В животноводческой отрасли низкобелковые злаки часто дополняются импортной соей, на замену которой все чаще предлагается люпин местного выращивания.
Люпин (Lupinus angustifolius) представляет собой устойчивую, высокобелковую альтернативу, но его питательная ценность ограничена антипитательными факторами, в частности фитиновой кислотой, которая хелатирует необходимые минералы.
Культивируемые в разнообразном климате, желтый люпин (Lupinus luteus) и узколистный люпин (Lupinus angustifolius) являются наиболее распространенными видами в Европе.
Семена люпина богаты белком (примерно 40% от сухой массы) и клетчаткой с низким содержанием крахмала, что способствует постепенному высвобождению глюкозы и поддерживает здоровье кишечника. Кроме того, люпин содержит ненасыщенные жирные кислоты, необходимые минералы, такие как кальций и магний, и витамины, включая ниацин и витамин E. Эти питательные вещества делают люпин жизнеспособным источником корма как для моногастричных, так и для жвачных животных. Кроме того, люпин не содержит ингибиторов протеазы и содержит лишь следовые количества лектинов, в отличие от других бобовых, что ещё больше повышает его пригодность в качестве корма для животных.
Семена люпина однако содержат антинутриенты, такие как глюкозинолаты, которые могут раздражать кишечник, танины, которые препятствуют усвоению железа, и фитиновую кислоту (около 1,2 г/100 г), которая связывает минералы, такие как цинк, магний и кальций, снижая их биодоступность. Дефицит цинка из-за высокого потребления фитата может ухудшить рост и иммунитет.
Методы обработки, такие как замачивание, проращивание и ферментация, особенно молочнокислая ферментация, могут снизить уровень фитата до 90%, улучшить усвоение минералов и поддержать полезную микробиоту кишечника, хотя они также могут вызвать потерю питательных веществ или образование биогенных аминов (например, гистамина, тирамина), если их не контролировать.
Кормовые пробиотики часто включают в себя молочнокислые бактерии (например, Lactobacillus, Bifidobacterium) и дрожжи из рода Saccharomyces, которые, как правило, видоспецифичны. Пробиотики способствуют гомеостазу кишечника, улучшают усвоение питательных веществ и могут повышать устойчивость к внешним стрессовым факторам. Пребиотики, которые являются неперевариваемыми соединениями, также приносят пользу здоровью кишечника, стимулируя полезную микрофлору и снижая pH содержимого пищи. Они ферментируются кишечными бактериями в короткоцепочечные жирные кислоты, такие как ацетат, бутират и пропионат. Эти кислоты служат источниками энергии и проявляют противовоспалительные свойства, способствуя здоровью кишечника и пролиферации клеток.
Низкое содержание алкалоидов в культурных сортах люпина минимизирует риск токсичности, но дикие виды богаты хинолизидиновыми алкалоидами, которые могут вызывать желудочно-кишечные и неврологические проблемы. Промывка семян помогает снизить уровень алкалоидов за счёт вымывания. В целом, люпин является перспективной альтернативой сое в кормах для животных, сочетая высокое содержание белка, клетчатки и биологически активных соединений с низким содержанием антинутриентов и адаптируемостью к различным климатическим условиям.
Методы переработки, в частности ферментация, повышают питательную ценность люпина и поддерживают здоровье кишечника. Это особенно важно для молодых животных, чья незрелая пищеварительная система требует тщательно сбалансированных источников белка для стимуляции развития рубца, снижения расстройств пищеварения и обеспечения эффективного отъема, что в конечном итоге снижает потребность в дорогостоящих заменителях молока при сохранении темпов роста.
В данном исследовании, проведенном учеными Лодзинского технологического университета, Польша, оценивались методы снижения содержания фитиновой кислоты в горьком люпине (Lupinus angustifolius) и их влияние на биодоступность минералов и микробиоту кишечника.
Для оптимизации люпина в качестве устойчивой, обогащенной питательными веществами альтернативы соевым кормам были протестированы термическая обработка, гидролиз фитазы, спонтанная и контролируемая ферментация с использованием молочнокислых бактерий.
Целью исследования было сравнить четыре метода снижения содержания фитиновой кислоты в семенах горького люпина: термическую обработку, применение фитазы, спонтанную ферментацию и контролируемую ферментацию с выбранными изолятами, а также оценить их влияние на состав питательных веществ, микробиологический профиль, биодоступность минералов и образование короткоцепочечных жирных кислот. Кроме того, был проведен метагеномный анализ для оценки изменений в искусственной пищеварительной системе.
Исследование проводилось в 2024 году в четыре этапа.
На первом этапе семена горького люпина подвергались четырем методам снижения содержания фитиновой кислоты: термической обработке, ферментативному расщеплению фитазой, спонтанной ферментации и контролируемой ферментации с бактериальными изолятами, полученными из ферментированной кукурузы и люпина. Эффективность каждого метода оценивалась путем измерения содержания фитиновой кислоты.
На втором этапе проводились физико-химические и микробиологические анализы обработанных компонентов корма, включая определение pH, сухого вещества, протеина, сырой клетчатки, простых сахаров и содержания молочнокислых бактерий.
На третьем этапе основное внимание уделялось измерению уровней выбранных микро- и макроэлементов до и после снижения содержания фитиновой кислоты с целью оценки влияния каждого метода на биодоступность минералов.
На заключительном этапе компоненты корма были протестированы в искусственной пищеварительной системе, имитирующей желудочно-кишечный тракт молодого теленка, уделяя особое внимание образованию короткоцепочечных жирных кислот, разветвленных жирных кислот и молочной кислоты. Также был проведен метагеномный анализ микробного сообщества. В систему были внесены фекалии 9-недельного теленка для воссоздания условий рубца с достаточной микробной активностью для ферментации клетчатки.
Методы исследования снижение содержания фитиновой кислоты
1. Контролируемая ферментация люпина: 5% инокулята добавляли к измельченной биомассе люпина с водопроводной водой таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение бактерий в материале. Предварительно измеряли сухую массу биомассы, чтобы определить объем инокулята, который необходимо внести в биомассу для получения конечного силоса. После тщательного перемешивания ферментируемый материал помещали в герметичные вакуумные мешки, что позволяло создать анаэробные условия, благоприятствующие ферментации. Ферментация силоса проводилась при температуре 20 ± 1 °C в течение 8 недель.
2.Спонтанная ферментация люпина проводилась путём добавления водопроводной воды к измельчённым семенам люпина и упаковки их в герметичные вакуумные пакеты, что позволяло создать анаэробные условия, благоприятствующие ферментации. Силос ферментировался при температуре 20 ± 1 °C в течение 8 недель.
3.Термическая обработка: семена люпина смешивали с водопроводной водой в соотношении 1:2 и варили при температуре 100 °C до размягчения в течение 4 часов.
4.Переработка люпина ферментативным методом: семена люпина замачивали в водопроводной воде в соотношении 1:2, а затем измельчали в кухонном комбайне. К биомассе добавляли фермент фитазу бактериального происхождения Axtra® PHY 5000G Premixture в пропорции 0,4 г на 1 кг корма и тщательно перемешивали в течение 20 минут при температуре 20 ± 1 °C.
Выводы. Контролируемая ферментация привела к наибольшему снижению фитиновой кислоты (96,37%), значительно улучшив доступность минералов. Симулированное пищеварение показало, что ферментированный люпиновый корм положительно повлиял на микробиоту кишечника, увеличив численность Lactobacillus.
Ферментативная и термическая обработка сохранили больше белка. Однако они были менее эффективны в удалении фитиновой кислоты. Результаты исследования показывают, что контролируемая ферментация является перспективной стратегией для повышения питательной ценности кормов на основе люпина, предлагая устойчивую альтернативу рационам скота на основе сои.
Источник: Agriculture 2025, doi.org/10.3390/agriculture15192061
