Способ изготовления комбикорма и комбикорм, изготовленный указанным способом Российский патент 2022 года по МПК A23K10/00 

Изобретение относится к области комбикормовой промышленности, а именно, к производству кормов с использованием биомассы личинок насекомых и может быть использовано, в частности, для рыб, а также для сельскохозяйственных животных и птиц.

Качество кормления рыб, сельскохозяйственных животных и птиц, его полноценность имеют важное значение для обеспечения животного (птицы, рыбы) необходимыми для него питательными веществами, обуславливающими активный рост и продуктивность. Этим требованиям, в большей степени, отвечают комбикорма, включающие зерновой и растительный компоненты, а также минерально-витаминную добавку. Для повышения качества кормов в них добавляют различные «премиксы» (обогатительные смеси биологически активных веществ): витаминные, минеральные, витаминно-минеральные добавки, синтетические незаменимые аминокислоты, кормовые ферменты (энзимы), пробиотики, пребиотики, вкусо-ароматические добавки, сорбенты токсинов и пр.

Одним из наиболее часто используемых для качественных кормов компонентов является рыбная мука как наиболее ценный источник протеина и аминокислот. Ее используют для обогащения комбикормов и для выдерживания правильного баланса по жирно-кислотному и аминокислотному составам, по содержанию сырого протеина, уровню кальция и фосфора, а также с целью профилактики заболеваний сельскохозяйственной птицы. Рыбная мука благодаря своим компонентам способствует развитию жизненно-важных систем организма: активизируется иммунная система, увеличивается яйценоскость, повышается усвояемость питательных веществ, молодняк лучше оперяется. В одном килограмме рыбной муки содержится до 700 г протеина, а также кальций, фосфор, жиры и витамины группы В, а также витамины А и D. Она легко усваивается и дает самую высокую среди других протеиновых продуктов энергетическую отдачу - до 15 МДж обменной энергии с одного килограмма. У качественной рыбной муки перевариваемость достигает 90-95%. Кроме того, введение в рацион рыбной муки положительно влияет на конверсию кормов, а чем лучше конверсия, тем прибыльнее производство.

Однако рыбная мука является остродефицитным кормовым продуктом. Замена ее на менее дефицитные продукты, не вызывающие снижения темпов роста и выживаемости сельскохозяйственных животных, птиц и рыб, является в настоящий момент важнейшей задачей кормопроизводства. Именно дефицитность продуктов животного происхождения привела к использованию в комбикормах для рыб, сельскохозяйственных животных и птиц биомассы личинок насекомых.

Известно, что введение в комбикорма биомассы личинок насекомых используется для улучшения качества корма.

В частности известно, что мухи Hermetia illucens L. из семейства Diptera Muscidae могут использоваться в качестве продуцентов кормового белка. Полученную из личинок мухи биомассу используют, как правило, в высушенном виде. Мука из высушенных личинок содержит 48-52% белка и до 27% жира. Добавка к комбикорму сухой личиночной биомассы эффективно отражается на скорости роста цыплят [Кожебаев Б.Ж. Муха (Diptera Muscidae) как продуцент кормового белка для птиц на востоке Казахстана. Дисс. на соиск. уч. ст.канд. с/х. н., Семипалатинск, 20].

Научные исследования, проведенные в разных странах на ряде сельскохозяйственных животных, также показывают возможность и обоснованность применения в их рационе кормовых добавок из биомассы Hermetia illucens. Эти объекты содержат ~40% протеина и ~30% жира, причем при развитии на некоторых питательных субстратах содержание жира в личинках превышает 45% и наблюдается обогащение биомассы кальцием, фосфором, железом [Starrier A. Insect proteins - a new source for animal feed. EMBO Reports. 2015. №16. P. 676-680.

Tschirner M., Simon A. Influence of different growing substrates and processing on the nutrient composition of black soldier fly larvae destined for animal feed. Journal of Insects as Food and Feed. 2015. №1. P. 1-12.

Veldkamp Т., Bosch G. Insects: A protein-rich feed ingredient in pig and poultry diets. Animal Frontiers. 2015. №5. P. 45-50.

Бастраков A.M., Загоринский A.A. Биоконверсия различных органических субстратов личинками черной львинки (Hermetia illucens). Материалы шестой конференции молодых сотрудников и аспирантов ИПЭЭ РАН «Актуальные проблемы экологии и эволюции в исследованиях молодых ученых». Москва: Т-во научных изданий КМК, 2014, с. 21.]. Полученную личиночную массу используют в натуральном или в высушенном виде.

Однако в муке, полученной после высушивания личинок, разрушаются все аминокислоты, поскольку для высушивания используют высокие температуры (от 400°С и выше).

Наиболее близким аналогом является способ получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птиц с пробиотиком и белком насекомых, согласно которому 1 массовую часть биомассы личинки Hermetia illucens, выращенную на пшеничном зерне и предварительно промытую водопроводной водой, с содержанием протеина в биомассе не менее 36 масс. %, смешивают с 1 массовой частью сырого пробиотического продукта, полученного твердофазной ферментацией штамма Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 на стерильном носителе, представляющем собой свекловичный жом, пропитанный питательной средой, содержащей мелассу, калий фосфорнокислый двузамещенный, магний сернокислый, автолизат дрожжей и воду до влажности не более 35%, смесь гомогенизируют до получения частиц размером 1-2 мм и проводят комбинированный процесс твердофазной ферментации-высушивания при температуре греющего агента не выше 55°С до достижения конечной влажности не более 10 масс. %, количества жизнеспособных клеток Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 не менее 10⁷ КОЕ/г [RU 2576200 С1, опубл. 27.02.2016].

Однако биологически активная добавка не может использоваться как полноценный корм для животных, птиц, рыб.

Кроме того, в известном способе измельченный состав личинки проходит термообработку при температуре на выше 55°С. Данных температур недостаточно, чтобы уничтожить патоген и грибки, перенесенные на ворсе личинки.

Технической проблемой заявленного изобретения является создание способа изготовления комбикорма с включением биомассы личинок насекомых, обладающего высоким качеством за счет натуральности использованных продуктов, исключающего наличие патогенной, грибковой среды и сохраняющего аминокислоты и другие необходимые для сбалансированного корма компоненты, такие как хитин и легкоусвояемые углеводы.

Техническими результатами заявленного решения являются:

- повышение пищевой ценности, качества комбикорма, содержащего биомассу личинок насекомых за счет сохранения в процессе осуществления способа изготовления комбикорма аминокислот и исключающего в изготовленном корме патогенной, токсичной и грибковой среды;

- расширение арсенала средств, реализующих свое назначение в виде комбикорма для рыб, сельскохозяйственных животных и птиц сохраняющего полезные свойства личинок насекомых и имеющего длительный срок хранения.

Заявленные технические результаты достигаются тем, что в способе изготовления комбикорма 70% зерновой или зерновой-травяной смеси смешивают с 30% живой промытой личинки насекомых, измельчают до получения однородной мелкофракционной массы, проводят обработку полученной массы экструдером при температуре 150°С в течение времени от 1 до 3 секунд, затем проводят гранулирование массы, после чего полученные гранулы обрабатывают жиром личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens).

Комбикорм, полученный указанным способом, содержащий массу, состоящую из 70% зерновой или зерновой-травяной смеси и 30% живой промытой личинки насекомых, выполненный в виде гранул, покрытых жиром личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens).

Согласно изобретению предпочтительным является применение живой промытой личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens). В то же время возможно использование личинок и других насекомых, например, мясной мухи, червя старателя, дондрабены, калифорнийского червя, мотыля, личинок комара, рыжего таракана. Основным критерием возможности использования личинок насекомых является нетоксичность биомассы личинки насекомого и показатели состава биомассы, приближенные к показателям живой личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens).

Живые личинки насекомых содержат не только ценные питательные вещества, но и особые компоненты, которые способны влиять на микробиоту животных и улучшать их здоровье: хитин, лауриновую кислоту и антимикробные пептиды. Эти компоненты являются полезными в частности для сельскохозяйственных животных, птиц и рыб и могут снизить потребность в антибиотиках.

Хитин, содержащийся во внешнем скелете насекомых и его производные стимулировуют клетки врожденного иммунитета. Так, например, в кишечнике цыплят-бройлеров хитин обеспечивает подавление роста патогенов, таких как Escherichia coli и сальмонелла. В ходе других испытаний было выявлено, что кормление цыплят кормами с добавлением хитина приводит к уменьшению жировых отложений и, к производству более нежного мяса. Это связано с гиполипидемическими и гипохолестеринемическими свойствами данного вещества. Опыты на курах-несушках, получавших ежедневно с кормом около 1.02 г хитина из муки личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens), показали повышение иммунитета и устойчивости к болезням.

Лауриновая кислота известна своей антивирусной и антибактериальной активностью. Личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens) богаты жиром, его содержание варьирует от 15% до 49% в сухом веществе. В составе жирных кислот в предкуколке содержание среднецепочечной лауриновой кислоты высокое (С12:0). Жир из предкуколки, выращенной на органических отходах с высоким содержанием крахмала, содержит до 60% данной кислоты. Исследования показали, что жир предкуколки мухи Черной львинки (Hermetia illucens) (0.58 г С 12:0/100 мл) подавляет рост некоторых бактерий, и обладает наиболее ярким антибактериальным эффектом в отношении D-стрептококков, возбудителей инфекций у свиней.

На сегодняшний день у насекомых обнаружено большое разнообразие пептидов, в том числе, антимикробных (более 150 пептидов): α-спиральные пептиды (цекропин, морицин), цистеининовые пептиды (например, дефензин насекомых и дрозомицин), пептиды, обогащенные пролином (PRPs) (апидецин, дрозоцин и лебоцин); пептиды, обогащенные глицином (GRPs) (аттацин и гловерин) (Otvos, 2000). Так, у свиней и цыплят-бройлеров антимикробные пептиды повышают скорость роста, способствуют усвоению питательных веществ, оздоравливают кишечник, улучшая его микробиоту, а также повышают иммунитет. Испытания показали, что диарея у поросят-отъемышей снижалась при содержании на диете с добавлением муки из мучного червя, большого мучного хрущака и личинок домашней мухи. Этот результат приписывают противомикробному эффекту пептидов насекомых. Антимикробный пептид Р5 может применяться в качестве альтернативы антибиотикам для повышения скорости роста цыплят бройлеров.

Живая личинка мухи Черной львинки (Hermetia illucens) имеет следующий состав показателей: сырой протеин, сырой жир, калий, сырую золу, хитин, легкоусвояемые углеводы, кальций, фосфор, хлорид натрия. Основной компонент липидов этого насекомого - лауриновая кислота и ее эфиры. Среди идентифицированных глицеридов лауриновой кислоты доминирует моноглицерид, который обладает значительной биологической активностью.

Аминокислотный состав белка личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens) демонстрирует присутствие высокого спектра аминокислот и включает: аспарагиновую кислоту, треонин, серии, глутаминовую кислоту, пролин, глицин, аланин, цистин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, тирозин, фенилаланин, гистидин, лизин, аргинин, триптофан. Аминокислотами богаты корма животного происхождения, поэтому они считаются более полноценными.

Присутствие в составе белка личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens) аминокислот позволяет обеспечить повышение пищевой ценности и качества комбикорма согласно заявленному изобретению.

Так присутствие в белке мухи Черной львинки (Hermetia illucens) лейцина и изолейцина обеспечивает синтез белков плазмы крови, тканей, стимулируют выделение гормона роста. Наличие изолейцина обеспечивает синтез гемоглобина, а также регулирует уровень сахара в крови и процессы энергообеспечения. Валин оказывает стимулирующее действие и необходим для метаболизма в мышцах, восстановления поврежденной ткани. Он участвует в синтезе белков и гликогенов. Недостаток валина приводит к потере аппетита, снижению прироста живой массы у молодняка, вызывает глубокие дегенеративные изменения центральной нервной системы, выражающиеся в нарушении координации движений, повышенной возбудимости к внешним раздражителям.

Производство экструдированных гранул и их покрытие жиром, маслом, жиро-масляной смесью обеспечивает производство качественных комбикормов, имеющих длительный срок хранения. Нанесение жира на экструдированные гранулы существенно увеличивает энергетическую ценность корма. Полученный таким образом продукт имеет лучший вкус, большую питательную ценность и лучше переваривается. Для нанесения жира на гранулы могут быть использованы двойная барабанная центрифуга для промасливания, вакуумный аппарат для нанесения добавок или другое аналогичное оборудование, позволяющее наносить жир на гранулы.

Известно, что для производства гранулированных комбикормов из растительных масел предпочтение отдается нерафинированным -они более устойчивы к окислению и богаче фосфолипидами. Наиболее широко применяются подсолнечное соевое, кукурузное и очищенное льняное масла.

Жир личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens), использованный для покрытия гранул комбикорма, обладает богатым жирнокислотным составом:

Каприновая кислота 1,1%

Лауриновая кислота 46,7%

Миристиновая кислота 7,8%

Миристолеиновая кислота 0,2%

Пентадекановая кислота 0,1%

Пальмитиновая кислота 10,6%

Пальмитолеиновая кислота 2,2%

Стеариновая кислота 1,8%

Олеиновая кислота 16%

Линолиевая кислота 11,2%

Линоленовая кислота 1,6%

Общее количество жирных кислот:

Насыщенные жирные кислоты 68,3%

Мононенасыщенные жирные кислоты 18,9%

Полиненасыщенные жирные кислоты 12,8%

Omega 3 1,6% Omega 6 11,2% Omega 9 16,4%

Данные показатели позволяют сделать вывод, что использование для обработки гранул комбикорма жира личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens) повышает качество и пищевую ценность комбикорма, поскольку обеспечивает, исходя из жирокислотного состава и общего количества жирных кислот, наличие необходимых веществ и аминокислот, вследствие чего комбикорм обладает высокой биологической, энергетической ценностью со сбалансированными по питательной ценности компонентами, способствующими росту привесов и снижению затрат корма, а также длительный срок хранения.

В заявленном способе изготовления комбикорма обработку однородной мелкофракционной массы экструдером проводят при температуре 150°С в течение 1-3 секунд.

Известно, что клетки большинства бактерий и вирусов погибают в течение 5-30 мин при 55-80°С. Споры Clostridium botulinum переносят кипячение в течение 5 часов, и погибают через 20-30 мин. при температуре 120°С, споры Bacillus stearother mophilus погибают в течение 12 мин при 121°С и в течение 3 мин при 134°С.

Экспериментально установлено, что при нагреве массы, состоящей из 70% зерновой или зерновой-травяной смеси и 30% живой промытой личинки насекомых, во время обработки экструдером в течение 1-3 секунд при температуре 150°С обеспечивается уничтожение в составе массы всего бактериального, грибкового, токсичного фонов (среды), при этом сахар превращается в глюкозу, крахмал распадается на простые сахара, сложные белки и углеводы расщепляются на простые, а клетчатка преобразуется во вторичные сахара. В результате воздействия давления и температуры в обрабатываемом материале происходит денатурация белка, а также полная стерилизация смеси.

Так как температурное воздействие длится всего несколько секунд, полезные витамины, минералы и аминокислоты полностью сохраняются. Это обеспечивает заявленный технический результат - повышение пищевой ценности, качества комбикорма, содержащего биомассу личинок насекомых за счет сохранения в процессе осуществления способа изготовления комбикорма аминокислот и исключающего в изготовленном корме патогенной, токсичной и грибковой среды.

Способ осуществляют следующим образом.

Измельчают зерновую или зерновую-травяную смеси любым оборудованием, позволяющим привести зерновую или зерновую-травяную смеси в состояние мелкофракционной смеси, например, посредством роторной или молотковой дробилки. Затем посредством измельчителя-пастоприготовителя серии ИП-2М или аналогичного устройства живую промытую личинку насекомого превращают в однообразную желеобразную пасту. Посредством смесителя вертикального двухшнекового серии УСК или аналогичного устройства проводят смешивание полученных мелкофракционной смеси (70%) и однообразной желеобразной пасты (30%) до получения однообразной мелкофракционной смеси с влажностью не более 30%. Далее полученную смесь подвергают обработке в течение 1-3 секунд через экструдер, при высокой степени сжатия и температуре 150°С. В процессе этой обработки происходит уничтожение в составе массы всего бактериального, грибкового, токсичного фонов (среды), сахар превращается в глюкозу, крахмал распадается на простые сахара, сложные белки и углеводы расщепляются на простые, а клетчатка преобразуется во вторичные сахара. В результате воздействия давления и температуры в обрабатываемой массе происходит денатурация белка и полная стерилизация смеси, при этом полезные витамины, минералы и аминокислоты полностью сохраняются.

Далее обработанную экструдером смесь помещают в гранулятор, посредством которого из смеси формируют гранулы. Размер гранул может быть любым. Он устанавливается в зависимости типа животного (рыбы, птицы), для которого производится комбикорм. Ниже приведены наиболее предпочтительные размеры.

Далее полученные экструдированные гранулы подвергают обработке (покрытием) жиром личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens) посредством использования двойной барабанной центрифуги или вакуумного аппарата для нанесения добавок, или другого аналогичного оборудования, позволяющего покрывать жиром гранулы (например, автоматической ароматической линии модель TW11). За счет обработки экструдированных гранул жиром личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens) обеспечивается высокое качество и пищевая ценность комбикорма, исходя из специфического жирокислотного состава, общего количества жирных кислот и наличия необходимых веществ и аминокислот в жире личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens). Затем обработанные жиром личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens) экструдированные гранулы перемещают в колонну охлаждения, после чего подают в бункер для последующей расфасовки.

Использование в составе комбикорма биомассы живой личинки насекомых, как частный случай живой личинки Черной львинки (Hermetia illucens), а также за счет сохранения в процессе осуществления способа изготовления комбикорма аминокислот и других полезных элементов и исключения в изготовленном корме патогенной, токсичной и грибковой среды, создан комбикорм с высоким качеством и высокой пищевой, биологической и энергетической ценностью.

Примеры опытных испытаний ввода полученного заявленным способом комбикорма.

Пример 1.

Введение заявленного комбикорма в основной рацион русского осетра показал:

- за 30 суток выращивания абсолютный прирост в опытной группе рыб превысил контрольные на 37 г, выживаемость рыб составила 100%, кормовой коэффициент понизился на 1,4 единицы;

- анализ биохимического состава тела двухгодовиков русского осетра, потреблявшего комбикорм, показал увеличение содержания белка до 21,4%, жира до 6,2%;

- по гематологическим показателям было установлено стабильное физиологическое состояние исследуемых рыб: так содержание гемоглобина было на уровне 47,1 г/л, общего белка - 28,2 г/л, отмечено снижение СОЭ до 3,6 мм/ч, холестерина до 1,7 ммоль/л.

Пример 2.

Введение заявленного комбикорма в основной рацион радужной форели показал:

- за 30 суток выращивания абсолютный прирост в опытной группе рыб превысил контрольные на 9,5 г, выживаемость рыб составила 100%, кормовой коэффициент понизился до 0,9 единицы;

- анализ биохимического состава тела годовиков радужной форели, потреблявшей комбикорм, показал увеличение содержания белка до 21,2%, жира до 11,2%;

- по гематологическим показателям было установлено стабильное физиологическое состояние исследуемых рыб: так содержание гемоглобина было на уровне 97,1 г/л, общего белка -76,29 г/л, отмечено снижение СОЭ до 1,58 мм/ч, холестерина до 3,2 ммоль/л.

Пример 3.

Введение заявленного комбикорма в основной рацион 8-9 месячных телят показал:

- за 30 суток выращивания абсолютный прирост в опытной группе телят превысил контрольные на 2,9 кг, кормовой коэффициент понизился до 1,2 единицы;

- анализ биохимического состава крови телят, потреблявших комбикорм, показал увеличение содержания белка на 63,2 г/л;

- по гематологическим показателям было установлено стабильное физиологическое состояние исследуемых телят: так содержание глюкозы было на уровне 5,62 ммоль/л, общего белка -144,4 г/л, отмечено снижение холестерина до 1,51 ммоль/л.

Пример 4.

Введение заявленного комбикорма в основной рацион цыплят-бройлеров показал:

- за 30 суток выращивания абсолютный прирост в опытной группе цыплят-бройлеров превысил контрольные на 141 г, сохранность составила 100%, кормовой коэффициент понизился до 1,6 единицы;

- анализ морфо-биохимического крови цыплят-бройлеров, потреблявших показал содержание глюкозы 13,95 ммоль/л, общего белка 38,67 г/л, гемоглобина на уровне 111,00 г/л.

Изобретение относится к области комбикормовой промышленности. Способ изготовления комбикорма 70% зерновой или зерновой-травяной смеси смешивают с 30% живой промытой личинки насекомых, измельчают до получения однородной мелкофракционной массы, проводят обработку полученной массы экструдером при температуре 150°С в течение времени от 1 до 3 секунд, затем проводят гранулирование массы, после чего полученные гранулы обрабатывают жиром личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens). Комбикорм, полученный указанным способом, содержащий массу, состоящую из 70% зерновой или зерновой-травяной смеси и 30% живой промытой личинки насекомых, выполненный в виде гранул, покрытых жиром личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens). 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ изготовления комбикорма, согласно которому 70% зерновой или зерновой-травяной смеси смешивают с 30% живой промытой личинки насекомых, измельчают до получения однородной мелкофракционной массы, проводят обработку полученной массы экструдером при температуре 150°С в течение времени от 1 до 3 секунд, затем проводят гранулирование массы, после чего полученные гранулы обрабатывают жиром личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens).

2. Комбикорм, полученный способом по п.1, содержащий массу, состоящую из 70% зерновой или зерновой-травяной смеси и 30% живой промытой личинки насекомых, выполненный в виде гранул, покрытых жиром личинки мухи Черной львинки (Hermetia illucens).