Autori: Đuro Vukmirović
e-mail: djuro.vukmirovic@fins.uns.ac.rs
Institut za prehrambene tehnologije, Novi Sad
Centar za animalne proizvode i hranu za životinje
.
Skrob
Pored celuloze, skrob je u prirodi najšire rasprostranjena organska materija. To je najvažniji rezervni materijal biljaka, koji se nagomilava u plodovima, semenu, korenu i krtolama u obliku skrobnih granula. U zavisnosti od botaničkog porekla, skrobovi se razlikuju po hemijskoj strukturi, veličini i obliku skrobne granule, pa samim tim i po funkcionalnim i senzorskim svojstvima (Radosavljević i sar., 2009.). Skrob se u značajnom procentu nalazi u velikom broju gajenih biljaka, kao što su žita (50-80%SM), leguminoze (25-50%SM) i krtole (60-95%SM) (Mercier i sar., 1989.).
Skrob se sastoji od dva polimera glukoze, amiloze i amilopektina. Amiloza je linearni polimer koji se sastoji od nekoliko hiljada glukoznih jedinica povezanih α-1-4 vezama. Amilopektin je razgranat makromolekul, sa stepenom polimerizacije 104-105, sa sličnim ali kraćim linearnim lancima (15-45 glukoznih jedinica) i α-1-6 vezama na mestima grananja. α-1-6 veze čine 4-5% od ukupnog broja veza molekula amilopektina (Mercier i sar., 1989.). U proseku skrob se sastoji od 20-30% amiloze i 70-80% amilopektina. Skrobovi određenih vrsta kukuruza (voštani kukuruz), ječma i pirinča sadrže preko 90% amilopektina, a postoje i skrobovi sa 55-85% amiloze (visokoamilozni kukuruz). Odnos amiloze i amilopektina predstavlja jedan od najvažnijih parametara koji značajno utiče na funkcionalna svojstva skroba. Istraživanja su pokazala da struktura skrobne granule, interakcije sa drugim komponentama (lipidi, proteini) kao i uslovi procesa prerade, utiču na svarljivost skroba i na njegovo ponašanje prilikom procesiranja kao i osobine nakon procesiranja (Radosavljević i sar., 2009.).
Granule skroba su tzv. pseudokristali i sastoje se od kristalnih (sačinjenih uglavnom od amilopektina) i amorfnih regiona. Kristalni regioni su veoma otporni na prodiranje vode, dok kroz amorfne regione voda slobodno prolazi. Skrob u hladnoj vodi formira nestabilnu suspenziju. Zagrevanjem na temperaturu od oko 55⁰C dolazi do bubrenja pri čemu granule mogu primiti količinu vode od oko 50% u odnosu na sopstvenu masu. To je reverzibilan proces i granule se vraćaju u početno stanje hlađenjem i sušenjem. Međutim, daljim zagrevanjem (60-80⁰C) granule nastavljaju da bubre i gube kristalnu strukturu. Na kraju pucaju i formiraju gel. To je proces želatinizacije skroba. On započinje u amorfnim regionima granule, a na kraju se razlažu i kristalni regioni (Nocek i sar., 1991.).
Žitarice su zastupljene u visokom udelu u smešama za ishranu životinja. Skrob je glavni sastojak zrna žita (tabela 1) i bogat izvor energije za gajene životinje (Svihus i sar., 2005.). Zbog toga je važno poznavati njegovo ponašanje, kako u digestivnom sistemu životinja, tako i prilikom različitih tehnoloških procesa: mlevenja, kondicioniranja, ekstrudi- ranja, peletiranja, sušenja, hlađenja.
Tabela 1 – Prosečan sadržaj skroba žitarica (Riaz, 2007.)
| Sadržaj skroba [%SM] | |
| Kukuruz | 73 |
| Pšenica | 65 |
| Sirak | 71 |
| Ječam | 60 |
| Ovas | 45 |
| Pirinač | 75 |
Pravilnim procesiranjem postiže se poboljšanje nutritivne vrednosti hrane za životinje jer se različite komponente (skrob, proteini, vlakna) prevode u svarljiviji oblik. Takođe, postižu se i optimalne fizičke osobine proizvedene hrane. Međutim, suviše intenzivan ili suviše dug tretman može dovesti do smanjenja nutritivne vrednosti i pogoršavanja fizičkih osobina gotovog proizvoda. Treba voditi računa da se u većoj meri ne umanji nutritivna vrednost prilikom podešavanja procesnih parametara u cilju dobijanja što boljih fizičkih karakteristika.
.
Razlaganje skroba u digestivnom sistemu životinja
Skrob je osnovni izvor energije u ishrani svih gajenih životinja, izuzev riba. Želatinizacija značajno povećava podložnost skroba enzimskoj razgradnji u digestivnom sistemu zbog gubitka kristalne strukture, čime se olakšava hidratacija i delovanje digestivnih enzima. Koeficijent korelacije 0,96 je utvrđen između količine želatinizovanog skroba i njegove podložnosti amilolitičkoj razgradnji.
Razgradnja skroba kod monogastričnih životinja (psi, mačke, živina, svinje) praktično u potpunosti se odvija u tankom crevu. Kod preživara, deo skroba razlaže želudačna mikroflora (mikroflora rumena-buraga) i koristi za svoje energetske potrebe. Razgradnja u rumenu treba da bude ograničena kako bi se izbegla acidoza (nizak pH) rumena i da bi dovoljna količina bila na raspolaganju za razgradnju u tankom crevu, za energetske potrebe životinje. Razgradnja skroba u tankom crevu odvija se pod dejstvom α-amilaze, dekstrinaze i glukoamilaze, pri čemu je kod nekih životinjskih vrsta α-amilazna aktivnost prisutna u pljuvački, tako da već u ustima dolazi do manjeg stepena razgradnje skroba (Svihus i sar., 2005.).
Kod monogastričnih životinja, različite kategorije životinja imaju različitu sposobnost razgradnje skroba. Tako je mesojedima (psi, mačke) potrebno obezbediti viši stepen želatinizacije nego svinjama ili živini. Ribe imaju veoma malu sposobnost razgradnje skroba, čak i kad je želatinizovan, tako da mu je osnovna funkcija uloga veziva u peletama. Takođe, količinom skroba određuje se iznos ekspanzije materijala pri ekstrudiranju. Time mu se podešava gustina i tako dobija tonuća ili plivajuća hrana za ribe (Veldman i sar., 1993.)
Frakcija skroba koja se ne razgradi u tankom crevu naziva se rezistentni skrob. U ogledima sa brojlerima (tovni pilići) utvrđena je ukupna razgradnja skroba manja od 82%. Takođe je utvrđeno variranje u zavisnosti od vrste cerealne sirovine. To ukazuje da određene unutrašnje osobine zrna žita utiču na razgradnju skroba u tankom crevu (Svihus i sar., 2005.).
Jedan od faktora je prisustvo rastvorljivih neskrobnih polisaharida, pre svega β-glukana i arabinoksilana (pentozana). Oni su sastavni deo ćelijskih zidova, pri čemu su β-glukani najzastupljeniji u ječmu i ovsu, a pentozani u pšenici i raži. Kako se radi o rastvorljivim i veoma dugačkim nerazgranatim ili slabo razgranatim molekulima, stvaraju se izrazito viskozni rastvori u digestivnom sistemu. Povećan viskozitet himusa otežava difuziju čestica, smanjuje apsorpciju hranjivih sastojaka i delovanje enzima. Time se, između ostalog, negativno utiče na razgradnju skroba. Odgovarajući enzimi (β-glukanaze i arabinoksilanaze) mogu da razgrade ove komponente i tako smanje viskozitet himusa te je njihovo dodavanje u hranu za brojlere opravdano (Veldman i sar., 1993.).
Međutim, kasnijim istraživanjima je pokazano da se čak ni pri dodatku enzima ne postiže potpuna razgradnja skroba. To ukazuje da još neki faktori utiču na njegovu razgradnju, a to je pre svega hemijski sastav granule.
Lipidi. Skrobovi žitarica sadrže 1-14% lipida, najčešće 5-10%, pa su lipidi najzastupljenije neskrobne komponente skrobnih granula. Uglavnom se sastoje od slobodnih masnih kiselina, najviše je palmitinske i linolenske, i fosfolipida. Skrobno-lipidni kompleks može dovesti do smanjene svarljivosti skroba smanjenjem dodirne površine između enzima i substrata, jer se najveći deo lipida nalazi na površini skrobnih granula. Prisutni lipidi negativno utiču i na bubrenje skroba, zbog povećane hidrofobnosti skrobne granule. Time se smanjuje iznos želatinizacije i svarljivost skroba.
Proteini. Skrobne granule najčešće sadrže manje od 0,3% proteina i oni su uglavnom koncentrisani na površini. U endospremu pšenice utvrđeno je prisustvo proteina friabilina na površini skrobnih granula, koji značajno utiče na veoma važnu kvalitativnu karakteristiku endosperma – tvrdoću. Tvrdoća značajno utiče na proces mlevenja. Friabilin je zastupljeniji kod mekih (brašnastih) zrna, dok ga kod tvrdih (staklavih) zrna ima veoma malo. Kod durum pšenice (izrazito tvrd endosperm) nije utvrđeno prisustvo friabilina. Friabilin, verovatno, narušava veze između skroba i proteinskog matriksa endosperma, tako da se mlevenje lakše odvija i dobija se finije mlivo sa manjom količinom oštećenog skroba. Dakle, površinski proteini indirektno, preko uticaja na proces mlevenja, utiču na svarljivost skroba. Moguć je i direktan uticaj površinskih proteina na razgradnju skroba jer i oni, kao i lipidi, mogu otežavati bubrenje, odnosno želatinizaciju, kao i kontakt sa digestivnim enzimima. Međutim, ovakvo delovanje najčešće nije jako izraženo, s obzirom da do njihove razgradnje dolazi pre razgradnje skroba, već u želudcu.
Utvrđeno je i da odnos amiloza/amilopektin utiče na svarljivost skroba, tako da što je veći, manja je svarljivost.
Veličina skrobnih granula. Što su skrobne granule manje specifična površina dodira enzima i supstrata je veća i time je razlaganje skroba bolje. Žitarice sa manjim skrobnim granulama (ovas, pirinač) imaju veću svarljivost skroba nego kukruz, pšenica ili krompir, koji imaju veće skrobne granule. Pored veće specifične površine, na bolju svarljivost manjih granula utiče njihov manji stepen kristaliniteta. Zbog toga, manje granule imaju veći kapacitet apsorbovanja vode čime se olakšava delovanje amilolitičkih enzima.
Prisustvo inhibitora α-amilaze utvrđeno je kod pšenice, raži, tritikalea i sirka, dok kod pirinča, kukuruza i ječma nije. Inhibitori α-amilaze kod pšenice su termolabilni albumini poreklom uglavnom iz endosperma. Utvrđeno je da smanjuju svarljivost skroba kod pacova i pilića kada su prisutni u većim količinama. Međutim, kasnijim ispitivanjima, korišćenjem hrane sa sadržajem inhibitora α-amilaze koji odgovara maksimumu pronađenom u pšenici, nisu utvrđeni negativni efekti. To je posledica razlaganja ovih inhibitora delovanjem želudačnog pepsina. Ipak, utvrđeno je da povećan sadržaj inhibitora α-amilaze dovodi do uvećanja pankreasa životinje, tako da se njihovo prisustvo ne sme zanemariti, makar u smešama koje ne prolaze termički tretman (Svihus i sar., 2005.).
Pored hemijske strukture, na razgradnju skroba u digestivnom sistemu životinja značajno može da utiče i pojava retrogradacije. Retrogradacija je proces kristalizacije želatinizovanog skroba pri kojem dolazi do agregiranja duplih heliksa amiloze i amilopektina. To je nepoželjan proces s obzirom da je retrogradirani skrob nesvarljiv. Kako se retrogradacija amilopektina odvija veoma sporo i potrebeno je više nedelja ili meseci da dostigne značajniju vrednost, retrogradacija amiloze se smatra najvažnijom. Da bi došlo do retrogradacije potreban je minimalan sadržaj vode od 20%. Istraživanjima je utvrđen sličan stepen retrogradacije u uzorcima sa 20, 30 i 40% vode, pri visokim temperaturama skladištenja. Poluvreme maksimalne retrogradacije bilo je 5,2 dana pri temperaturi skladištenja od 60°C, a kada je temperatura povećana na 80°C, poluvreme je smanjeno na 34 min. Ovo ukazuje da pod određenim uslovima može doći do retrogradacije u hrani za životinje, na primer odmah posle ekstrudiranja, pre nego što se dobijeni proizvod ohladi i osuši. Ipak, u savremenim metodama proizvodnje hrane za životinje retko dolazi do ove pojave.
.
Uticaj različitih načina procesiranja na svarljivost skroba
Kao što je rečeno, nativni skrob je u vidu granula i kao takav može da apsorbuje veoma malo vode na sobnoj temperaturi. Ali zagrevanjem u prisustvu vode, granule skroba bubre i pucaju. Time se formira gel sa gusto pakovanim molekulima amiloze i amilopektina, koji ima veliki kapacitiet apsorbovanja vode (Woodorf, 1993.). U prisustvu viška vode, većina skrobova želatinizuje na temperaturama između 50 i 70⁰C. Tokom želatinizacije dolazi do povećanja viskoziteta, što je rezultat bubrenja i nastajanja gela. Želatinizacija, pored toga što olakšava delovanje amilolitičkih enzima, može pozitivno da utiče na fizičke karakteristike proizvedene hrane za životinje vezivnim delovanjem na sastojke smeše (Svihus i sar., 2005.). Ali svakako treba imati u vidu da se promene skroba, do kojih dolazi pri proizvodnji hrane za životinje, odvijaju u maloj količini vode (17-30%, u zavisnosti od načina procesiranja i sastava smeše), koja nije dovoljna za potpunu želatinizaciju. Rezultat toga je da se u dobijenom proizvodu skrob nalazi u različitim fazama želatinizacije: neželatinizovane skrobne granule, oštećene granule, granule samo površinski želatinizovane, razbijene granule, fragmenti granula, potpuno želatinizovan skrob… (Riaz, 2007.) Za potpunu želatinizaciju na atmosferskom pritisku potrebno je najmanje 30-40% vlage. Međutim, i ekstrudiranjem se može postići potpuna želatinizacija pri znatno nižim sadržajima vlage (20-25%) pri temperaturama između 110-135⁰C, zahvaljujući kombinaciji termičkog tretmana, visokog pritiska i delovanja sila smicanja (Mercier i sar., 1989.).
Operacije koje se koriste u savremenoj proizvodnji hrane za životinje su: mlevenje, kondicioniranje, flekičenje, peletiranje, ekstrudiranje i ekspandiranje. Ove operacije mogu uticati na podložnost skroba razgradnji u digestivnom sistemu menjanjem njegovih karakteristika i interakcijom sa drugim komponentama smeše.
Parnim kondicioniranjem, a zatim peletiranjem može se postići količina želatinovanog skroba između 1-20%. To je nedovoljno da bi se značajnije uticalo na povećanje svarljivosti skroba i poboljšanje fizičkih karakteristika dobijenih peleta. Istraživanjima je utvrđeno da dolazi do značajnog povećanja kvaliteta peleta kada se povećava sadržaj želatinizovanog skroba u smeši koja se peletira. To ukazuje na potencijal skroba da deluje kao vezivno sredstvo kada je želatinizovan.
U operaciji ekspandiranja dodaje se do 80 g vode po kg materijala, postižu se temperature iznad 100⁰C i pritisci između 10-30 bara. U takvim uslovima, sadržaj želatinizovanog skroba dostiže 22-35%, što je nedovoljno da bi dovelo do značajnijeg povećanja svarljivosti, mada je za pojedine kategorije životinja i ovaj iznos dovoljan.
U operaciji ekstrudiranja dodaje se veća količina vode (do 180 g po kg), pritisci su nešto veći (do 40 bara), a temperatura prelazi 110⁰C. Zato se postiže veći stepen želatinizacije i značajno povećava svarljivost skroba.
Dakle, pri peletiranju i ekspandiranju, promene skroba su nedovoljne da bi se postiglo značajnije povećenje svarljivosti (zavisno od vrste životinje), dok je pri oštrijim uslovima, koji se ostvaruju pri ekstrudiranju (više temperature, veći sadržaj vode) i parnom flekičenju (dugotrajno kondicioniranje), želatinizacija kompletnija.
Pored želatinizacije, i druge pojave u procesu proizvodnje hrane za životinje utiču na svarljivost skroba. Prilikom procesiranja može doći do denaturacije inhibitora α-amilaze i time povećanja svarljivosti skroba. Visoke temperature i duže vreme procesiranja mogu dovesti do raskidanja glukozidnih veza i formiranja nesvarljive α-1-6 anhidroglukopiranoze, ali do ove pojave retko dolazi pri realnim uslovima proizvodnje. Procesiranje može dovesti do povećanja sadržaja amilozno-lipidnog kompleksa i tako smanjiti svarljivost. Utvrđeno je da do ovoga može doći pri oštrim uslovima koji se javljaju pri ekstrudiranju (Svihus i sar., 2005.).
.
Uticaj procesiranja na iskorišćenje skroba kod preživara
Do razgradnje skroba u rumenu (predželudac preživara) dolazi pod uticajem enzima prisutne mikroflore. Intenzitet razgradnje zavisi od porekla skroba (pšenični, kukuruzni, ječmeni…) i primenjenog načina procesiranja. Promene skroba do kojih dolazi prilikom procesiranja, a pre svega želatinizacija, dovode do njegove lakše razgradnje, kako od strane mikroflore rumena, tako i delovanjem enzima u tankom crevu (Nocek i sar., 1991.). Tu je potrebno napraviti određenu ravnotežu. Naime, količina skroba razgrađenog u rumenu treba da bude tolika da se obezbedi dovoljno energije za mikrofloru i ne sme da bude prevelika. Mikrobijalnom razgradnjom ugljenih hidrata nastaju lako isparljive kiseline, pre svega sirćetna, propionska i buterna. Prevelika razgradnja skroba dovela bi do sniženja pH-vrednosti rumena, što bi negativno uticalo na strukturu mikroflore. Optimalna razgradnja postiže se adekvatnim izborom hraniva u sastavu smeše i načinom procesiranja.
Skrobne granule žitarica ugrađene su u proteinski matriks u endospermu što može uticati na razgradnju skroba. Veze proteini-skrob su naročito jake kod kukuruza i sirka, što je razlog njegovog težeg razlaganja u rumenu. Uslovi procesiranja mogu da razruše proteinski matriks i time povećaju dostupnost skroba enzimskoj razgradnji. Međutim, u oštrijim uslovima, kakvi se javljaju pri ekstrudiranju, može doći do suprotnog efekta, odnosno do stvaranja nerazgradivog kompleksa između skroba i proteina.
Uticaj pojedinih operacija, pri proizvodnji hrane za preživare, na svarljivost skroba:
1) Mlevenje. Sa smanjenjem veličine čestica materijala povećava se stepen razgradnje skroba u rumenu. Mlevenjem se povećava specifična površina materijala, a nastaje i određena količina oštećenih skrobnih granula. Time se olakšava delovanje mikrobijalnih enzima i povećava količina skroba razgrađenog u rumenu. Na količinu oštećenih skrobnih granula utiče jačina veze između skroba i proteinskog matriksa koji ih okružuje. Kod kukuruza su ove veze prilično jake tako da se dobija visok udeo oštećenih granula u operaciji mlevenja. To donekle objašnjava zašto mlevenje više povećava razgradnju skroba u rumenu kad su u pitanju žitarice poput kukuruza nego kod žitarica poput ječma ili pšenice. Već je pomenuto da protein friabilin, prisutan kod pšenice, slabi veze između skroba i proteinskog matriksa kod mekih sorti pšenice, koje se uglavnom i koriste u životinjskoj ishrani. To uzrokuje manju količinu oštećenih skrobnih granula u procesu mlevenja.
2) Peletiranje. Pri peletiranju dolazi do dodatnog usitnjavanja čestica materijala, čime se povećava specifična površina. Takođe, usled delovanja pritiska i smicanja može se očekivati i određeni stepen razgradnje skroba i time povećano razlaganje u rumenu. Ispitivanjima je utvrđeno da se svarljivost skroba ječma, ovsa i pšenice ne povećava nakon peletiranja u uslovima niske vlage (oko 17%) i temperature oko 80⁰C (uslovi peletiranja). To se može objasniti ili niskim stepenom želatinizacije pri peletiranju ili velikom podložnošću ovih skrobova razgradnji u rumenu, čak i bez procesiranja. Istraživanjima je pokazan visok stepen razgradnje skroba ječma, ovsa i pšenice u rumenu u poređenju sa sirkom i kukuruzom.
3) Ekstrudiranje/ekspandiranje. S druge strane, utvrđeno je da je razgradnja skroba kukuruza i sirka u rumenu veća pri ekstrudiranju u poređenju sa peletiranjem. To je posledica većeg sadržaja vode, više temperature i dužeg vremena tretmana, što dovodi do većeg stepena želatinizacije. U poređenju sa ekstrudiranjem, operacija ekspandiranja podrazumeva niže temperature i pritiske i kraće vreme tretmana (Nocek i sar., 1991.). Međutim, i takvi uslovi su dovoljni pri proizvodnji hrane za preživare. Tako je jednim ispitivanjem određivana ukupna svarljivost skroba kukuruza. Svarljivost skroba iz netretiranog kukuruza bila je 84,5%, a u slučaju ekspandovanog kukuruza 96,3% (Lucht, 2009.).
Dakle, većina istraživanja ukazuje da mlevenje, peletiranje, ekspandiranje i ekstrudiranje povećavaju količinu skroba razgradivog u rumenu, kod hraniva sa visokim sadržajem skroba rezistentnog na razgradnju u rumenu (kukuruz, sirak). Isto važi i za razgradnju skroba u tankom crevu. Nasuprot tome, za sirovine čiji se skrob dobro razlaže u rumenu (pšenica, ječam, ovas), ni mlevenje ni ekstrudiranje ne pokazuju značajniji efekat na razgradnju skroba, dok je za ekspandiranje utvrđeno i određeno smanjenje količine skroba razgrađenog u rumenu (Svihus i sar., 2005.).
Da bi se izbegla suviše velika razgradnja u rumenu, skrob mora biti „zaštićen”. To se postiže korišćenjem komponenti sa visokim sadržajem tzv. by-pass skroba (skrob koji se ne razgrađuje u rumenu), kao što je kukuruz. Ali kukuruzni skrob je veoma stabilan te njegova razgradnja u tankom crevu može biti nedovoljna. Tretman u ekspanderu dovodi do modifikacije skroba, čime se povećava njegova razgradnja u tankom crevu i svarljivost se povećava za preko 10%. Takođe, smanjena emisija amonijaka ukazuje na njegovo intenzivnije prevođenje u proteine od strane mikroflore rumena, što znači da je mikroorganizmima na raspolaganju dovoljna količina energije (Riaz, 2007.).
.
Tehnološka uloga skroba u proizvodnji hrane za životinje
.
Kondicioniranje
Svim operacijama koje se primenjuju u proizvodnji hrane za životinje (peletiranje, flekičenje, ekspandiranje, ekstrudiranje) predhodi kondicioniranje materijala. Kondicioniranje je proces u kom se smeša, delovanjem povišene temperature, vlage i pritiska, prevodi u takvo fizičko stanje koje olakšava dalje procesiranje. Najznačajniji uticaj vlage i temperature pri kondicioniranju je na skrob i proteine, čije promene dovode do bolje svarljivosti, većeg kapaciteta uređaja koji slede, manjeg utroška energije i manjeg habanja opreme, kao i boljih fizičkih karakteristika proizvoda. Kondicioniranje vodenom parom se pokazalo pogodnijim od kondicioniranja dodavanjem vode. Naime, s obzirom da je para u gasovitom stanju, dolazi do njenog homogenog raspoređivanja u smeši. Kada para kondenzuje formira se tanak film vode oko čestica tako da prisutna voda kao i povišena temperatura dovode do fizičkih i hemijskih promena: omekšavanje čestica, denaturacija proteina i želatinizacija skroba. Ove promene olakšavaju međusobno vezivanje čestica (Thomas i sar., 1996.).
.
Peletiranje
Na evropskom tržištu 80-90% hrane za životinje je u peletiranom obliku. Samo se hrana za živinu, pre svega za koke nosilje, proizvodi u praškastom obliku (Kersten i sar., 2005.).
Skrob može da deluje kao vezivno sredstvo u procesu peletiranja. Da bi ostvario tu funkciju mora biti modifikovan, s obzirom da nativni skrob ne pokazuje vezivna svojstva. Do želatinizacije dolazi u fazi kondicioniranja, koja prethodi peletiranju, i u manjem iznosu pri samom peletiranju.
Utvrđena je pozitivna korelacija između količine preželatinizovanog skroba (skroba želatinizovanog u fazi kondicioniranja) i kvaliteta dobijenih peleta.
Upotrebom manjih otvora matrice peletirke utvrđen je veći stepen želatinizacije i bolje fizičke karakteristike peleta. Razlog za ovo je što se smanjenjem otvora matrice razvijaju veći pritisci u materijalu te dolazi do njegove bolje kompakcije, razvija se veća temperatura i dolazi do dodatne želatinizacije skroba.
Količina vode koja se koristi pri peletiranju je oko 17%, što je nedovoljno za potpunu želatinizaciju. Međutim, da bi vezivne karakteristike skroba došle do izražaja, dovoljno je da dođe do želatinizacije na površini čestica (Thomas i sar., 1997.).
Iako brojna ispitivanja ukazuju da se vezivna svojstva skroba pojačavaju intenziviranjem termičkog tretmana i želatinizacijom, uloga skroba u poboljšanju fizičkih svojstava peleta nije u potpunosti razjašnjena. Pojedina ispitivanja ukazuju da neke druge komponente, a ne skrob, imaju odlučujući uticaj na kvalitet peleta, a nekim ispitivanjima je čak utvrđena i negativna korelacija između stepena želatinizacije skroba i čvrstoće peleta.
U jednom istraživanju korišćena je smeša sastavljena od jednakih količina uljane repice, ribljeg brašna i ljuske ovsa. Ovi sastojci su izabrani kako bi se minimizirao sadržaj skroba i da bi dobijene pelete bile loših fizičkih svojstava. Time je omogućen jednostavan uvid delovanje skroba na fizička svojstva peleta.
Jednom delu ovog materijala dodato je 200 g po kg pšeničnog skroba i oba dela, sa i bez skroba, su bili toplo-peletirani (peletiranje sa prethodnim kondicioniranjem) ili hladno peletirani (bez kondicioniranja). Trećem delu je dodato 200 g po kg želatinizovanog pšeničnog skroba i ovaj materijal je podvrgnut toplom peletiranju. Rezultati su predstavljeni u tabeli 2.
Tabela 2 (Zimonja, 2009.)
| Materijal | |||||
| NS-HP | S-HP | NS-TP | S-TP | ŽS | |
| Skrob (g/kg) | 91 | 263 | 77 | 231 | 245 |
| Proteini (g/kg) | 576 | 435 | 614 | 445 | 456 |
| Mast (g/kg) | 168 | 159 | 169 | 152 | 156 |
| Suva materija (g/kg) | 907 | 907 | 881 | 882 | 889 |
| Količina želatinizovanog skroba (g/kg) |
– | 53 | – | 102 | 892 |
| Utrošak energije (kW) | 8,6 | 8,6 | 8,1 | 8,0 | 7,7 |
| Temperatura nakon peletiranja (⁰C) |
49,5 | 50,4 | 78,5 | 79,8 | 72,4 |
| Stabilnost peleta-Ligno uređaj (%) a |
4,5 | 0,8 | 56,8 | 33,1 | 48,6 |
NS – neskrobni materijal; nije dodat skrob, S – skrobni materijal; dodat skrob
HP – hladno peletiranje; bez kondicioniranja, TP – toplo peletiranje; sa kondicioniranjem materijala
ŽS – materijal sa dodatkom želatinizovanog skroba
a Uređaj u kome se 100g peleta izlaže struji vazduha u zatvorenoj komori u trajanju od 30s. Zidovi komore su u vidu sita odgovarajuće veličine otvora. Meri se procenat neoštećenih peleta merenjem mase peleta nakon tretmana.
Količina želatinizovanog skroba kod materijala kome je dodat nativni skrob u slučaju toplog-peletiranja bila je duplo veća (102 g/kg) u odnosu na hladno-peletirani materijal (53 g/kg). Materijal bez dodatog skroba ima srazmerno veći sadržaj proteina i masti. Čvrstoća peleta od materijala kome je dodat skrob, određena Ligno uređajem, bila je manja nego kod peleta od materijala kome nije dodat skrob. Iako se može uočiti poboljšanje kvaliteta peleta kod materijala kome je dodat želatinizovani u odnosu na onaj sa nativnim skrobom, kvalitet peleta je znatno bolji kod toplo-peletiranog materijala bez skroba, nego kod materijala sa dodatkom želatinizovanog skroba. Kvalitet peleta je bolji u slučaju toplog-peletiranja u poređenju sa hladnim.
Dakle, za skrob se smatra da deluje kao vezivo sredstvo kada je želatinizovan. Ovi rezultati to i potvrđuju, što se vidi poređenjem rezultata Ligno uređaja za hladno i toplo-peletirani materijal sa dodatkom skroba. Naime, kvalitet peleta je značajno bolji u slučaju toplog-peletiranja, a kada se pogledaju rezultati za materijal sa dodatkom preželatinizovanog skroba, u kome je sadržaj želatinizovanog skroba još veći, može se uočiti dalje povećanje kvaliteta peleta.
Međutim, najbolji kvalitet dobijen je sa toplo-peletiranim materijalom bez dodatog skroba. Ovde se vezivna svojstva mogu pripisati proteinima i ispitivanjima je utvrđena pozitivna korelacija između sadržaja proteina i kvaliteta peleta (Zimonja, 2009.).
Iz ovog istraživanja može se zaključiti da su vezivna svojstva proteina znatno izraženija od vezivnih svojstava skroba. Ipak, vezivna svojstva skroba ne smeju se zanemariti s obzirom da je dominantan sastojak u većini smeša za ishranu životinja. Takođe, rezultati ukazuju na značaj kondicioniranja materijala pre peletiranja kako bi vezivna svojstva proteina i skroba došla do izražaja.
.
Literatura
1. Kearns, J. O. 1993. Exstrusion of Aquatic Feeds. Technical Bulletin, American Soybean Association, Singapore
2. Kersten, J., Rohde H. R., Nef, E., 2005. Principles of Mixed Feed production. Agrimedia, Bergen/Dumme, Germany
3. Lucht, H. W., 2000. Expanded Feed and Pig Production. International Pig Topics, Volume 7, Number 2.
4. Lucht, H. W., 2001. The Importance of the Product Density in the Production of Fish Feed. Feed Tech, 5:1, s. 30-33.
5. Lucht, H. W., 2009. KAHL Expanders and Extruders. Presentation, Kahl Group, Hamburg
6. Mercier, C., Linko, P. and Harper J. M., 1989. Extrusion Cooking. AACC, St Paul, Minnesota
7. Nielsen, L. C. 1995. Danish Experiences with Structurized Pig Feed. VICTAM Symposium, Proceedings
8. Nocek, J. E., Tamminga, S., 1991. Site of Digestion of Starch in the Gastrointestinal Tract of Diary Cows and Its Effect on Milk yield and Composition. Journal of Diary Science 74, s. 3598-3629.
9. Radosavljević, M., Milašinović, M., Pajić, Z., Filipović, M., 2009. Skrob u hrani za životinje. XIII međunarodni simpozijum Tehnologija hrane za životinje, Zbornik radova, s. 20-28.
10. Riaz, M. N., 2007. Extruders and Expanders in Pet Food, Aquatic and Livestock Feeds. Agrimedia GmbH, Clenze, Germany
11. Robinson, R. 1970. Pelleting – Introduction and General Definitions. Feed Manufacturing Technology, American Feed Manufacturers Association, INC, USA
12. Svihus, B., Ulhen, A. K., Harstad, O. M. 2005. Effect of Starch Granule Structure, Associated Components and Processing on Nutritive Value of Cereal Starch. Animal Feed Science and Technology 122, s. 303-320.
13. Thomas, M., Zuilichem, D. J., Poel, A. F. B. 1996. Physical Quality of Pelleted Animal Feed. 2. Contribution of Processes and it’s Conditions. Animal Feed Science and Technology 64, 173-192.
14. Thomas, M., Vliet, T., Poel, A. F. B. 1997. Physical Quality of Pelleted Animal Feed, 3. Contribution of Feedstuff Components. Animal Feed Science and Technology 70, 59-78.
15. Veldman, A., Vahl, H. A, 1993. Xylanase in Wheat-based Broiler Diets. Enzymes in animal nutrition, Proceedengs of 1st Symposium Kartause Ittingen, Switzerland, October 13-16.
16. Woodroof, J. M. 1993. Dry Exstrusion Application in the Feed Industry. Technical Bulletin, American Soybean Association, Singapore
17. Zimonja, O. 2009: Current Issues in Pelleting in Respect to Physical Pellet Analyses. XIII Symposium Feed Technology, 1st workshop Feed-To-Food FP7 REGPOT-3, Novi Sad: Institute for Food Technology, s. 45-50.
18. http://www.redmills.co.uk/article.php?page=Investing-In-The-Future-The-Benifits-Of-Cereal-Processing