مرافقات الذرة
مرافقات الذرة
Corn Co- Products
عمل م/محمد عبد الجليل السجينى
المقدمة
مكونات حبة الذرة
تصنيع الذرة الصفراء - الطريقة الجافة
- الطريقة الرطبة
أثر الارتباط بين الأعلاف
نوعية البروتين في مرافقات الذرة
ألياف الحبوب المقطر
الذرة الجافة بعد التقطير - خصائصها
- الحبوب المقطرة الرطبة
- حبوب التقطير الجافة
- الذوائب
- حبوب التقطير الجافة مع الذوائب
الحبوب المقطرة Distillers Grains
- الحبوب المقطرة في خلطات الدجاج البياض والفروج ودجاج اللحم
- الحبوب المقطرة في خلطات أبقار الحليب
- الحبوب المقطرة في خلطات العجول
علف جلوتين الذرة Corn Gluten Feed
- علف جلوتين الذرة، خصائصها
- علف جلوتين الذرة في خلطات الدجاج البياض ودجاج اللحم
- علف جلوتين الذرة في خلطات أبقار الحليب
- علف جلوتين الذرة كغذاء لأبقار اللحم
- علف جلوتين الذرة في خلطات الكلاب والخيول
كسبة جلوتين الذرة Corn Gluten Meal
- كسبة جلوتين الذرة في أعلاف الدواجن
- كسبة جلوتين الذرة في تغذية المجترات
- كسبة جلوتين الذرة في أعلاف الأسماك والقطط
جريش الذرة Homing Feed
كسبة أجنة الذرة Corn Germ Meal
المراجع
مقدمــة
يعتبر نبات الذرة الصفراء من أهم المحاصيل المزروعة في مناطق العام وخاصة الولايات المتحدة، حيث أنتج هذا البلد عام 2000 حوالي 9.5 بليون بوشل[1] ذهب منها 5.8 بليون بوشل لأعلاف الحيوانات و 2 بليون بوشل للتصنيع وبليون واحد للتصدير كحبوب.
إن من المتوقع أن نصف الإنتاج الزراعي سيتم تصريفه عبر استعمالات غير تغذوية. إن مادة الإيثانول الكحولي يتم حاليا استعمالها كمصدر للطاقة أو كوقود للآلات ولمئات المواد الداخلة في الصناعة الطبية والصيدلانية. ومن المتوقع أن يتم ازدياد الطلب على هذه المادة مع البدء بارتفاع أسعار النفط.
إن المخلفات لهذه الصناعات يتم استعمالها حاليا كأعلاف للحيوانات حيث تشكل هذه المخلفات 40% من دخل مصنع إنتاج الإيثانول.
سيكون البروتين من أهم منتجات هذه المخلفات، وثمن البروتين سيكون 3 أضعاف الثمن فيما إذا تم تسويقه كمخلف صناعي. إن الألياف الناتجة من التقطير تتكون من جزئين الذائب وغير الذائب؛ فالذوائب هي البكتين، بيتا جلوكان، البكتين والميوسلاج أما غير الذائبة فهي السليولوز والهيميسليولوز واللجنين. إن المشتقات العلفية ستكون الحبوب المقطرة Condensed Fermented Extract ، علف جلوتين الذرة Corn Gluten Feed، كسبة جلوتين الذرة Corn Gluten Meal وكسبة أجنة الذرة Corn Germ Meal.
ومع ازدياد الطلب على المنتجات الحيويةBio-Based Products وعلى مصادر للطاقة المتجددة Renewable Energy، فإن الباحثين يتطلعون إلى الذرة كمصدر أساسي لإنتاج الكيماويات العضوية والمركبات الصيدلانية والبولمرات القابلة للتحلل والألياف وهذا مما يجعل الطلب يتزايد على استعمال الذرة صناعيا.
مما تقدم يتبين أهمية الذرة المصنعة في إنتاج أعلاف مرافقة Co-Products، مما يتطلب من علماء التغذية الحيوانية محاولة رفع القيمة الغذائية لهذه الأعلاف ووضعها في خلطات علفية وتقديم معلومات وإرشادات حول استعمال هذه المرافقات للصناعة بالطريقة المثلى.
مكونات حبة الذرة
إن استعمالات الذرة في الأعلاف يتطلب معرفة تركيبها الكيماوي حيث أن القطاع الطولي والتركيب الكيماوي مدونان أدناه.
القطاع الطولي لبذرة الذرة الصفراء
إن مكونات حبوب الذرة الصفراء كما هي كالتالي:
النشا 61.0 %
زيت الذرة 3.8 %
البروتين 8.0 %
الألياف 11.2%
الرطوبة 16.0 %
أما مكونات حبة الذرة على أساس المادة الجافة فهي:
النشا 70-75 %
بروتين 10 %
زيت 4.5 %
ألياف ورماد 10- 15 %
ومعظم البروتينات تكون في الأندوسبيرم
إن نوعية البروتين من جهة أحماضها الأمنية فقيرة، بالإضافة إلى أن البروتين يمكن أن يسبب مشكلة عند الطحن. إن بروتينيات الأندوسبيرم غير ذائبة مما يسهل فصلها في الطحن الرطب.
أن أجنة الذرة Corn Germ تكون 10-20% من الذرة عندما تطحن طحنا جافا، إن نزع الدهن فيها Defatted Corn Germ Flour يبقيها عالية بالبروتين والزيت والمعادن والفيتامينات.
تصنيع الذرة الصفراء
دخلت منتجات الذرة الصفراء مجال الصناعة، حيث أدخلت في عشرات الصناعات التي تستعمل النشا والمنتجات السكرية والديكسترنيات والأصماغ والكحول والمواد الطبية والصيدلانية لذلك أصبحت هذه الصناعات تترك الجزء المتبقي بعد تصنيع الذرة لتصبح مواد علفية وهذه الأعلاف تسمى المواد المرافقة للمنتج Co-Products، ولم يتم إطلاق عليها إسم مخلفات صناعية Byproducts لأهمية المواد الغذائية التي تحتويها هذه المواد المرافقة. إن من الأهمية بمكان معرفة طرق التصنيع للذرة لمعرفة خصائص المواد العلفية التي يتم إنتاجها نتيجة هذه العمليات.
تقسم طرق تصنيع الذرة الصفراء إلى معامتين: الجافة والرطبة.
إن المعاملة الجافة تنتج الحبوب المقطرة Distilled Dried Grains (DDG) والحبوب المقطرة مع الذوائب Distilled Dried Grains with Solubles (DDGS). أما المعاملة الرطبة فتنتج كسبة جلوتين الذرة Corn Gluten Meals (CGM)، علف جلوتين الذرة Corn Gluten Feed (CGF) ، كسبة أجنة الذرة Corn Germ Meal وزيت الذرة.
تصنيع الذرة الصفراء بالطريقة الجافة Corn Dry-Milling Processing
إن الغرض من هذه المعاملة هو الحصول على الكحول الضروري لصناعات متعددة من خلال التخمير (شكل رقم 1). إن المخلف المتبقي بعد التخمير يصبح علفا يمكن استعماله كعلف حيواني، علما بأن هذه الصناعة تمددت حيث استعمل الكحول كمادة تستعمل لوقود السيارات وتدخل في صناعة الأعدة الحربية.
تتلخص عملية التصنيع بعملية استلام الذرة وتفقدها وتنظيفها Cleaning حيث يتم التخلص من الشوائب والأوساخ الموجودة مع شحنات حبوب الذرة الصفراء ثم تطحن الذرة طحنا خشنا بواسطة المطاحن المطرقية Hammer Mill ثم يتم بعد ذلك إضافة الماء من أجل ترطيب وتكييف الحبوبConditioning (Tempering) . وتساعد هذه العملية على فصل القشور الخارجية فصلا جيدا وترفع المحتوى الرطوبي إلى 22% ويتم بعد ذلك تعديل الأس الحمضي للمزيج Slurry ورفع حرارته إلى 82-90°م، ثم يتم إضافة الأنزيم ألفا أميلز إلى المزيج حيث يتم تحويل النشا إلى الدكسترين (سكر ذا سلسلة طويلة)
النشا الدكسترين
ألفا أميلز
إن هذه العملية تدعى بتسييل المنتج Liquefaction. يتم طبخ المزيج للتخلص من البكتيريا المنتجة لحامض اللاكتيك ويتم بعدها تبريد المزيج إلى درجة حرارة 32°م ثم يضاف إلى تنك التخمير إنزيم الجلوكوأميلز ليحول الدكسترين إلى سكر بسيط حيث تقوم الخميرة سايكرومايسس سرفيسيا Saccharomyces cerevisiaeبتحويل الدكستروز إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون وتقوم هذه الخمائر أيضا باستغلال النيتروجين المتواجد في الراشح كمصدر نيتروجيني. أما بالنسبة للألياف والدهون فلا تمس ولكن يتم تركيزها. يتم التخمير ويكتمل خلال 40-60 ساعة يرسل المزيج إلى التقطير حيث يتم فصل الكحول ويبقى المزيج الراشح Stillage وهذه تحتوي على البروتينات والدهون والألياف حيث يتم استعمال طارد مركزي لفصل المواد الصلبة عن السائل. ليدعى الراشح الذائب Thin Stillage يتم تنشيف الراشح الذائب وتجفيفه ليعطينا Corn Condensed Distillers Solubles (CCDS) أما المادة الصلبة الآتية من الطارد المركزي Centrifuge فتدعى الكعكة الطرية Wet Cake. تضاف الكعكة الطرية مع المواد المركزة المتحصل عليها من الراشح وتجفف لتعطي ما يسمى Corn Distillers Dried Grain with Solubles. وكما هو مبين أدناه
الذرة
 |  | ||
المزيج Stillage |  | ||
ذائبات الراشح المركزة
Wet Distillers Grain with Solubles
إن إنتاج بوشل واحد (25.4كغم) من العمليات الجافة التصنعية للذرة تنتج ما يلي:
إيثانول 2.5 جالون
الحبوب المقطرة الجافة مع الذوائب DDGS (8.2كغم) 18 باوند
ثاني أكسيد الكربون (8.2كغم) 18 باوند
إن عملية الطحن الجاف تعتبر اقتصادية مقارنة بالطريقة الأخرى وهي الرطبة. ولكنها تتناقص مع الزمن لأنها ليس لها مستقبل لإنتاج نواتج ذات قيمة اقتصادية عالية، حيث أن عملية الطحن وإضافة الماء والمعاملة الحرارية وإضافة الأنزيمات إلى المزيج ليتحول النشا إلى سكر الجلوكوز ثم يخمر الجلوكوز بواسطة الخميرة محولة إياه إلى إيثانول. وإنتاج وقود الإيثانول بعد ذلك بالتقطير والتبخير عمليات اقتصادية مقارنة بالطريقة الرطبة. إن ما يتبقى بعد التقطير هو ما يدعى المزيج. ويتكون هذا المزيج من الحبوب المقطرة Distillers Grains والذوائب Distillers Solubles حيث يتم فصلها بواسطة الدوران المركزي حيث يتم تجفيف كلا الناتجين ليعطي الأول الحبوب المقطرة الجافة Distillers Dried Grains (DDG) أو المواد الذائبة الجافة Distillers Dried Solubles (DDS) أو يمزجان مع بعضهما ليعطيا الحبوب المقطرة مع الذوائب Distillers Dried Grain with Solubles (DDGS).
حبوب الذرة
|
أنزيم ألفا أمليز  |
|
CO2  | |||||||
 |  | ||||||
 | |||||||
خميرة
وأنزيم جلوكواميليز  | |||
 | |||
الذوائب السائلة
(الراشح) المتبقي الخشن
 | |||
 | |||
شكل رقم (1) بعض منتجات الطحن الجاف للذرة الصفراء
المصدر: Davis, K. S. 2001
تصنيع الذرة الصفراء بالطريقة الرطبة Corn Wet Milling Process
هذه الطريقة في الأصل مصممة لإنتاج النشا ولكنها تطورت لتصنيع جميع مكونات بذرة الذرة كالزيت ومسحوق الذرة الصفراء و عسل الذرة وجميع مكونات الأعلاف من كسبة الجلوتين والجلوتين العلفي وكسبة الأجنة (شكل رقم 2).
إن إنتاج أعلاف الحيوان المرافقة للتصنيع بالطريقة الرطبة تتطلب عمليات استلام وتنظيف الذرة الصفراء، حيث توضع الذرة في مصاعد ومناخل مخصصة لهذا الغرض ليتم التخلص من الشوائب والمواد الغريبة ثم يتم نقع البذور لمدة 30-50 ساعة على درجة حرارة تتراوح ما بين 49-54°م وبتركيز مخفف من ثاني أكسيد الكبريت SO2. إن الهدف من عملية النقع هو تطرية الحبوب لغرض الطحن وتسهيل عزل البروتين عن حبيبات النشا في السويداء وإذابة المواد الذائبة في مادة النقع Step Water حيث يحتوي هذا النقيع على 40-80 غم من المواد الصلبة لكل لتر. وحيث يتم لاحقا جمع هذا السائل وتجفيفه ليتم تركيز المواد الذائبة فيما يسمى المواد الذائبة المجففة للذرة Condensed Corned Fermented Extractive. وفي نهاية فترة النقع يجب أن تكون حبوب الذرة الصفراء قد أصبحت تحتوي على رطوبة حوالي 45% على أساس الوزن الرطب وتحررت من حوالي 6.5% من وزنها الجاف كمادة ذائبة في ماء النقع وقد أصبحت طرية عند ضغطها بالأصابع وبحيث يتم نزع الجنين بسهولة عن السويداء وعن القشرة. يتم غطس الكوتين في ماء النقع. إن الهدف من إضافة ثاني أكسيد الكبريت هو إيقاف نشاط الأحياء المجهرية وتسهيل فصل حبيبات النشا عن البروتين ما يزيد في نسبة استخلاص النشا.
بعد إتمام عملية النقع تمرر الحبوب على مكائن لإزالة الأجنة وبعد ذلك تعامل هذه الأجنة لإخراج زيت الذرة منها. يعامل ما يتبقى من الأجنة بعد استخراج الزيت حيث يستعمل كعلف للحيوان يسمى كسبة أجنة الذرة Corn Germ Meal وقد يستعمل رطبا أو جافا.
بعد عزل الأجنة تبقى المواد الأخرى والتي هي النشا والبروتين المتحرر من السويداء و النخالة حيث تمرر على عملية الغربلة حيث تفصل النخالة عن الأجزاء الناعمة والتي هي النشا والبروتين و الجلوتين والتي تمرر عبر الغربلة. تخلط النخالة مع الأجنة والمواد الذائبة المجففة وتستعمل كعلف للحيوان يدعى جلوتين الذرة العلفي Corn Gluten Feed أو قد يتم فصل الجلوتين عن النشا.
وحيث أن الكلوتين له كثافة قليلة (1.1غم/سم3) مقارنة مع كثافة النشا (1.5 غم/سم3) فإن عملية الفصل تتم بواسطة طريقة الطرد المركزي حيث يتم فصلهما إلى طبقتين خلال عشر دقائق من الدوران إحداهما علوية هي طبقة الكلوتين والأخرى سفلية هي النشا. يتم تركيز الكلوتين المتحصل عليه ويجفف وقد تصل نسبة البروتين فيه إلى حوالي 60% على أساس المادة الجافة ويسمى كسبة جلوتين الذرة Corn Gluten Meal. أما بالنسبة للنشا فإنه يتم غسله وتجفيفه ليباع في الأسواق أو يستعجل في صناعة الورق والنسيج وقد يستعمل في صناعة الحلويات وصناعة الكحول وكما هو الحال في الطريقة الجافة حيث تضاف إليه الأنزيمات ألفا أميلز لتحول النشا إلى سكر الجلوكوز ثم تضاف الخميرة وعاده ساكارومايسزسيرفيسيا Saccharamyces cerevisia ليتم تخمير الجلوكوز إلى إيتانول حيث يتم تقطير الإيثانول تاركا وراء عملية التقطير مزيجا من المواد الذائبة Thin Stillage والمزيج الصلب Solid Stillage.
|
|
|
|
|
 |
|
الذرة | ||
 | ||
إن المعاملة الرطبة للذرة تنتج خمسة أنواع من الأعلاف المرافقة هي: ذوائب ماء النقيع، النخالة، كسبة جلوتين الذرة، جلوتين الذرة العلفية وكسبة أجنة الذرة بالإضافة إلى منتج غير علفي ألا وهو النشا والذي يستعمل في الصناعات. إن المنتجات العلفية تشكل 25-30% من الذرة المصنعة بالطريقة الرطبة وإن إنتاج بشل واحد من النشا والأعلاف يعطي 6 كغم نشا و 5.6 كغم علف جلوتين الذرة و 1.1كغم كسبة جلوتين الذرة و 0.7كغم زيت.
حبوب الذرة
|
|
|
ماء التنقيع
 | |||
 | |||
شكل رقم (2) خطوات تصنيع الذرة بالطريقة الرطبة وكيفية حصول منتجات الأعلاف بهذه الطريقة
المصدر: Davis, K. S. 2001
أثر الارتباط بين الأعلاف Associative Effects of Feeds
يستعمل جلوتين الذرة والذرة المقطرة كمصدر للبروتين علما بأنهما أيضا مصدرين ممتازين للطاقة. إن فهم قيمة الطاقة فيهما لا يمكن تقديره وفهمه إلا بما يسمى في تغذية المجترات أثر الارتباط بين الأعلافAssociative Effects of Feeds حيث قد يكون هذا الأثر سالبا وقد يكون موجبا. ففي حالة إضافة الدهن إلى الخلطة المتواجد بها مادة مالئة فإن الدهن يحيط بالمادة المالئة ويجعل الميكروبات كسولة لهضم السليولوز بحيث تمر الألياف في الكرش دون هضم وحيث أن الأمعاء لا تحتوي على أنزيمات هاضمة للسيلولوز أو تكسير الرابطة بيتا جلوكوسايد فإن هضمية الألياف للمادة المالئة تنخفض وهذا هو الارتباط السلبي. أما الارتباط الإيجابي فيحدث حين إضافة جلوتين الذرة أو الحبوب المقطرة (4-8% دهن) إلى الخلطة المركزة، حيث أن الدهن يحيط بالحبوب حيث تمرر دون هضم في الكرش بواسطة الميكروبات وتمرر إلى الأمعاء حيث يتم هضمها، وهذا الهضم يوفر 25-40% من الطاقة التي كان سيتم خسارتها في خروج الغاز من الكرش وكذلك الطاقة الزائدة.
نوعية البروتين في مرافقات الذرة
إن معظم المطاحن تستعمل علف جلوتين الذرة، أو كسبة جلوتين الذرة أو الحبوب المقطرة المجففة كمصدر للبروتينات. حيث تحتوي كسبة جلوتين الذرة ما بين 38-60% بروتين كلي. إن الأحماض الأمينية غير متوازنة في بروتينات الحبوب وفيما إذا تم استعمالها في تغذية حيوانات المعدة فإن من الضروري إضافة اللايسين والميثايونين. أما في المجترات فإن توازن الأحماض الأمنية ليس له نفس الأهمية كما في الحيوانات وحيدة المعدة إلا في حالة العجول قبل الفطام وفيما إذا لم تكتمل الكرش بعد، أو في الأبقار عالية الإنتاج والتي يزيد إنتاجها عن 40 كغم يوميا وفي هاتين الحالتين فإن من الضروري مزج كسبة جلوتين الذرة مع كسبة الصويا وذلك من أجل زيادة محتوى العلف من الحامض الأميني "اللايسين".
إنه يجب معرفة أن مرافقات الذرة هي مخلفات زراعية وإن تحليلها الكيماوي مختلف بين مصنع وأخر كل حسب طريقة إنتاجه، أي أنه ليست هنالك معايير واضحة للقياسات لهذا المنتج. إن ذلك يظهر بوضوح في الحبوب المقطرة خاصة في البروتينات والفوسفور وأيضا معامل هضم البروتين، حيث أن الحرارة لها تأثير كبير على عملية الهضم، وفيما إذا زادت الحرارة فأن تفاعلا يحدث بين البروتين والنشا محدثا ما يسمى تفاعل ميلارد Millard reaction, Browning reaction وهذا مما يؤدي إلى جعل البروتين غير مهضوم. ويبين الجدول رقم الاختلاف في نسبة البروتينات ولكن هذه الاختلافات تكون أوضح في معاملات الهضم. إن معرفة أثر الحرارة يغير لون المنتج أيضا حيث أن زيادة اسوداد المنتج يشير إلى التلف الحراري الحادث للمنتج. إن هنالك تفاعلا أنزيميا في المختبر يبين درجة عدم هضمية البروتين ويدعى تفاعل الببسين، إن اللون الفاتح الذهبي يعني أن نوعية التسخين للمنتج جيد بينما فيما إذ مال المنتج للاسوداد فأن ذلك يعني أن جزء من البروتين لن يهضم. إن رائحة المنتج تترواح بين رائحة صودا إلى رائحة الدخان أو ما يسمى بالمحروقة. إن منتجات الذرة في التصنيع يجب أن تبقي نسبة البروتين فيها وعلى معاملات هضمها عالية للمحافظة على نوعيتها.
 | | | |
Starch
α-1-4-Glycosidic bond β-1-4-Glycosidic bond
Cellulose (non lignified fiber)
ألياف مرافقات الذرة
إن ألياف الحبوب المقطرة وعلف جلوتين الذرة لا تحتوي على اللجنين ومن السهولة هضمها بواسطة ميكروبات الكرش، ومع العلم بأن هضمها لا يؤدي إلى إعادة الغذاء والاجترار كالمواد المالئة وبالتي لا تحدث العملية الدارئة وإنتاج اللعاب كما هو الحال للمواد المالئة. ولكن ومع ما ذكر فإنها أيضا لا تحدث تخفيضا للأس الهيدروجيني للكرش pH أي إحداث حموضة كما يحدث حين زيادة كميات المركز في الخلطة. ولذلك فإن من الخطأ مقارنتها في تجارب على أساس كميات الألياف المتواجد بها مقارنة بالبرسيم.
إن إضافة الحبوب المقطرة والزيادة في تدرجها لا يؤدي إلى إنقاص الطاقة في الخلطات، ولكن وضعها في الخلطات بمستوى 20-40% في الخلطات المركزة يحسن من وضعية الخلطات. حيث أنه يحسن من منع حدوث الحموضة و أو يقلل من الحاجة إلى الكميات المقررة من المادة المالئة وهذا مما يقلل من التكلفة العلفية للإنتاج، حيث أن إضافة الحبوب المجففة أو جلوتين الذرة يسمح بالتقليل من المادة المالئة المطلوبة بحيث تصبح الخلطة أكثر تركيزا وبالتالي قد تكون الخلطة اقتصادية بشكل أكبر.
إن الحبوب المقطرة أو علف جلوتين الذرة تقلل من الحاجة إلى كميات كبيرة من المادة المالئة ولكنها لا تعتبر كمواد مالئة لأنها لا تحدث الأثر الفيزيائي و التحريش أو بما يسمى علميا بالأثر المالىء Roughage Effect الذي يحدثه دريس الفصة أو القش حيث أن هذه المواد تحتوي على عيدان مكونة من السليولوز ملجننة بحيث يؤدي مضغ اللقيمات وإرجاعه إلى الفم للاجترار مما يسمح بإنتاج كميات كبيرة من اللعاب المحتوي على بايكربونات الصوديوم مما يؤدي إلى إحداث العملية الدارئة Buffering في كرش المجترات.
تعليقات