СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ РУБЦОВОЙ ДЕГРАДАЦИИ ПШЕНИЧНОЙ СОЛОМЫ Российский патент 2023 года по МПК A23K40/00 A23K50/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к питанию животных, и касается способа улучшения деградации (распада) корма в рубце.

Технологические предпосылки создания изобретения

Пшеничная солома является недорогим ресурсом, который может способствовать укреплению кормовой автономности некоторых ферм, содержащих жвачных животных. Более того, в некоторых географических зонах указанный корм представляет собой очень важный в качественном отношении ресурс, который может с успехом обновить питание животных.

Однако использование пшеничной соломы ограничено в случае высокопродуктивных жвачных животных, таких как, в частности, крупный рогатый скот. Практически, несмотря на то, что пшеничная солома богата по содержанию клетчаткой, она имеет низкую питательную ценность из-за плохой переваримости её жвачными. В действительности, если смотреть с химической точки зрения, наличие связей между составляющими растительной стенки ведёт к варьированию уровня невосприимчивости к воздействию рубцовой пищеварительной микробиоты. Эта невосприимчивость выражается в плохой деградации корма в рубце животных.

Поэтому в течение десятилетий проводились исследования, имеющие целью улучшение деградации корма, в частности, пшеничной соломы. Так, было продемонстрировано, что, если прибегнуть к химической и/или ферментативной предобработке, то это поможет улучшить распад корма в рубце.

Также было продемонстрировано, что применение живых дрожжей делает возможным улучшение распадаемости пшеничной соломы. Так, например, в работе Muazzez Cömert et al. (Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, Vol. 28, No. 5, 2015) показано, что при скармливании овцам предварительно обработанной химическим методом (аммиаком) пшеничной соломы и живых дрожжей Saccharomyces cerevisiae деградация пшеничной соломы улучшалась.

Однако на сегодняшний день всё ещё существует потребность в новых способах улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачных, причём указанные способы должны быть недорогими и пригодными для применения в масштабе фермы. К тому же, обновление способов обработки пшеничной соломы сделало бы возможным улучшение кормовой автономности и общей автономности фермы.

Авторам изобретения удалось разработать способ, позволяющий решить некоторые или все проблемы предшествующего уровня техники. Авторами изобретения удивительным образом было установлено, что скармливание неживых дрожжей жвачным животным обеспечивает эффективное улучшение деградации пшеничной соломы.

Согласно изобретению необходимость в проведении химической предобработки пшеничной соломы предпочтительно отпадает: достаточно только использования неживых дрожжей.

Неживые дрожжи имеют ряд преимуществ перед живыми дрожжами, в частности, их стоимость намного ниже, их гораздо проще использовать, они не имеют ограничений в плане хранения, стабильности или упаковки и не имеют нормативных ограничений и т.п.

Раскрытие сущности изобретения

Изобретение относится, во-первых, к способу улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного, включающему стадию кормления жвачного животного пшеничной соломой, причём указанный способ отличается тем, что он дополнительно включает стадию введения пребиотика, выбранного из автолизированных дрожжей, дрожжевого экстракта, фракции клеточных стенок дрожжей или смесей перечисленного, при этом указанное введение пребиотика проводится до, после или одновременно со стадией кормления указанного жвачного животного.

Во-вторых, изобретение относится к применению (для жвачного животного) пребиотика, выбранного из автолизированных дрожжей, дрожжевого экстракта, фракции клеточных стенок дрожжей или смесей перечисленного, до, после или во время кормления указанного жвачного животного пшеничной соломой.

Подробное описание

Изобретение относится, во-первых, к способу улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного, включающему стадию кормления указанного жвачного животного пшеничной соломой, причём указанный способ отличается тем, что он дополнительно включает стадию введения пребиотика, выбранного из автолизированных дрожжей, дрожжевого экстракта, фракции клеточных стенок дрожжей или смесей перечисленного, предпочтительно – дрожжевого экстракта.

Деградация определяется как распад корма в рубце под воздействием микроорганизмов ретикулорумена жвачных животных.

В контексте настоящего изобретения термин "пребиотик" означает непереваримое питательное вещество, которое, благодаря присущей ему метаболизации микроорганизмами ретикулорумена, способно модулировать состав и/или активность рубцовой микробиоты, принося, тем самым, физиологическую пользу хозяину.

Следовательно, способ по изобретению делает возможным улучшение деградации пшеничной соломы при использовании последней для кормления жвачного животного.

Фактически способ, который был разработан, позволяет стимулировать ферментативную активность микробиоты и, в частности, фибролитическую активность, обеспечивая, тем самым, улучшение деградации пшеничной соломы.

Степень этой деградации определяет переваримость во всём пищеварительном тракте и, следовательно, энергетическую ценность рациона жвачного животного.

Переваримость – это критерий, который определяет степень усвоения органического вещества животным.

Более того, за счёт улучшения деградации пшеничной соломы способ по изобретению также позволяет лучше приспосабливать её в качестве корма для животных, поскольку в настоящее время она недоиспользуется из-за трудностей, связанных с перевариванием её жвачными животными по сравнению с другими кормовыми продуктами, в частности, с другими кормами.

Таким образом, первая стадия способа по изобретению заключается в кормлении животного пшеничной соломой.

Пшеничная солома соответствует сельскохозяйственному продукту, представляющему собой часть стебля или пожнивные остатки пшеницы. Поставляемая пшеничная солома – это солома, которая традиционно используется специалистом в области кормопроизводства для животных и может поставляться в разном виде – в виде тюков соломы или в неупакованном (насыпном) виде.

Согласно конкретному варианту осуществления изобретения солома вначале может быть подвергнута стадии механической обработки, целью которой является уменьшение размера её волокон и обеспечение как лучшей доступности волокон для последующих обработок, если это потребуется, так и лучшей деградации. Согласно этому конкретному варианту пшеничная солома может быть подвергнута резке, рубке или расщеплению вдоль волокон, или же перемалыванию.

Указанная стадия кормления является традиционной стадией, хорошо известной специалисту в области сельского хозяйства. Животных кормят затем пшеничной соломой. Предпочтительно животные являются жвачными животными, например, такими как коровы или быки.

Согласно изобретению нет необходимости в предварительной химической (например, аммиаком) обработке пшеничной соломы перед её скармливанием жвачному животному.

Вторая стадия способа по изобретению заключается во введении пребиотика животному.

Стадия введения заключается во введении пребиотика жвачному животному таким образом, чтобы пребиотик в конечном итоге попал в ретикулорумен указанного жвачного животного.

Примером введения пребиотика является введение пероральным путём.

Эта стадия введения может проводиться до, одновременно или после стадии кормления жвачного животного пшеничной соломой. Предпочтительно стадия введения пребиотика проводится одновременно со стадией кормления.

"До" стадии кормления означает самое большее за 24 часа до стадии кормления. Соответственно пребиотик не должен вводиться более чем за 24 часа до кормления пшеничной соломой. Предпочтительно пребиотик вводится за 2 – 8 часов до кормления пшеничной соломой.

Равным образом, "после" стадии кормления означает самое большее через 24 часа после стадии кормления. Соответственно пребиотик не должен вводиться более чем через 24 часа после кормления пшеничной соломой. Предпочтительно пребиотик вводится через 2 – 8 часов после кормления пшеничной соломой.

Авторы изобретения совершенно неожиданно обнаружили, что стадия введения пребиотика делает возможным значительное улучшение деградации пшеничной соломы.

Предпочтительно пребиотик представляет собой дрожжевой экстракт или автолизированные дрожжи.

Традиционно дрожжевой экстракт, фракция клеточных стенок дрожжей и автолизированные дрожжи получают методом автолиза. Получение дрожжевого экстракта и фракции клеточных стенок дрожжей включает дополнительную стадию разделения растворимой и нерастворимой фракций: дрожжевой экстракт соответствует растворимой фракции, а нерастворимая фракция соответствует фракции клеточных стенок дрожжей.

Процессы получения дрожжевых экстрактов известны в предшествующем уровне техники (см., например, справочник "Yeast Technology" (Технология дрожжей), 2-ое издание, 1991, G. Reed & T.W. Nogodawithana, опубликован Van Nostrand Reinhold, Нью-Йорк, ISBN 0-442-31892-8).

Согласно конкретному варианту осуществления изобретения пребиотик согласно изобретению получают из дрожжей рода Saccharomyces, в частности, вида Saccharomyces cerevisiae.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения жвачное животное относится к семейству Bovidae. Семейство полорогих (Bovidae) включает несколько подсемейств, в частности, подсемейство Bovinae (которое включает бычьих) и подсемейство Caprines (которое включает овец и коз).

Крупное жвачное животное выбирается из взрослых быков или бычков в фазе роста.

Мелкое жвачное животное выбирается из овец или коз, взрослых или в фазе роста.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления пребиотик вводится в дозе от 2 до 20 г/голову/сутки для крупных жвачных животных, а именно быков, предпочтительно – в дозе от 5 до 10 г/голову/сутки.

Пребиотик вводится в дозе от 0,5 до 5 г/голову/сутки в случае мелких жвачных животных, а именно овец и коз, предпочтительно – в дозе от 1 до 2 г/голову/сутки.

Пребиотик имеет форму, подходящую для приёма животными. Так, пребиотик может быть в виде капсул, болюса [большой пилюли (>0,5 г)], порошка или гранул. Предпочтительно пребиотик имеет форму порошка.

Капсула – это твёрдый препарат, состоящий из твёрдой или мягкой оболочки разной формы и вместимости.

Таблетка или болюс представляет собой твёрдый препарат, содержащий

единичную дозу одного или более активных ингредиентов (или препарата). Таблетки получают прессованием постоянного объёма частиц. Если таблетки предназначены для

крупного рогатого скота, то они имеют более крупный размер и называются болюсами.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления, если пребиотик даётся одновременно с пшеничной соломой, то указанный пребиотик может быть, например, в виде порошка, который смешивается с пшеничной соломой. Полученная смесь используется затем для кормления жвачного животного.

Улучшение деградации пшеничной соломы может определяться методами, известными специалисту в данной области, например, такими как измерение потери сухого вещества при инкубации в рубцовой жидкости. Подробности измерений представлены ниже в разделе Примеры.

Способ по изобретению является особенно выгодным, поскольку он обеспечивает, как это ни удивительно, улучшение деградации пшеничной соломы в рубце и улучшение, тем самым, усвоения пшеничной соломы животным.

Способ по изобретению является простым в осуществлении и недорогим в том смысле, что он требует только применения неживых дрожжей.

Следовательно, преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно дало возможность разработать способ, позволяющий улучшить деградацию соломы, и в том, что указанный способ может быть реализован в масштабе фермы и при этом не требует дополнительных работ или убыточных дополнительных затрат. Наоборот, способ по изобретению делает возможным потенцирование пшеничной соломы и, тем самым, способствует лучшему перевариванию животными этого корма, который иногда является одним из основных ресурсов.

Благодаря способу по изобретению пшеничная солома лучше утилизируется жвачными животными, и фермам проще достигнуть самообеспеченности кормами без больших дополнительных затрат.

Изобретение относится, во-вторых, к применению для жвачного животного пребиотика, выбранного из автолизированных дрожжей, дрожжевого экстракта, фракции клеточных стенок дрожжей или смесей перечисленного, до, после или одновременно с кормлением жвачного животного пшеничной соломой.

Предпочтительно пребиотик представляет собой дрожжевой экстракт или автолизированные дрожжи.

В конкретном примере осуществления изобретения согласно применению, как определено выше, пребиотик вводится крупным жвачным животным, а именно бычьим, в дозе от 2 до 20 г/голову/сутки, предпочтительно – в дозе от 5 до 10 г/голову/сутки.

Пребиотик вводится мелким жвачным животным, а именно овцам и козам, в дозе от 0,5 до 5 г/голову/сутки, предпочтительно – в дозе от 1 до 2 г/голову/сутки.

Пребиотик имеет форму, подходящую для приёма животными. Так, пребиотик может быть в виде капсул, болюса, порошка или гранул. Предпочтительно пребиотик имеет форму порошка.

Применение по изобретению является особенно выгодным, поскольку оно может улучшить переваривание пшеничной соломы животными. Фактически способ, который был разработан, делает возможным стимулирование ферментативной активности микробиоты, в частности, фибролитической активности, улучшая, тем самым, деградацию пшеничной соломы.

Изобретение можно лучше понять из нижеприведенных примеров, которые предназначены исключительно для иллюстративных целей и ни в коем случае не для ограничения.

Фигура

Фиг. 1. Влияние пребиотика на деградацию сухого вещества пшеничной соломы (в процентах (%) переваримости/деградации сухого вещества пшеничной соломы).

Примеры

Материалы и методы

1. Приготовление модулей ферментации

Пшеничную солому измельчали на отрезки размером 2 см (измельчитель соломы от Electra), и затем удаляли мелочь (пыль) с помощью сита с размером ячеек 1,18 мм (сепаратор частиц от Penn State).

После этого трижды отвешивали фракции по 3 г и помещали их в бутылочки, оснащённые модулем измерения давления (от Ankom Technology).

2. Пребиотик

Для воссоздания in vivo условий для совместного введения пшеничной соломы и пребиотика в соответствии со способом по изобретению пребиотик добавляли к модулям в момент инкубации с рубцовой жидкостью.

В качестве пребиотика использовали дрожжевой экстракт или автолизат дрожжей, каждый из которых был получен соответственно из штамма, депонированного в Национальной коллекции культур микроорганизмов (CNCM) (Франция) 31 января 2018 года под номером CNCM I-5268.

Пребиотик вводили в дозе 0,4 г/модуль (т.е. на 3 г соломы).

3. Получение рубцовой жидкости для ферментации

Рубцовое содержимое собирали спустя примерно 2 часа после кормления от сухостойных коров с установленной на рубец канюлей; рацион кормления включал пшеничную солому, кукурузный силос и минерально-витаминную добавку.

После сбора рубцовое содержимое фильтровали через металлическое сито с размером ячеек 1,6 мм для получения рубцовой жидкости.

Рубцовую жидкость смешивали затем с буферным раствором с pH = 7 (в соотношении 1:1) для получения инкубационной среды. Последнюю насыщали бескислородным CO₂.

4. Приготовление модулей ферментации

Готовили несколько модулей. Состав различных модулей и их распределение в ходе тестов представлены ниже.

Тест: пшеничная солома и пребиотик (ср. с пунктом 2 выше)

- 3 модуля, содержащие пшеничную солому и дрожжевой экстракт (далее

по тексту – EXL);

- 3 модуля, содержащие пшеничную солому и автолизированные дрожжи

(далее по тексту – LA);

- 3 контрольных модуля (C).

Пустые модули в количестве трёх содержали только инкубационную среду, как описано в пункте 3 настоящего примера.

В каждую бутылочку для инкубации помещали по 200 мл инкубационной среды, а затем насыщали бескислородным CO₂. Количество соломы в каждом модуле составляло 3 грамма.

5. Измерение распавшегося сухого вещества

Бутылочки инкубировали при 39°C в течение 96 ч для ферментации.

Спустя 96 ч инкубации модули помещали на лёд для прекращения ферментации. Количество не распавшегося сухого вещества измеряли путём фильтрации и сушки инкубационного остатка при 60°C в течение 4 суток (далее по тексту – остаток).

Инкубированный субстрат соответствует пшеничной соломе.

Переваримость сухого вещества (в процентах (%)) рассчитывали по следующей формуле:

[инкубированный субстрат – (остаток инкубированного субстрата – остаток контрольного модуля)] / инкубированный субстрат x 100.

Результаты для модулей одной и той же обработки представляют собой среднее значение, будь то инкубированный субстрат, остатки инкубированного субстрата или контрольного модуля.

6. Статистический анализ

Результаты распада сухого вещества (в процентах (%)) обрабатывали

дисперсионным анализом с помощью линейной общей одномерной модели программного обеспечения для статистического анализа данных SPSS® (IBM®, SPSS®, версия 22). Модель интегрирует эффекты ковариаты и продуктов, причём ковариатой является распад сухого вещества контролей (в процентах (%)). Для анализа проводилось log₁₀ преобразование значений, выраженных в процентах.

Результаты считались статистически незначимыми, если P>0,05.

Использованные для обозначения разные буквы – a, b, c – указывали на то, существенно ли отличаются значения или нет. Так, результаты рассматривались как несущественно отличающиеся, если были обозначены одной и той же буквой (P>0,05).

Результаты

Влияние пребиотика на деградацию пшеничной соломы

Результаты на фиг.1 показывают, что деградация сухого вещества значительно увеличивается в присутствии пребиотика, будь это дрожжевой экстракт или автолизированные дрожжи, причём дрожжевой экстракт обеспечивал более высокий процент распада, чем автолизированные дрожжи. Следовательно, использование пребиотика улучшало деградацию пшеничной соломы in vitro.

Способ по изобретению особенно выгоден тем, что он делает возможным улучшение деградации пшеничной соломы.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству, а именно к животноводству, и касается способа для улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного. Способ включает стадию кормления жвачного животного пшеничной соломой, а также стадию введения пребиотика, выбранного из автолизированных дрожжей, дрожжевого экстракта или их смесей. Введение пребиотика проводится одновременно со стадией кормления жвачного животного. Изобретение относится также к применению для жвачного животного пребиотика, выбранного из автолизированных дрожжей, дрожжевого экстракта или их смесей во время кормления жвачного животного пшеничной соломой. Использование группы изобретений позволит улучшить деградацию пшеничной соломы в рубце жвачного животного. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного, включающий стадию кормления жвачного животного пшеничной соломой, причем указанный способ отличается тем, что он дополнительно включает стадию введения пребиотика, выбранного из автолизированных дрожжей, дрожжевого экстракта или их смесей, полученных из дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae, причем пребиотик вводят перорально, одновременно со стадией кормления, в дозе от 2 до 20 г/голову/сутки крупным жвачным животным, а именно бычьим, и в дозе от 0,5 до 5 г/голову/сутки мелким жвачным животным, а именно овцам и козам.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пребиотик представляет собой дрожжевой экстракт.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что жвачное животное относится к семейству Bovidae (полорогие).

4. Способ по любому из предшествующих пп. 1-3, отличающийся тем, что пребиотик вводится крупным животным, а именно бычьим, предпочтительно – в дозе от 5 до 10 г/голову/сутки.

5. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что пребиотик вводится мелким жвачным животным, а именно овцам и козам, предпочтительно – в дозе от 1 до 2 г/голову/сутки.

6. Способ по любому из предшествующих пп. 1-5, отличающийся тем, что пребиотик имеет форму порошка.

7. Применение пребиотика, выбранного из автолизированных дрожжей, дрожжевого экстракта или их смесей, полученных из дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae одновременно с кормлением жвачного животного пшеничной соломой для улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного.

8. Применение по п. 7, отличающееся тем, что пребиотик вводится в дозе от 2 до 20 г/голову/сутки крупным жвачным животным, а именно бычьим, предпочтительно – в дозе от 5 до 10 г/голову/сутки.

9. Применение по п. 7, отличающееся тем, что пребиотик вводится в дозе от 0,5 до 5 г/голову/сутки мелким жвачным животным, а именно овцам и козам, предпочтительно – в дозе от 1 до 2 г/голову/сутки.