ФЕРМЕНТАЦИЯ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНА В КОРМОПРОИЗВОДСТВЕ

FERMENTATION OF GRAIN BY-PRODUCTS IN FODDER PRODUCTION

Chukseeva Tatyana Sergeevna

Student, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

Shcherbakova Nadezhda Timofeevna

Student, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

Krotova Olga Evgenievna

Scientific supervisor, Doctor of Biology, Candidate of Agricultural Sciences, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Современное животноводство, а, следовательно, и кормопроизводство, остро нуждаются в технологиях, позволяющих повысить эффективность кормления, сократить затраты и снизить экологическую нагрузку. Низкая биодоступность питательных веществ в традиционном зерновом сырье вынуждает увеличить нормы его скармливания, что ведет к росту себестоимости и объемов отходов. В связи с этим в настоящем обзоре рассматривается ферментация как эффективный метод биотрансформации побочных продуктов переработки зерна в ценные кормовые добавки. Анализ основан на актуальных исследованиях российских и зарубежных ученых.

ABSTRACT

Modern animal husbandry, and consequently, feed production, is in dire need of technologies that can improve feeding efficiency, reduce costs, and lower the environmental impact. The low bioavailability of nutrients in traditional grain feed requires increased feeding rates, which leads to higher costs and waste generation. In this review, we explore fermentation as an effective method for biotransforming grain processing by-products into valuable feed additives. Our analysis is based on current research conducted by Russian and international scientists.

Ключевые слова: кормопроизводство, биоконверсия, ферментация, пшеница, пшеничные отруби, протеин.

Keywords: feed production, bioconversion, fermentation, wheat, wheat bran, protein.

Введение

Комбикормовая промышленность — это отрасль, специализирующаяся на производстве готовых кормов, кормовых добавок и премиксов для сельскохозяйственных животных. Её основная задача — обеспечение полнорационного питания для различных видов сельскохозяйственных животных. В настоящее время существует глобальная потребность в увеличении объёмов производства комбикормов и поиске устойчивых и экономически выгодных источников сырья. Это связано с постоянным ростом спроса на продукты животного происхождения среди населения. Согласно исследованиям [1], к 2050 году мировой спрос на эту продукцию может увеличиться почти на 70%, что повлечёт за собой рост поголовья животных и, соответственно, повышение потребности в кормах. В таких условиях может произойти истощение кормовых ресурсов, что повлечет за собой необходимость использования продовольственного сырья для производства комбикормов. Данный фактор негативно повлияет на производительность других отраслей пищевой промышленности. В сложившейся ситуации повышение эффективности животноводства на основе научно-технологических решений становится ключевым фактором для удовлетворения растущих потребностей общества в продукции животного происхождения. Также очень остро стоит проблема утилизации и рационального использования отходов агропромышленного комплекса, например, вторичных отходов после переработки пшеницы, такие как солома, отруби или мучка. Рациональная переработка зерновых отходов в ценные пищевые продукты позволит решить проблему как в рамках экологии, так и экономики. Немаловажным аспектом в такой ситуации будет являться и восполнение дефицита кормовых ресурсов в комбикормовой промышленности [2, 3].

В связи с этим возникает необходимость в поиске альтернативных методов получения кормовых добавок повышенной питательной ценности путем ферментации вторичных продуктов переработки пшеницы для использования в кормлении сельскохозяйственных животных.

Основная часть

Накопление органических отходов агропромышленного комплекса, включающих в себя вторичные продукты перерабатывающих производств, создает риски для устойчивости аграрного сектора и глобальной продовольственной безопасности [4]. Хранение подобных отходов приводит к нерациональному использованию земельных ресурсов и повышает экологическую нагрузку на окружающую среду. Как уже известно, альтернативой выступает биоконверсия отходов методами ферментации с получением высокобелковых кормовых продуктов. Ферментация позволит обогатить субстраты протеином и повысить его общую питательную ценность, позволяя трансформировать побочные продукты переработки и превратить их в высокоценные кормовые ингредиенты [5].

В нынешних реалиях для производства кормового белка преимущественно используются процессы твердой и жидкой ферментации, об этой в своей научной статье рассказывает Сан У [6], где также говорится о том, что твердая ферментация демонстрирует особую эффективность в переработке гетерогенных сельскохозяйственных остатков благодаря адаптивности к субстратам с высоким содержанием сухого вещества. Однако, наиболее доступна и экономически эффективна микробно-ферментативная обработка вторичных продуктов, которая инициирует гидролиз трудноусвояемых полимеров и трансформирует их в биодоступные нутриенты, что также повышает питательную ценность продуктов. Данный процесс приводит к снижению концентрации антипитательных соединений при одновременном увеличении содержания белков и липидов, а также улучшает усвояемость протеина и усиливает вкусовую привлекательность компонента.

Так в своих исследованиях Миттермайер [7] указывает на то, что совместное культивирование пшеничных отрубей со штамами Aspergillus niger и Trichoderma reesei с последующим гидролизом обеспечивает прирост сырого протеина на 48 %. Полученная биомасса отличается не только обогащением белком, но и повышенным содержанием сахаров и липидов. Такое сырье применимо для жвачных животных. Однако, неправильное содержание бактерий штамма Aspergillus niger влечет за собой заражение продуктов черной плесенью.

Для получения кормовых добавок повышенной питательной ценности можно также использовать смесь пшеничных отрубей с другими растительными компонентами, например, пшеничные отруби в совокупности с продуктами переработки чая с использованием Lactiplantibacillus plantarum и Bacillus licheniformis, совместная ферментация которых обеспечивает относительный прирост сырого протеина на 2,38 % в течении цикла продолжительностью 5 дней, что также является эффективным решением [8].

Также стоит отметить и такое сочетание побочных продуктов переработки как: шелуха, початки и дробленые зерна кукурузы в смеси пшеничными отрубями в отношении 9:1 с использованием штамма Lactobacillus plantarum в течении 45 дней при температуре 20-25 °C обеспечивает увеличение содержания сырого протеина на 7,87% [9].

Пшеничная солома содержит в себе химические соединения (сера, свинец, хлор, зола), затрудняющие ее технологическое использование, что приводит к негативному воздействию на окружающую среду. В связи с этим, чтобы решить экологическую проблему и расширить ассортимент питательных кормовых добавок в своих исследованиях Чэнь [10] показал, что консорциум микроорганизмов (Candida utilis, Lactobacillus plantarum) в сочетании с ферментами, расщепляющими некрахмалистые полисахариды, обеспечивает значительное увеличение протеина на почти 87 % в пшеничной соломе, что указывает на высокую эффективность и адаптивность данного метода для переработки соломы.

За счет процесса ферментации достигается повышение доступности аминокислот и витаминов, повышение переваримости и энергетической ценности, а также обогащение корма пребиотиками и пробиотиками. Так, согласно исследованиям [11], включение в рацион бройлеров 10 % ферментированных пшеничных отрубей с консорциумом из Saccharomyces cerevisiae и Bacillus amyloliquefaciens в течении 35 дней продемонстрировало комплексный положительный эффект на здоровье птиц.

Применяя твердофазную ферментацию, применяются различные микроорганизмы, например, плесневые грибы, а именно мицелий, который они образуют. Кроме этого также используются молочнокислые бактерии, которые хорошо размножаются в среде, характеризующаяся умеренным содержанием влаги [12].

Таким образом, следующие исследователи [13] выявили прямую зависимость между ферментацией зерновых культур и улучшениеп их питательного профиля. В течении 21-суточного цикла обработки у пшеницы и соевых бобов зафиксирован рост протеина ( до 53% и 11% соответсвенно) и одновременное снижение уровня антипитательного компонента – фитиновой кислоты. Эффективность метода твердофазной ферментации также наглядно продемонстрировано на вторичных продуктах переработки зерновых культур, таки как пивная дробина. В данных исследованиях [14] применялась ферментация мицелием вешенки в течении 12 дней. Это позволило достичь прироста белка – 49,9 %, а также фиксируется снижение целлюлозы на 11, 42 %, что является отличным результатом. Похожий результат был подтвержден в другом исследовании [15], где использовали Rhizopus sp.. Процесс ферментации длился 192 часа, что дало повышение белковой ценности пивной дробины на 50% от исходного сырья.

Выводы. На основе обзора литературы, можно заключить, что применение биоконверсии вторичных продуктов переработки зерна представляет собой технологически и экономически обоснованное решение. Данный подход демонстрирует сущесственное повышение питательной ценности комбикорма, за счет увеличения содержания протеина, витаминов и биоактивных компонентов, улучшает здоровье животных, осуществляя оптимизацию микробиоты ЖКТ и усвояемости питательных веществ. Помимо этого, применение ферментации вторичных продуктов переработки является решением экологических проблем за счет утилизации агропромышленных отходов.

Список литературы:

1. Kırkpınar F., Açıkgöz Z., Niyonshuti E. Current Situation, Future Goals, and Strategies of the Global Feed and Feed Additives Industries. – 2025.
2. Danciu C. A. et al. Overview of the sustainable valorization of using waste and by-products in grain processing //Foods. – 2023. – Т. 12. – №. 20. – С. 3770.
3. Березина Н. А., Хмелева Е. В. Анализ современного состояния применения вторичного растительного сырья пищевой промышленности: обзор предметного поля //Хлебопечение России. – 2023. – Т. 67. – №. 1. – С. 17-33.
4. Помогаева А.А., Кротова О.Е. Биотехнология производства кормов с использованием ферментных препаратов // В сборнике: Актуальные и перспективные научные исследования. сборник статей VII Международной научно-практической конференции. Пенза, 2025. С. 8-11.
5. Siddiqui, S.A.; Erol, Z.; Rugji, J.; Taşçı, F.; Kahraman, H.A.; Toppi, V.; Musa, L.; Di Giacinto, G.; Bahmid, N.A.; Mehdizadeh, M.; et al. An overview of fermentation in the food industry—Looking back from a new perspective. Bioresour. Bioprocess. 2023, 10, 85.
6. Sun, W.; Shahrajabian, M.H.; Lin, M. Research progress of fermented functional foods and protein factory-microbial fermentation technology. Fermentation 2022, 8, 688.
7. Mittermeier, F.; Fischer, F.; Hauke, S.; Hirschmann, P.; Weuster-Botz, D. Valorization of wheat bran by co-cultivation of fungi with integrated hydrolysis to provide sugars and animal feed. BioTech 2024, 13, 15.
8. Huang, X.; Xu, Y.; Wu, X.; Ding, Y.; Fan, C.; Xue, Y.; Zhuo, Z.; Cheng, J. Mixed fermentation of Lactiplantibacillus plantarum and Bacillus licheniformis changed the chemical composition, bacterial community, and rumen degradation rate of tea residue. Fermentation 2022, 8, 380.
9. Yu, M.; Wang, P.; Li, F.; Du, J.; Jin, Y.; Zhao, T.; Yi, Q.; Tang, H.; Yuan, B. Fermentation quality and in vitro digestibility of sweet corn processing byproducts silage mixed with millet hull or wheat bran and inoculated with a lactic acid bacteria. Fermentation 2024, 10, 254.
10. Chen, B.; Liu, J.; Liu, M.; Zhang, H.; Li, X.; Tian, C.; Chen, Y. Synergistic effect of microorganisms and enzymes on nutritional value of corn stover and wheat straw. Fermentation 2025, 11, 210.
11. Teng, P.Y.; Chang, C.L.; Huang, C.M.; Chang, S.C.; Lee, T.T. Effects of Solid-State Fermented Wheat Bran by Bacillus Amyloliquefaciens and Saccharomyces Cerevisiae on Growth Performance and Intestinal Microbiota in Broiler Chickens. Ital. J. Anim. Sci. 2017, 16, 552–562.
12. Yang, L., Zeng, X., Qiao, S. (2021). Advances in research on solid-state fermented feed and its utilization: The pioneer of private customization for intestinal microorganisms. Animal Nutrition, 7(4), 905-916.
13. Pascual, M. M., Herbert, L. T., Campos, M., Jurski, V., Painefilú, J. C., Luquet, C. M. (2025). Nutritional improvement of wheat grains and soybeans by solid-state fermentation with Pleurotus ostreatus mycelium. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 102, 104021. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2025.104021
14. Eliopoulos, C., Arapoglou, D., Chorianopoulos, N. et al. (2022). Conversion of brewers' spent grain into proteinaceous animal feed using solid state fermentation. Environmental Science and Pollution Research, 29, 29562–29569. https://doi.org/10.1007/s11356-021-15495-w
15. Ibarruri, J., Cebrián, M., Hernández, I. (2019). Solid state fermentation of brewer's spent grain using Rhizopus sp. to enhance nutritional value. Waste Biomass Valorization, 10, 3687–3700. https://doi.org/10.1007/s12649-019-00654-5