Dr. Fábián János Kutatás-fejlesztési igazgató Bonafarm-Bábolna Takarmány Kft.
A DDGS felhasználhatósága a sertéstakarmányozásban. Aflatoxin: egy új kockázat
Kukorica tőzsdei jegyzésének alakulása (Chicagoi árutőzsde)
Extrahált szójadara tőzsdei jegyzésének alakulása (Chicagoi árutőzsde)
AZ ETANOL, MINT ÜZEMANYAG
Henry Ford, 1896
•
Etanollal működött a legelső automobilok közül néhány
•
Magyarországon 1927-ben lehetett először alkoholos benzint tankolni, az 1:4 arányú keverékét Motalko néven hozták forgalomba
•
Etanol előállítás segítségével biztosították a világháborúk idején a megnőtt üzemanyag igényt
•
Napjainkban környezetvédelmi szempontok: az etanol égése tökéletesebb, mint a benziné, ezért felhasználásával csökken a kipufogógázok szénmonoxid- és maradék szénhidrogén tartalma.
BIOETANOL • Nagyrészt etil-alkoholból (etanolból) álló üzemanyag, amelyet biológiailag megújuló energiaforrások (növények) felhasználásával nyernek abból a célból, hogy benzint helyettesítő, vagy annak adalékaként szolgáló motorüzemanyagot kapjanak
4
Bioetanol felhasználása • A bioetanol a jelenlegi autókban max. 50% arányban keverhető be • Az E85 üzemanyag keverék 85% bioetanolt és 15% benzint tartalmaz.
5
Bioetanol felhasználásának hátrányai • Az alacsonyabb fűtőértéke, nagyobb mennyiség elégetésére van szükség, azonos teljesítményhez • A kisebb fajlagos energia miatt fogyasztása mintegy 20-30 százalékkal nagyobb • A felhasználható növényi alapanyag mennyisége véges: a hiány könnyen felverheti az árát a cukor és cellulóz tartalmú növényeknek, gabonáknak 6
Globális etanol termelés (millió liter)
Ipari
Italgyártás
Üzemanyag
7
Bioetanol gyártási folyamata • A bioetanol gyártásának alapanyaga általában vagy magas cukortartalmú növény (például cukorrépa, cukornád) vagy olyan anyagot tartalmazó növény, melyet kémiai-biológiai reakciók sorozatával cukorrá lehet alakítani (például keményítőtartalmú növények: kukorica, búza, burgonya stb., vagy cellulóz tartalmú növények: fa, fűfélék, gabonaszárak, szalma). 8
Bioetanol gyártási folyamata
Nedves őrlés
Száraz darálás
•
nagyobb beruházást igényel
•
•
A őrlés folyamán elkülönül a keményítő, a csíra, a fehérje és a korpa
Egyszerűbb és kisebb beruházási igényű
•
A gyártás folyamán a kukoricaszemeket frakcionálás nélkül ledarálják és fermentálják.
•
nemcsak etanolt, hanem kukoricakeményítőt, kukorica szirupot, dextrózt és glükózt is előállíthat
Száraz darálásos technológia
36 kg ethanol
32 kg DDGS
32 kg CO2
100 kg kukorica
Magyarország • Szabadegyháza: – alapanyagként 1.000.000 tonna/év kukoricát használ fel – keményítők, szőlőcukor, izocukor, alkohol, takarmányok
• Dunaföldvári etanol üzem (2012): – alapanyagként 575,000 tonna/év kukoricát használ fel. – 240 millió liter/év bioetanolt állít elő – 175.000 tonna DDGS keletkezik
• Mohácsi üzem átadása? • 2,15 millió tonna kukorica feldolgozása? • 350.000 tonna DDGS? 11
Kukorica DDGS • Alkohol gyártási melléktermék, amely alapanyagként kukoricát használnak fel. A keményítőt hőkezeléssel és enzimatikus eljárással tárják fel. • A maradványanyag a desztilláció utáni cefremaradvány szárazanyag tartalma. Nyersfehérje
8%
Nyerszsír
3,72%
Nyersrost
2,15%
Keményítő
64,11
3X
12
Kukorica DDGS táplálóanyag tartalom Szárazanyag
88-90%
Nyersfehérje
25-32%
Nyerszsír
9-15%
Nyersrost
8-12%
Lizin
0,6-1,0%
Metionin
0,55-0,75%
Kalcium
0,17-0,26
Foszfor
0,4-1,0%
• Évjárat, alapanyag • Gyártástechnológia • Élesztőgombák aktivitása • Lizinben, triptofánban relatíve szegény • Emészthető foszforban gazdag
13
Nyersfehérje vizsgálati eredmények (%) 28,50 28,00 27,50
26,83
27,00
26,50 26,00 25,50 25,00 24,50 24,00 23,50 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Nyerszsír vizsgálati eredmények (%) 18,00 17,00
16,00 14,40
15,00 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 1
2
3
4
5
6
7
8
15
Nyersrost vizsgálati eredmények (%) 10,00 9,00
7,51
8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 1
2
3
4
5
6
7 16
Mikotoxinok…
A DDGS színe • Magas hőmérsékleten a szénhidrátok aminosavakkal, főként lizinnel komplexeket alkotnak, a DDGS karamellizálódik. • Ez a DDGS fehérje és ezen belül lizin értékesülését negatívan befolyásolja, amire a termék színe jól utal • Jó minőségű DDGS színe arany barna, karamell barna • A DDGS sötét, kávébarna színe magas szárítási hőmérsékletre és ez által potenciálisan alacsonyabb fehérjeértékre, emészthető lizin tartalomra utal. • A sötétbarna színű DDGS lizintartalma kevésbé emészthető 18
Extrém színkülönbség
19
A DDGS a sertések takarmányozásában • Az etanol iparág bővülése és az egyre jobb minőségben, aranybarna, karamell-barna színben képződő DDGS következtében egyre nagyobb jelentősége van ennek a mellékterméknek a felhasználásának a monogasztrikus állatok, így a sertések takarmányozásában is • Az igen jelentős etanol gyártással rendelkező USA-ban amíg például 2001-ben 89 ezer tonna, 2008-ban már 2,8 millió tonna DDGS-t használtak fel a sertéstakarmányokban
20
A DDGS a sertések takarmányozásában • Sertéstakarmányozási kísérleti eredmények azt bizonyítják, hogy bizonyos esetekben a DDGS 30%-ban felhasználható a hízósertések valamint a szoptató kocák takarmányában • Vemhes kocáknál az alkalmazási arány elérheti akár az 50%-ot is • A hízótakarmányokban 20%-ot meghaladó DDGS felhasználás a szalonna lágyulását okozza, ezért a vágás előtt 3-4 héttel az ilyen arányú DDGS etetését szüneteltetni kell
21
A DDGS a sertések takarmányozásában • Malacok takarmányozásánál rontja a szárazanyag, vagyis a táplálóanyagok emészthetőségét • Fiatalabb állatoknál a vastagbélben történő mikrobiális fermentáció kevésbé jelentős • Enyhe Lawsonia intracellularis fertőzés esetén a DDGS etetése csökkentette az ileitis súlyosságát. Ennek a hatásmechanizmusa nem ismert, de feltételezések szerint a DDGS felhasználása a takarmányban kedvező irányban befolyásolja a vékonybél morfológiáját 22
DDGS etetési tapasztalatok (Fiorács Kft., Likócs, 2012.07-12. hó)
Malac nevelő Ft/Kg Telepi Extrahált szója 46% 155 DDGS 83 Extr. Napraforgó 78 Extr. Repcedara 89 Repcemag pogácsa 91 Alapanyag költég Különbség Különbség
12,70 5,00 1,00 3,00
Ft/kg 95,53 Ft/kg %
Malac nevelő Hízó I. Hízó I. Hízó I. Hízó II. Hízó II. Hízó II. AB Telepi A B Telepi A B 8,00 10,00 1,00 3,00
91,12 -4,41 -4,6%
10,00 8,00 1,50 4,00
82,89
27,00 2,00 4,00
80,31 -2,58 -3,1%
30,00 3,00 1,50 4,00 78,89 -4,00 -4,8%
5,50 10,00 2,00 5,00
77,46
18,70 3,00
21,30 1,50
5,00
3,00
75,58 -1,88 -2,4%
76,83 -0,63 -0,8%
23
DDGS etetési tapasztalatok (Fiorács Kft., Likócs, 2012.07-12. hó)
3,5 3,05
3,18
3,19
A csoport
3
B csoport Telepi átlag
2,5 2 1,5 1
0,796
0,847
0,806
0,5 0
FCR
Súlygyarapodás (kg/nap)
24
Összefoglalás • Összességében az állati takarmányozás céljára egyre nagyobb mennyiségben fognak különböző bioetanol-ipari melléktermékek a rendelkezésre állni a jövőben. • A DDGS felhasználásakor figyelembe kell venni, hogy alig tartalmaz keményítőt, de viszonylag jó energia-, fehérje-, rost- és foszforforrás. • A DDGS táplálóanyag tartalma viszonylag nagymértékben ingadozhat, és a szárítás során fellépő hőhatás ronthatja a fehérjetartalom emészthetőségét • Számolva ezen tényezőkkel a DDGS értékes takarmány alapanyagnak minősül a sertések takarmányozásában. • A DDGS ezáltal jelentős potenciált jelent az sertéstenyésztés számára, amelyet minél nagyobb mértékben ki kell használni az ágazat versenyképessége szempontjából.
25
Aflatoxin B1, B2, G1, G2 • •
•
•
1959-ben Angliában 100 ezer pulyka hullott el A takarmány alapanyagként használt földimogyoró dara vékonyréteg kromatográfiás vizsgálatánál négy jól elkülönülő foltot kaptak B1, B2, G1, G2 megkülönböztetéssel (Fluoreszcencia színük alapján: B-blue, G-green) A toxikus darából egy fonalas gombát izoláltak, amely táptalajra oltva is termelte a toxikus anyagokat A gombát Aspergillus flavusként azonosították, a toxikus anyagoknak az aflatoxin nevet adták, a megbetegedést aflatoxikózisnak
•
•
Akut esetben toxikus hepatitiszt okoznak (Indiában 1974-ben több mint 100, Kenyában 1981-ben és 2004-2006-ban közel 200 ember halálát okozta aflatoxinnal szennyezett kukorica) Hosszabb távon májcirrózist és májrákot okoznak 26
EÜM 2006. május 29-ei tájékoztatója az aflatoxinok jelenlétéről • Az aflatoxinok legveszélyesebb, kis dózisokhoz kötött, hatása génkárosító és rákkeltő hatása. In vitro emberi sejtekben az aflatoxinok (főként a B1) klasztogének és mutagének, kovalensen kötődnek a DNS-hez. Metabolizációjuk (lebomlásuk) során az aflatoxinokból reaktív, epoxi vegyületek keletkeznek, amelyek ún. végső (ultimate) karcinogének (rákkeltők); elsősorban ezek felelősek májrákot okozó hatásukért. • „Elsősorban meleg égövi országokban, csapadékos, magas páratartalmú időben gyakori; nálunk természetes előfordulásával nem kell számolni, élelmiszerszennyezőként importcikkeken lelhetők fel.” 27
A globális felmelegedés hatásai
18. század
28
Aspergillus és aflatoxin előfordulása a környező országokban • Horvátország: aflatoxin termelők azonosítása kukoricáról (2004, 2005) • Észak-Olaszország, 2003: Aflatoxint termelő Aspergillus flavus és EU határérték feletti aflatoxin kontamináció detektálása kukoricán • Szlovénia, Szerbia: EU limit feletti aflatoxin M1 szint tejben( 2007, 2009) • Románia: – 1997: minden vizsgált kukoricaminta aflatoxinmentes volt – 2002-2004: a vizsgált tételek 30%-ában detektáltak aflatoxinokat, 20%-ban a határérték felett
• • Bulgária, Ukrajna (2010)
29
Aflatoxintermelő Aspergillus fajok előfordulása Magyarországon és főbb jellemzőik (Dobolyi és mtsai., 2011)
30
Aspergillus flavus törzsek aflatoxin B1-termelő képessége (Dobolyi és mtsai., 2011)
31
A 30 fok fölötti hőmérsékletű napok száma 2012. évben
Hőmérséklet maximum ≥25°C
≥30°C
≥35°C
2012
104
49
12
19712000
75
20
1
32
ASPERGILLUS ÉLETCIKLUSA •
•
•
Spóra képződés
Csírázás • • •
Hifa tömegtermelés (csúcs fázis)
Hifa növekedés és elágazás •
A. flavus a talajban és növényi maradványokon, elszóródott szemeken marad fenn Meleg, nedves időszakban spórák képződnek, amelyek a kukorica bibeszálakra kerülnek , ahol kicsíráznak, kolonizálódnak A gomba a bibeszálon keresztül lejut a fejlődő csőig (a sárgásbarna, nedves bibeszálak a legfogékonyabbak) A csuhélevél alá bejutott gomba a sérült szemeket is megfertőzi Rovar és madárkár is fertőzési kapu Forróság, aszály a szemtelítődés időszakában, különösen a magas éjszakai hőmérséklet kiváltja a toxin termelést A fertőzött szemeken betakarítást követően 1-2 napon belül elindul a gomba növekedése 33
Mikotoxinok hatása OCHRATOXIN FUMONISIN
Vesekárosodás
Tüdő ödéma
ZEARALENONE Hüvely, végbél előesés Szaporodásbiológiai problémák
T2 Nyálkahártya irritáció
T2
DON
Takarmány visszautasítás Hányás
AFLATOXIN - FUMONISIN
T2
Májgyulladás
Vérzések
A legjelentősebb mikotoxinok a sertéstakarmányokban MYCOTOXIN
PENÉSZGOMBA
ELŐFORDULÁS
FŐBB TÜNETEK
Aflatoxin
Aspergilus flavus A. parasiticus A. nominus
Kukorica, földimogyoró, gyapotmag
Ochratoxin
A. ochraceus Penicillium verrucos um
Árpa, olajos magvak
DON (vomitoxin)
Fusarium grami nearum F. culmorum
Kukorica, búza, árpa, rozs, zab
T-2
F. sporotrichoides F. tricinctum F. poae
Búza, árpa
Zearalenon
F. graminearum F. tricinctum F. culmorum
Kukorica, búza, árpa, rozs
Fumonizin
Fumonisin moniliforme F. ploriferatum
ttm. gyarapodás és tak. felvétel, májkárosodás, bevérzések, immunitás ttm. gyarapodás és tak. felvétel, vesefunkció zavar, ivóvíz fogyasztás, immunitás tak. felvétel, tak. elutasítás, hányás, ttm. gyarapodás ttm. gyarapodás és tak. felvétel, dermatitisz, nyirokszövetek nekrózisa, termékenység Hiperösztrogénizmus, reprodukciós teljesítmény, terméketlenség ttm. gyarapodás és tak. felvétel, májkárosodás, tüdő ödéma
Kukorica
GOND (PPM) 0,02
0,2
1,0
0,5
0,5
5,0
Takarmányok maximális aflatoxin tartalma (64/2012. (VII. 3.) VM rendelet) Nemkívánatos anyag
Takarmányozásra szánt termékek
1. Aflatoxin B1
Takarmány-alapanyagok Kiegészítő és teljes értékű takarmányok, kivéve: - tejelő teheneknek és borjaknak, tejelő juhoknak és bárányoknak, tejelő kecskéknek és gidáknak, valamint malacoknak és növendék baromfiknak szánt takarmánykeverékek - szarvasmarhának (a tejelő tehenek és a borjak kivételével), juhoknak (a tejelő juhok és a bárányok kivételével), kecskéknek (a tejelő kecskék a gidák kivételével), sertéseknek (a malacok kivételével) és baromfinak (a növendék állatok kivételével) szánt takarmánykeverékek
Legnagyobb tartalom mg/kgban (ppm), 12 %-os nedvességtartalmú takarmányra vonatkozóan
0,02 0,01 0,005
0,02
36
Aflatoxin vizsgálati eredmények földimogyoró tételenként 10 mintából (USA) Minta
Tétel A
Tétel B
Tétel C
1
0
0
0
2
0
0
3
3
0
0
5
4
0
0
19
5
2
0
32
6
4
3
49
7
8
8
87
8
14
26
91
9
28
52
127
10
43
70
168
9.9 ppb
15.9 ppb
58.1 ppb
Átlag
37
Aflatoxin vizsgálatok száma
(Bonafarm-Bábolna Takarmány Vizsgálólaboratórium, HPLC + ELISA db) 1600 1400
aflatoxin (B1, B2, G1, G2) aflatoxin M1
1200 1000 800 600 400 200
0 2009
2010
2011
2012
2013 38
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
