Журнал «Агротехника и технологии»
Возрастающая потребность в кормовом и пищевом белке стимулирует интерес к новым источникам пищевого белка растительного происхождения, то есть к зернобобовым культурам. В этой связи стоит вспомнить о люпине, который является незаслуженно забытым во всем мире
О возможности его использования как в виде корма для животных, так и в пищевой промышленности журналу «Агротехника и технологии» рассказали директор инновационного предприятия «Люпин-продукт» (Брянская область) Вячеслав Король и старший преподаватель Брянского филиала РЭУ им. Г. В. Плеханова Галина Лахмоткина.
Ценность люпина была известна давно, и ранее эта культура широко использовалась в сельском хозяйстве. Так, в начале 1970-х годов посевы этой зернобобовой культуры в СССР занимали около 2 млн га, в том числе на зерно более 500 тыс. га. Сейчас же Минсельхоз России даже не ведет учет посевных площадей и урожайности люпина. Основной причиной сложившейся ситуации является высокое содержание в люпине алколоидов. Но в современных условиях эту проблему можно легко решить биотехнологическими методами и реабилитировать незаслуженно забытый люпин.
Основным достоинством данной культуры является биологическая способность хорошо расти и развиваться на очень бедных песчаных почвах. Кроме того, в отличие от сои, он не требователен к теплу и влаге. Да и ареол распространения у люпина значительно шире, чем у сои. Его можно эффективно выращивать практически во всех регионах Российской Федерации: от Ленинградской области до Алтая, Сибири и даже за Полярным кругом — например, на зеленую массу в Республике Коми, что особенно важно для обеспечения животных зелеными высокобелковыми кормами при освоении Крайнего Севера по Северному морскому пути. Тогда как, по данным ГНУ «ВИР им. Вавилова», промышленное выращивание сои возможно только южнее линии Курск — Саратов — Оренбург.
Естественное обогащение почв
Люпин является уникальным растением, обладающим высокой азотофиксирующей и фосфатмобилизующей способностью. Он обеспечивает естественное обогащение почв азотом, оставляя более 100 кг минерального легко усвояемого растениями азота на гектар и повышая тем самым плодородие почв. Дело в том, что люпин своими корнями расщепляет неподвижные соединения фосфора (даже те, что залегают в глубоких слоях) и переводит в доступную форму до 100 кг P2 O5 и до 200 кг K2O. В сумме это равноценно внесению 300 кг/га аммиачной селитры и 400 кг/га аммофоски (16:16:16).
Усваивая азот из атмосферы, люпин обеспечивает его равномерное распределение по всему полю, в то время как достаточно дорогие азотные удобрения, вносимые на поля, распределяются неравномерно и усваиваются не полностью. Это подтверждается проведенными в филиале Института кормов им. Вильямса ГНУ «ВНИИ люпина» исследованиями процесса симбиотической фиксации атмосферного азота люпином и соей — наиболее востребованной культурой для пищевых и кормовых целей. Впервые процесс симбиотической фиксации был исследован академиком Д.Н. Прянишниковым, который отмечал, что промышленное производство азотных удобрений, сопряженное с высокими температурами и давлением, требует больших затрат электрической и тепловой энергии, а это приводит к высокой стоимости удобрений. А для накопления люпином азота в почве необходимы только естественные условия произрастания, что делает этот способ обогащения почвы максимально выгодным.
Кстати, Австралия за счет выращивания люпина на миллионах га получает чистого дохода до $ 200 млн и $ 100 млн — в виде поддержки фермерам-производителям зерна люпина за счет фиксации им азота,
Кроме того, люпин хорошо раскисляет почву: за один сезон его выращивания после сахарной свеклы показатель рН на отдельных участках увеличился на 0,08-0,3 ед. Расчеты показывают, что при четырехпольной или двухпольной системе максимум за три ротации можно без применения раскислителей почвы выйти на рН = 6, то есть практически приблизиться к нейтральной.
Корни люпина проникают в почву на глубину до 2,5 м и разрыхляют ее, являясь хорошим структурообразователем. Благодаря этому после люпина можно сеять озимую пшеницу напрямую без дополнительной обработки почвы. Кстати, насыщение севооборотов люпином позволяет повышать урожайность идущей за ним пшеницы на 30-100 %, при этом содержание клейковины в зерне пшеницы увеличивается на 2,6-3,0 %.
Себестоимость выращивания зерна люпина в 2 раза ниже, чем зерна сои
Возделывание с выгодой
Узколистный люпин показывает высокие урожаи даже с более низкой, чем у сои, энергетической себестоимостью — 840,7 и 846,6 МДж/ц. При этом возделывание люпина происходит на уровне простого воспроизводства: КЭЭ производства люпина равен 1, тогда как выращивать сою по адаптивной технологии нецелесообразно — ее КЭЭ составляет 0,8, 0,9 при себестоимости 1153,9, 1089 МДж/ц. Для возделывания сои адаптивная технология выращивания оказалась вовсе невыгодной с энергетической точки зрения. Коэффициенты эффективности при двухпольном севообороте составил 0,6, а при трехпольном — 0,56.
При адаптивной технологии возделывания овсяно-люпиновых смесей на зеленую массу и силос наблюдается на 10-11 % более эффективное использование земли, чем при возделывании компонентов в чистом виде, а также снижение на 15-20 кг/га потребности в минеральном азоте за счет фиксации биологического азота люпином. При этом коэффициент ресурсных затрат равен 0,88, а уровень интенсификации технологии — 13,6 %. Кроме того, благодаря этому при посеве будет сэкономлено по 25-30 кг/га действующего вещества азота.
Кстати, себестоимость выращивания зерна люпина в 2 раза ниже, чем зерна сои. Поэтому в последние годы люпин привлекает все большее внимание как альтернативный источник кормового и пищевого растительного белка.
Перспективный корм
В настоящее время зерно люпина используется в основном на кормление животных и как сидерат. При этом по содержанию белка зерно люпина не уступает, а отдельные сорта превосходят сою и некоторые другие бобовые культуры. В зерне люпина, в зависимости от вида и сорта, содержится от 32 до 38 % белка, до 15 % жира. Оно является хорошим источником пищевых волокон, каротиноидов, минеральных веществ.
Сравнительный химический анализ основных кормовых культур и люпина подтверждает, что зерно люпина по химическим показателям практически приближается к зерну сои, и его можно считать альтернативным источником белка. В условиях произрастания сои, например, в Центральном Федеральном округе, по содержанию белка зерно сои уступает зерну люпина. Кроме белка есть еще один важный показатель — углеводы, которые в большом количестве содержатся в горохе, пшенице, ячмене, причем в виде крахмала — до 40-50 %. При глубокой переработке пшеницы, ячменя и гороха получается меньше белка, чем у люпина и сои.
В зерне люпина отмечено высокое содержание каротиноидов 10,0..21 мг %, причем 90 % представлено каротином. β-каротина в зерне люпина содержится 0,30..0,49 мг %, а токоферола — 3,9..16,2. Стоит отметить, что за счет ввода 20 % зерна люпина в комбикорма можно обеспечить сельскохозяйственное животное необходимым количеством каротиноидов.
В оболочке люпина и сои содержится огромное количество клетчатки — в 30-50 раз больше, чем в целом зерне и семядолях. При этом в семядолях зерна люпина практически такое же количество белка, как в зерне соевых бобов, количество каротиноидов — в 24 раза больше, чем в зерне сои, а клетчатки в семядолях зерна люпина в 2 раза меньше, чем в зерне сои. Содержание же клетчатки в оболочке зерна люпина в 1,4 раза больше, чем в оболочке зерна сои, а каротина в оболочке зерна сои — лишь следы.
В зерне люпина, в зависимости от вида и сорта, содержится от 32 до 38% белка и до 15% жира
Где выращивать
В отличие от люпина, соя является влаго- и теплолюбивой культурой. Так, осредненные данные на территории Брянской области в засушливый 2010-ый год показали, что урожайность люпина примерно в 5 раз выше, чем сои. К слову, урожайность узколистного люпина в средней полосе России может достигать 3,0 т/га, в то время как сои не превышает 1,3 т/га в пределах РФ (данные из национального доклада Министерства сельского хозяйства РФ «О ходе и результатах реализации в 2012 году государственной программы развития сельского хозяйства»).
Потенциальные возможности урожайности и биохимические показатели люпина, как правило, определяются на сортоиспытательных участках. В экспериментальном Институте кормовых культур (Верона, Италия, 2004 г.) проводились испытания урожайности различных сортов белого и узколистного люпина из разных стран, в том числе из России (ГНУ «ВНИИ люпина»). В ходе исследования выяснилось, что урожайность различных сортов белого люпина итальянской селекции может достигать 5 т/га при средней урожайности 3,5 т/га, а узколистного люпина — до 4,6 т/га. Причем урожайность белого люпина селекции ВНИИ люпина в условиях климата Италии составляет 3,3 т/га, а узколистного люпина — 4,2 т/га.
Стоит отметить и еще одни сортоиспытания. По результатам испытаний сортов узколистного люпина, полученных селекционерами РУП «Институт земледелия Национальной Академии Республики Беларусь» на разных сортовых участках Республики Беларусь, можно констатировать, что средняя урожайность различных сортов узколистного люпина составляет от 2,4 до 3,3 т/га и максимальная — от 4,11 до 6,4 т/га; а содержание белка в зерне люпина может варьироваться от 34 до 40 %.
Удалить алкалоиды
Все бобовые культуры содержат антиалиментарные (антипищевые) вещества — соединения, блокирующие или ухудшающие усвоение нутриентов и содержащиеся в некоторых природных пищевых продуктах (по определению академика А.А. Покровского). Однако использование зерна люпина для пищевых и кормовых целей сдерживается из-за содержания антиалиментарных веществ — алкалоидов.
Основным антиалиментарным веществом в зерне люпина являются алкалоиды, накапливающиеся в семядолях. Для определения методов и способов удаления алкалоидов из зерна люпина необходимо знать их химические свойства. По мнению исследователей, алкалоиды — это особая форма, через которую идет превращение азотистых соединений в растении и в виде которой обезвреживаются и сохраняются азотистые продукты обмена веществ. Азот может быть в восстановленном виде трехвалентным ≡N или в окисленной форме в виде оксидов — N.
Анализ содержания алкалоидов в зерне люпина, выращиваемого сельхозпроизводителями в Брянской области, показывает, что оно находиться в пределах от 0,04 до 0,1 %. При этом алкалоиды в зерне люпина распределяются неравномерно, и большая их часть сосредоточена в ядре зерна.
Установлено, что для кормления животных нормы ввода зерна люпина в комбикорма должны быть 20-30 %. А норма содержания алкалоидов в зерне люпина при кормлении, например, птицы, должна быть в пределах 0,01-0,015 %, для свиней — 0,02 %, для КРС — 0,03 %, а для человека предусмотрена норма 0,02 %. Проведенные исследования показали, что пороговая степень в ощущении горечи алкалоидов в зерне люпина человеком лежит в пределах 0,04 %, что особенно опасно и доказывает актуальную необходимость обезгорчивания зерна люпина.
В 2013 году была разработана и запатентована биотехнология глубокой переработки зерна люпина в среде молочной сыворотки с удалением оболочки. Совместно с Департаментом экономического развития Брянской области был составлен бизнес-план предприятия суточной производительностью 50 т обезгорченного зерна люпина. Изготовлены опытные образцы гранулированных комбикормов, макаронные изделия с мукой из обезгорченного зерна люпина, мясные полуфабрикаты с пищевыми волокнами из оболочки зерна люпина.
По подсчетам экспертов, общая стоимость предприятия по глубокой переработке зерна люпина с вышеназванной производительностью будет составлять не более 100 млн руб., в том числе технология переработки зерна люпина в виде нематериальных активов занимает 20 % стоимости. По данным же иностранных источников, предприятия по глубокой переработке зерна могут стоить от 6 до 9 млрд руб.
