Автор:
Максим Филиппов, директор по качеству «Коудайс МКорма»
Премиксы являются важной и самой дорогостоящей составной частью комбикорма или БВМК. А одним из самых дорогих компонентов в рецепте премиксов являются витамины, в т.ч. водорастворимые. Или, как их принято еще называть – «витамины группы В». И пусть конкретный вклад цены витамина В1 в конечную стоимость премикса не так велик (в т.ч. и по сравнению с другими витаминами группы В), но биологическое влияние этого витамина на здоровье животных трудно переоценить.
В соответствии с ГОСТ Р 52356-2005 «Премиксы. Номенклатура показателей» витамин В1 относится к гарантированным показателям т.е. для него разработаны методы лабораторного анализа, позволяющие достоверно контролировать содержание указанного витамина в премиксах. В настоящее время действую два ГОСТа: ГОСТ 32042-2012 «Премиксы. Методы определения витаминов группы В» и ГОСТ 31483-2012 – «Премиксы. Определение содержания витаминов: В1 (тиаминхлорида), В2 (рибофлавина), В3 (пантотеновой кислоты), В5 (никотиновой кислоты и никотинамида), B6 (пиридоксина), Вс (фолиевой кислоты), С (аскорбиновой кислоты) методом капиллярного электрофореза». В соответствии с ГОСТ 26573.0-2017 «Премиксы. Технические условия» п. 4.2.3. «Допускаемые отклонения содержания витаминов в премиксах должны быть не более 15%». Допускаемые отклонения для витаминов В1 также указаны в ГОСТ 32042-2012 и ГОСТ 31483-2012.
Не редки случаи, когда, по результатам анализа лаборатории, отклонение по содержанию витамина В1 в премиксе превышает указанные в ГОСТах 15%, причем, как в меньшую, так и в большую сторону от количества, заявленного в рецепте. Это вызывает вполне предсказуемую реакцию у покупателей премиксов – им поставили несоответствующий рецепту продукт. Для того, чтобы понять природу подобных отклонений необходимо рассмотреть основные причины, которые могут влиять на точность и правильность получаемых результатов.
Отбор образцов и расслоение премикса при транспортировке
Одним из самых важных факторов, влияющих на конечные результаты анализа, является отбор образцов. Для отбора образцов премиксов применяют ГОСТ 13496.0-2016 «Комбикорма, комбикормовое сырье. Методы отбора проб». В п.4.1. данного ГОСТа четко написано: «От соблюдения методов выделения выборки, отбора точечных проб и подготовки пробы для анализа, во многом зависят конечные результаты испытаний продукции проверяемой партии». Т.к. премикс поставляется (в основном) в мешках, то для отбора проб необходимо использовать раздел 7.1.1.3 «Отбор проб упакованной продукции». При соблюдении требований ГОСТа отобранные пробы получаются гомогенными и представительными. Иными словами, отобранный образец по процентному содержанию в нем всех компонентов соответствуют той партии премикса, из которой его отбирали. По своему многолетнему опыту поездок на отборы образцов могу отметить, что только единичные хозяйства при отборе образцов следуют требованиям ГОСТа.
Зачастую на складе Покупателя лаборант, кладовщик или сменный мастер просто делает крестообразный разрез на верхнем мешке одного из паллетов из поступившей партии, совком отбирает сверху 200-300 грамм премикса и считает это средним образцом от партии в 10 или 20 тонн. На замечание, что надо отбирать по ГОСТ следует «гениальный» ответ: «Премикс должен быть всегда гомогенный, поэтому не важно, откуда отбирали и сколько мешков открывали – все и везде должно быть одинаково. А если требуется отбор по ГОСТу – значит премикс плохой».
Современные смесители, на которых производят премикс, обеспечивают гомогенность смешивания 97-98%. В состав премикса может входить более 40 разных компонентов с разным размером частиц (от 0,05 до 2 мм) и различной удельной плотностью* (от 0,24 до 3,93 кг/дм3). Говоря фигурально, производители премиксов вынуждены смешивать «шарики для настольного тенниса и свинцовую дробь». Данная, гомогенная после смешивания, смесь упаковывается в мешки, т.е. в мешке есть все необходимые компоненты в предусмотренном рецептом концентрации на кг премикса. В процессе транспортировке (авто или ж/д транспорт) мешок подвергается длительной вибрации, которая вызывает перераспределение частиц компонентов премикса в зависимости от размера частиц и удельной плотности (это физические законы, которые изменить или «обмануть» невозможно). В итоге в мешке остаются те же количества витаминов, аминокислот, ферментов, микроэлементов и прочего, но теперь они расположены не равномерно по объему мешка, а слоями по толщине мешка (т.к. мешок в паллете лежит на боку). Мелкие и «тяжелые» частицы оказываются внизу, крупные и «легкие» - сверху, а в середине – смесь крупных «тяжелых» и мелких «легких». Специалисты, которые разрабатывали ГОСТ на отбор образцов, учли эти особенности, поэтому отбор точечных проб берется из нескольких «точек» одного мешка и из достаточного количества мешков из партии, чтобы обеспечить репрезентативность средней пробы. И, чтобы получить достоверные результаты анализа входящих в премиксы компонентов, недопустимо нарушать порядок отбора проб.
Тренд на высококонцентрированные премиксы
Производство премиксов имеет не очень долгую историю, как во всем мире, так и в РФ (СССР). Раньше это были 1% отрубные рецепты, где отруби составляли 80-90%, а активные вещества (витамины, аминокислоты, микроэлементы, ферменты) всего лишь 10-20% от рецепта. Время не стоит на месте и теперь все чаще встречаются рецепты премиксов с процентом ввода от 0,2 до 5%. Увеличение процента ввода премикса в корм и БВМК объясняется желанием производителя корма сделать ввод в смеситель кратным мешку (чтобы не ставить на производстве дополнительный дозирующий модуль и весы для премикса, например, 2 мешка по 25 кг 5%-го премикса на тонну корма) и/или максимально сохранить качественные показатели (гомогенность, сохранность витаминов, ферментов и др.), т.к. в 5% премиксе много носителя и наполнителя. Уменьшение процента ввода премикса в комбикорм свидетельствует только о желании Покупателя сократить свои затраты за счет снижения ввода носителя и наполнителя (которые тоже стоят денег), а также логистические (транспортные) расходы на доставку премикса от Производителя Покупателю (дешевле перевезти 20 тонн 0,5% премикса, чем 40 тонн 1% премикса). О том, что могут быть проблемы с качеством, стараются не вспоминать.
Проблемы с результатами лабораторных анализов (найденное завышенное или заниженное содержание компонентов) гораздо чаще возникают именно для высококонцентрированных премиксов (с низким, менее1%, процентом ввода в комбикорм). Для высококонцентрированных премиксов эти проблемы объясняются следующим:
1. В таких премиксах минимизировано количество носителя и наполнителя, для того, чтобы ввести в единицу объема премикса максимальное количество активных компонентов. Т.е. концентрация активных компонентов на единицу объема премикса многократно возрастает, т.к. нет инертных к химической реакции наполнителя и носителя. И те активные компоненты, которые в обычном 1% премиксе были бы изолированы друг от друга частицами наполнителя (носителя) при их отсутствии в 0,2-0,5% премиксе начинают вступать в необратимую химическую реакцию друг с другом. Витамины и ферменты инактивируются при контакте с микроэлементами, их активность падает. Поэтому неудивительно, что лаборатория при анализе находит заниженное количество витаминов и/или ферментов;
2. Отсутствие в рецепте премикса отрубей и их замена на известняк. Отруби служат носителем, т.к. имеют «пушистую» структуру, в которую попадают микрочастицы других компонентов премикса. «Запутавшись» в «пушистой» структуре отрубей эти частицы защищены от контакта с частицами других компонентов и не могут вступать с ними в химические реакции. Т.е. сохраняют свою активность. Более того, уменьшается расслоение премикса по данным компонентам, т.к. они перемещаются вместе со связавшими их более крупными частицами отрубей. Если же в рецепте премикса отрубей нет или их мало, премикс будет расслаиваться, а активные компоненты будут взаимодействовать между собой, теряя активность. Известняк является только наполнителем, т.е. разделяет, но не связывает мелкие частицы компонентов премикса, как отруби. Возможно незначительное налипание на частицы известняка «пыли» от микроэлементов, обусловленное их электростатическим взаимодействием;
Таким образом, в высококонцентрированных премиксах из-за недостатка носителя и наполнителя идет расслоение и химические взаимодействия между активными компонентами с их частичной инактивацией. Это приводит некорректным результатам анализа содержания, например, витаминов. Если с расслоением можно бороться путем грамотного отбора образцов, то с инактивацией витаминов и ферментов борьба не возможна, т.к. процесс необратим. Решит проблему только отказ от «экономически выгодных» 0,2-0,5% премиксов в пользу 1-2% проверенных временем рецептов.
Активное вещество В1 и коммерческие формы витамин
Еще одним объективным фактором, объясняющим якобы «занижение» содержания витаминов в премиксах, является недопонимание, что коммерческая форма витамина и химически активное действующее вещество – не всегда одно и тоже. Витамин В1 представлен на российском рынке, как минимум, в четырех формах: тиамин-гидрохлорид, тиамин-мононитрат, тиамин-монофосфат и тиамин-пирофосфат. Т.е. это четыре разные формы витамина В1 (соли разных кислот), и все четыре, с коммерческой точки зрения, являются чистым витамином В1 по сертификату поставщика. Но если мы посмотрим на содержание активного (действующего) вещества – тиамина, то его содержание в всех четырех коммерческих препаратах разное. В тиамин-гидрохлориде тиамина 78,7%, в тиамин-мононитрате – 81,3%, в тиамин-монофосфате – 77,5%, а в тиамин-пирофосфате - 62,9%. Если заказчик знает, в какой форме витамин В1 в премиксе и составляет заявку на анализ с указанием формы витамина В1 (например, тиамин-мононитрат), то и лаборатория выдаст результат в пересчете именно на эту форму, т.к. исходно лабораторный анализ всегда проводится на содержание чистого тиамина. Если же результат в протоколе анализа выдан в виде содержания чистого тиамина (т.к. лаборатории в заявке на анализ не сообщили используемую в премиксе форму), то заказчик сам должен пересчитать полученный результат в используемую в его образце коммерческую форму витамина В1. Получается, что если не пересчитывать тиамин из протокола лаборатории в использованную в премиксе коммерческую форму витамина В1, то у покупателя премикса создастся ложное впечатление, что витамина В1 положили в рецепт меньше, чем нужно. Причем, в зависимости от использованного коммерческого препарата, на 19-37%.
Лабораторные анализы и возникающие сложности
Помимо чисто физических факторов (расслоение, неправильный отбор образцов), недопонимания разницы между тиамином и коммерческим препаратом В1 и возможного химического взаимодействия между активными компонентами высококонцентрированного премикса, приводящего к их инактивации, есть еще и объективные лабораторные причины, вызывающие искажение результатов анализа за счет влияния некоторых компонентов премикса на проведение как предварительной пробоподготовки, так и самого химического анализа.
Как упоминалось ранее, в современных премиксах все реже используют отруби, предпочитая известняк. Этот подход увеличивает удельную плотность премикса и позволяет «выиграть» в объеме при загрузке мешков навалом в машины или вагоны (удельная плотность отрубей – 0,33 кг/дм3, а известняка – 1,3-1,4 кг/дм3), а также поместить в стандартный бумажный мешок, рассчитанный на 25 кг, например, 40 кг премикса. Однако, избыток (более 500 кг на тонну премикса или 50%) известняка в рецепте может привести к искажению результатов лабораторных анализов. В п.5.1. ГОСТа 32042-2012 указано, что использования флуоресцентного метода анализа «не рекомендуется для определения содержания витамина В1 в премиксах, выработанных на основе минерального наполнителя, который дает завышенную ошибку при измерении флуоресценции». Это означает, что витамин В1 в премиксе есть, причем в указанном в рецепте количестве (т.е. в необходимой концентрации), но лаборатория не может его правильно определить, т.к. известняк, растворяясь в воде при экстракции, «мешает» этому непосредственно в реакционном растворе («гасит» флуоресценцию). Проблемы могут быть еще и в процессе пробоподготовки, т.к. извлечение витамина В1 из премикса проходит с использованием серной или соляной кислоты (в зависимости от используемого ГОСТа). Концентрация и количество используемой кислоты четко определена ГОСТом. Если же в составе премикса большой процент известняка (карбонат кальция), то, вступая в реакцию с серной или соляной кислотой, он превращается в сульфат или хлорид кальция, соответственно. Получившая в результате химической реакции угольная кислота нестабильна и распадается на углекислый газ и воду. Соответственно, в экстракционном растворе снижается концентрация кислоты (серной или соляной), которая перешла в соли кальция. Снижение концентрации кислоты может привести к тому, что экстракция (извлечение из премикса) витамина В1 из премикса пройдет не полностью. Неполная экстракция также приводит к заниженному результату анализа. Помимо известняка, в составе премиксов есть и другие минеральные компоненты, которые могут мешать пробоподготовке и непосредственно химическому анализу по определению содержания витамина В1 в премиксах
Наша производственная лаборатория постоянно проводит мониторинг выпускаемых премиксов, в т.ч. проводит анализ активности витамина В1 в различных рецептах. По результатам анализа мы оцениваем возникающие закономерности путем подтверждения или опровержения гипотез на модельных смесях. В качестве примера можно рассмотреть эксперимент на модельном премиксе, который мы провели 2021 году.
Эксперимент по определению витамина В1 в модельной смеси
За основу мы взяли реальный рецепт премикса. Этот премикс содержал, помимо витаминов, аминокислот, микроэлементов и ферментов, большое количество цеолита и известняка. Ориентируясь на этот рецепт, мы создали четыре модельных смеси, каждая из которых содержала по 180 мг/кг витамина В1 (как в реальном рецепте). Помимо витамина В1 смеси состояли из: Смесь №1 – 100% отрубей, Смесь №2 - 80% отрубей, 10% цеолита и 10% известняка, Смесь №3 – 60% отрубей, 20% цеолита и 20% известняка, Смесь №4 – 20% отрубей, 40% цеолита и 40% известняка. Смеси изготовили на экспериментальном лабораторном смесителе объемом 6 литров. Потом мы провели анализ содержания витамина В1 в каждой из смесей. Результаты анализов представлены в графиках.
На графиках прослеживается явная корреляция (зависимость): содержание витамина В1 в модельной смеси снижается при увеличении концентрации известняка и цеолита. По нашему мнению, этот эффект связан с высоким содержанием в рецепте именно цеолита, т.к. на премиксах, в которых содержится до 50% известняка и не было цеолита, мы подобного снижения уровня витамина В1 не наблюдали.
Таким образом (по нашему мнению), цеолит сорбирует на себя часть витамина В1, причем, чем больше концентрация цеолита – тем больше витамина В1 он «забирает» из раствора. В ходе анализа цеолит выпадает в осадок и, вместе с ним, в осадок «уходит» часть витамина В1. Т.к. для дальнейшего приборного анализа отбирают аликвоту именно из надосадочной жидкости, легко объяснить «недостаток» витамина В1 в анализируемом растворе и, как следствие этого - ложноотрицательные результаты для премикса. Иными словами, витамин В1 в смеси присутствует в заявленном количестве, а результат анализа получается заниженным. Этот эксперимент подтвердил нашу гипотезу о том, что высокие концентрации цеолита пропорционально занижают определяемый в лаборатории уровень витамина В1. Чтобы изучить весь механизм «ложноотрицательного» влияния минеральных компонентов премикса на определяемые лабораторными методами количества витамина В1 одного эксперимента явно недостаточно, поэтому мы продолжаем мониторинг.
Заключение
На правильность и точность результатов лабораторных анализов на содержание витамина В1 в премиксе влияет множество факторов, как внешних, так и внутрилабораторных. Не все эти факторы можно заранее знать, учесть, а также минимизировать их влияние на окончательный результат химического анализа непосредственно в самой лаборатории. Если отбор проб произведен заказчиком анализа «как удобно и быстро» (т.е. не по ГОСТу), сам премикс высококонцентрированный, без включения достаточного количества отрубей, содержит много минерального носителя и других минеральных компонентов, то лаборатория при всем своем желании не всегда сможет выдать достоверный результат, т.к. полученный образец исходно может не является репрезентативным для поступившей партии премикса из-за расслоения и/или содержать компоненты, мешающие анализу.
Даже при очень высокой культуре проведения исследований, поверенном оборудовании и сотрудниках высокого профессионального уровня, полученный результат не будет отражать истинного положения вещей, а только точные данные, но лишь для конкретного поступившего образца, а не для партии премикса, из которой он был отобран. Также не будет учтено влияние мешающих факторов, т.к. лаборатория априори не должна знать состав премикса и количество каждого из компонентов (чтобы учитывать их влияние), т.к. проводит анализ обезличенного образца «вслепую».
Будет неправильно винить в заниженных результатах только производителя премиксов и/или лабораторию, проводившую анализ содержания витамина В1 в премиксе. Как обсуждалось выше, реальна ситуация, когда в премиксе содержится заявленное количество витамина В1, но результаты химического анализа это не подтверждают, т.к. образец, поступивший в лабораторию - нерепрезентативный (был отобран с нарушением ГОСТа и не соответствует всей партии премикса), а рецепт данного премикса был составлен не зоотехником, а «экономистом», не обладающим необходимыми знаниями физики и химии, но стремящимся любыми путями удешевить как сам премикс, так и его доставку.
Каждый, на своем этапе, должен правильно выполнять свою часть работы. От составления технологичного («хорошего») рецепта до надлежащего отбора образцов и проведения химического анализа. Тогда и конечный результат будет точным и достоверным.