Номер части:
Журнал

ЛИПОФИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ «ХВОЙНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ» ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ СОСНЫ ДЛЯ РАЦИОНОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:


В настоящее время развитие лесоперерабатывающей промышленности требует принципиально нового подхода к использованию растительного сырья. Он основан на комплексной переработке лесных ресурсов и предусматривает утилизацию всей биомассы дерева, включая древесную зелень – отход лесозаготовки, которые служат сырьем для производства ценных продуктов. Наличие в древесной зелени наибольшего количества живых клеток и биологически активных веществ позволяет получать при ее утилизации широкий спектр препаратов для косметической и пищевой промышленности, медицины, кормовых добавок для сельскохозяйственных животных и средств защиты сельскохозяйственных растений [2,9].

Существует ряд технологий экстракционной переработки древесной зелени (ДЗ) хвойных с получением продукции кормового и лечебно-профилактического назначения. Данные технологии имеют различия как в аппаратурном оформлении, так и в использовании различных растворителей. К числу последних можно отнести такие широко используемые растворители как  вода, бензин, жидкий диоксид углерода. Однако, в настоящее время актуальным является разработка ресурсосберегающих технологий с применением более эффективных экстрагентов и экстракционного оборудования. К числу эффективных экстрагентов можно отнести трехатомный спирт глицерин, который является обычным биосинтезируемым соединением организмами животных и растений. А экстракционным оборудованием – аппараты резонансно-пульсационного или роторно-пульсационного (РПА) типов. Экстракция в таких аппаратах не требует нагрева и соответственно такие технологии оказывают минимальное влияние на термолабильные биологически активные вещества [1,6]. Выбор данного экстрагента может быть перспективным вариантом переработки ДЗ с целью дальнейшего использования полученных продуктов в животноводстве и производстве пищевых добавок для человека.

В производственных условиях, особенно в зимне-осенний период, не всегда удаётся обеспечить животных кормами необходимого качества. И именно в этот период наступает у животных лактация и наиболее часто специалисты сталкиваются с развитием кетоза и другими заболеваниями, влияющими на состояние здоровья животных.

Кетоз распространённое заболевание и характеризуется нарушением обмена веществ. В патогенезе кетоза определяющая роль отводится дефициту энергии в фазе интенсивной лактации. Для решения этой проблемы разрабатывается энергетическая добавка на основе комплекса биологически активных вещества из древесной зелени (охвоённые молодые веточки) – отхода  лесозаготовительной промышленности. В СССР в больших масштабах использовалась древесная зелень хвойных пород [9, с.88-95; 5, с.61-69] в качестве витаминной кормовой добавки. Работало около 2000 установок на сельскохозяйственных предприятиях страны. Хвойная витаминная мука, в качестве кормовой добавки в зимний период, прошла многолетнюю апробацию в СССР с хорошими показателями эффективности и отмечено её положительное влияние на здоровье животных [7].

Известно, что хвоя и молодые побеги содержат в полярных экстрактах до 20 % (здесь и далее от сухого вещества экстракта) углеводов (мономеров, димеров-сахарозы и целлобиозы), полимеров (крахмал и другие водорастворимые углеводные полимеры), 10-18 % белка, 3-5 % микро- и макроэлементов, ряд водорастворимых витаминов, кислот цикла Кребса и другие полезные для жизнедеятельности физиологически активные вещества [2, с.82-89,97]. Кроме этого в древесной зелени и в экстрактивных веществах присутствуют биологически активные вещества, обладающие бактерицидным, бактеристатическим, фунгицидным и вирулицидным эффектом к возбудителям различного рода заболеваний [1].

На основе древесной зелени – отходе лесозаготовительных предприятий и разработана кормовая «Хвойно – энергетическая добавка» [3]. Для более эффективного применения кормовой добавки обработку древесной зелени проводили глицерином. Глицерин как компонент клеток организма обладает гликопластическим действием, а им обработка древесной зелени в РПА позволяет перевести её значительную часть в виде отдельных клеток и даже их органелл в раствор. Такая обработка древесной зелени позволяет улучшить усвоение биологически активных веществ в желудочно-кишечном тракте животных.

Мы не нашли в литературе данных о влиянии глицерина на выход и состав экстрактивных веществ из древесного сырья. Целью данного исследования является изучение состава липофильных соединений, извлекаемых глицерином из древесной зелени сосны.

ДЗ измельчали и смешивали с глицерином 1:10 и экстрагировали с помощью роторно-пульсационного аппарата (РПА). Для определения веществ, которые находятся в добавке, а также их содержания, добавку разделяли на отработанную хвою и глицериновый экстракт, который экстрагировали неполярными растворителями, такими как петролейный эфир, диэтиловый эфир, этилацетат. Сумму кислот и неомыляемых веществ, выделенных из глицеринового экстракта, анализировали методом хромато-масс-спектрометрии.

Выход экстрактивных веществ, извлекаемых из глицеринового экстракта последовательно органическими растворителями, составил: вещества, извлекаемые петролейным эфиром из 150 г глицеринового раствора составило 0,38±0,01г; затем диэтиловым эфиром 0,79±0,015г; и этилацетатом 0,92±0,023г.

Экстрактивные вещества извлечённые петролейным эфиром разделили на сумму кислот, обработкой спиртовым 0,5 N раствором гидроксида калия, и неомыляемые вещества[4]. Их выход составил 0,15(39,5%, здесь и далее от веществ, растворимых в петролейном эфире) и 0,19г(50%) соответственно.

Состав соединений кислот и неомыляемых веществ установили методом хромато-масс-спектрометрии: Хроматограф «Agilent Technologies 6850C» с квадропульным масс-спектрометром «Agilent Technologies 5973N», стандартная кварцевая капиллярная колонка НР-5MS длиной 30мм с внутренним диаметром 0,25 мм, толщина плёнки неподвижной фазы 0,25 мкм; температурный режим термостата для анализа кислот от 150 до 280°С со скоростью 5°С в минуту, неомыляемых веществ – от 150 до 280 °С со скоростью 5°С в минуту. Идентификацию компонентов проводили сравнением полученных масс-спектров со спектрами известных соединений из двух банков данных (Wiley 275.L и NIST 0.5L). Состав кислот и неомыляемых веществ липофильной фракции глицеринового экстракта приведён в таблицах 1 и 2 соответственно.

Таблица 1.

Состав липофильных кислот «хвойно-энергетической добавки».

Название Время удерживания,мин Содержание от суммы, %
Лауриновая 5,025 0,97
Пальмитиновая 11,426 3,00
Линолевая 14,404 2,82
Линоленовая 14,512 4,70
16-Гидрооксипальмитиновая 16,358 1,25
Эпиманоилоксид-19-овая 16,873 1,34
Пимаровая 17,004 0,90
Сандаракопимаровая 17,290 следы
Изопимаровая 17,976 3,58
Дегидроабиетиновая 18,667 10,30
Абиетиновая 19,376 1,87
Пинифоловая 21,062 49,91
15-Гидроксидегидроабиетиновая 21,599 3,56
15-Гидрокси-4-Эпиимбрикатоликовая 21,811 2,00
7-Оксодегидроабиетиновая 22,337 1,55
15-оксо-15-метил-4-Эпиимбрикатоновая 22,674 3,12
7α-гидрокси-Дегидроабиетиновая 22,828 2,91

Из результатов исследования состава липофильных кислот следует, что они представлены высшими жирными и дитерпеновыми кислотами. Среди высших жирных кислот основными являются пальмитиновая кислота и ненасыщенные жирные линолевая и линоленовая кислоты, относящиеся к незаменимым кислотам и витаминам группы F. Среди дитерпеновых кислот идентифицированы кислоты относящиеся к трём типам: трициклические кислоты типа абиетана и типа пимарана и лабданоидам, в основном, 4-эпиимбрикатоликового ряда. Среди дитерпеновых кислот преобладают кислоты изопимарового и дегидроабиетинового рядов, обладающие наиболее высокой активностью по отношению к грам-положительным и грам-отрицательным патогенам, а пимаровая кислота ингибирует рост и полный лизис паразитов (трипаноцизов) в используемых концентрациях, не затрагивая лизис эритроцитов [1, c. 337]

     Таблица 2.

Состав неомыляемых липофильных соединений «хвойно-энергетической добавки».

Название Время удерживания, мин Содержание от суммы,%
3-карен 3,196 0,18
Лимонен 3,373 0,07
Карвеол 4,122 0,33
Пинокарвеол 4,870 0,43
Борнеол 5,282 3,87
Гераниаль 5,419 0,27
n-цимол 5,533 0,17
α-терпинеол 5,659 0,61
Кариофиллен 10,437 0,19
γ-муролен 11,643 0,23
Гермакрен D 11,780 следы
α-муролен 11,917 0,22
4-эпи-кубебол- 12,060 0,86
Кубебол 12,506 1,99
Т-кадинол 12,678 1,55
Кариофиллен оксид 14,072 1,19
Кубенол 14,746 0,39
(+)Т-муролол 15,312 12,67
δ-кадинол 15,398 2,37
(-)Т-муролол 15,592 15,04
Оплапонон 17,370 2,49
Кадинан-3,10(15)-диенол-5β-ол 18,210 0,26
Изоабиенол 24,571 11,26
Дегидроабиетиналь 27,423 0,69
Дегидроабиетинол 28,972 0,54
Метиловый эфир 15-гидрооксидегидроабиетиновой к-ты  

31,572

 

0,19

Антикопалол 31,715 0,68
β-Ситостерин 44,558 1,16

 

Из результатов анализа неомыляемых веществ следует, что они представлены терпеноидами: моно-, сескви- и дитерпеноидами. Кроме них в составе соединений идентифицирован фитостерол – ситостерин. Наиболее широко представлены сесквитерпеновые спирты. Среди которых энантиомерные Т – мурололы составляют около 30 % от всех неомыляемых соединений. Среди дитерпеноидов основным соединением является изоабиенол.  Идентифицированы и представители ряда дегидроабиетана – альдегид и спирты.

Известно, что моно- и сесквитерпены и их кислородсодержащие производные являются антисептиками. Дитерпеноиды дегидроабиетинового ряда показывают многочисленные виды активности – противовоспалительная, противопаразитарная, антиоксидантная, антибактерицидная и противовирусная – это далеко не полный перечень активностей дитерпеноидов [ 1с.277-334].

Опытно – промышленная выработка продукта «Хвойно – энергетическая добавка» в НТЦ «Химинвест» прошла опытные исследования на коровах молочного направления, проведённые Аграрным институтом ФГБОУ ВПО Мордовского государственного университета имени Н.П. Огарёва. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Результаты использования энергетической кормовой добавки.

 

Показатель

Группа
  Контрольная 1-ая опытная 2-я опытная 3-я опытная
Удой за 60 дней лактации, кг       1647±21,2 2060±18,5 1993±21,4 1983±20,8
Валовый надой, кг       8235±202 10300±189 9965±208 9915±210
Содержание жира, %       4,05±0,03 4,17±0,02 4,12±0,03 4,10±0,02
Содержание белка, %       3,42±0,01 3,46±0,01 3,45±0,01 3,43±0,01
Количество молочного жира, кг 333,5 429,51 410,5 384,7
Количество молочного белка, кг 281,6 356,4 343,8 340,1
Удой в пересчёте на базисную жирность, кг 9809,3 12632,6 12075,2 11956,3

В течение 60 дней к основному рациону добавляли энергетическую добавку (вещества, растворимые в глицерине с остатком древесной зелени) в количестве 250 г с разным количеством воды, добавленным в энергетическую добавку. Первая опытная группа к основному рациону получала только энергетическую добавку, а вторая – энергетическую добавку + 250 г воды, третья опытная группа – энергетическую добавку +125 г воды на одну голову в сутки. Контрольная группа получала только основной рацион. В результате у коров опытных групп увеличился надой молока, и оно стало более насыщенным и обогащённым полезными веществами.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (госзадание 37.2087.2014 К) «Разработка комплексной технологии переработки древесной зелени лесозаготовительной промышленности с получением экологически нейтральных продуктов для сельского хозяйства».

 

Список литературы:

1) Анашенков С.Ю., Чернышева О.А., Рощин В.И. Водно-щелочная экстракция древесной зелени. Химия растительного сырья №3, 2008. – с.65-70

2)Васильев С.Н., Рощин В.И., Ягодин В.И. Экстрактивные вещества древесной зелени сосны обыкновенной (обзор). Растительные ресурсы, Т32, вып. 2, 1995. – с.79-119

3) Короткий В.П., Рыжов В.А., Трубанов А.И., Рощин В.И., Баюнова Е.А., Прытков Ю.Н., Рыжова Е.С. Хвойно-энергетическая добавка. Патент РФ 2013 125728. Бюл. №34 от 10.12.2014.

4) Колодынская А.А., Разина Н.Ю., Рощин В.И. О различии в групповом составе экстрактивных веществ хвои и побегов сосны обыкновенной. Химия древесины. №3, 1984. — с.74-78

5) Левин Э.Д., Репях С.М. Переработка древесной зелени. М.:Лесная промышленность, 1984. – с.120.

6) Островский Т.М., Аксёнова Е.Г., Абиев Р.Ш, Рощин В.И., Васильев С.Н., Ягодин В.И. Эсктрактор для ревесной зелени. Патент РФ №2049808, Бюл.№ 34 от 10.12.1995.

7) Репях С.М., Левин Э.Д. Кормовые добавки из древесной зелени. М.: Лесная промышленность, 1988. – с. 96

8) Толстиков Г.А., Толстикова Т.Г., Шульц Э.Э., Толстиков С.Е., Хвостов М.В. Смоляные кислоты хвойных растений. Новосибирск.:, «Гео», 2011. – с.395

9)Ягодин В.И. Основы химии и технологии переработки древесной зелени. Л.: Ленингр. ун-та., 1981.- с.224

ЛИПОФИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ «ХВОЙНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ» ИЗ ДРЕВЕСНОЙ ЗЕЛЕНИ СОСНЫ ДЛЯ РАЦИОНОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ
Written by: Баюнова Елизавета Андреевна, Анашенков Сергей Юрьевич, Короткий Василий Павлович, Рощин Виктор Иванович
Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
Date Published: 04/27/2017
Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)
Available in: Ebook
Записи созданы 6767

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх