (разница недостоверна), при ферментации в течение 36 часов ‒ на 38,1% выше (разница достоверна).

Разница рН независимо от срока ферментации тритикалиевых и пшеничных отрубей не была достоверной.

Выводы

После ферментации в течение 12, 24 и 36 часов произошли достоверные изменения показателей качества тритикалиевых и пшеничных отрубей, наиболее выраженные ‒ при 24- и 36-часовом режиме с незначительными различиями (кроме показателя массовой доли крахмала).

При шестичасовой ферментации тритикалиевых отрубей в сравнении с пшеничными разница в физико-химических показателях по отношению к нативным субстратам не была достоверной. При ферментации в течение 12, 24 и 36 часов, соответственно, было достоверно выше содержание сырого протеина, сырого жира, сырой золы, растворимых углеводов, спустя 36 часов ферментации ‒ массовой доли крахмала.

Практические предложения

Для микробиологической ферментации тритикалиевых и пшеничных отрубей рекомендуется использование режима 24-часовой ферментации как более рационального с точки зрения энергосбережения.

Предпочтительнее применение ферментации тритикалиевых отрубей, чем пшеничных, так как у них достоверно выше физико-химические показатели качества по отношению к нативному субстрату.

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме «Рециклинг отходов сельского хозяйства, пищевой и перерабатывающей промышленности с целью использования для кормления сельскохозяйственных животных», FSSF-2025-0024

Литература

1. Амерханов Х.А. Влияние продолжительности микробиологической ферментации на показатели качества и безопасности пшеничных отрубей/Х.А. Амерханов, О.А. Миронова. Комбикорма, 2025. №3. С. 32‒36. DOI: 10.69539/2413-287X-2025-03-3-235.
2. Бадамшина Е.В. Целевое использование продуктов переработки зерна тритикале/Е.В. Бадамшина, С.А. Леонова, Ю.С. Иванова, А.И. Грабовец ‒ отв. за вып.//Материалы заседания секции тритикале ОСХН РАН онлайн «Тритикале. Селекция, генетика, агротехника и технологии переработки сырья». 2020. Вып. 9. С. 200‒210.
3. Витол И.С. Ферменты и их применение в пищевой промышленности/И.С. Витол, И.Б. Кобелева, С.Е. Траубенберг. М.: МГУПП, 2000. 82 с.
4. Витол И.С. Ферментативная модификация муки тритикале с использованием протеолитических ферментных препаратов/И.С. Витол, Г.П. Карпиленко. Хранение и переработка сельхозсырья. 2015. №9. С. 17‒22.
5. Владимиров В.А. Использование микробиальной целлюлозолитической закваски Леснова в рационах норок: Автореферат кандидата с.-х. наук . 2004. 24 с.
6. Миронова О.А. Перспективы использования технологических отходов промышленного производства грибов вешенки после ферментирования закваской Леснова в качестве корма для крупного рогатого скота/О.А. Миронова, А.П. Леснов, Л.П. Миронова, А.А. Миронова, М.И. Егоров. Вестник Донского государственного аграрного университета, 2023. №1(47). С. 117‒124.
7. Лаврентьева Н.С. Перспективы использования тритикалевой муки для приготовления заварных видов хлеба/Н.С. Лаврентьева, Л.И. Кузнецова, Т.Т. Барсукова, Н.А. Нутчина, А.И. Грабовец ‒ отв. за вып.//Материалы заседания секции тритикале ОСХН РАН онлайн «Тритикале. Селекция, генетика, агротехника и технологии переработки сырья». 2020. Вып. 9. С. 211‒223.
8. Дремучева Г.Ф. Перспективы практической реализации исследований технологических свойств продуктов из зерна тритикале и разработки ассортимента экструдированных изделий повышенной пищевой ценности/Г.Ф. Дремучева, О.Е. Карчевская, М.Н. Костюченко и др., А.И. Грабовец ‒ отв. за вып.//Материалы заседания секции тритикале ОСХН РАН онлайн «Тритикале. Селекция, генетика, агротехника и технологии переработки сырья». 2020. Вып. 9. С. 224‒231.
9. Мелешкина Е.П. Тритикале (технологии переработки): Монография/Е.П. Мелешкина и др., под ред. Е.П. Мелешкиной. М.: Флинта, 2018. 188 с.
10. Чиркова Л.В., Кандроков Р.Х., Панкратов Г.Н. Тритикале: 140 лет истории. От зерна к муке. Кондитерское и хлебопекарное производство, 2015. №9. С. 8–9.
11. Awasthi M.K. Emerging trends of microbial technology for the production of oligosaccharides from biowaste and their potential application as prebiotic/Awasthi M.K., Tarafdar A., Gaur V.K., Amulya K., Narisetty V., Yadav D.K. et al. International Journal of Food Microbiology, 2022. 368. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2022.109610.
12. Bashashkina E.V. Bioconversion of soluble coffee production waste into fodder products/Bashashkina E.V., Souyasov N.A., Shakir I.V., Panfilov V.I. Ecology and Industry of Russia, 2011. (1):18–19.
13. Clifton-Brown J. Breeding progress and preparedness for mass-scale deployment of perennial lignocellulosic biomass crops switchgrass, miscanthus, willow and poplar/Clifton-Brown J., Harfouche A., Casler M.D., Jones H.D., Macalpine W.J., Murphy-Bokern D. et al. GCB Bioenergy, 2018. 11(1):118–151. https://doi.org/10.1111/gcbb.12566.
14. Smirnova V.D. A biotechnological way of processing of waste products of soya-protein manufacture/Smirnova V.D., Kisseleva R.Yu., Shakir I.V., Panfilov V.I. Ecology and Industry of Russia, 2010. (5):14–16.
15. Wang L. Effects of acid treatment on the physicochemical and functional properties of wheat bran insoluble dietary fiber/Wang L., Tian Y., Chen Y., Chen J. Cereal Chemistry, 2022. 99(2):343–354. https://doi.org/10.1002/cche.10494.

Скачайте в формате .pdf >>>