1. Введение

Важнейшей задачей современной медицины является профилактика различных заболеваний и пропаганда здорового образа жизни. Ведущая роль в решении этих задач принадлежит использованию полноценных продуктов питания, что, в свою очередь, связано с благоприятной экологической обстановкой. Большой вред экологии наносят отходы сельскохозяйственного производства. Основные пути избавления от этих отходов — сжигание. Это приводит к образованию большого количества диоксида углерода, а также токсических, агрессивных и, в ряде случаев, огнеопасных веществ: оксида углерода, различных оксидов серы и аммиака, альдегидов, кетонов, спиртов, карбоновых кислот [1]. Однако многочисленные исследования учёных разных стран показали, что пищевые отходы, получаемые в процессе переработки фруктов и овощей, могут быть использованы в качестве потенциального источника биологически активных соединений [2], [3].

Опрос фермеров Ставропольского Края и Кабардино-Балкарии, занимающихся выращиванием овощной продукции, показал, что на их полях после сбора урожая остаётся много листьев белокочанной капусты. Эти листья очень редко используются как корм для скота, а, в основном, остаются на полях и гниют, что не благоприятно сказывается на экологической обстановке. Целесообразнее перерабатывать эти отходы, а именно, получать из них порошкообразный продукт, который в отличие от самих листьев может храниться длительное время.

Целью исследования явилось изучение возможности применения внешних листьев белокочанной капусты для получения сухого экстракта, который может быть использован в качестве пищевой добавки к корму сельскохозяйственных животных.

2. Методы и принципы исследования

Для анализа были использованы листья позднеспелого сорта белокочанной капусты (Brassica oleracea var. capitata L.), семейство Крестоцветные Зиелонор F1, предоставленные фермерами Кабардино-Балкарии Майского района.

Влажность сырья (W) определяли в соответствии со статьёй ГФ XIV «Методы анализа лекарственного сырья» [4] и рассчитывали по формуле:

где m — масса до высушивания, г;

m1 — масса после высушивания, г.

2.1. Получение сухого экстракта на основе водного извлечения из нативного (не подвергнутого сушке) сырья внешних листьев

Верхние листья тщательно промывали проточной водой, измельчали до размера частиц 1–2 см, загружали в стеклянную ёмкость, дважды заливали холодной дистиллированной водой до зеркала и настаивали каждый раз в течение часа. Эти порции воды сливали и в дальнейшем не использовали. Листья массой 100 г заливали новой порцией холодной дистиллированной воды (соотношение сырье: вода = 1:10) и настаивали при комнатной температуре в течение трёх суток. Полученное извлечение фильтровали через двойной слой бязи, фильтрат объемом 830 мл выпаривали на водяной бане до получения густого экстракта массой 6,2 г и окончательно сушили в течение 24 часов до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 800С. Было получено в среднем 3,9 г сухого остатка, выход составил 3,9%. Сухой экстракт представляет собой порошок коричневого цвета, практически без остатка растворимый в воде.

2.2. Определение нитратов в растительных объектах

Испытание исходного сырья и сухого остатка на наличие остаточных нитратов проводили методом, который основан на реакции нитратов с кислотой дисульфофеноловой [5]. Данный метод был выбран потому, что позволяет определить содержание нитратов как в свежем сырье, так и в сухом экстракте. Содержание нитратов в миллиграммах на 100 г исследуемых объектов (листьев и сухом остатке из водного извлечения) рассчитывали по формуле:

где С — количество нитратов по градуировочному графику, мг/мл;

Н — навеска анализируемого вещества, г;

V — объём фильтрата, мл;

V1 — объём фильтрата для выпаривания, мл.

2.3. Построение градуировочного графика

Для построения градуировочного графика использовали раствор калия нитрата с концентраций С=1 мг/мл. 1 мл стандартного раствора калия нитрата помещали в выпарительную чашку, упаривали досуха на водяной бане. К сухому остатку в выпарительной чашке приливали 1 мл кислоты дисульфофеноловой, смачивая всю поверхность чашки. По истечении 10 минут, в чашку добавляли 10 мл дистиллированной воды. Для нейтрализации полученного раствора приливали 10% раствор натрия гидроксида до значения pH=7. Приготовленный желтый раствор переносили количественно в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводили дистиллированной водой до метки, тщательно перемешивали.

Далее из полученного раствора с концентрацией 1 мг/мл калия нитрата готовили серию растворов различной концентрации (таблица 1).

Полученные разбавления исследовали на спектрофотометре СФ 103 в кварцевых кюветах (толщина слоя 10 мм) при длине волны 410±2 нм. В качестве раствора сравнения использовали дистиллированную воду.

Качественное и количественное содержание аминокислот, как в исходном сырье, так и в сухом остатке из водного извлечения определяли на базе ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», в аккредитованной научной лаборатории «Корма и обмен веществ» с помощью аминокислотного анализатора INGOS AAA 500 с программным обеспечением Clariti chromatography Software.

2.4. Определение водорастворимых полисахаридов (ВРПС) в сухом остатке

Сухой остаток исследовали также на наличие водорастворимых полисахаридов (ВРПС). С этой целью 3,5 г этого остатка растворяли в 35 мл воды дистиллированной, выдерживали экстракт в течение 24 часов при комнатной температуре. Далее экстракт полисахаридов фильтровали через бумажный фильтр и высаживали 2–3-кратным количеством спирта этилового 95%-ного. Выпавший светло-серый осадок отфильтровывали, сушили при комнатной температуре, затем в эксикаторе с кислотой серной концентрированной до постоянной массы. Было получено 0,32 г осадка, выход составил 9,14%.

Моносахаридный состав ВРПС устанавливали методом гидролиза кислотой серной в концентрации 1 моль/л в течение 24 часов. Идентификацию моноз в гидролизате определяли методом хроматографии на бумаге (БХ) с достоверными образцами свидетелей. В качестве элюирующих систем были использованы: 1) бутанол кислота уксусная вода (4:1:2) и этилацетат кислота уксусная кислота муравьиная вода (18:3:1:4). Хроматограммы проявляли анилинфталатным реактивом при нагревании до 100 – 1050С в сушильном шкафу. Моносахариды проявлялись фиолетовыми (коричневыми) пятнами.

3. Основные результаты

На первоначальном этапе была определена влажность сырья. Установлено, что для данного сорта W=88,5%.

В настоящее время проблемой утилизации отходов разных видов капуст интересуются многие исследователи. Это объясняется распространённостью и легкой доступностью этого сырья. С использованием листьев капуст предлагается получать: биосорбент меди, кадмия, свинца из сточных вод [7], биогаз [8], биоуголь [9]; применять в качестве источника пероксидазы [10]. Высушенные и измельчённые листья наиболее часто предлагается использовать в качестве корма для животных [11], [12]. Применение сухого экстракта на основе водного извлечения позволяет, с одной стороны, выделить из сырья такие важные нутриенты как аминокислоты и растворимые углеводы, с другой стороны — снизить опасность попадания в него остатков целого ряда пестицидов и гербицидов, например, хлорсодержащих и ароматических соединений, которые ограниченно растворимы в воде [13]. Однако в воде хорошо растворимы нитраты. Причины накопления нитратов в растениях разные [14], [15], в том числе не правильное применение азотсодержащих удобрений. В связи с этим используемое сырьё — листья капусты и сухой экстракт — проверяли на содержание нитратов. С этой целью были исследованы УФ-спектры экстракта верхних листьев капусты и стандартного раствора калия нитрата с дисульфофеноловой кислотой. Результаты приведены на рисунках 1 и 2.

Как видно из рисунков 1 и 2 характер кривой и максимум поглощения (λ = 410 нм) совпадают. Измеряли спектры поглощения для всех приготовленных растворов калия нитрата (таблица 2).

Результаты обрабатывали с помощью программного обеспечения Microsoft Excel по методу наименьших квадратов (МНК) (рис. 3) и строили градуировочный график зависимости концентрации калия нитрата (С) от плотности поглощения (А) (рис. 4).

Уравнение градуировочного графика — расчета концентрации: А=0,9121∙С; коэффициент корреляции r = 0,906. Другие валидационные характеристики методики рассчитывали по фармакопейной статье [16].

Результаты количественного определения нитратов во внешних листьях белокочанной капусты и в сухом экстракте приведены в таблице 3.

Содержание нитратов в сухом остатке выше, чем в таком же количестве нативного сырья, однако сухой экстракт предлагается использовать в виде водного раствора в соотношении экстракт — вода 1:2. В этом растворе содержание нитратов не будет превышать допустимые нормы СанПиН (0,1–0,05%) [17].

Важнейшим компонентом корма животных являются аминокислоты. С целью установления полноты извлечения различных аминокислот из сырья используемым методом, сравнивался аминокислотный состав сухих листьев капусты, с аминокислотным составом сухого остатка, полученного из водного извлечения.

Результаты исследования листьев белокочанной капусты и сухого остатка из водного извлечения на наличие свободных аминокислот представлены в таблице 4.

Как видно из таблицы 4, концентрация некоторых аминокислот в сухом экстракте выше по сравнению с сухими листьями. Корма, которые чаще всего используют для животных, страдают недостаточным содержанием незаменимых аминокислот. В сухом экстракте из верхних листьев капусты некоторые незаменимые аминокислоты накапливаются. Увеличивается содержание валина (с 0,62% до 0,91%), метионина (с 0.13% до 0,26%), фенилаланина (с 0,65% до 0,96%) и гистидина (с 0,29% до 0,44%). Данные аминокислоты участвуют в метаболизме белков, углеводов и липидов, влияют на состояние молочных желез и качество молока и мяса (особенно валин и метионин). Метионин необходим для увеличения яйценоскости птиц.

Содержание сырого протеина в 100 г сухих листьев, что, с учётом влажности, соответствует в среднем 870 г используемого в корм животных нативного сырья, составила 14,31 г, а в 100 г сухого остатка 26,17 г. Это свидетельствует, о концентрировании белковой фракции в сухом экстракте.

Содержание отдельных аминокислот в корме животных, обычно рассчитывают в процентах от массы сырого протеина [18]. Суммарное содержание: всех аминокислот, незаменимых аминокислот, лизина, метионина, глицина, а также суммы цистина и метионина было рассчитано для сухого остатка, который предлагается использовать в качестве кормовой добавки. Результаты представлены в таблице 5. Приоритетный выбор аминокислот, массовая доля которых представлена в таблице, обусловлен тем, что лизин и метионин, в рационе животных считаются особо незаменимыми, их называют критическими. Глицин является незаменимой для цыплят. Цистин в обмене белков некоторых животных на 30–40% заменяет незаменимую кислоту — метионин, поэтому, важно знать их суммарное содержание в кормах [18].

Анализ полученных данных показал, что массовая доля незаменимых аминокислот, по отношению ко всем аминокислотам, содержащихся в сыром протеине, составляет 24,66%, лизина, глицина и метионина — 5,04%, 12,30%, 6,24% соответственно. На сумму цистина и метионина приходится 14,94%. Масса небелкового азота в 100 г сухого остатка составила 9,34 г.

Следовательно, сухой остаток, полученный из листьев белокочанной капусты, может служить дополнительным источником важных аминокислот в питании животных.

При экстракции водой растительных объектов в извлечение переходят водорастворимые полисахариды. Содержание полисахаридов в сухом экстракте после кислотного гидролиза составляет всего 0,1%, в их состав входят глюкоза, галактоза и рамноза.

4. Заключение

Внешние листья белокочанной капусты можно использовать для получения добавки к корму животных, как дополнительный источник аминокислот, особенно незаменимых. Обязательна предварительная проверка исходного сырья на допустимое количество нитратов. Остаток листьев, после выделения из них водорастворимой фракции, может быть подвергнут силосованию.

The additional file for this article can be found as follows: