Определение содержания белка в пищевой продукции

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

ВВЕДЕНИЕ

Данная дипломная работа на тему: «Определение белка в пищевой продукции» была выполнена в ходе прохождения производственной практики в ФГБУ «НЦБРП».

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный центр безопасности продукции водного промысла и аквакультуры» находится в ведении Федеральной службы по ветеринарному и фитосанитарному надзору и осуществляет свою деятельность в качестве референтного центра Россельхознадзора.

Официальное название Учреждения:

на русском языке:

* полное - федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный центр безопасности продукции водного промысла и аквакультуры».

* сокращенное - ФГБУ «НЦБРП».

на английском языке:

* полное - Federal state budgetary establishment «National Centre for Safety of aquatic fisheries products and aquaculture».

* сокращенное - FSBE «National Fish Safety».

Учреждение осуществляет свою деятельность на территории Российской Федерации и взаимодействует с органами федерального и местного управления, общественными объединениями, организациями и гражданами, международными организациями, Комиссией Европейского Сообщества.

Учреждение осуществляет свою деятельность в соответствии с Конституцией Российской Федерации, федеральными конституционными законами Российской Федерации, федеральными законами Российской Федерации, указами и распоряжениями Президента Российской Федерации, постановлениями и распоряжениями Правительства Российской Федерации, иными нормативными правовыми актами Российской Федерации, приказами Минсельхоза России, приказами Россельхознадзора и Уставом Учреждения.

Учреждение является некоммерческой организацией и не имеет извлечение прибыли в качестве основной цели своей деятельности.

Целями деятельности Учреждения являются:

1. Реализация государственной политики в области безопасности пищевой продукции, в том числе продукции водного промысла и аквакультуры.

2. Осуществление обеспечения деятельности Россельхознадзора, его территориальных управлений и подведомственных ему организаций в сфере проведения экспертиз, исследований и обследований в области безопасности пищевой продукции, в том числе продукции водного промысла и аквакультуры.

В соответствии с поставленными целями ФГБУ «НЦБРП» осуществляет следующие основные виды деятельности:

* Оценку соответствия предприятий рыбохозяйственного комплекса (хозяйствующих субъектов) ветеринарно-санитарным требованиям технических регламентов, нормативно-правовых актов Российской Федерации, Директив и Регламентов ЕС и других стран.

* Мониторинг безопасности пищевой продукции, в том числе продукции водного промысла и аквакультуры (экспортируемой, импортируемой), в том числе путем проведения лабораторных исследований сырья, готовой продукции, вспомогательных материалов, кормов, воды по поручению Россельхознадзора.

* Исследование и оценку пищевой продукции, в том числе продукции водного промысла и аквакультуры, сырья, кормов для животных (экспортируемых и импортируемых) на соответствие ветеринарно-санитарным требованиям технических регламентов, нормативных правовых актов Российской Федерации, Директив и Регламентов стран-импортеров.

* Сертификацию систем собственного контроля, основанных на принципах НАССР в области производства, транспортирования, хранения и реализации продукции водного промысла, сырья, кормов для животных.

* Сертификацию пищевой продукции, продовольственного сырья, кормов для животных на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО/МЭК 65-2000 (ИСО/МЭК 65:1996).

* Разработку Руководств для хозяйствующих субъектов, осуществляющих деятельность производства, переработки, хранения, транспортировки продукции водного промысла и аквакультуры по гигиенической/производственной практике и применению принципов ХАССП, а также оказание методической помощи по их внедрению.

* Образовательную деятельность в форме разовых занятий различных видов (в том числе лекций, стажировок, семинаров) в соответствии с предусмотренными Уставом видами деятельности Учреждения.

* Оказание консультационных услуг и методической помощи по вопросам производства, переработки, хранения, транспортировки продукции водного промысла и аквакультуры.

* Разработку методов отбора образцов, проб и подготовки их к испытаниям, методов исследований (испытаний) и измерений для проведения исследований (испытаний) по подтверждению безопасности продукции водного промысла и аквакультуры с учетом российских и международных требований и методов контроля, а также другой методической и технической документации в области безопасности пищевой продукции.

* Проведение исследований и экспертиз по решению (определению) суда.

2. Федеральная служба по ветеринарному и фитосанитарному надзору

Является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по контролю и надзору в сфере ветеринарии, карантина и защиты растений, безопасного обращения с пестицидами и агрохимикатами, обеспечения плодородия почв, обеспечения качества и безопасности зерна, крупы, комбикормов и компонентов для их производства, побочных продуктов переработки зерна, земельных отношений (в части, касающейся земель сельскохозяйственного назначения), функции по защите населения от болезней, общих для человека и животных.

3. Рыбная мука

Рыбная мука применяется для приготовления комбинированных кормов, которые используются в животноводстве, в птицеводстве, в рыбных хозяйствах и для обеспечения различных кормов достаточным количеством протеином, аминокислот и минералов.

Рыбная мука изготовляется из рыбы разных сортов и их отходов путём их перемалывания и сушки. Это ценный источник сбалансированного питания, который применяется в животноводстве, рыбных хозяйствах и птицеводстве.

Содержание высококачественных протеинов в рыбной муке составляет не меньше 50%, и комплекса витаминов и минералов, что в свою очередь увеличивает скорость роста сельскохозяйственных животных и повышает устойчивость сельскохозяйственных животных к заболеваниям.

Применение рыбной муки в сельском хозяйстве позволяет сократить расходы на питании и в тоже время сократить время роста животных, укрепить сопротивляемость их к заболеваниям.

4. Цель работы

Проведение анализа рыбной муки на содержание сырого протеина;

Определение возможности фальсификации продукции;

Возможность адаптации материалов данной работы для использования в проведениях лабораторных работ на 4-5 курсе при изучении МДК 04.01 «Анализы повышенной сложности с применением аппаратно-программных комплексов».



Раздел 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Понятие о протеиновой питательности корма

Под протеиновой питательностью корма следует понимать его способность удовлетворять потребность животных во всех заменимых и незаменимых аминокислотах. Протеиновую питательность кормов определяют следующие понятия:

1. Сырой протеин.

2. Переваримый протеин.

3. Расщепляемый в рубце протеин.

4. Нерасщепляемый в рубце протеин.

5. Растворимый протеин.

6. Идеальный протеин.

Сырой протеин представляет собой сочетание всех азотсодержащих соединений корма, как органического, так и неорганического происхождения. Можно определить путем умножения общего количества азота на 6,25. Согласно схеме зооанализа сырой протеин состоит из белков и амидов.

Белки - это высокомолекулярные соединения, состоящие преимущественно из аминокислот.

Амиды представляют собой азотсодержащие соединения небелкового характера. В зоотехническом плане в состав этой группы органических и минеральных соединений входят свободные короткоцепочные полипептиды, аминокислоты и их амиды, соли аммония, нитраты и нитриты, нуклеиновые кислоты. Ценность амидов неодинаковая и зависит от содержания в них азота (от 7 до 21 %).

Амиды растений являются промежуточным продуктом синтеза или распада белков. Высокое содержание амидов обнаруживается у молодых зеленых растений, у которых бурно протекает фотосинтез; у корнеплодов количество амидов в сыром протеине значительно увеличивается по мере продления сроков хранения; при силосовании от 40 до 60 % белков распадается под воздействием гидролитических ферментов микроорганизмов. Питательную ценность для животных с однокамерным желудком представляют только полипептиды, аминокислоты и их амиды. Повышенное содержание амидов иного характера (солей аммония, нитратов и нитритов, нуклеиновых кислот) может вызывать отравления, однако жвачные животные способны утилизировать эти соединения за счет содержащихся вих преджелудках микроорганизмов.

Переваримый протеин. Это часть азотсодержащих веществ корма (сырого протеина), которая всасывается из пищеварительного тракта в кровь и лимфу. Этот показатель представляет собой меру исчезновения общего азота из пищеварительного тракта. Не дает представления о том, в какой форме азот всасывается - или неорганической аммонийной, или органической аминокислотной.

Расщепляемый в рубце протеин. Это часть сырого протеина корма, которая расщепляется в преджелудках под действием ферментов микроорганизмов их населяющих. Протеин в рубце расщепляется до аммиака и ЛЖК. Степень расщепления сырого протеина зависит от его физических и химических характеристик. По этим характеристикам протеин разных кормов значительно отличается.

Не расщепляемый в рубце протеин или кишечный протеин. Это протеин, не расщепляющийся в рубце, и проходящий без существенного изменения в кишечник.

Растворимый протеин. Это белковые и небелковые азотистые вещества растворимые в жидкости рубца. Растворимость зависит от физико-химических свойств азотистых веществ. Чем выше растворимость протеина, тем больше его расщепляется в рубце.

Идеальный протеин. Термин используется в свиноводстве и птицеводстве. Это кормовой протеин, в котором соотношение отдельных незаменимых аминокислот к доступному лизину идеально или физиологически обусловлено.

В зависимости от количества протеина все корма можно разделить на 3 группы (в основе деления лежит содержание переваримого протеина в 1 кормовой единице): богатые протеином - 110 и более г на кормовую единицу (90 и более на 1 ЭКЕ) (зеленая масса бобовых трав, сено и сенаж из них, зерновые бобовые корма, жмыхи и шроты, корма животного происхождения и др. Корма, бедные протеином, содержат менее 85 г (70 г) переваримого протеина (солома, свекла, картофель, силос кукурузный и др.). Корма со средним содержанием протеина: количество переваримого протеина в 1 кормовой единице - от 86 до 110 г (70-90 г на 1 ЭКЕ).

Соотношение протеина, энергии и сухого вещества в кормах

Таблица 1

Корма	Соотношение переваримого протеина, энергии и сухого вещества
	ПП/к.ед	ПП/ЭКЕ (КРС)	ПП/ЭКЕ (свиньи)	% ПП в СВ (КРС)	% ПП в СВ (свиньи)
Трава искусственного пастбища	105	83	-	7,5	-
Клеверо-тимофеечная смесь	112,5	100	90	9	9
Сено разнотравное	107	86	-	6,6	-
Сено клеверное	150	108	109	9,4	9
Сенаж разнотравный	79	65	65	4,6	4,2
Сенаж клеверный	97	86	86	7,2	6,5
Силос кукурузный	70	61	74	5,6	6,8
Травяная мука клеверная	132	112	124	10	10
Солома яровая пшеничная	40	18,4	-	1,1	-
Свекла кормовая	75	53	59	7,5	8,3
Зерно ячменя	74	94	92	12,5	13,7
Зерно гороха	163	173	149	22,6	22,9
Шрот подсолнечный	374	364	309	42,9	42,9
Молоко цельное	110	122	114	25,4	25,4
Рыбная мука	582	497	429	63,4	63,4

Амиды представляют собой азотсодержащие соединения небелкового характера. В зоотехническом плане в состав этой группы органических и минеральных соединений входят свободные короткоцепочные полипептиды, аминокислоты и их амиды, соли аммония, нитраты и нитриты, нуклеиновые кислоты. Ценность амидов неодинаковая и зависит от содержания в них азота (от 7 до 21 %). Амиды растений являются промежуточным продуктом синтеза или распада белков. Высокое содержание амидов обнаруживается у молодых зеленых растений, у которых бурно протекает фотосинтез; у корнеплодов количество амидов в сыром протеине значительно увеличивается по мере продления сроков хранения; при силосовании от 40 до 60 % белков распадается под воздействием гидролитических ферментов микроорганизмов. Питательную ценность для животных с однокамерным желудком представляют только полипептиды, аминокислоты и их амиды. Повышенное содержание амидов иного характера (солей аммония, нитратов и нитритов, нуклеиновых кислот) может вызывать отравления, однако жвачные животные способны утилизировать эти соединения за счет содержащихся вих преджелудках микроорганизмов.

Качество протеина кормов определяется содержанием и соотношением в нем отдельных аминокислот. Исходя из этого, кормовой протеин может быть полноценным и неполноценным. Полноценный протеин содержит не просто достаточное количество заменимых и незаменимых аминокислот, а главное подобранных в оптимальных соотношениях друг к другу. Если эти условия не выполняются, то такой протеин назвать полноценным нельзя.

1.2 Рыбная мука

Рыбная мука -- один из лучших источников полноценных белков животного происхождения в комбикормах. В одном килограмме этого продукта содержится от 10 до 14,5 МДж обменной энергии и до 700 г переваримого протеина. Переваримость рыбной муки животными и птицей составляет 90-97%, что на порядок выше аналогичного показателя многих растительных источников протеина, в том числе соевого шрота и зернобобовых культур. Кроме того натуральная рыбная мука представляет большую ценность как источник незаменимых аминокислот и используется для балансирования аминокислотного состава комбикормов. Протеин рыбной муки содержит в хорошо усваиваемом виде метионин и цистин (25-30 г/кг), лизин (45-55 г/кг), треонин и триптофан. Натуральная рыбная мука является также источником кальция, фосфора, жира, содержит комплекс витаминов: группа В, включая В4 и В12, А, D и Н.

1.2.1 Польза от использования рыбной муки в рыбных комбикормах

Добавление рыбной муки в корма повышает их пищевую ценность, вкусовую привлекательность, а также усвоение веществ и пищеварение. Сбалансированный аминокислотный состав в комплексе с другими животными и растительными компонентами ускоряют рост и снижают стоимость корма. Высококачественная рыбная мука обеспечивает весь спектр важнейших аминокислот, фосфолипидов и жирных кислот (докозагексаеновая кислота и эйкозапентаеновая кислота). Питательные вещества муки способствуют повышению сопротивляемости организма заболеваниям. Её внесение помогает в создании рациона питания для оптимального развития рыбок. Стоит отметить, что добавление муки в рацион водных организмов способствует снижению загрязнения среды за счет лучшеусвояемости.

1.2.2Белковая ценность рыбной муки

Высококачественная рыбная мука обычно содержит 60-72% сухого белка. С точки зрения питательности рыбная мука является преимущественно источником животного белка, который вносится в рацион питания животных рыборазводческих хозяйств, в частности, рыб и креветок. Обычно корма рыб содержат 32-45% общегобелка, тогда как креветок - 25-42%. Процентное содержание рыбной муки в рационе для карпа и тиляпии может варьировать от 5 до 7%, тогда как в случае форели, лосося и некоторых морских рыб оно составляет 40-55%. Для крупного рогатого скота доля муки может составлять менее 5% от сухого вещества кормовой смеси.

белок пищевой рыбный протеин

Состава белков в компонентах кормовой смеси

Таблица 2

Важные аминокислоты	Рыбная мука(64.5%)	Мясная мука(55.6%)	Продукт переработки мяса домашней птицы (59.7%)	Кровяная мука (89.2%)	Мука соевых бобов (50.0%)
Аргинин	3.82	3.60	4.06	3.75	3.67
Гистидин	1.45	0.89	1.09	5.14	1.22
Изолейцин	2.66	1.64	2.30	0.97	2.14
Лейцин	4.48	2.85	4.11	10.82	3.63
Лизин	4.72	2.93	3.06	7.45	3.08
Метионин + Цистеин2	2.31	1.25	1.94	2.32	1.43
Фенилаланин + Триозин3	4.35	2.99	3.97	8.47	4.20
Треонин	2.31	1.64	0.94	3.76	1.89
Триптофан	0.57	0.34	0.46	1.04	0.69
Валин	2.77	2.52	2.86	7.48	2.55

Хотя любой полноценный корм должен включать белки, его пищевая ценность определяется, главным образом, аминокислотным составом белков и уровнем их усвояемости. Во время пищеварения в кишечнике животных белки расщепляются на аминокислоты, которые непосредственно будут усваиваться. Не смотря на то, что любому живому организму необходимо 22 аминокислоты, не все из них могут синтезироваться самим организмом. Те аминокислоты, которые могут быть получены только из среды, называются незаменимыми. В рацион питания должно входить 10 незаменимых аминокислот: аргинин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин. Остальные аминокислоты можно не включать в кормовую смесь, потому что они могут синтезироваться организмом животного. Белки, которые не содержат некоторые из незаменимых аминокислот, являются несбалансированными и имеют низкую пищевую ценность. Аминокислоты, представленные в количествах, отвечающих потребностям животных, называются лимитированными. Зерновые культуры и другие растения не обладают высокой питательной ценностью, потому что в ихсоставе обычно отсутствуют незаменимые аминокислоты, такие как лизин и метионин. Соя и мука других бобовых, часто используемые в рационе питания большинства животных, например, свиней и кур, является хорошим источником лизина и триптофана, однако имеющих недостаток серосодержащих аминокислот,метионина и цистеина. Для удовлетворения требований питательной ценностиможет производится включением в состав кормовой смеси дополнительных белков, однако это очень дорого. Кроме того, представленность аминогруппы в составе белков приводит к загрязнению воды. В случае рыб, она поглощается вместе с белками и затем выделяется из жабр в виде аммония. Последний очень токсичен для рыбок и должен удаляться путем фильтрации. Качество различных компонентов кормовой смеси зависит от аминокислотного состава белков, усвояемости белков, условий хранения и свежести продукта. Как правило, растительные белки, даже будучи представленными в большей мере, обладают гораздо худшей усвояемости по сравнению с рыбной мукой. Поэтому их использование может привести к снижениютемпов роста и потребления корма рыбами. Усвояемость белка, входящего в состав рыбной муки, составляет около 95%, тогда как для растительного белка данный показатель варьирует от 75 до 96% в зависимости от вида растения. Сложность поглощения растительного белка определяется особенностями структуры клеточной стенки растений. В данном случае они связаны с неперевариваемыми неструктурированными углеводами (олигосахариды) и структурными волокнами (целлюлоза), которые препятствуют использованию белка в большинстве кормов. Антипищевые факторы, которые влияют на пищеварение, прием пищи и метаболизм, также могут быть токсичны. Например, природный антипищевой фактор, содержащийся в неприготовленных соевых бобах, ингибитор трипсина Кунитца, предотвращает ферментативное расщепление трипсином белков вкишечнике животных. Латирогены, находящиеся в турецком горохе, также разрушают связи между коллагеновыми волокнами. Коллаген самый распространенный белок в составе соединительных тканей животных. Тиаминазы, обнаруженные в сырой рыбе, как известно, разрушают тиамин (витамин B1), а авидин яичного белка связывает биотин, другой водорастворимый витамин группы B. Госсипол, антипищевой фактор в муке или масле семян хлопчатника, токсичен для животных и снижает плодовитость самцов. Рыбная мука лишена любых антипищевых факторов. Более того, в ней содержатся компоненты, в частности,глутаминовая кислота, улучшающие вкус и делающие кормовую смесь более привлекательной для рыб.

1.2.3 Состав рыбной муки

При организации кормления высокопродуктивных сельскохозяйственных животных в условиях бездефицитного обеспечения кормами, при современном техническом уровне оснащения животноводческих помещений используют от 20 до 30 показателей химического состава кормов и более.

Нередко, однако, ограничиваются определением содержания в кормах шести групп веществ: воды, сырого протеина, сырой клетчатки, сырого жира, сырой золы и безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ).

Содержание воды (влажность) определяют путем высушивания кормов до постоянной массы в сушильных шкафах, а также экспресс-методами с помощью специальных приборов. Температура, при которой высушивают корм, в зависимости от типа прибора и исходной влажности корма составляет от 60…65 до 160 С. Влажность корма колеблется обычно от 10 до 85 %. При составлении рационов чаще учитывают не влажность, а содержание сухого вещества в корме, определяемое как разность между 100 % и влажностью. Это обусловлено тем, что вода является нейтральным веществом, а сухое вещество представлено питательными веществами, и важно не количество съеденного животным корма, а количество поглощенного им сухого вещества.

Наибольшее значение имеет фракция сухого вещества, называемая сырым протеином. Основная часть сырого протеина приходится на белки, или протеины, состоящие из остатков аминокислот. Доля азота в белках составляет около 16 %. Для перевода азота в сырой протеин для кормов из зеленой массы растений, соломы, зерна кукурузы и зерновых бобовых культур применяют коэффициент 6,25, для зерна пшеницы, ржи, ячменя -- 5,83, для семян масличных культур -- 5,8, молока -- 6,38. Содержание азота определяют методом Кьельдаля. Определенный с помощью этого метода азот входит в состав не только белков, но и во все азотсодержащие вещества корма (свободные аминокислоты, амиды кислот, гликозиды, алкалоиды, дубильные вещества и другие химические соединения), за исключением солей азотной кислоты, или нитратов.

Таким образом, название «сырой» указывает на то, что речь идет не о белке как определенном химическом веществе, а о совокупности веществ, среди которых белок является основным. То же самое можно сказать о сырой клетчатке, сыром жире, сырой золе. В растительных кормах содержание сырого протеина в основном зависит от вида растений и срока их уборки, а также от доз вносимых азотных удобрений.

Липиды рыб могут быть разделены на жидкий рыбий жир и твердые жиры. Хотя большинство жиров экстрагируются в процессе приготовления рыбной муки, обычно в её составе остается 6-10% (границы нормы - 4-20%). Липиды рыб прекрасно усваиваются всеми видами животных и являются источником полиненасыщенных жирных кислот семейств омега-3 и -6. Среди омега-3 жирныхкислот рыбной муки и жира больше всего представлены линоленовая, докозагексаеновая и эйкозапентаеновая кислоты. Как докозагексаеновая, так и эйкозапентаеновая кислоты продуцируются и проходят по пищевой цепи от мелких водорослей и зоопланктона до рыб, питающихся ими. Рыбная мука и жир содержат больше омега-3 кислот, чем омега-6. Масло, получаемое из соевых бобов и семян хлопчатника, напротив, включают линоленовую кислоту омега-6 семейства. Некоторые растительные жиры, например, семян канолы и льна содержат линоленовую кислоту семейства омега-3, однако в них наблюдается недостаток докозагексаеновой и эйкозапентаеновой жирных кислот. Необходимость липидов в рационе питания рыбок связана с их важными функциями в построении клеточной мембраны и определении её основных свойств. Мембрана является полупроницаемым гибким слоем животной клетки, она контролирует поступление питательных и других веществ внутрь и наружу клетки. Мембрана защищает клетку и состоит из бислоя липидов, белков и некоторого количества углеводов. Липиды, поступающие в составе кормовой смеси, поддерживают текучесть мембраны при возрастании или снижении температуры организма, а также защищают клетку от значительных изменений давления, с которым сталкивается рыба на различной глубине. Жирные кислоты, в частности, важны для нормального развития личинок, роста рыб и их размножении. Они используются при построении кожи, нервной системы, головного мозга, зрительной системы. Полиненасыщенные жирные кислоты участвуют в создании иммунитета и сопротивляемости патогенныморганизмам, а также в снижении стресса. Стоит отметить, что рыбная мука содержит ценные фосфолипиды, жирорастворимые витамины и стероидные гормоны.

1.2.4 Энергетическая ценность

Липиды, входящие в состав рыбной муки, не только обеспечивают полноценный набор жирных кислот, но также обладает высокой энергетической ценностью. Так как в рыбной муке очень мало углеводов, то её энергетическая ценность целиком определяется липидами и белками. Качество и количество жира в муке зависит от вида, физиологического состояния, пола, репродуктивного статуса, возраста, области обитания вылавливаемой рыбы и методов её обработки. Липиды рыбной муки и жира очень хорошо усваиваются всеми животными, особеннорыбками, креветками, домашними птицами, свиньями и жвачными, например, коровами, овцами и козами. У этих представителей всасывание достигает 90% и более. Если рацион питания не обеспечивает достаточного количества энергии, то начнут расщепляться ценные белки, из которых будет выделяться аммиак. Высококачественная рыбная мука содержит антиоксиданты или вещества, снижающие возможность порчи продукта токсичными компонентами, продуцируемых живыми клетками. Например, липиды, особенно, полиненасыщенные жирные кислоты, легко разрушаются и протухают под действием кислорода. Использование антиоксидантов предотвращает окислительные процессы в муке, и, тем самым, сохраняет или стабилизирует энергетически ценные полиненасыщенные жирные кислоты. Без стабилизации энергетическая ценность муки может снизиться на 20%. Перед внедрениемантиоксидантов в рыбоперерабатывающую промышленность, практиковалось использование вращающихся свай для равномерного рассеивания тепла в муке, образующегося в результате окислительных процессов. К сожалению, рыбная мука имеет тенденцию самовоспламеняться и вызывать пожары на кораблях и складах. Сегодня антиоксиданты исключают возможность воспламенения.

1.2.5Минералы и витамины

Когда для анализа состава нутриентов берутся образцы корма, то предполагается сжигание части образца и изучение пепла. В норме, количество пепла в муке составляет 17-25%. Повышенное количество свидетельствует о высоком содержании минералов, особенно кальция, фосфора и магния. Кальций и фосфор составляют наибольшую часть сухого вещества. В отличие от фосфора, обнаруживаемого в растениях, фосфор рыбной муки легко усваивается большинством видов животных. Растительный же фосфор находится в составе органического соединения, фитата, и не доступен для моногастричных животных, имеющих один отдел в желудке, например, свиней, собак и человека. Жвачные животные, такие как овцы, коровы и козы, могут переваривать фитат, благодаря популяции микроорганизмов, находящихся в рубце (первый отдел желудка). Состав витаминов рыбной муки очень вариабелен и зависит от нескольких факторов: происхождение и состав выловленной рыбы, способ приготовления муки и свежесть продукта. Состав жирорастворимых витаминов в рыбной муке чрезвычайно низок,потому что они экстрагируются при получении рыбьего жира. Рыбная мука является источником с умеренным содержанием витамином группы B, особенно кобаламина (B12), никотиновой кислоты, холина, пантотеновой кислоты и рибофлавина. Высокое качество и концентрация питательных веществ, особенно, сбалансированный аминокислотный состав, а также жирных кислот и высокая энергетическая ценность делают рыбную муку незаменимым компонентом в рационе питания большинства видов аквакультивирования и многих наземных видов животных. Благодаря составу нутриентов, высокой усвояемости и вкусовымкачествам, она рассматривается основа при создании любой кормовой смеси для рыб. Большинство коммерческих кормов для рыб, креветок, домашней птицы, свиней, крупного рогатого скота и других животных, например, норок, содержат в своем составе рыбную муку. Маловероятно, что в будущем производители рыбной муки и жира будут способны удовлетворять спрос фермерских хозяйств. В практикеаквакультивирования должен существовать подход оптимального использования муки в рационе питания, что поможет минимизировать затраты на кормление.Высокая питательная ценность, в частности, высокое содержание белка (свыше 65%), делает её одним из наиболее дорогих компонентов кормовой смеси. К сожалению, в настоящий момент очень мало известно о естественных пищевых потребностях большинства разводимых видов. Кроме того, неизученной остаетсястепень усвоения различных компонентов корма представителями данных видов. В рыбоводстве доминирует подход, предполагающий использование больших порций корма в рационе с высоким содержанием муки, что не требует глубоких познаний физиологии культивируемого вида. Тем не менее, с каждым годом все острее встаетвопрос рационального использования животного сырья. Поэтому активно ведется поиск новых технологий в совокупности с изучением пищевых потребностей рыб для того, что частично или полностью заменить рыбную муку более широкодоступным растительным или животным сырьем. В настоящее время на полностью растительном рационе, включающем муку соевых бобов, семенахлопчатника, кукурузную и пшеничную мучку, с добавлением лизина и метионина, успешно выращивается молодь сомов, карпов, тиляпий до коммерческих размеров. Однако высокие темпы роста личинок и мальков этих рыб все ещё обеспечивается внесением рыбной муки.

1.3 Пример контроля качества рыбной муки

1.3.1 Органолептические исследования: цвет, консистенция, запах рыбной муки, запах и консистенция жира

При постоянных исследованиях рыбной муки грамотный специалист первые, предварительные, выводы о качестве может сделать уже по органолептическим показателям. Цвет и особенно запах у рыбной муки очень специфичны. При добавлении мясной муки запах у смеси либо очень слабый, либо характерен для животных жиров (особенно при использовании свиных шкварок). Если жир экстрагировать диэтиловым эфиром, а затем эфир полностью выпарить в вытяжном шкафу, то консистенция застывшего (в отличие от жидкого рыбьего жира) при комнатной температуре экстракта жира млекопитающих укажет на фальсификацию рыбной муки животной, а запах экстракта подтвердит это.



1.3.2 Определение перекисного и кислотного числа жира

Данные исследования позволяют оценить качество жира рыбной муки. В «Методических указаниях по диагностике и профилактике токсической дистрофии сельскохозяйственной птицы» (№ 115-6а от 15.08.1984г.) с Дополнениями (№ 117.7 от 18.01.1985г.) ГУВ Минсельхоза СССР для животных жиров, к которым отнесен и жир рыбной муки, кислотное число должно быть не более 20 мг КОН на 1 г жира, а перекисное число - не более 0,1% I2 . Если значение кислотного числа составляет 21 - 30 мг КОН, такая мука обычно слабо токсична, а свыше 30 - токсична. Для перекисного числа жира подобной зависимости не наблюдалось.

1.3.3 Метод определения протеина по Барнштейну

Очень показателен метод определения протеина по Барнштейну. Он был разработан для дрожжей, так как дрожжи выращивают на азотосодержащей среде, и необходимо оценить качество очистки дрожжей от среды и определить истинный протеин дрожжей без небелкового азота среды выращивания. Данный метод не указан в действующем стандарте на рыбную муку (ГОСТ 2116-82).

При определении протеина по Барнштейну полипептидные цепи (истинный протеин) выпадают в осадок под воздействием сернокислой меди, а в растворе остается небелковый азот, свободные аминокислоты, дипептиды. Раствор фильтруют, а фильтр с осадком используют для определения протеина по Кьельдалю. По разнице между сырым протеином и протеином по Барнштейну оценивают качество рыбной муки. Для качественной рыбной муки разница должна быть в пределах 4 - 8 %. Если она меньше 4%, то это косвенно указывает на фальсификацию рыбной муки, мясной и/или перьевой мукой, а если больше 8%, то наиболее вероятна фальсификация небелковым азотом неорганического происхождения.



1.3.4 Аминокислотный состав муки

Определение аминокислотного состава рыбной муки дает информацию о питательной ценности, а так же возможных фальсификациях. В таблицах по питательности можно найти содержание аминокислот, характерное для натуральной рыбной муки в зависимости от содержания сырого протеина. Сравнивая табличные данные и те, что получены в результате аминокислотного анализа, можно сделать некоторые выводы: при снижении содержания лизина и значительном повышении содержания аргинина наиболее вероятна фальсификация перьевой мукой; если лизина немного ниже нормы, но завышен пролин, то при фальсификации могли использовать премикс на основе отрубей; если снижено содержание лизина и метионина при высоком содержании сырого протеина, то возможна фальсификация неорганическими азотосодержащими соединениями; повышение содержания метионина при заниженном лизине может указывать на фальсификацию мясной мукой. Однако данные аминокислотного анализа желательно оценивать в комплексе с результатами микроскопических исследований.

Наиболее часто исследование кормов проводят по четырем незаменимым аминокислотам - лизину, метионину, цистину и триптофану. Для различного количества протеина в рыбной муке характерны определенные концентрации этих аминокислот. Естественно, что с повышением уровня протеина повышается и процент содержания аминокислот.

Концентрация протеина и аминокислот в кормах, %

Таблица 3

Протеин	Лизин	Метионин	Метионин + цистин	Триптофан
52	4,60	1,49	2,05	0,54
58	4,75	1,67	2,43	0,60
63	5,56	1,80	2,39	0,65
68	5,65	2,00	3,05	0,71



Если при определенном уровне протеина в рыбной муке концентрации аминокислот значительно ниже указанных в данной таблице, то можно предполагать о наличии неорганических азотосодержащих соединений в ее составе.

Для того чтобы исследование качества протеина рыбной муки было эффективным, необходимо одновременно анализировать в ней сырой и перевариваемый протеин и содержание небелкового азота. Так, если рыбная мука имеет высокий протеин, но была сфальсифицирована за счет добавления азотистых неорганических веществ, то коэффициент перевариваемости такого протеина будет тоже высоким, так как в ходе анализа небелковая часть азота попадает с перевариваемым протеином в одну фракцию. Эта мука будет казаться качественной, однако действительную ценность ее протеина можно выявить только при дополнительном исследовании на содержание небелкового азота. И наоборот, если в рыбной муке количество небелкового азота оказалось в норме, то нельзя, основываясь только на одном этом показателе, утверждать, что такая рыбная мука доброкачественная, так как она могла быть приготовлена из трудноусваиваемого сырья. Качество такой рыбной муки можно выявить при дополнительном анализе ее протеина на перевариваемость.

Следовательно, для того чтобы всесторонне оценить биологическую полноценность протеина рыбной муки, необходимо проводить комплексное исследование ее по вышеперечисленным показателям.

1.4 Принцип метода Къельдаля по определению содержания общего азота

В зависимости от финансовых возможностей предприятия и наличия специального оборудования, метод Къельдаля применяют в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах. Принцип метода остается одним и тем же, но при автоматизации в два-три раза возрастает производительность труда оператора, при этом уменьшается влияние человеческого фактора на конечный результат. Кроме того, снижаются в два раза энергозатраты и в три-четыре раза -- количество вредных выбросов в окружающую среду.

Определение общего азота по методу Къельдаля проводится в три основных этапа: минерализация (разложение) образца; нейтрализация кислоты концентрированной щелочью с последующей перегонкой (дистилляцией) водяным паром; титрование перегнанного дистиллята раствором кислоты или щелочи известной концентрации (титрантом).

Минерализацию (разложение) образца проводят при температуре 400-440єС в концентрированной серной кислоте в присутствии катализатора. Азот (N) из образца в виде аммиака связывается с серной кислотой с образованием сульфата аммония ((NH4)2SO4). Минерализат охлаждают, а затем разбавляют водой и нейтрализуют концентрированной натриевой щелочью, в результате чего образуется гидроокись аммония.

NH4OH + H2SO4 => (NH4)2SO4 + H2O

(NH4)2SO4 + 2NaOH => 2NH4OH + Na2SO4

Это нестойкое соединение, которое распадается на аммиак и воду при нагревании. В нашем случае -- при обработке обычным водяным паром.

Дальше наступает этап перегонки (дистилляции) паром. Аммиак вместе с паром попадают в приемную колбу, где аммиак связывается со специальным раствором -- ресивером. Таковым может служить серная, редко -- соляная, кислота, но чаще всего используют раствор борной кислоты, особенно в полуавтоматических и автоматических системах.(См. рис 1,2)

Рис.1 Установка типа Кьельдаля

1 - колба вместимостью 1000 см3;

2 - капельная воронка вместимостью 100 см3;

3 - каплеуловитель;

4 - холодильник;

5 - приемная колба вместимостью 250 см3;

6 - подъемный столик;

7 - колбонагреватель или электроплитка с регулятором температуры, или газовая горелка.

Рис. 2 Аппарат для отгонки аммиака с водяным паром

1 - приемная колба;

2 - холодильник;

3 - каплеуловитель;

4 - отгонная колба;

5, 9 - воронки;

6, 7, 8 - краны;

10 - парообразователь

Затем дистиллят (ресивер со связанным аммиаком) титруют. Прямое титрование (кислотой) проводят, если в качестве ресивера применялась борная кислота, если же ресивером служили другие кислоты, то проводят обратное титрование (щелочью). По количеству реагента, который был истрачен на титрование связанного аммиака, определяют содержание общего азота. Это значение умножают на 6,25 и получают массовую долю сырого протеина

1.5 Причины расхождения результатов испытаний в разных лабораториях

Существует несколько основных причин, по которым результаты по одним и тем же образцам корма или сырья, исследованным в разных лабораториях по методу Къельдаля, показывают различное содержание сырого протеина. Это: гомогенность образца, масса навески, объем кислоты для минерализации, соотношение катализатор/кислота, тип катализатора, время и температура минерализации, оборудование для перегонки и титрования. Все эти факторы влияют на достоверность исследований.

1.5.1 Гомогенность образца

Этот фактор особенно критичен для образцов с высоким содержанием протеина, таких как рыбная, мясная/мясокостная и перьевая мука. После размола в каждой единице объема такого продукта все его составляющие (кости, мышечная ткань, а для мясокостной муки из птицы -- дополнительно перо и содержимое кишечника) должны содержаться в тех же пропорциях, что и в самом образце. Если в пробу, предназначенную для определения сырого протеина, попадет больше костей, результат будет занижен, если больше пера и/или мышечной ткани -- завышен. В обоих случаях он будет недостоверен.

Подобную картину можно наблюдать и при анализе образцов с низком содержанием протеина, но с высоким содержанием пленок/лузги (оболочек, шелухи) -- ячменя и овса. Если в пробу попадет больше пленок (при размоле они обычно как бы всплывают наверх), результат будет занижен. Аналогичная ситуация может сложиться и с рассыпной готовой продукцией, особенно при ее расслоении при транспортировке. В связи с этим размалывать навеску образца необходимо так, чтобы размер частиц по возможности не превышал 1 мм, хотя это и проблематично для мясной и мясокостной муки, особенно с высоким содержанием жира.

1.5.2 Масса навески

Оптимальной навеской при определении азота по методу Къельдаля является навеска продукта, содержащего от 10 до 100 мг азота. Например, в рыбной муке, согласно сопроводительным документам поставщика, содержится 65% сырого протеина. Это значит, что в 1 г рыбной муки должно содержаться 650 мг сырого протеина или 104 мг общего азота (при делении на коэффициент 6,25). Таким образом, нам подходит навеска рыбной муки в диапазоне от 0,1 г (10,4 мг азота) до 0,96 г (99,8 мг азота). При этом следует помнить, что очень маленькая навеска не будет репрезентативной, что снизит достоверность результатов, особенно для образцов с низкой гомогенностью. В то же время при взятии очень большой навески, хотя и репрезентативной, увеличиваются продолжительность ее сжигания, а возможно даже неполное сжигание, объем используемого титранта и время титрования. Таким образом, для данного образца рыбной муки с ожидаемым содержанием сырого протеина на уровне 65% оптимальной можно считать навеску 0,6-0,8 г.

Для жмыхов, шротов, дрожжей, полножирной сои, БВМК мы обычно берем навеску 0,7-0,9 г; для зерновых, молочной сыворотки, премиксов -- 1,0-1,2 г; для кровяной муки -- 0,3-0,4 г, для комбикормов -- 0,8-1,0 г.



1.5.3Объем кислоты для минерализации

При применении метода Къельдаля в классическом (ручном) варианте требуемый объем концентрированной серной кислоты для минерализации навески составляет 25 мл, в полуавтоматическом или автоматическом (на специальном оборудовании) -- 12 мл. (Принцип расчета этой цифры обычно указывают в руководствах для пользователей, прилагаемых к оборудованию для определения сырого протеина.) При недостаточном объеме кислоты разложение образца будет неполным, а результат исследования -- неверным (часто заниженным).

Соотношение катализатор/кислота носит принципиальный характер и влияет на скорость и полноту минерализации образца. Чистая концентрированная серная кислота кипит при температуре 338°С, а разложение образца начинается при 373°С. Для того чтобы повысить температуру кипения кислоты до необходимого уровня (иначе она частично испарится до начала процесса минерализации), добавляют катализаторы -- соли различных металлов. В зависимости от вида катализатора соотношение кислота/катализатор колеблется в диапазоне от 1,4 до 2,0.

1.5.4Вид катализатора

При определении азота методом Къельдаля чаще применяют так называемые медные, селеновые и ртутные катализаторы. Наиболее эффективным признан катализатор на основе окиси ртути (HgO), так как по сравнению с другими катализаторами в его присутствии разложение всех видов образцов происходит в 1,5-2 раза быстрее. Однако с экологической точки зрения от ртутного катализатора отказываются в пищевой и комбикормовой промышленности по всему миру. Селеновый и медный катализаторы по своей эффективности приблизительно одинаковы. Наиболее доступен, надежен и безопасен в работе медный катализатор, представляющий собой смесь 7 г сернокислого калия и 0,8 г сернокислой меди. Его в основном и используют при проведении исследований методом Къельдаля.

1.5.5 Время и температура минерализации

При использовании медного катализатора время, необходимое для полной минерализации (разложения) при температуре 420°С, обычно составляет 50-60 мин для всех видов сырья и готовой продукции при условии правильного выбора размера навесок.

Процесс минерализации условно разделим на два этапа: на первом этапе, когда минерализат становится прозрачным, восстановление азота составляет 95-100% (в зависимости от вида образца); на втором -- восстанавливается оставшийся азот. При недостаточных времени и температуре минерализации результаты исследования могут быть занижены из-за неполного восстановления азота. Поэтому после осветления раствора процесс минерализации следует продолжить еще как минимум 10-15 мин. Однако если сильно превысить необходимые для разложения образца время (в 1,5-2 раза) и температуру (более 440°С), возможны потери азота уже от излишнего испарения кислоты, особенно при большой мощности вытяжной системы. Также возможны потери в самом начале процесса разложения из-за повышенного пенообразования, когда образец остается на стенках колбы или даже выплескивается из нее, а также активного испарения при излишне мощной работе вытяжной системы. Пенообразование характерно для образцов с повышенным содержанием жира, а также для жидких образцов. Для гашения пены используют октанол.

Все перечисленное выше может привести к искажению результатов, обычно -- к занижению.

1.5.6 Перегонка (дистилляция) и титрование

При работе ручным, или классическим, методом Къельдаля возможен ряд типичных ошибок. Например, при неправильной сборке перегонного устройства концентрированную щелочь для нейтрализации минерализата иногда приливают не в собранную перегонную систему, а в отдельную колбу для перегонки, которую только потом присоединяют к системе. В этом случае в колбе происходит термическая реакция (взаимодействие концентрированной кислоты и щелочи), при которой часть азота испаряется. Кроме того, часто трубка холодильника перегонной системы не погружена в ресивер (как это указано в ГОСТ), то есть висит над горлышком приемной колбы. Поэтому пар с аммиаком не «пробулькивает» через ресивер, а просто капает в приемную колбу. Потери азота в этом случае неизбежны (испарение аммиака в окружающую среду) и могут достигать 10% от его общего содержания в образце.

Очень важно внимательно относиться к концентрации (титру) кислот или щелочей, которыми оттитровывается дистиллят. Если раствор для титрования будет приготовлен даже изгосударственного стандарт-титра с действующим сроком годности, его необходимо обязательно перепроверять, так как не всегда он соответствует заявленной концентрации.

1.6 Конструкция Vapodest 20

Корпус (1) изготовлен из химически устойчивого пластика и отличается исключительной долговечностью. Сенсорная панель управления (2), стойкая к агрессивным средам, обеспечивает легкость управления прибором. Информация обо всех стадиях выполнения программы, а также сообщения об ошибках воспроизводятся на дисплее (3). В рабочем пространстве располагаются реакционный сосуд (4), каплеуловитель (5), холодильник (6), приемная колба (7) и тефлоновые трубки для подачи реагента (8) и водяного пара (9).

Защитная дверца (10) из плексигласа предохраняет от брызг и позволяет наблюдать за ходом процесса. В качестве реакционного сосуда применяются колбы Къельдаля с широким горлом. Для дозирования реагента и снабжения парогенератора дистиллированной водой используются специальные насосы. Генератор пара оснащен контроллером давления и защитой от перегрева, которые обеспечивают полную безопасность. Его мощность может варьироваться в диапазоне 40-100%, что существенно расширяет аналитические возможности прибора.

Фиксация зажимным устройством пробирки с анализируемой пробой в приборе (11). Добавление определенного количества реагента в реакционный сосуд через тефлоновую трубку (8) согласно активированной программе. Подача перегретого пара из парогенератора через заданное программой время по трубке (9) для быстрой отгонки определяемого вещества в приемную колбу (7). По окончанию дистилляции прибор сразу готов для дальнейшей работы. Оператор должен лишь сменить реакционный сосуд и приемную колбу.

Рис.3 Внешний вид Vapodest 20

1.7 Фотометрический индофенольный метод определения азота

Сущность метода заключается в разложении органического вещества пробы концентрированной серной кислотой с образованием солей аммония и последующем фотометрическом определении азота в виде окрашенного индофенольного соединения, образующегося в щелочной среде при взаимодействии с салицилатом и гипохлоритом натрия и имеющего максимум светопоглощения при 655 нм. Концентрация азота в фотометрируемых растворах должна быть 0,01-0,14 мг/см3.

1.8 Титриметрический или объемный метод анализа

1.8.1 Сущность метода и его достоинства

Титриметрический или объемный метод анализа является одним из методов количественного анализа. В основе этого метода лежит точное измерение объемов растворов двух веществ, реагирующих между собой. Количественное определение с помощью титриметрического метода анализа выполняется довольно быстро, что позволяет проводить несколько параллельных определений и получать более точное среднее арифметическое. В основе всех расчетов титриметрического метода анализа лежит закон эквивалентов. По характеру химической реакции, лежащей в основе определения вещества, методы титриметрического анализа подразделяют на следующие группы: метод нейтрализации или кислотно-основного титрования; метод окисления- восстановления; метод осаждения и метод комплексообразования.

Титрование - это постепенное прибавление титрованного раствора реагента (титранта) к анализируемому раствору для определения точки эквивалентности. Титриметрический метод анализа основан на измерении объема реагента точно известной концентрации, затраченного на реакцию взаимодействия с определяемым веществом.

Точка эквивалентности - момент титрования, когда достигнуто эквивалентное соотношение реагирующих веществ. Достигнув точки эквивалентности, титрование заканчивают и отмечают объем раствора, пошедший на данную реакцию. Следовательно, в титриметрическом методе анализа первостепенное значение имеет точное определение точки эквивалентности. Точку эквивалентности определяют по изменению окраски индикатора (химического индикатора) или с помощью инструментальных индикаторов, приборов фиксирующих измене какого-то свойства среды в процессе титрования.

Индикаторы - это вещества, которые изменяют свое строение и физические свойства при изменении среды. В области точки эквивалентности индикатор изменяет свой цвет, образует осадок или вызывает какой-то другой наблюдаемый эффект.

1.8.2 Методы титрования

В титриметрическом методе анализа используются различные типы химических реакций. В зависимости от характера применяемой химической реакции различают следующие методы титриметрического анализа:

- кислотно-основное титрование;

- осадительное титрование или осаждение;

- комплексонометрическое титрование или комплексонометрия;

окислительно-восстановительное титрование или редоксиметрия.

По применяемым реагентам титриметрические методы анализа подразделяются на следующие виды:

- ацидометрическое титрование (титрант кислота - НС1 или Н2SO4);

- алкалиметрическое титрование (титрант - щелочь - NaOH или Ba(OH)2);

- перманганатометрическое титрование (титрант - KМnO4);

- хроматометрическое титрование (титрант - K2Cr2O7);

- йодометрическое титрование (титрант I2 или KI) и т.д.

1.8.3 Метод кислотно-основного титрования

Метод объемного анализа, заключающийся в постепенном прибавлении раствора известной концентрации (стандартный раствор) к анализируемому раствору.

Основан на реакции нейтрализации. Результат титрования вычисляют по объему и концентрации рабочего раствора в точке эквивалентности. Рабочими растворами при определении кислот служат щелочи КОН, NaOH (алкалиметрия); при определении оснований -- сильные кислоты НС1, H2S04 (ацидиметрия). В процессе титрования имеет место постепенное изменение рН раствора с особо резким скачком вблизи точки эквивалентности. Для фиксирования точки конца титрования используются индикаторы химические (лакмус, фенолфталеин, тимолфталеин, метилоранж, метилрот и др.).

Важно правильно выбрать индикатор; точка эквивалентности должна попадать в интервал перехода окраски индикатора. Например, при титровании слабого основания сильной кислотой точка эквивалентности достигается в кислой среде. В этом случае титрование следует вести в присутствии метилоранжа, изменяющего свой цвет в диапазоне рН 3,0-4,4; фенолфталеин и лакмус дадут большую индикаторную ошибку (раствор будет перетитрован). При титровании слабой кислоты сильным основанием точка эквивалентности достигается в щелочной среде - нужно использовать фенолфталеин. При титровании сильной кислоты сильным основанием и наоборот точка эквивалентности соответствует рН 7; в качестве индикатора выбирают лакмус или фенолфталеин.