СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПАРАТА ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ИНФЕКЦИЙ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА У СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПТИЦЫ И ПРЕПАРАТ, ПОЛУЧЕННЫЙ СПОСОБОМ Российский патент 2014 года по МПК A61K36/64 A61P1/00 C12N1/16 

Изобретение относится к ветеринарии, позволяет получать из дрожжевой биомассы Saccharomyces cerevisiae препарат, действующими веществами которого являются маннопротеины, интегрированные в частично гидролизованную клеточную стенку дрожжей, водорастворимые маннопротеины, молочную и фумаровую кислоты. Препарат может быть использован в качестве пребиотика и для профилактики инфекций пищеварительного тракта в животноводстве и птицеводстве.

Известно, что у животных существует важная взаимосвязь между пищеварением, доступностью питательных веществ и бактериями, населяющими кишечный тракт. Комбинация этих факторов влияет не только на количество доступных питательных веществ, необходимых для роста и поддержания здоровья организма, но также для профилактики заболеваний, особенно в отношении внедрения патогенных микроорганизмов.

Добавление в корм антибиотиков в лечебных или профилактических целях снижает общее количество бактерий в пищеварительном тракте, что негативно сказывается на здоровье. Таким образом, актуальной задачей является создание экологически чистых препаратов с пребиотическим действием, способных корректировать содержание вредной и полезной микрофлоры в пищеварительном тракте.

В число потенциально пригодных пребиотиков входят препараты, содержащие подкислители - фумаровую, молочную, лимонную, янтарную и яблочную кислоты. Благодаря введению данных веществ в рацион животных среда в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) становится более кислой, что стимулирует полезную микрофлору и косвенно снижает количество патогенных микроорганизмов.

Следующий класс препаратов, корректирующих микрофлору ЖКТ за счет удаления из него патогенных микроорганизмов - маннанолигосахаридные и маннопротеиновые препараты. Сорбируясь на специфичных участках поверхности болезнетворных микроорганизмов, данный класс соединений препятствует прикреплению патогенов к стенкам ЖКТ и способствует их выведению из организма. Известно, что маннанолигосахаридные и маннопротеиновые препараты действуют на большинство разновидностей E.coli. Salmonella и Cryptosporidium, не выводя из организма полезную микрофлору.

Известно изобретение (1. RU №2359465 С1, опубл. 27.06.2009 г.), сущность которого заключается в том, что для кормления молодняка свиней используют сухой свекловичный жом, дополнительно содержащий пробиотик, в состав которого входят культуры бактерий Bifidobacterium globosum, Enterococcus faecium, Bacillus subtilis, фумаровая кислота и цеолиты. Данная кормовая добавка позволяет увеличить потребление и улучшить использование молодняком свиней корма, содержащего сухой свекловичный жом, что способствует повышению среднесуточного прироста живой массы молодняка свиней и снижению себестоимости продукции свиноводства.

Однако у данного изобретения есть ряд недостатков, например использование культур бактерий, требующих специальных условий получения, хранения и транспортировки. Кроме того, данный состав способен лишь косвенно влиять на количество вредной микрофлоры, снижая ее лишь за счет улучшения условий для полезных микроорганизмов.

С другой стороны, в изобретении (2. USA №7048937 В2, опубл. 23.05.2006 г.), авторами предлагается использовать препарат, содержащий маннопротеины, интегрированные в частично гидролизованную клеточную стенку, в качестве средства от кокцидиоза. При этом препарат имеет довольно низкую антибактериальную активность из-за того, что процесс его получения предусматривает отбрасывание водорастворимой фракции, содержащей водорастворимые маннопротеины. Также в изобретении не решается вопрос стимулирования полезной микрофлоры и считается, что этому косвенно способствует удаление из организма патогенов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является изобретение (3. Пат. RU №2406516, опубл. 02.12.2010 г.) Согласно изобретению в состав антибактериального препарата из биомассы дрожжей Saccharomyces cerevisiae входят маннопротеины, интегрированные в частично гидролизованную клеточную стенку, водорастворимые маннопротеины, водорастворимые белки и полисахариды, а также ферментативный комплекс, обладающий деполимеразной активностью к β-глюкану. Способ получения препарата по прототипу включает смешение дрожжевой биомассы с ферментативным комплексом, механическую активацию смеси, получение таблетированной формы продукта с последующим прогревом при температуре действия ферментов.

Способ получения препарата по прототипу имеет недостатки. Смесь компонентов по прототипу не может эффективно обрабатываться в струйных мельницах, а предлагаемое авторами оборудование работает в неэффективных режимах эксплуатации. Это накладывает необходимость в проведении дополнительных энергоемких стадий получения таблетированных форм и прогрева для протекания ферментативного гидролиза. Осуществление производства препарата по прототипу в связи с этим трудоемко, содержит большое количество стадий и экономически неоправданно.

Состав препарата по прототипу также имеет ряд недостатков. Так, данный состав обладает недостаточной биологической активностью из-за того, что входящие в его состав маннопротеины способны выводить патогенные микроорганизмы, но не способствуют напрямую росту и размножению полезной микрофлоры. Использование в качестве гидролизующего агента ферментативного комплекса, обладающего деполимеразной активностью по отношению к β-глюкану, позволяет гидролизовать дрожжевой глюкан, без воздействия на белковые компоненты биомассы. Данный факт значительно снижает эффективность протекания ферментативного гидролиза и негативно отражается на технологической и экономической составляющей способа получения.

Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в создании препарата, обладающего комплексным действием на патогенную и полезную микрофлору желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) сельскохозяйственных животных и птицы, а также разработка экологически чистого, простого способа получения данного препарата, позволяющего использовать доступное сырье, такое как кормовая дрожжевая биомасса, послеспиртовая барда и т.д.

Поставленная задача решается благодаря тому, что способ получения препарата для профилактики инфекций пищеварительного тракта у сельскохозяйственной птицы включает предварительное смешивание дрожжевой биомассы Saccharomyces cerevisiae с ферментативными комплексами «ЦеллоЛюкс-А» и «Протосубтилин», молочной кислотой, фумаровой кислотой и водой, механическую активацию полученной смеси в активаторах струйного типа, обеспечивающих ускорение обрабатываемого материала 30-450 м/с² и время пребывания в зоне обработки 0,25-15 минут, с получением препарата, при следующем соотношении компонентов в смеси (мас.%):

- ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» - 0,2-10;

- ферментативный комплекс «Протосубтилин» - 0,2-10;

- молочная кислота - 0,5-10;

- фумаровая кислота - 0,5-10;

- вода - 0,5-10;

- биомасса дрожжей - остальное.

Существенными отличиями заявляемого препарата является его состав.

Препарат, полученный указанным способом, может применяться для профилактики инфекций пищеварительного тракта у сельскохозяйственной птицы.

Технический результат заключается в создании препарата, обладающего комплексным действием на патогенную и полезную микрофлору ЖКТ сельскохозяйственных животных и птицы и проявляющего свойства сорбента за счет наличия маннопротеинов, а также пребиотика, стимулирующего рост полезной микрофлоры кишечника.

При этом стоит отметить, что при совместном действии маннопротеинов (на патогенные бактерии) и используемых кислот (на полезные бактерии) наблюдаемый биологический эффект значительно выше, чем при раздельном употреблении или употреблении обычной смеси из этих компонентов. Это связано с тем, что в массовых соотношениях, заявленных в данном изобретении, наблюдается синергетический эффект, заключающийся во взаимном усилении действия отдельных компонентов. Предложенный состав не может быть получен рутинным перебором реагентов.

При механической активации смеси дрожжевой биомассы с заявленными ферментативными комплексами и кислотами происходит частичное механическое разрушение клеток, а также разупорядочение надмолекулярной структуры клеточных стенок и частичный гидролиз полимеров клеточной стенки, что не происходит в способе по прототипу.

Благодаря протеканию частичного гидролиза полимеров клеточной стенки в процессе механической активации отпадает необходимость в стадиях таблетирования и прогрева по прототипу, а также появляется возможность использовать более эффективные режимы работы механохимического оборудования. При осуществлении заявленного способа облегчается выход целевых веществ в биодоступную форму, а значения выхода больше, чем по прототипу.

Подбор оборудования, отличающего изобретение от прототипа, не может быть осуществлен без всестороннего изучения процессов, протекающих в клеточных стенках. Условия проведения механической активации не могут быть установлены рутинным перебором режимов и являются неочевидными.

Проведенный патентный поиск не выявил препаратов аналогичного состава, поэтому сделан вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Совокупность существенных признаков заявляемого способа также не выявлена, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого препарата и способа его получения критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Готовят смесь согласно табл.1, содержащую дрожжевую биомассу Saccharomyces cerevisiae, ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» (производство ООО ПО «СИББИОФАРМ» г. Бердск), обладающий деполимеразной активностью по отношению к β-глюкану, ферментативный комплекс «Протосубтилин» (производство ООО ПО «СИББИОФАРМ» г. Бердск), обладающий деполимеразной активностью по отношению к белковым молекулам, молочную и фумаровую кислоты, воду.

Таблица 1 Компонентный состав смеси, подготавливаемой для механической активации Компонент смеси Содержание компонента, мас.% Дрожжевая биомасса Saccharomyces cerevisiae 93,6 Ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» 0,2 Ферментативный комплекс «Протосубтилин» 0,2 Молочная кислота 0,5 Фумаровая кислота 0,5 Вода 5

Смесь механически активируют в активаторах струйного типа, обеспечивающих ускорение обрабатываемого материала 30 м/с и время пребывания в зоне обработки 0,25 минут.

При содержании ферментативных комплексов и кислот ниже 0,2% и 0,5% соответственно реакция гидролиза протекает незначительно, что негативно сказывается на составе препарата. При ускорении обрабатываемого материала менее 30 м/с² не обеспечивается внедрение частиц ферментативных комплексов и кислот в частицы дрожжевой биомассы, что также снижает эффективность гидролиза. Применение обработки менее 0,25 минут не обеспечивает необходимого накопления свободной энергии в виде деформаций клеточных стенок и нецелесообразно с экономической точки зрения.

Полученный продукт содержит биологически активные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

- маннопротеины, интегрированные в клеточную стенку дрожжей - 1,3;

- водорастворимые маннопротеины клеточной стенки дрожжей - 0,3;

- водорастворимые белки дрожжевой биомассы - 5;

- водорастворимые глюкосахариды дрожжевой биомассы - 4,

- ферментативный комплекс, обладающий деполимеразной активностью по отношению к β-глюкану - 0,2;

- ферментативный комплекс, обладающий деполимеразной активностью по отношению к белковым молекулам - 0,2;

- молочная кислота - 0,5;

- фумаровая кислота - 0,5;

- вода - 5;

- остаток механически активированной биомассы дрожжей - остальное.

Пример 2

Готовят смесь согласно табл.2, содержащую дрожжевую биомассу Saccharomyces cerevisiae, ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» (производство ООО ПО «СИББИОФАРМ» г. Бердск), обладающий деполимеразной активностью по отношению к β-глюкану, ферментативный комплекс «Протосубтилин» (производство ООО ПО «СИББИОФАРМ» г. Бердск), обладающий деполимеразной активностью по отношению к белковым молекулам, молочную и фумаровую кислоты, воду.

Таблица 2 Компонентный состав смеси, подготавливаемой для механической активации Компонент смеси Содержание компонента, мас.% Дрожжевая биомасса Saccharomyces cerevisiae 75 Ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» 3 Ферментативный комплекс «Протосубтилин» 3 Молочная кислота 7 Фумаровая кислота 7 Вода 5

Смесь механически активируют в активаторах струйного типа, обеспечивающих ускорение обрабатываемого материала 450 м/с и время пребывания в зоне обработки 15 минут.

Содержание ферментативных комплексов и кислот выше 3% и 7% соответственно не приводит к увеличению глубины протекания реакции гидролиза дрожжевой биомассы и экономически нецелесообразно. При ускорении обрабатываемого материала более 450 м/с² в течение более чем 15 минут наблюдается частичная денатурация целевых маннопротеинов.

Полученный продукт содержит биологически активные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

- маннопротеины, интегрированные в клеточную стенку дрожжей - 4,7;

- водорастворимые маннопротеины клеточной стенки дрожжей - 3,0;

- водорастворимые белки дрожжевой биомассы - 12;

- водорастворимые глюкосахариды дрожжевой биомассы - 17;

- ферментативный комплекс, обладающий деполимеразной активностью по отношению к β-глюкану - 3;

- ферментативный комплекс, обладающий деполимеразной активностью по отношению к белковым молекулам - 3;

- молочная кислота - 7;

- фумаровая кислота - 7;

- вода - 5;

- остаток механически активированной биомассы дрожжей - остальное.

Пример 3

Готовят смесь согласно табл.3, содержащую дрожжевую послеспиртовую барду (ТУ 9296-302-00008064-98), ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» (производство ООО ПО «СИББИОФАРМ» г. Бердск), обладающий деполимеразной активностью по отношению к β-глюкану, ферментативный комплекс «Протосубтилин» (производство ООО ПО «СИББИОФАРМ» г. Бердск), обладающий деполимеразной активностью по отношению к белковым молекулам, молочную и фумаровую кислоты, воду.

Таблица 3 Компонентный состав смеси, подготавливаемой для механической активации Компонент смеси Содержание компонента, мас.% Послеспиртовая барда 62 Ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» 10 Ферментативный комплекс «Протосубтилин» 10 Молочная кислота 4 Фумаровая кислота 4 Вода 10

Смесь механически активируют в условиях Примера 2.

При гидролизе дрожжесодержащей послеспиртовой барды оптимальное содержание ферментативных комплексов и кислот равно 10% и 4% соответственно. Также необходимо использовать максимально энергоемкие условия механической активации, обусловленные трудностью извлечения целевых веществ из дрожжевых клеток, содержащихся в барде.

Полученный продукт содержит биологически активные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

- маннопротеины, интегрированные в клеточную стенку дрожжей - 1,8;

- водорастворимые маннопротеины клеточной стенки дрожжей - 0,7;

- водорастворимые белки дрожжевой биомассы - 16;

- водорастворимые глюкосахариды дрожжевой биомассы - 25;

- ферментативный комплекс, обладающий деполимеразной активностью по отношению к β-глюкану - 10;

- ферментативный комплекс, обладающий деполимеразной активностью по отношению к белковым молекулам - 10;

- молочная кислота - 4;

- фумаровая кислота - 4;

- вода - 10;

- остаток механически активированной биомассы дрожжей - остальное.

Вовлечение в производство дешевого и некондиционного сырья позволяет рационально утилизировать перечисленные отходы, а также сократить расходы на получение препарата.

Пример 4

Готовят смесь согласно табл.4, содержащую биомассу кормовых дрожжей (ГОСТ 80083-74 или ТУ 9291-003-12914410-03), ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» (производство ООО ПО «СИББИОФАРМ» г. Бердск), обладающий деполимеразной активностью по отношению к β-глюкану, ферментативный комплекс «Протосубтилин» (производство ООО ПО «СИББИОФАРМ» г. Бердск), обладающий деполимеразной активностью по отношению к белковым молекулам, молочную и фумаровую кислоты, воду.

Таблица 4 Компонентный состав смеси, подготавливаемой для механической активации Компонент смеси Содержание компонента, мас.% Биомасса кормовых дрожжей 69,5 Ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» 5 Ферментативный комплекс «Протосубтилин» 5 Молочная кислота 10 Фумаровая кислота 10 Вода 0,5

Смесь механически активируют в активаторах струйного типа, обеспечивающих ускорение обрабатываемого материала 370 м/с² и время пребывания в зоне обработки 12 минут.

В случае переработки биомассы кормовых дрожжей оптимальное содержание ферментативных комплексов и кислот является 5% и 10% соответственно. Оптимальными режимами механической активации является ускорение обрабатываемого материала 370 м/с и 12 минут, соответственно.

Полученный продукт содержит биологически активные компоненты при следующем соотношении, мас.%:

- маннопротеины, интегрированные в клеточную стенку дрожжей - 2,5;

- водорастворимые маннопротеины клеточной стенки дрожжей - 1,1;

- водорастворимые белки дрожжевой биомассы - 45;

- водорастворимые глюкосахариды дрожжевой биомассы - 11;

- ферментативный комплекс, обладающий деполимеразной активностью по отношению к β-глюкану - 5;

- ферментативный комплекс, обладающий деполимеразной активностью по отношению к белковым молекулам - 5;

- молочная кислота - 10;

- фумаровая кислота - 10;

- вода - 0,5;

- остаток механически активированной биомассы дрожжей - остальное.

Пример 5

Осуществляется в условиях примера 2. Работа проводилась в виварии ФГУП Загорское ЭПХ ВНИТИП Россельхозакадемии (Отчет от 01 марта 2013 г.). Полученный продукт в количестве 0,1 мас.% добавляли в рацион бройлеров кросса «Кобб 500» с 13 ноября по 21 декабря 2012 г. Животные контрольной группы в составе рациона полученный продукт не получали.

Валовой прирост подопытных животных был выше, чем у животных из контрольной группы на 2,5%. Подопытные животные затрачивали на 2,3% меньше корма на 1 г прироста живой массы. Среднесуточный привес был на 2,7% выше, чем в контрольной группе.

Увеличение продуктивности бройлеров было обусловлено улучшением переваримости и использования питательных веществ корма в опытной группе. Так, переваримость сухого вещества корма была выше, чем в контрольной группе на 2,7%.

Разница по переваримости протеина составила 1,3%, жиров - на 2,0%, клетчатки - 1,8%. Использование азота корма было выше на 1,9% по сравнению с контролем.

Химический состав мяса, крови и внутренних органов был в пределах нормы и не отличался от состава проб, отобранных в контрольной группе.

Микробиологический контроль микрофлоры кала и образцов желудочно-кишечного тракта выявил в контрольной группе болезнетворные микроорганизмы, не обнаруженные в пробах опытной группы.

Гистологические исследования показали, что гистоархитектоника тонкого отдела кишечника у животных контрольной группы нарушена. Общее морфофункциональное состояние органов отражает развивающиеся процессы в виде белковой дистрофии и ярко выраженной десквамации энтероцитов тонкого отдела кишечника, сопровождающихся гемоциркуляторными нарушениями.

В то же время гистоархитектоника тонкого отдела кишечника опытных животных сохранена и характерна для здоровых цыплят бройлеров в данный период развития.

Таким образом, заявляемый препарат обладает высокой и комплексной биологической активностью, прошел испытания и поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».

Группа изобретений относится к биотехнологии. Способ получения препарата для профилактики инфекций пищеварительного тракта у сельскохозяйственной птицы включает предварительное смешивание дрожжевой биомассы Saccharomyces cerevisiae с ферментативными комплексами «ЦеллоЛюкс-А» и «Протосубтилин», молочной кислотой, фумаровой кислотой и водой. Соотношение компонентов в смеси составляет: ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» 0,2-10 мас.%, ферментативный комплекс «Протосубтилин» 0,2-10 мас.%, молочная кислота 0,5-10 мас.%, фумаровая кислота 0,5-10 мас.%, вода 0,5-10 мас.%, биомасса дрожжей остальное. Полученную смесь подвергают механической активации в активаторах струйного типа, обеспечивающих ускорение обрабатываемого материала 30-450 м/с² и время пребывания в зоне обработки 0,25-15 мин. Предложен также препарат, полученный указанным способом. Группа изобретений обеспечивает увеличение продуктивности сельскохозяйственной птицы, способствует валовому приросту, обладает комплексным действием на патогенную и полезную микрофлору пищеварительного тракта, стимулируя рост полезной микрофлоры. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 5 пр.

1. Способ получения препарата для профилактики инфекций пищеварительного тракта у сельскохозяйственной птицы, включающий предварительное смешивание дрожжевой биомассы Saccharomyces cerevisiae с ферментативными комплексами «ЦеллоЛюкс-А» и «Протосубтилин», молочной кислотой, фумаровой кислотой и водой, механическую активацию полученной смеси в активаторах струйного типа, обеспечивающих ускорение обрабатываемого материала 30-450 м/с² и время пребывания в зоне обработки 0,25-15 минут, с получением препарата, при следующем соотношении компонентов в смеси (мас.%):
- ферментативный комплекс «ЦеллоЛюкс-А» - 0,2-10;
- ферментативный комплекс «Протосубтилин» - 0,2-10;
- молочная кислота - 0,5-10;
- фумаровая кислота - 0,5-10;
- вода - 0,5-10;
- биомасса дрожжей - остальное.

2. Препарат для профилактики инфекций пищеварительного тракта у сельскохозяйственной птицы, полученный способом по п.1.