Способ приготовления кормовой добавки для животных методом ферментации на основе нетрадиционного сырья Российский патент 2024 года по МПК A23K50/10 A23K10/30 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для повышения эффективности использования новой кормовой добавки, полученной из отходов пищевых производств - лузги подсолнечника, для крупного рогатого скота. Предлагаемый способ заключается в предварительном разложении труднопереваримой лузги подсолнечника in vitro в ферментере в течение 9 суток при температуре 39°С, рН 6,9-7,0.

При промышленной переработке подсолнечника подсолнечная шелуха остается неиспользованной. В зависимости от условий выращивания и внесения удобрений при выращивании подсолнечника, шелуха содержит различные питательные вещества и микроэлементы [1, 2]. Шелуха подсолнечника - это самый наружный слой зерна подсолнечника, образующиеся при производстве масла отходы с каждым годом растут [3]. Из-за высокого содержания редуцирующих сахаров из шелухи подсолнечника можно производить фурфурол и этиловый спирт. В качестве лигноцеллюлозных отходов шелуху подсолнечника гидролизовали кислотой с получением химического вещества, т.е. фурфурола [4].

Шелуха, которая является побочным продуктом добычи нефти, содержит 22-28 % от общего объема масса масличного подсолнечника и может быть удалена до или сразу после отжима масла или может остаться в шроте. Шелуха подсолнечника содержит около 4 % сырого белка, 5 % липидных веществ, включая воск, углеводороды, жирные кислоты, стерины и тритерпеновые спирты, 50 % углеводов, главным образом целлюлозу и лигнин, 26 % редуцирующих сахаров, большинство из которых составляет ксилоза, и 2 % золы. Высокое содержание клетчатки и низкое содержание белка и энергии в шелухе подсолнечника снижают ее питательную ценность [5]. Существует два типа гидролиза: ферментативный и химический гидролиз. Химический кислотный гидролиз биомассы лигноцеллюлозы проводили при рабочих условиях концентрации 0,2 Н серной кислоты, 65-70°С, при различном количестве лузги подсолнечника [6, 7]. Данный метод является достаточно быстрым по сравнению с другими, однако требует нейтрализации используемых химических веществ.

В качестве прототипа был выбран способ повышения переваримости лузги подсолнечника в рубце характеризующийся тем, что лузгу подвергают механическому измельчению до 1 мм и ультразвуковой обработке (27 кГц) в гидромодуле при 20°С в течении 15 минут с последующим смешиванием с ультрадисперсными частицами Zn в дозировке 3,0 мг. Использование приготовленной данным способом лузги подсолнечника способствовало увеличению переваримости сухого вещества рациона, повышению уровня летучих жирных кислот [8].

Также известен способ получения корма для животных на основе лузги подсолнечника (RU 2667784), характеризующийся тем, что лузгу подсолнечника измельчают до 1 мм и направляют в фильтровальный агрегат для получения фильтровальной массы нормативной степени насыщенности, затем массу извлекают из фильтра и загружают в реактор активации для деструкции строения лузги подсолнечника до степени легкоусваиваемой клетчатки для животных [9].

Известен способ получения кормового продукта из твердых отходов маслобойного производства (подсолнечниковой лузги) для жвачных животных [10]. Предлагаемый способ утилизации заключается в термообработке лузги с добавлением аммиака в количестве 1-2 % от массы лузги при 65-75°C в течение 18-20 ч. Кормовой продукт, полученный предлагаемым способом, содержит жира до 13 %, протеина до 20 %, питательность составляет 0,41-0,55 кормовых единиц в одном килограмме.

Сущность предлагаемого нами способа - приготовление кормовой добавки методом непрерывной ферментации из отходов пищевого производства (лузги подсолнечника) для жвачных животных с целью повышения переваримости питательных компонентов рациона, улучшения обменных процессов в рубце.

Поставленная задача достигается тем, что образец корма, представленный неизмельченной лузгой подсолнечника, подвергают непрерывной в течение 1, 5 и 9 суток ферментации в биореакторе с сохранением параметров температуры на уровне 39°С и рН 6,9-7,0, в качестве контроля - подсолнечная лузга, подвергнутая механическому измельчению без обработки (таблица 1).

Для ферментации использовали биореактор, разработанный авторским коллективом, который представляет из себя ферментер, объемом 100 л, в качестве культуральной среды использовали рубцовую жидкость, полученную от бычков казахской белоголовой породы через хроническую фистулу рубца. Ферментер загружали лузгой подсолнечника на 2/3 объема, рубцовую жидкость перед загрузкой процеживали через 4 слоя марли и смешивали с буферным раствором солей, в соотношении 1:4 (1 часть рубцовой жидкости, 4 части буферного раствора).

Объектом исследования является рубцовое содержимое и ферментированная лузга подсолнечника.

Для исследования были сформированы 4 опытных образца: I - лузга подсолнечника механически измельченная, не подвергнутая ферментации, II - лузга подсолнечника, ферментированная 1 сутки, III - лузга подсолнечника, ферментированная 5 суток, IV - лузга подсолнечника, ферментированная 9 сутки.

Исследования переваримости сухого вещества (СВ) производили методом in vitro по специализированной методике. В качестве дисперсионной среды была выбрана дистиллированная вода.

У фистульных животных через 3 часа после кормления брали пробы рубцового содержимого, которые фильтровали через 4 слоя марли и вносили в камеру инкубатора «ANKOM Daisy II» (модификации D200 и D200I), предварительно в камеру помещали образцы с исследуемыми кормами (мешочки), после чего замещали воздух углекислотной средой и выдерживали при температуре +39°С в течение 48 часов. По окончанию инкубации образцы промывались и высушивались при температуре +60°С до константного веса.

Коэффициент переваримости сухого вещества in vitro вычисляли как разницу масс образца корма с мешочком до и после инкубации по следующей формуле:

К = (А - В) / С × 100 %,

где: К - коэффициент переваримости сухого вещества корма (%);

А - исходная масса 1 (образец корма с мешочком) (мг);

В - масса после инкубации (образец корма с мешочком) (мг);

С - исходная масса 2 (образец корма без массы мешочка) (мг).

Лабораторные исследования проводили в Испытательном центре ЦКП ФНЦ БСТ РАН: уровень летучих жирных кислот (ЛЖК) в содержимом рубца определяли методом газовой хроматографии на хроматографе газовом «Кристаллюкс-4000М», определение форм азота по ГОСТ 26180-84.

Обслуживание животных и экспериментальные исследования были выполнены в соответствии с инструкциями и рекомендациями российских нормативных актов (1987 г.; Приказ Минздрава СССР № 755 от 12.08 1977 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных») и «Guide for the Carre and Use of Laboratjry Animals» (National Academy Press, Washington, D.C., 1996). При проведении исследований были предприняты меры, чтобы свести к минимуму страдания животных и уменьшения количества исследованных опытных образцов.

Численные данные были обработаны с помощью программы SPSS «Statistics 20» («IBM», США), рассчитывали средние (М), среднеквадратичные отклонения (±σ), ошибки стандартного отклонения (±SE). Для сравнения вариантов использовали непараметрический метод анализа. Различия считали статистически значимыми при р≤0,05.

Анализируя данные экспериментальных исследований in vitro показано, что подвергнутая предварительному разложению в ферментере способствует лучшей переваримости СВ кормового субстрата на 8,5-12,3 % (р≤0,05). Ферментация лузги подсолнечника в течении 9 суток оказалась более эффективной по сравнению с другими режимами ферментации на 1,2-3,8 % (таблица 1).

Использование в кормлении жвачных кормов, богатых клетчаткой способствует интенсивности течения процессов пищеварения в желудочно-кишечном тракте и повышению активности микробиоты рубца, однако повышенный уровень труднопереваримой клетчатки в кормах может снижать эффективность использования кормов. Использование лузги подсолнечника механически измельченной показало достаточно низкий уровень ЛЖК в рубцовом содержимом, а так как летучие жирные кислоты являются продуктами жизнедеятельности микроорганизмов рубца можно сделать вывод, что численность и активность их значительно снижается. Отметим, что наибольший уровень ЛЖК был обнаружен в IV образце, при этом количество ЛЖК было выше чем в I образце в 7,3 (p≤0,01) (таблица 2). Во II и III образцах относительно первого образца общий уровень ЛЖК был значительно выше, однако чуть ниже чем в IV образце. Высокое содержание во II, III и IV образцах уксусной кислоты свидетельствует о повышении количества и активности рубцовой микрофлоры, участвующей в сбраживании клетчатки, что объясняет повышение переваримости СВ в данных образцах.

Концентрация общего азота в рубцовом содержимом повышалась с увеличением продолжительности ферментации (фигура 1). Так относительно первого образца во II образце количество общего азота было выше на 35,5 % (p≤0,05), в III на 96,2 % (p≤0,01) и в IV в 2 раза (p≤0,01). Такая же тенденция к увеличению в опытных II, III и IV образцах была отмечена и в отношении белкового азота. Так относительно I образца концентрация белкового азота увеличивалась в 1,7 раз (p≤0,05), 7,1 раз (p≤0,01) и 8,3 раз (p≤0,01), соответственно в II, III и IV образцах.

Небелковый азот активности используется рубцовой микробиотой для выработки микробного белка. Относительно I образца наименьшее содержание небелкового азота в рубцовой жидкости отмечали в IV образце на 9,2 %, во II и III напротив данный показатель был выше на 30,5 % и 6,8 %, соответственно. Снижение уровня небелкового азота свидетельствует о увеличении численности рубцовой микрофлоры и повышения ее активности.

Концентрация мочевинного азота в опытных образцах достоверных различий не имела, а уровень аммиачного азота с продолжительностью ферментации снижался в 4,7 раз (p≤0,01). При этом следует отметить, что в IV образце относительно других опытных образцов уровень общего и белкового форм азота в рубцовой жидкости был выше.

Таким образом, использование лузги подсолнечника in vitro подвергнутую предварительному разложению непрерывной ферментации в течение 9 суток в биореакторе при температуре 39°С и рН 6,9-7,0, способствует увеличению переваримости СВ на 8,5-12,3 %, повышению уровня ЛЖК, общего и белкового азота в рубцовой жидкости. Наилучший эффект изучаемых показателей отмечался в образце, подвергнутом ферментации в течение 9 суток, поэтому использование данного кормового продукта при выращивании молодняка крупного рогатого скота является действенным способом повышения переваримости питательных компонентов корма и активизации метаболических процессов в рубце, и позволит спрогнозировать увеличение продуктивности.

Источники информации:

1. Paleckiene R. Complex fertilizers produced from the sunflower husk ash / R. Paleckiene, A.M. Sviklas, R. Slinksiene, V. Streimikis // Polish journal of environmental studies. - 2010. - Vol. 19. - p. 973-979.

2. Maruzzo G. Characteristics and properties of a mixture containing fly ash, hydrated lime, and an organic additive / G. Maruzzo, F. Medici, L. Panei, L. Piga, G. Rinaldi // Environmental engineering science. - 2004. - Vol. 18. - p. 159-165.

3. Ambalkar V.U. Synthesis of furfural from lignocellulosic biomass as agricultural residues: a review / V.U. Ambalkar, M.I. Talib // International journal of engineering and science. - 2012. - Vol. 1. - p. 30-36.

4. Suresh I.V. Effect of pond ash on ground water quality: a case study / I.V. Suresh, C. Padmakar, P. Padmakaran, M.V.P.L. Murty, C.B. Raju, K. Vankata Rao // Environmental management and health. - 1998. - Vol. 9. - p. 200.

5. Fundamentals of analytical chemistry (Manual) / J.A. Zolotov. - Moscow, 2001. - 464 p.

6. Chandraju S. Estimation of sugars by acid hydrolysis of sorghum husk by standard methods / S. Chandraju, R. Venkatesh, C.S. Chidan Kumar // Journal of chemical and pharmaceutical research. - 2013. - Vol. 5. - p. 1272-1275.

7. Megawati W.B. Pseudo-homogeneous kinetic of dilute-acid hydrolysis of rice huskfor ethanol production: effect of sugar degradation / W.B. Megawati, H. Sulistyo, M. Hidayat // World academy of science, engineering and technology. - 2010. - Vol. 41. - p. 5-23.

8. Патент на изобретение RU № 2779830 Способ получения кормовой добавки для крупного рогатого скота на основе лузги подсолнечника / С.А. Мирошников, Е.В. Шейда, В.А. Рязанов, А.В. Быков, Г.К. Дускаев, Ш.Г. Рахматуллин, Г.И. Левахин : опубликовано 13.09.2022. - Бюл. № 26.

9. Патент на изобретение RU № 2667784 Корм для животных на основе лузги подсолнечника и способ его получения / О.В. Степанова, В.В. Степанов : опубликовано 24.009.2018. - Бюл. № 27.

10. Патент на изобретение RU № 2120765 Способ утилизации подсолнечниковой лузги / Г.Г. Русакова, В.М. Дуборезов : опубликовано 27.10.1998.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для повышения эффективности использования кормовой добавки, полученной из лузги подсолнечника, для крупного рогатого скота. Способ приготовления кормовой добавки включает предварительное разложение трудноперевариваемой лузги подсолнечника in vitro в ферментере в течение 9 суток при температуре 39°С, рН 6,9-7,0. Использование изобретения позволит повысить переваримость питательных компонентов рациона корма. 1 ил., 2 табл.

Способ приготовления кормовой добавки для животных методом ферментации на основе нетрадиционного сырья, характеризующийся тем, что трудноперевариваемую лузгу подсолнечника in vitro подвергают предварительному разложению в ферментере в течение 9 суток при температуре 39°С, рН 6,9-7,0.