ОБОГАЩЕННАЯ МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ КОРМОВАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ, РЫБ И ПТИЦ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК A23K1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к области кормопроизводства и касается обогащения микроэлементами кормов для животных, птицы и рыб.

В современном промышленном животноводстве, а также птицеводстве и рыбоводстве используется концентрованный тип кормления сухими гранулированными или рассыпными комбикормами, полностью обеспечивающими физиологическую потребность организма в энергии и питательных и биологически активных веществах.

Нормы потребления питательных веществ могут существенно изменяться в зависимости от структуры комбикорма, температурно-влажностных условий содержания, вида животного, его возраста и ряда других факторов.

Однако, жизненно необходимыми при любых рационах питания остаются микроэлементы, при недостатке которых наблюдается замедление роста молодняка, снижение сопротивляемости заболеваниям, понижение продуктивности и уровня воспроизводства.

Пищевые компоненты комбикормов удовлетворяют потребность в микроэлементах лишь частично и требуется их дополнительное введение.

По этой причине для повышения сбалансированности кормов в их состав вводят различные источники микроэлементов, чаще всего в составе так называемых кормовых добавок, содержащих микроэлементы в неорганической форме.

Известна, например, минеральная смесь для подкормки животных, которая содержит морские соли, выполняющие роль носителя для минеральных и витаминизирующих добавок. Для ее приготовления в смесь морских солей и олигоэлементов добавляют органические соли, такие, как фосфат, до концентрации, превышающей точку насыщения, и отделяют осадок.

Описана кормовая добавка, представляющая собою концентрат микроэлементов, содержащий ядро из гранулированного минерального носителя, например, из монокальцийфосфата, покрытое слоем связующего агента из группы многоатомных спиртов, на который нанесен слой порошкообразных солей микроэлементов.

Запатентована смесь, обеспечивающая регулируемое количество микроэлементов в воде, которая содержит относительно нерастворимые в воде соединения микроэлементов и связующий агент, например, гипс, удерживающий в смеси только микроэлементы. Смесь может иметь форму таблеток.

Концентрат микроэлементов для обогащения кормов можно получить путем сплавления окисей, карбонатов или других летучих солей микроэлементов с фосфатом щелочного металла. При этом соединения микроэлементов окажутся включенными в водорастворимое полиметаллическое фосфатное стекло, которое быстро охлаждают и измельчают.

Одной из наиболее простых по составу можно признать кормовую добавку, обогащенную микроэлементами, представляющую собою смесь микроэлементов, осажденную из их нейтрализованного раствора мелом.

Соответственно, и одним из наиболее простых можно признать способ получения обогащенной микроэлементами добавки, заключающийся в том, что соли микроэлементов растворяют в фосфорной кислоте, а в этот раствор вносят мел до полной его нейтрализации и полученный продукт сушат.

Общим недостатком упомянутых кормовых добавок, обогащенных микроэлементами, является то, что микроэлементы присутствуют в них в неорганической форме.

В то же время, хорошо известно, что неорганические вещества существенно усиливают свое физиологическое действие при включении их в органические комплексы.

Предложена кормовая добавка, содержащая биологически допустимые соединения микроэлементов; бионеорганические элементы, не образующие осадков с соединениями микроэлементов; циклические и гетероциклические органические соединения, обладающие синергидной и абсорбционной активностью по отношению к микроэлементам; амфотерную моноаминокарбоновую кислоту в качестве лиганда; полиоксисоединения, повышающие проницаемость клеточных стенок. Такая кормовая добавка содержит микроэлементы в виде органических комплексных соединений.

Для приготовления обогащенной микроэлементами смеси, предназначенной для использования в составе компонентов питания, сухую золу обрабатывают потоком реагентов, способных растворять и переводить в усвояемую форму (например, в комплексы или соли молочной кислоты) соединения микроэлементов.

Наиболее близкой к предложенной можно признать обогащенную микроэлементами кормовую добавку, содержащую продукт взаимодействия соединений микроэлементов с продуктами, содержащимися в молочной сыворотке.

Процесс получения этого концентрата микроэлементов состоит в том, что соединения микроэлементов растворяют в сывороточных продуктах, не содержащих молочного сахара. В качестве сывороточных продуктов применяют концентрат сыворотки или другие продукты ее частичной обработки.

Относительный недостаток данной кормовой добавки состоит в необходимости использования для ее получения пищевого сырья и в отсутствии сведений о возможности длительного хранения полученного концентрата и, следовательно, о целесообразности его крупномасштабного производства.

Цель изобретения получение обогащенной микроэлементами кормовой добавки, подлежащей длительному хранению без потери качества, в которой микроэлементы присутствуют в органической форме, а также разработка метода приготовления такой добавки, характеризующегося достаточной технологичностью.

Поставленная цель была достигнута в результате того, что был разработан метод обогащения микробной биомассы микроэлементами и в качестве источника микроэлементов в кормовой добавке была использована полученная этим методом микробная биомасса.

В последнее время в качестве основного белкового компонента комбикормов, наряду с животным и растительным, используют белок микробного происхождения чаще всего дрожжевую биомассу.

Как правило, микробная биомасса, получаемая выращиванием соответствующих микроорганизмов в искусственных условиях, содержит количества микроэлементов, не покрывающие физиологических потребности животных, рыб и птицы при внесении в корма обычно принятых порций микробного белка.

Экспериментальным путем заявителем было показано, что при выращивании микроорганизмов в присутствии повышенных концентраций соответствующих микроэлементов или при инкубации микроорганизмов с источниками микроэлементов, биомасса микроорганизмов может накапливать микроэлементы в таких количествах, что приемлемая добавка такой биомассы к кормам делает их полноценными по содержанию микроэлементов.

Заявителем было установлено, что в оптимальных условиях культивирования удается добиться очень высокого уровня включения микроэлементов в микробную клетку, о чем, в частности, свидетельствуют показанные в табл. 1 результаты.

Для того, чтобы показать, что уровень накопления микроэлементов в дрожжевой клетке достаточен для использования биомассы в качестве обогащенной микроэлементами кормовой добавки, в табл. 2 приводится расчет эффективной дозы полученной заявителем кормовой добавки.

Представленные расчеты наглядно свидетельствуют, что предлагаемая кормовая добавка вполне применима для приготовления кормов, поскольку, согласно принятым нормам, содержание, например, дрожжевых белков эприна или гаприна в кормах для птицы должно составлять 1-5% т.е. на 1 тонну корма рекомендуется добавлять 10-50 кг дрожжевого белка.

Существо предложения заключается в следующем.

Микроорганизм, биомасса которого может служить источником белка в составе комбикормов, выращивают в обычно принятых для его культивирования условиях на питательной среде, обогащенной микроэлементами, или выращенный микроорганизм дополнительно инкубируют с источниками микроэлементов.

Конкретная концентрация микроэлемента в среде, время его внесения в среду культивирования, химическая форма микроэлемента подбираются индивидуально, что зависит, в частности, от вида используемого микроорганизма.

Наиболее целесообразно для получения кормовой добавки требуемого качества использовать дрожжи, например, родов Candida, Saccharomyces, техника крупномасштабного выращивания которых хорошо отработана, но могут быть использованы и другие микроорганизмы.

Получаемая биомасса содержит обычно от 2 до 70 г микроэлемента на 1 кг сухой биомассы, а уровень включения микроэлементов может колебаться от 50 до 90%
Для приготовления комбикормов можно получать порции биомассы, обогащенные отдельными микроэлементами или группами микроэлементов.

Микробную биомассу, содержащую повышенные количества микроэлементов, обычным образом отделяют от ферментационной среды и высушивают.

Практика показывает, что, например, дрожжевая биомасса, получаемая в значительных количествах, может длительно сохраняться без потери своих потребительских свойств.

Полученная предложенным способом кормовая добавка имеет вид сухого тонкоизмельченного порошка и содержит помимо полностью находящихся в органической форме микроэлементов белок, витамины и другие биологически активные вещества.

Более подробно сущность предложения иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Дрожжи Candida utilis выращивали в ферментере Bioflo с рабочим объемом 230 мл на среде, содержащей (г/л) однозамещенный фосфат аммония (10,0), сернокислый магний (0,7), двузамещенный фосфат натрия (7,0), однозамещенный фосфат калия (6,0), в условиях накопительного режима со скоростью роста 0,2 ч^-1. В среду дробно (каждый час) подавался раствор меченого сернокислого кобальта с удельной активностью 490 имп/мкг и концентрация кобальта поддерживалась на уровне 10 мг/л.

Культивирование проводили при температуре 28 градусов в течение 6 часов.

Всего было получено 2,3 г дрожжевой биомассы с содержанием кобальта 9 мг/г сухой биомассы, определенным радиоизотопным методом.

Включение кобальта в дрожжевые клетки составило 98% от его содержания в растворе.

Анализ распределения кобальта между компонентами дрожжевых клеток методами дифференциального центрифугирования и гельфильтрации на сефадексах G-50 и G-10 показал, что весь кобальт был связан с органическими структурами клетки, причем 72% кобальта было связано с низкомолекулярными растворимыми белками, 8% с высокомолекулярными растворимыми белками, 10% с клеточными стенками и 6% с мембранными структурами.

Изучение подвергнутой плазмолизу в течение 60 минут при 90 градусах биомассы показало отсутствие несвязанного кобальта. Связанный с низкомолекулярными белками (5000-10 000 Da) кобальт составил 80% в то время, как лишь 20% кобальта было связано с высокомолекулярными соединениями.

П р и м е р 2. Дрожжи Candida utilis выращивали в ферментере с рабочим объемом 6,4 л в условиях, описанных в примере 1, но была использована немеченная соль кобальта, концентрация которой в среде поддерживалась на уровне 12 мг/мл.

Всего было получено 240 г биомассы с содержанием кобальта 5 мг/г сухой биомассы, что было определено методом атомноадсорбционной спектрометрии.

Утилизация кобальта из среды составила 70%
П р и м е р 3. Дрожжи Candida utilis выращивали в 2 колбах с рабочим объемом 100 мл на термостатированной качалке в питательной среде, содержащей 1 этанола.

В середине логарифмической фазы роста в среду внесли 50 мг меченого сернокислого марганца. Через 4 часа после внесения изотопа процесс культивирования прекратили.

Было получено 500 мг биомассы с содержанием марганца 20 мг/г сухой биомассы. Степень утилизации марганца из среды составила 90%
После плазмолиза биомассы 14% меченого марганца было обнаружено в растворимой фракции и 82% в осадке после центрифугирования в течение 30 минут при 10 000g.

Гельфильтрацией на сефадексе G-10 установлено, что весь марганец растворимой фракции связан с низкомолекулярными белками.

П р и м е р 4. Дрожжи Candida utilis выращивали в ферментере Ферматрон с рабочим объемом 100 л в накопительном режиме как описано в примере 1.

Собранную биомассу в количестве 500 г дополнительно инкубировали в течение 30 минут при температуре 80 градусов в среде, содержащей 8,0 иодида калия и 40 мМ перекиси водорода.

После завершения дополнительной инкубации содержание иода в биомассе составило 7,8 мг/г сухой биомассы, а степень утилизации иода из среды 47%
50% утилизированного иода было связано с полисахаридами, 24% с высокомолекулярными белками, 26% с низкомолекулярными белками.

После лиофилизации биомассы содержание иода не уменьшилось.

П р и м е р 5. Дрожжи Candida utilis выращивали в колбах на термостатированной качалке при температуре 28 градусов в жидкой питательной среде, содержащей 1% этанола и 1,5 мМ сульфата аммония.

В лаг-фазе в культуральную среду внесли 0,15 мМ меченого селенита натрия. Общая длительность цикла выращивания составила 18 часов.

Радиоиндикаторным методом было показано, что 90% селена потребилось из среды дрожжевыми клетками и содержание селена составило 4,5 мг на 1 г сухой биомассы.

Весь потребленный селен был связан с белками и свободными аминокислотами.

Представленные материалы подтверждают, что предложенный способ позволяет получить кормовую добавку, содержащую значительные количества микроэлементов, переведенных в органическую форму.

Заявитель не располагает информацией ни об известности предлагаемого способа обогащения кормов микроэлементами за счет обогащения ими белкового компонента кормов микробной биомассы, ни об известности заявляемого пути обогащения микробной биомассы микроэлементами в этих целях.

Известно, правда, что в ряде случаев в состав сред для культивирования микроорганизмов, в том числе, дрожжей вводят источники микроэлементов, однако это делается не для обогащения их биомассы микроэлементами, а для покрытия собственных потребностей микроорганизмов в этих микроэлементах или для стимулирования биосинтеза определенных метаболитов.

В этой связи заявитель полагает, что предлагаемые им обогащенная микроэлементами кормовая добавка и способ ее получения как технические решения соответствуют требованиям, предъявляемым к изобретению.

Использование: сельское хозяйство, в частности способы приготовления кормовых добавок, обогащенных микроэлементами, включаемых в состав кормов для животных, птицы и рыб. Сущность изобретения: с целью создания кормовой добавки, обогащенной микроэлементами, находящимися в органической форме, подлежащей длительному хранению, обогащают микроорганизмы, например, дрожжи, включаемые в состав кормов, микроэлементами, при этом обогащение дрожжей микроэлементами осуществляют за счет выращивания или инкубирования микроорганизмов, например, дрожжей Candida utilis в присутствии источников микроэлементов. Дрожжи Candida utilis выращивают в присутствии соли марганца, вносят ее в середине логарифмической фазы роста в концентрации 100 мг/л, или в присутствии соли кобальта, поддерживая ее концентрацию на уровне 10 - 12 мг/л, или в присутствии соли селена, и вносят ее в экспоненциальной фазе роста до концентрации 0,15 мм. Дрожжи Candida utilis инкубируют с иодистоводородной солью в концентрации 800 мг/л и перекисью водорода в концентрации 40 мм. Кормовая добавка на основе биомассы дрожжей для животных, рыб, птиц содержит микроэлементы, связанные с органическим носителем, которым является биомасса дрожжей, при этом содержание микроэлементов в добавке составляет не менее 2 г/кг. 2 с. и 7 з. п. ф-лы, 2 табл.

1. Обогащенная микроэлементами кормовая добавка для животных, рыб и птиц, содержащая микроэлементы, связанные с органическим носителем, отличающаяся тем, что носителем микроэлементов является биомасса дрожжей, а содержание микроэлементов в кормовой добавке составляет не менее 2 г/кг. 2. Способ получения кормовой добавки, предусматривающий связывание микроэлементов с органическим носителем, отличающийся тем, что микроэлементы включают в состав биомассы дрожжей. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что биомассу выращивают в присутствии источников микроэлементов. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что дрожжи Candida utilis выращивают в присутствии источников микроэлементов. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что дрожжи Candida utilis инкубируют с источниками микроэлементов. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что дрожжи Candida utilis выращивают в непрерывном режиме с дробным добавлением соли кобальта и поддерживают концентрацию соли кобальта на уровне 10 - 12 мг/л. 7. Способ по п.4, отличающийся тем, что дрожжи Candida utilis выращивают в присутствии соли марганца, вносят ее в середине логарифмической фазы роста в концентрации 100 мг/л. 8. Способ по п.4, отличающийся тем, что дрожжи Candida utilis выращивают в присутствии соли селена, вносят ее в экспоненциальной фазе роста до концентрации 0,15 ммоль. 9. Способ по п.5, отличающийся тем, что дрожжи Candida utilis инкубируют с иодистоводородной солью в концентрации 800 мг/л и с перекисью водорода в концентрации 40 ммоль.