Способ производства ферментированных соевого или рапсового шротов кормового назначения Российский патент 2024 года по МПК A23K10/00 A23K10/10 A23K10/12 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способу производства ферментированного соевого или рапсового шротов. Изобретение предназначено для использования в кормопроизводстве и может быть использовано для составления полноценных кормов.

Соевый шрот - полноценный сбалансированный источник протеина. Он содержит все незаменимые аминокислоты и является концентрированным источником протеина и энергии. Кроме того, соевое сырье содержит меньшее количество клетчатки по сравнению с другими масличными культурами. Однако и у него есть свои недостатки, в сое имеется большое количество антипитательных факторов, которые снижают ее пищевую ценность для животных и птиц. В значительной степени такую активность проявляют ингибиторы протеаз, фитогемагглютинины, фитаты и уреазы. Данные факторы подавляют переваривание или дальнейшее усвоение и использование протеинов в организме, а также уменьшают растворимость или изменяют использование минеральных элементов.

Другим кормовым компонентом, образующимся при переработке масличных культур, является рапсовый шрот, представляющий собой концентрированное сырье с высоким содержанием белка (до 43%), получаемый при производстве рапсового масла. Питательная ценность жмыхов и шротов рапса связана не только с высоким содержанием перевариемого протеина, но и хорошей сбалансированностью его по незаменимым аминокислотам.

Рапс, как и соя, содержит целую группу антипитательных факторов – глюкозинолаты, эруковая кислота, танины, полифенолы, фитиновая кислота, кротониловое масло. Глюкозинолаты и эруковая кислота в рапсе ограничивают использование белка. Летучие соединения: изотиоцианаты и тиоцианаты, придают семенам рапса горький привкус, что приводит к раздражению слизистой оболочки пищеварительного тракта животного, а также тормозят поступление йода из крови в щитовидную железу.

Для получения продуктов переработанной сои и рапса с высоким содержанием протеина и сниженным содержанием антипитательных факторов шроты ферментативно обрабатывают, благодаря чему их можно использовать в кормопроизводстве.

Известен способ получения кормовой муки из сои для сельскохозяйственных животных и птиц (RU 2011154161, опубл. 2013) с добавлением ферментных препаратов, обладающие целлюлолитическим и протеолитическим свойствами, а также содержащий антиоксидант в виде зеленого чая.

Недостатком данного изобретения является неполное удаление антипитательных факторов, которые приводят к ухудшению усваивания протеина в организме животных и птиц. Кроме того, производится внесение ферментных препаратов, смесь также подвергается механохимической обработке, и в изобретении отсутствие увеличение содержания протеина.

Известен способ получения кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птиц (RU 2010154823, опубл. 2012), который известен тем, что маточную культуру, состоящую из консорциума бактерий ВНИИСХМ №1-33 Ruminococcus albus, Lactobacillus acidophilus, Bacillus pantomenticus 1-85, Enterococcus faecium №1-35. засевают в питательную среду, содержащую подсолнечниковый или соевый шрот и водопроводную воду. После ферментации производственную культуру смешивают с подсолнечниковым, соевым шротом или пшеничными отрубями, в заключении перед высушиванием и измельчением на полученную смесь наносят смесь экстракта эфирных масел чеснока, эвкалипта, розмарина и тимьяна.

Недостатком данного изобретения является неполное устранение антипитательных факторов, так как консорциум бактерий не содержит ферменты способные разрушать некоторые из них, что будет приводит к ухудшению переваривания получаемого продукта.

Из уровня техники известен способ получения кормового пробиотического препарата для сельскохозяйственных животных (RU 2546880, опубл. 2015). Способ предусматривает подготовку фитоносителя содержащего клетчатку растительного сырья, которым является измельченная солома, подсолнечный или соевый шроты. Полученный фитоноситель стерилизуют и вносят жидкую культуру Cellulomonas flavigena ВКПМ В-2559, затем последовательно вносят жидкие культуры Bacillus subtilis В-8130 и Lactococcus lactis subsp. lactis ВКПМ B-4591 в равных количествах. Полученную смесь перемешивают, выдерживают при заданных параметрах процесса и высушивают до остаточной влажности 8-10%.

Данный способ получения кормового пробиотического препарата позволяет повысить биологическую активность препарата, прирост живой массы животного, но недостатком рассматриваемого способа является отсутствие увеличения содержания протеина при обработке соевого шрота.

Известен способ получения биомодифицированного рапсового белкового продукта (RU 2286065, опубл. 2006), отличающийся получением белковой муки из измельченного рапсового шрота, отделением шрота семян от семенных оболочек на капроновых ситах. Проводят ферментативный гидролиз белковой муки с введением в нее ферментного раствора пророщенных семян рапса, с последующей пастеризацией суспензии для постановки гидролиза. Затем проводят нейтрализацию суспензии раствором лимонной кислоты с дальнейшим высушиванием до влажности 10-12%.

Недостатком данного способа является использование ферментного раствора, с помощью которого увеличивается содержание протеина в получаемом продукте, а также отделение шрота семян от семенных оболочек с помощью капроновых сит.

Из уровня техники известен способ обработки полножирной сои (RU 2134993, опубл. 1999) отличительной особенностью которого является замачивание сухого зерна в водно-солевом растворе микро- и макроэлементов. Способ позволяет приготовить белково-энергетический растительный концентрат, сбалансированный по основным элементам питания.

Недостатком данного способа является добавление в состав смеси пробиотиков, за счет чего повышается перевариваемость животными и птицами растительного белка, замачивание (5-8 часов) в водно-солевом растворе микро- и макроэлементов, за счет чего в зернах сои сохраняется достаточное количество питательных веществ. Долгое замачивание также увеличивает время проведения производства белково-энергетического растительного концентрата.

Известен способ производства полножирной сои (заявка на изобретение RU 2021108855, опубл. 2022). Способ характеризуется выдерживание бобов сои в охлажденной до 30-35 °С геотермальной воде в течение 10-12 часов с последующим автоклавированием при температуре 125-127 °С.

Недостатком данного способа является недостаточное удаление антипитательных веществ из сои, а также не установлено увеличение количества протеина.

В качестве наиболее близкого аналога изобретения определен способ переработки соевого шрота в кормовой продукт (RU 2552084, опубл. 2015), включающий проведение экструдирования соевого шрота и смешивание с жидкостью, содержащей ферменты и микроорганизмы – молочнокислые бактерии, сенная палочка и/или дрожжи. В качестве энзимов предложено использовать протеолитические ферменты, альфа-галактозу и фитазу. Ферментирование производят в биореакторе при температуре 35-60 °C в течение 6-48 часов. По окончании ферментирования производят выгрузку ферментированного соевого шрота в паровую барабанную сушилку, где производят сушку при температуре 40-60 °C, после чего конечный продукт охлаждают до температуры 25-30 °C, измельчают до 100-500 мкм.

Недостатком известного способа переработки следует признать использование экструдирования, которое является высокоэнергоемким и технологически сложным процессом. Кроме того, добавление иммобилизованных протеолитических ферментов и комплексных ферментов содержащий альфа-галактозидазу и фитазу, также увеличивает себестоимость готового продукта.

Техническая задача, решаемая посредством изобретения, состоит в оптимизации технологии и использовании дополнительного микроорганизма. Технический результат, получаемый при реализации способа, состоит в повышении ферментации за счет использования дополнительно микроскопического гриба Aspergillus oryzae.

Задача, решаемая изобретением, направлена на осуществление нового способа производства ферментированного соевого или рапсового шрота кормового назначения с улучшенными свойствами: снижение количества антипитательных факторов, повышение содержания протеина, увеличение доли низкомолекулярных пептидов массой около 10 кДа, накопление молочной кислоты, увеличение массовой доли аминокислот.

Технический результат настоящего изобретения, заключается в удалении антипитательных факторов в соевом шроте и изотиоционатов – в рапсовом шроте, накоплении молочной кислоты в концентрации до 2,9% в обоих шротах, увеличение массовой доли белка на 4% в соевом и рапсовом шротах, увеличение доли низкомолекулярных пептидов массой около 10 кДа, повышении эмульгирующей способности белка.

Технический результат достигается тем, что в заявленном способе производства ферментированного соевого или рапсового шротов кормового назначения, включающего увлажнение, внесение молочнокислых микроорганизмов, дрожжей и микромицет, перемешивание и ферментацию с последующей сушкой, в качестве молочнокислых бактерий используются – Lactobacillus plantarum ВКПМ B-2118, Pediococcus acidilactici ВКПМ B-12151 в концентрации каждого микроорганизма 1*10⁹ КОЕ/мл, в качестве дрожжей используются Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-100 в концентрации 1*10⁸ КОЕ/мл, а дополнительно в качестве микроскопического гриба используется Aspergillus oryzae ВКПМ-F-1007 в концентрации 1*10⁶ КОЕ/мл. Ферментация осуществляется при температуре 27-32 °С, в течение 6-48 часов с последующей сушкой при температуре 60-70 °С до остаточной влажности 5-12%. Внесение молочнокислых микроорганизмов, дрожжей и микроскопических грибов в производимую ферментацию соевого или рапсового шрота, позволяет значительно снизить количество антипитательных факторов, а также повысить содержание протеина в продукте и увеличить массовую долю аминокислот.

Согласно изобретению, производится ферментирование соевого или рапсового шрота, увлажненного культурами микроорганизмов – молочнокислых бактерий, дрожжей и микромицета при температуре 27-32 °С в течение 6-48 часов, в связи с использованием безазотистых экстрактивных веществ микроорганизмами при ферментации происходит почти полная инактивация антипитательных факторов, таких как фитаты, высокое содержание которых приводит к снижению прироста живой массы и препятствовать абсорбции глюкозы, галактозы и аминокислот; активности уреазы; массовой доли изотиоционатов, что свидетельствует об их доступности к микробной биотрансформации; происходит также снижение углеводов стахиоза и раффиноза, которые не перевариваются в кишечнике и могут быть использованы лактобактериями; ингибиторы трипсина.

В процессе микробной ферментации увеличивалось содержание протеина и основных веществ, таких как жира, клетчатки и золы. Ограниченный протеолиз соевых белков с использованием различных ферментов приводит к повышению индекса эмульсионной активности и понижению размера частиц образуемой эмульсии, данный эффект приводит к повышению биологической ценности белка.

Дополнительным продуктом конверсии углеводов шрота является молочная кислота, выделяемая молочнокислыми бактериями в процессе ферментации, которая снижала уровень кислотности готового продукта. Происходило увеличением массовой доли аминокислот, при этом не происходило изменения их соотношения между собой, наибольшее увеличение наблюдалось в отношение треонина. Суммарное содержание аминокислот увеличилось после ферментации на 11,6%. Содержание аминного азота в образцах нативного соевого шрота и после ферментации было одинаковым, это свидетельствует о том, что микробная ферментация не вызывает полного гидролиза белков до свободных аминокислот.

Предлагаемый продукт ферментации соевого или рапсового шрота кормового назначения реализуется следующим образом.

Соевый или рапсовый шрот увлажняют для этого в заданном объеме воды растворяли культуры микроорганизмов Lactobacillus plantarum ВКПМ B-2118, Pediococcus acidilactici ВКПМ B-12151 в концентрации каждого микроорганизма 1*10⁹ КОЕ/мл, в качестве дрожжей используются Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-100 в концентрации 1*10⁸ КОЕ/мл, а дополнительно в качестве микроскопического гриба используется Aspergillus oryzae ВКПМ-F-1007 в концентрации 1*10⁶ КОЕ/мл, в количестве необходимом для достижения 0,1% каждого микроорганизма от массы конечной ферментируемой смеси. Увлаженную смесь перемешивали и отправляли на ферментацию при 27-32 °С в течение 6-48 часов с последующей сушкой при температуре 60-70 °С до остаточной влажности 5-12%.

В результате получают белковое кормовое сырьё со сниженным количеством антипитательных факторов, как в соевом, так и в рапсовом шротах, накопление молочной кислоты в концентрации до 2,9% в обоих шротах, увеличением количества белка на 4%, повышение доли низкомолекулярных пептидов массой около 10 кДа, которые являются наиболее доступными в процессе кишечного пищеварения, повышается эмульгирующая способность белка, что способствует повышению биологической ценности протеина.

Более подробно сущность описанного изобретения раскрывается в приведенных ниже примерах.

Пример 1

Соевый шрот в количестве 100 кг с исходным составом: сырой протеин 55,8%, активность уреазы 0,06 ед pH, ингибитор трипсина 4,9 мг/г, фитаты 3,9 г/кг, олигосахариды (стахиоза и рафиноза) 7,4% на СВ, суммарное значение аминокислот 37,15%; смешивали с водным раствором микроорганизмов. Для этого предварительно в ёмкости смешивали 80 литров водопроводной воды с посевной культурой микроорганизмов Lactobacillus plantarum ВКПМ B-2118, Pediococcus acidilactici ВКПМ B-12151 в концентрации каждого микроорганизма 1*10⁹ КОЕ/мл, в качестве дрожжей использовали Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-100 в концентрации 1*10⁸ КОЕ/мл, а дополнительно в качестве микроскопического гриба используют Aspergillus oryzae ВКПМ-F-1007 в концентрации 1*10⁶ КОЕ/мл в объёме 0,1 л каждого микроорганизма, а суммарно 0,4 л, что составляет 0,4% от исходного сырья. Ферментацию соевого шрота осуществляют при следующих условиях:

– температура – 27-32 °С

– время ферментации 48 часов, анаэробно-аэробные условия

– без осуществления перемешивания.

По окончанию процесса ферментации производят выгрузку ферментированного соевого шрота с последующей сушкой в барабанной сушилке при температуре 70 °С, до остаточной влажности 5-12%. Ферментированный шрот имел следующие характеристики: сырой протеин 58,4%, активность уреазы 0,01 ед pH, ингибитор трипсина 1,1 мг/г, фитаты 0,4 г/мг, олигосахариды (стахиоза и рафиноза) 0,5% на СВ, суммарное значение аминокислот 41,4%, молочная кислота 2,7%.

Содержание белка в ферментированном продукте увеличилось на 4,6%, снижение антипитательных факторов составило 90% и более, содержание молочной кислоты – 2,7%. Эмульгирующая способность белка увеличена на 10% относительно неферментированного контроля.

Пример 2

Соевый шрот с аналогичным составом по Примеру 1, смешивали с водным раствором микроорганизмов. Для этого предварительно в ёмкости смешивали 80 литров водопроводной воды, в котором растворяли посевную культуру микроорганизмов, при этом в качестве посевной культуры использовали лиофильновысушенные организмы, как в Примере 1 в концентрации 1*10¹⁰ КОЕ/мл, при этом норма ввода каждой посевной культуры 0,1%. Ферментацию осуществляли аналогично описанного в Примере 1.

По окончанию процесса ферментации производили выгрузку ферментированного соевого шрота как в Примере 1. Ферментированный шрот имел следующие характеристики: сырой протеин 58,7%, активность уреазы 0,01 ед pH, ингибитор трипсина 1,0 мг/г, фитаты 0,5 г/мг, олигосахариды (стахиоза и рафиноза) 0,4% на СВ, суммарное значение аминокислот 41,7%, молочная кислота 2,5%.

Содержание белка в ферментированном продукте увеличилось на 4,7%, снижение антипитательных факторов составило 91% и более, содержание молочной кислоты – 2,5%. Эмульгирующая способность белка увеличена на 10% относительно неферментированного контроля.

Пример 3

Рапсовый шрот в количестве 100 кг с исходным составом: сырой протеин 39,7%, фитаты 6,3 г/кг, изотиоционаты 0,18% на СВ, суммарное значение аминокислот 24,6% смешивали с водой. Для этого предварительно в ёмкости смешивали 80 литров водопроводной воды, в которой была разбавлена посевная культура микроорганизмов как в Примере 1. Посевная культура микроорганизмов содержится в концентрации 1*10⁹ КОЕ/мл. При этом норма ввода посевной культуры составляла 0,1% для каждого из микроорганизмов. Ферментация осуществлялась аналогично описанного в Примере 1.

По окончанию процесса ферментации производят выгрузку ферментированного рапсового шрота как в Примере 1. Готовый ферментированный шрот имел следующие характеристики: сырой протеин 41,1%, фитаты 0,5 г/мг, изотиоционаты 0,16% на СВ, суммарное значение аминокислот 24,4%, молочная кислота 2,3%.

Содержание белка в ферментированном продукте увеличилось на 3,5%, снижение антипитательных факторов составило 91% и более, содержание молочной кислоты – 2,3%.

Пример 4

Рапсовый шрот в количестве 100 кг с исходным составом как в Примере 3 смешивали с водой. Для этого предварительно в ёмкости смешивали 80 литров водопроводной воды, в которой была разбавлена посевная культура микроорганизмов, при этом в качестве посевной культуры использовали лиофильновысушенные организмы, как в Примере 1 в концентрации 1*10¹⁰ КОЕ/мл, при этом норма ввода посевной культуры составляла 0,1% для каждого микроорганизма. Ферментация осуществлялась аналогично описанного в Примере 1.

По окончанию процесса ферментации производят выгрузку ферментированного рапсового шрота как в Примере 1. Готовый ферментированный шрот имел следующие характеристики: сырой протеин 41,8%, фитаты 0,4 г/мг, изотиоционаты 0,15% на СВ, суммарное значение аминокислот 24,5%, молочная кислота 2,5%.

Содержание белка в ферментированном продукте увеличилось на 3,7%, снижение антипитательных факторов составило 91% и более, содержание молочной кислоты – 2,5%.

Приведенные примеры подтверждают, что предлагаемый способ производства ферментированного соевого или рапсового шротов, позволяет получить кормовое сырье улучшенного качества, с практически полным отсутствием антипитательных факторов, повышенным содержанием доступного белка, аминокислот, с наличием в составе молочной кислоты. Данный продукт получается в результате ферментации соевого или рапсового шрота с добавлением культур микроорганизмов, а именно: Lactobacillus plantarum ВКПМ B-2118, Pediococcus acidilactici ВКПМ B-12151 в концентрации каждого микроорганизма 1*10⁹ КОЕ/мл, в качестве дрожжей используются Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-100 в концентрации 1*10⁸ КОЕ/мл, а дополнительно в качестве микроскопического гриба используется Aspergillus oryzae ВКПМ-F-1007 в концентрации 1*10⁶ КОЕ/мл. Содержание молочной кислоты улучшает органолептические свойства кормов, а как следствие поедаемость кормов.

В предлагаемом способе соевый или рапсовый шрот добавляли без внесения в кормовую добавку дополнительных компонентов: ферментов, витаминов, солей, кислот, щелочей, микроэлементов. Процесс ферментации производился без дополнительных технологических процессов, которые увеличивают себестоимость готового продукта.

Используемые источники

RU 2011154161, опубл. 2013.

RU 2010154823, опубл. 2012.

RU 2546880, опубл. 2015.

RU 2286065, опубл. 2006.

RU 2134993, опубл. 1999.

заявка на изобретение RU 2021108855, опубл. 2022.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ производства ферментированного соевого или рапсового шротов кормового назначения, включающий увлажнение, внесение молочнокислых микроорганизмов, дрожжей и микромицетов, перемешивание и ферментацию при температуре 27-32°С с последующей сушкой при температуре 60-70°С до остаточной влажности 5-12%, отличающийся тем, что в качестве молочнокислых бактерий используются – Lactobacillus plantarum ВКПМ B-2118, Pediococcus acidilactici ВКПМ B-12151 в концентрации каждого микроорганизма 1*10⁹ КОЕ/мл, в качестве дрожжей используются Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-100 в концентрации 1*10⁸ КОЕ/мл, а дополнительно в качестве микроскопического гриба используется Aspergillus oryzae ВКПМ-F-1007 в концентрации 1*10⁶ КОЕ/мл. Изобретение позволяет получить кормовую добавку со сниженным количеством антипитательных факторов, повышенным содержанием протеина, увеличенной долей низкомолекулярных пептидов массой около 10 кДа, накопление молочной кислоты, увеличение массовой доли аминокислот. Эмульгирующая способность белка увеличена на 10% относительно неферментированного контроля. 4 пр.

Способ производства ферментированного соевого или рапсового шротов кормового назначения, включающий увлажнение, внесение молочнокислых микроорганизмов, дрожжей и микромицетов, перемешивание и ферментацию при температуре 27-32°С с последующей сушкой при температуре 60-70°С до остаточной влажности 5-12%, отличающийся тем, что в качестве молочнокислых бактерий используются – Lactobacillus plantarum ВКПМ B-2118, Pediococcus acidilactici ВКПМ B-12151 в концентрации каждого микроорганизма 1*10⁹ КОЕ/мл, в качестве дрожжей используются Saccharomyces cerevisiae ВКПМ Y-100 в концентрации 1*10⁸ КОЕ/мл, а дополнительно в качестве микроскопического гриба используется Aspergillus oryzae ВКПМ-F-1007 в концентрации 1*10⁶ КОЕ/мл.