Способ производства белковой кормовой добавки Российский патент 2025 года по МПК A23K10/12 A23K10/18 A23K10/28 

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при производстве кормовых белковых продуктов для продуктивных животных с использованием микробиологического синтеза, обладающих функциональным действием для сельскохозяйственных животных и птицы, для звероводства.

Ежегодный общемировой дефицит кормового белка превышает 30 млн т, а в России он составляет по разным оценкам 2,0-2,5 млн т [1].

Протеиновая недостаточность в рационе продуктивных животных и птицы ведёт к снижению молочной, мясной, шерстной и яичной продуктивности, т.к. протеин - это единственный и незаменимый источник аминокислот для синтеза белка животного происхождения [2].

Эффективность использования растительного белка животными составляет 8-45%. Она зависит от вида, возраста, кормления скота, его производительности, а также общей биологической полноценности корма, с учётом белков животного и микробного происхождения. Источниками растительных белков служат все злаковые, бобовые, прежде всего соя, масличные культуры, зелёный сенаж, солома и др. К белкам животного и микробного происхождения относится рыбная и мясокостная мука, отходы перерабатывающей промышленности, кормовые дрожжи и др.

В целом различные виды протеинов микробного происхождения содержат, по сравнению с растительными, больше незаменимых аминокислот и их усвояемость достигает 90-95%, близкой к усвояемости животных белков. Их введение в рацион может осуществляться, как составляющая премиксов, комбикормов и кормовых смесей. Возможно также самостоятельное использование белковых дрожжевых добавок. Кормовые дрожжи - ценнейшая белковая добавка, позволяющая добиться эффективных результатов в откорме крупного рогатого скота, птицы, пушных зверей и рыбы. Её применение способно привести к экономии корма до 20% [3].

Для эффективного ведения биотехнологического процесса культивирования кормовых дрожжей важным аспектом является подбор штамма микроорганизма, а также подбор питательной среды [4].

Хорошие результаты по усвоению углеводов и накоплению белка, который может быть использован в качестве дрожжевого кормового протеина показали Saccharomyces сеrevisiae различных рас, штаммы Rhodosporidium, Torulopsis, Нansenula, Debaryomyces, Guehomyces, Candida, Rhodotorula и др. [5,6]. Дрожжи видов Candida относятся к условно-патогенным. В некоторых случаях перспективно применение дрожжей, обладающих одновременно ферментативной активностью [7], в других случаях применение препаратов ферментов позволяет выращивать на крахмалосодержащем сырье конкретные штаммы культур дрожжей, показывающих наилучшие пробиотические свойства в отношении к целевым установкам, в частности способствующие усвоению белков и углеводов основных кормов животными [8].

Выращивание кормовых дрожжей изначально производилось на питательной среде, в основе которой были отходы от бумажной, спиртовой отросли и сахарного производства. Кормовые дрожжи получают и биоконверсией природного газа, углеводородов нефти [9].

Известны также способы приготовления питательных сред для культивирования кормовых дрожжей на основе молочной сыворотки [10, 11]. При этом в качестве дополнительного к содержащемуся в молочной сыворотке источнику углеводов для наращивания биомассы дрожжей использовали ультразвуковой гидролизат опилок [11, 12], топинабур [1].

Основным недостатком этих методов является использование высокоценных сывороточных белков на кормовые цели, тогда как совершенствование мембранных технологий позволяет увеличивать объемы производства концентратов сывороточных белков, являющихся функциональным ингредиентом для диетической, специализированной, обогащённой пищевой продукции. В качестве другого недостатка - использование ограниченного круга углеводной составляющей обеспечения эффективности биотехнологического процесса.

Пермеаты молочной сыворотки представляют собой [13] низкобелковые продукты переработки молочной сыворотки ультрафильтрацией. Сухой пермеат имеет массовую долю влаги 2-5%; массовая доля лактозы 76-92%; массовая доля жира 0-1,5%; массовая доля белка 1,2-4%. Массовая доля золы в сухом деминерализованный пермеат до 4%, недеминерализованном пермеате - до 12%.

До сушки жидкий пермеат подвергают технологическим операциям, включающим вакуум-выпаривание до массовой доли сухих веществ в сгущённом пермеате (54-55)%, таким образом, в среднем концентрирование сухих веществ от сгущённого пермеата до сухого составляет примерно 16 крат.

Химический состав золы в пермеатах представляет собой минеральные вещества, содержащие катионы и анионы, из которых больше всего: кальция 0,035-0,12%; натрия 0,045-0,050%; калия 0,14-0,16%; хлоридов 0,09-0,11%, фосфатов в пересчёте на фосфор 0,040-0,065%. Присутствуют в пермеатах также в значительных количествах, особенно в недеминерализованных пермеатах, такие исходные соли молочной сыворотки, как железо, цинк, магний, анионы лимонной, молочной, серной, угольной кислот [14, 15].

Указанные минеральные вещества входят в питательные среды для выращивания дрожжей, поэтому не удивительно, что имеются данные по использованию сывороточных пермеатов для накопления биомассы дрожжей [16, 17].

Наибольшее значение для продуктивных животных имеют цинк, железо, медь, кобальт, марганец, йод и селен [18]. Таким образом, железо и цинк, и ряд других эссенциальных элементов для животных, для которых производится функциональный кормовой продукт, могут своим источником, как для наращивания биомассы дрожжей, так и для уменьшения расхода премиксов и других минеральных добавок компенсированы за счёт сывороточного пермеата.

Целью настоящего изобретения является получение кормового протеина с использованием в качестве основы питательной среды для наращивания биомассы кормовых дрожжей сывороточных пермеатов, концентрированного или сухого пермеата, полученного из молочной сыворотки, а в качестве дополнительного углеводного питания для накопления биомассы дрожжей - крахмалов, крахмалосодержащего растительного сырья, ферментированных амилазами.

Анализ ситуации на мировом и российском рынке продуктивных животных [19] показывает устойчивость тенденции к снижению производства кормов и кормовых добавок для животных. В сегменте молочного скота за последний год выпуск сократился на 2,3%. Причины - высокая стоимость кормов при низкой стоимости молока, сокращение поголовья, переход на некоммерческие источники питания [19].

Сгущенную сыворотку, сгущённую сквашенную сыворотку (при содержании 7,14% белка), смешанную с ячменной мукой, свеклой и кукурузой или с картофелем и травой, можно применять в качестве кормовой добавки, равноценной обезжиренному молоку. Например, свиньи, которым с трехмесячного возраста скармливали в течение 50 суток сгущенную сыворотку, дали привесы 16,1 кг. У животных живой массой менее 70 кг ежедневный прирост при применении сгущенной сыворотки составлял 510 г (488 г при использовании обезжиренного молока) [20].

Специалисты рекомендуют следующие нормы ввода молочной сыворотки в комбикорма: для птицы - 10-12%, КРС - 7-12%, свиней - 2-7%.

При использовании ферментации питательной среды на основе молочной сыворотки пробиотиками, включающими кормовые дрожжи, комбикорм дополнительно обогащается наиболее дефицитной составляющей рациона животных - протеином.

Техническая задача: достижение указанной цели получения пробиотического белково-минерального функционального кормового продукта на основе кормовых дрожжей для продуктивных животных и птицы с использованием в качестве основы питательной среды молочных пермеатов и гидролизата крахмалов, крахмалосодержащего сырья для условий кормо- и биотехнологических цехов, находящихся в приближенных к месту потребления кормового дрожжевого протеина регионах, что позволяет получать функциональный продукт в концентрированном виде, исключающем дорогостоящую сушку.

Известно, что наибольшая эффективность гидролиза, или осахаривания, крахмалов достигается под действием по крайней мере двух ферментов: одним из которых является альфа-амилаза или циклодекстрин гликозилтрансфераза, другим - бета-амилаза или глюкоамилаза.

Крахмал является высокомолекулярным полимером, состоящим из цепей глюкозных звеньев. Он обычно состоит из приблизительно 80% амилопектина и 20% амилозы. Амилопектин является разветвленным полисахаридом, в котором линейные цепи остатков альфа-1,4-D-глюкозы соединены альфа-1,6-глюкозидными связями [21].

Под действием циклодекстрин глюканотрансфераза или альфа-амилазы длинноцепочечные амилопектин и амилоза крахмала разлагаются на менее разветвленные и линейные звенья - мальтодекстрины обычно при 70-95°C в течение 1-2 часов. Ферментный препарат Амилосубтилин относится также к альфа-амилазам.

Затем температуру понижают до 60°C, добавляют глюкоамилазу или бета-амилазу, расщепляющие разветвленную структуру полисахарида, и процесс осахаривания длится от 24 до 72 часов. Ферменты могут быть получены из микроорганизмов или растений и имеют различный оптимум рН.

Температура осахаривания 60°C связана с начальной температурой желатинизации. Под термином "начальная температура желатинизации" понимается самая низкая температура, при которой начинается желатинизация крахмала. Крахмалы начинают желатинизироваться между 60°C и 70°C, точная температура зависит от определенного крахмала. Начальная температура желатинизации зависит от вида крахмалосодержащего сырья. Начальная температура желатинизации для пшеничного крахмала приблизительно 52°C, для картофельного крахмала приблизительно 56°C и для кукурузного крахмала примерно 62°C. Однако качество крахмала изначально может изменяться из-за индивидуального разнообразия видов растений, так же, как и условий роста, и поэтому точная температура желатинизации определяется для каждой индивидуальной партии крахмала или крахмалосодержащего сырья.

С учетом того, что вплоть до 50-70°C набухание крахмалов обратимо, разработаны технологии, позволяющие производить ферментативный гидролиз в одну стадию.

Так, при использовании трёх ферментов: циклодекстрин гликозилтрансфераза, глюкоамилаза и кислотная грибковая альфа-амилаза при 60°C в 33% растворе двух крахмалов при 60°C и 4,5 ед. рН, достигнуто осахаривание более 86% через 48 часов, более 99% - через 72 часа [21].

При другом способе производства функционального продукта для животных в 35-38% крахмала вносят раствор α-амилазы, проводят инкубацию с ферментами при температуре 95-120°C до достижения требуемой степени гидролиза нативного крахмала 25-32%. Далее проводят концентрирование ферментативного гидролизата крахмала - мальтодекстрина выпариванием до содержания сухих веществ 50% [22]. В этом способе получаемый продукт не относится к белковым.

В способе обработки крахмала [21] крахмал, который обрабатывается в способах по изобретению, может, в частности, быть получен из клубней, корней, стеблей, бобов, хлебных злаков или целого зерна. Более конкретно зернистый крахмал может быть получен из кукурузы, зерновых, пшеницы, ячменя, ржи, мило, саго, маниоки, тапиоки, сорго обыкновенного, риса, гороха, боба, банана или картофеля. Зернистый крахмал, который обрабатывается, может быть крахмалом с высокой степенью качества очистки, предпочтительно больше, чем 90%, 95%, 97% или 99,5% чистоты, или это может быть более грубый крахмал, содержащий материал, включающий измельченное целое зерно, включая некрахмальные фракции типа остатков зародышей и волокон. Сырье, такое как цельное зерно, измельчается для того, чтобы открыть структуру и позволить дальнейшую обработку с целью получения этанола или других продуктов ферментации без испытаний условий для получения белковых кормовых продуктов [21].

При другом способе [24] для гидролиза крахмалистых веществ пшеничной муки, подобран также минеральный состав питательной среды и обоснован режим культивирования с учетом максимальной продуктивности и качества микробной биомассы дрожжей, включающую Candida utilis.

Эпифитные дрожжи нескольких видов высших грибов как объекты для получения белковых кормовых продуктов на питательных средах, содержащих в своем составе вторичные продукты промышленного сырья (послеспиртовая зерновая барда, меласса) исследовались также в работе [24].

Одна из важнейших особенностей пробиотических добавок, производимых на основе молочной сыворотки по Способу [25] - содержание органических кислот, что повышает иммунитет животных и птицы за счёт обеззараживания корма, что позволит, при снижении применения кормовых антибиотиков, нормализовать кишечную микробиоту.

По совпадению признаков поставленной технической задачи наиболее близким является Патент № 2786910 [25], принятый за прототип. В прототипе молочную сыворотку, или сухую молочную сыворотку, а также ультразвуковой гидролизат опилок в качестве основного источника углеводов используют в качестве компонента питательной среды для наращивания биомассы кормовых дрожжей и пробиотических микроорганизмов.

Однако ни в одном из способов производства пробиотического белково-минерального функционального кормового продукта на основе кормовых дрожжей для продуктивных животных и птицы не ставилась задача использования питательных веществ сывороточного пермеата с применением в качестве дополнительного источника углеводов ферментированных крахмалов, или крахмалосодержащего сырья, что расширяет возможности кормоцехов и биотехнологических цехов производить сбалансированные пробиотические белково-минеральные функциональные кормовые продукты - кормовые добавки, корма с включением в рецептуры указанных добавок для продуктивных животных и птицы. По сравнению с прототипом не требуется также специального оборудования, представляющего собой кавитационную установку для гидролиза древесных опилок, а также в большинстве случаев внесения солей железа, цинка, фосфора, серы, калия, кальция, магния, при исходном содержании которых в пермеате и последующей биологической трансформацией в процессе ферментации среды дрожжами, которые частично находясь в органических формах, могут отличаться преимуществом по сравнению с неорганическими формами [26].

Рационы для крупного рогатого скота при откорме на барде с использованием соломы, на голову в сутки могут дополнительно содержать 15-60 г карбамида [26]. Повышенное количество карбамида в рационе КРС ведёт к перенагрузке печени животных. Поэтому мочевину используют в кормлении взрослых коров и молодняка КРС после того, как они достигли вес в 250 кг. Моногастричные животные не могут использовать карбамид для синтеза белка, карбамид может привести к интоксикации.

Организм КРС может выдержать дачу мочевины в дозе 20-25 г на 100 кг живой массы, что для коровы весом 650 кг составляет 160 г/день, однако такая доза мочевины может быть небезопасной для неадаптированных животных. Кормовые дрожжи при ферментации сусла, содержащего мочевину, переводят её в безопасную органическую форму, в белок, однако для молодняка КРС, для моногастричных животных остаётся необходимым контроль в готовом продукте содержания небелкового азота.

Недостаток йода в рационах животных тормозит образование тироксина, что ведет к понижению окислительных процессов и азотистого обмена. Так, рационы для стельных сухостойных коров в стойловый период включают дополнительно 3 мг Калия йодистого. Большое влияние йод оказывает на воспроизводительные функции животных. Особенно часто испытывают дефицит йода высокопродуктивные коровы, так как он выделяется с молоком и быки-производители при повышенной нагрузке, которым на голову в сутки, требуется дополнительно в среднем около 10 мг йода.

Предлагаемый Способ производства кормового продукта, характеризуется внесением компонентов в ферментер, добавление питательных веществ, перемешивание, пастеризацию. При этом в качестве компонентов, вносимых в ферментёр используют сгущённый пермеат молочной сыворотки с содержанием 54-55% сухих веществ, или восстановленный пермеат из сухого пермеата до этого содержания сухих веществ, и крахмал или крахмалосодержащего сырье с соблюдением примерного соотношения между пермеатом и раствором крахмала или измельченного крахмалосодержащего сырья от 1:1 до 1:2 по сухим веществам, биоэлемент азот в виде 1,07-4,72% карбамида или мочевины, возможно и биоэлементы в виде неорганических соединений в соответствии с табл. 1 и табл. 3, получая сусло.

Сусло нагревают до 63-70°С, вносят ферментный препарат из класса альфа-амилаз, выдерживают 30 мин, охлаждают до 58-65°С, вносят ферментный препарат из класса бета-амилаз и выдерживают ещё 30 мин, при периодическом помешивании, таким образом, пастеризация совмещается с ферментативным гидролизом крахмалосодержащего сырья. Ферментные препараты вносят растворёнными в небольшом количестве теплой воды. Возможно одновременное внесение ферментного препарата, содержащего альфа-амилазы и бета-амилазы при температуре до 58-70°С с выдержкой 60 мин.

Далее проводят охлаждение сусла до температуры (33±1)°С, внесение культуры Lactobacillus в виде бактериального препарата или 3% закваски и препарата, содержащего Propionibacterium freudenreichii, ферментацию до снижения 4,0-4,6 ед. рН, охлаждение до (30±1)°С и внесение в полученное сусло культуры кормовых дрожжей верхового брожения Saccharomyces cerevisiae, дальнейшую ферментацию сусла культивированием в течение 36-48 часов с аэрацией. При этом проводят периодическую подпитку субстратом, содержащим сусло, приготовляемое по описанному выше способу, и обеспечивают логарифмическую или стационарную фазу роста пробиотических культур, до концентрации клеток не менее 10⁷ КОЕ в 1 мл и достаточной для конкретного случая степени биотрансформации сырого протеина в перевариваемый, или истинный.

Сырой протеин - количество общего азота, найденного в образце одним из аналитических методов, умноженное, как правило, на коэффициент 6,25, среднее содержание азота составляет 16% [27, 28]. Хорошее соотношение в пользу перевариваемого про теина, которое характеризует в целом кормовые дрожжи, позволяет переводить неорганический азот в виде карбамида или мочевины в перевариваемый протеин, при этом достаточная эффективность этого процесса достигается использованием эффективной дозы амилолитических ферментов на основании представленных производителем данных или на основании предварительных испытаний активности ферментов по ГОСТ 34440-2018 Ферментные препараты для пищевой промышленности. Методы определения амилолитической активности.

Далее производится фильтрование полученной белково-углеводной или белково-дрожжевой биомассы на сепараторе или дальнейшее использование её в жидком виде. Полученное в жидком виде без фильтрации ферментированное сусло охлаждают до температуры не ниже 10°С, смешивают с сухими компонентами, входящими в рецептуру кормового продукта.

Кормовой продукт для продуктивных животных и птицы, считается функциональным по одному или нескольким составляющим компонентам, по аналогии с обогащённой пищевой продукцией [27], в том случае, если он/и обеспечивает/ют не менее 5% от рекомендуемого уровня суточного потребления в разовой порции такой продукции. Продукт является источником белка и аминокислот, витаминов группы В, C, D, E, F, PP антиоксидантов, важнейших биоэлементов.

Продуктивные животные понимаются как животные, за исключением рыб, водных беспозвоночных, водных млекопитающих и других водных животных, целенаправленно используемые для получения от них пищевой продукции [27]. В случае использования кормового продукта получаемого по этому способу в качестве составляющей концентрированного корма, его считают кормовой добавкой.

Пример 1. Кормовая добавка в жидком виде для КРС, обогащенная йодом

При составлении кормовых рационов для КРС важное значение имеет баланс по белку отдельно с учётом сырого и перевариваемого, или истинного протеина [27, 28].

При производстве концентрированного функционального кормового продукта для восполнения дефицита сырого, перевариваемого протеина и иода у взрослого КРС, осуществляемого в специализированном цехе биотехнологического производства, в пермеат для получения питательной среды и последующей её ферментации добавляют минеральные вещества в количествах, указанных в табл. 1.

Таблица 1. Состав минеральных добавок функционального кормового продукта для КРС

Минеральный
компонент (биоэлемент) Содержание биоэлемента 100 г готового продукта
- порядок биоэлемента Добавление в пермеат при получении питательной среды для ферментации Соединение Коэффициент пересчёта в соединение Добавление в питательную среду соединения, на 1 л с учетом последующей ферментации* Азот в виде карбамида, г 2,2 - макроэлемент первого порядка Карбамид, или мочевина 2,143 47, 2 г Йод, мг 10 - миллиэлемент второго порядка Калий йодистый 1,328 0,13 г

* 47,2 г/л мочевины при эффективности биотрансформации в белок и аминокислоты 30% переводят 2,2 г/100 г азота в дополнительные к их содержанию в питательной среде 10% белка, полипептидов и аминокислот, при получении кормового продукта в жидком виде без последующего концентрирования. Для дополнительного обогащения превариваемым протеином продукта используется полунепрерывный процесс ферментации с периодической подпиткой субстратом, представляющем собой сусло.

В сгущённый пермеат с содержанием (54-55)% сухих веществ добавляют биоэлемент азот в виде карбамида, йод в виде калия йодистого по табл. 1 и картофельный крахмал.

Сгущённый пермеат с карбамидом и йодистым калием смешивают с крахмалом -1:1 по сухим веществам, получив сусло.

Сусло нагревают до (64±1)°С, вносят ферментный препарат из класса альфа-амилаз Амилосубтилин, выдерживают 30 мин, охлаждают до (59±1)°С, вносят ферментный препарат из класса бета-амилаз Глюкаваморин и выдерживают ещё 30 мин, при помешивании.

Норма расхода ферментов: Амилосубтилин 1500 ед/г - 5-7 г на 10 кг сырья, Глюкаваморин: (3000 ед/г) 12-20 г на 10 кг сырья.

Сусло охлаждают до (33±1)°С, производят внесение культур пробиотических штаммов молочнокислых культур, по меньшей мере рода Lactobacillus и Propionibacterium и, культивирование при (33±1)°С до достижения рН 4,0-4,1, охлаждение до (30±1)°С, внесение культур кормовых дрожжей и ферментацию при (30±1)°С, культивирование при указанной температуре в течение 48 часов с аэрацией, до достижения биомассы культур 10⁸ КОЕ/мл; охлаждение белково-дрожжевой биомассы до 10°C, смешение без фильтрации с сухими компонентами, входящими в рецептуру концентрированного корма.

Кормовой продукт получаемый по Примеру 1 является кормовой добавкой, которая рекомендуется для последующего смешивания с сухими компонентами: шротом, жмыхом.

Рекомендуемая норма добавления в рацион варьирует в зависимости от нормы перевариваемого протеина, зависящей от возраста, физиологического состояния, нагрузки, живой массы, периода: летний или зимний и продуктивности животного [26].

Пример 2. Кормовой продукт для кур-несушек

При производстве функционального кормового продукта для восполнения дефицита белка у кур-несушек, осуществляемого в специализированном цехе биотехнологического производства, в том числе цехе кормопроизводства птичника, в пермеат для получения питательной среды и последующей её ферментации добавляют карбамид для биотрансформации в протеин в количестве, указанном в табл. 2.

Таблица 2. Состав минеральных добавок в питательную среду для функционального кормового продукта для кур-несушек от 45 недель и старше

Минеральный компонент (биоэлемент) Содержание биоэлемента 100 г готового продукта - порядок биоэлемента Добавление в пермеат при получении питательной среды для ферментации Соединение Коэффициент пересчёта в соединение Добавление в питательную среду соединения, на 1 л с учетом последующей биотрансформации* Азот в составе карбамида с учетом его биотрансформации в протеин, мг 500 - микроэлемент третьего порядка Карбамид, или мочевина 2,143 10,7 г

* 10,7 г/л мочевины при эффективности биотрансформации в белок и аминокислоты 70% переводят 0,5 г азота в дополнительные к их содержанию в питательной среде 5,6% белка, полипептидов и аминокислот, при получении кормового продукта в жидком виде без последующего концентрирования. При необходимости дополнительного обогащения белковыми веществами продукта используется полунепрерывный процесс ферментации с периодической подпиткой субстратом, представляющем собой сусло.

В восстановленный из сухого пермеат молочной сыворотки с содержанием 54-55% сухих веществ добавляют биоэлемент азот в виде карбамида по табл. 2 и предварительно растворённый в небольшом количестве воды кукурузный крахмал, с соблюдением соотношения между пермеатом и раствором крахмала 1:2 по сухим веществам, получив сусло.

Сусло нагревают до (69±1)°С, вносят ферментный препарат из класса альфа-амилаз - термостабильную альфа-амилазу НА-580 LFG, выдерживают 30 мин, охлаждают до (59±1)°С, вносят ферментный препарат из класса бета-амилаз глюкоамилазу SUPERMEI FD и выдерживают ещё 30 мин, при периодическом помешивании, таким образом, пастеризация совмещается с ферментативным гидролизом крахмала или крахмалосодержащего сырья. Ферментные препараты вносят растворёнными в небольшом количестве теплой воды.

Далее проводят охлаждение сусла до температуры (33±1)°С, внесение культуры Lactobacillus в виде 3% закваски и препарата содержащего Propionibacterium freudenreichii, ферментацию до снижения 4,0-4,6 ед. рН, охлаждение до (30±1)°С и внесение в полученное сусло культуры кормовых дрожжей верхового брожения Saccharomyces cerevisiae, дальнейшую ферментацию сусла культивированием в течение 36-48 часов с аэрацией до концентрации клеток не менее 10⁷ КОЕ в 1 мл, охлаждение белково-дрожжевой биомассы до температуры не выше до 10°C.

Содержание сырого протеина в корме, получаемом по Примеру 2, составляет не менее 18% при содержании сухих веществ 35% или не менее 51% на массу сухих веществ. В среднем потребность курицы-несушки в белке составляет 20% от количества нутриентов, или 25 г в сутки.

При использовании 140-150 г получаемого по Примеру 2 корма на одну курицу весом 1,5-1,8 кг возрастом 45 недель и старше в сутки, раздаваемого в 2 приёма, обеспечивает от средней суточной потребности курицы в сыром протеине, составляющей 25 г, не менее 20%. Рекомендации по количеству применения получаемого корма или кормовой добавки могут быть различными, в зависимости от наличия конкретных кормовых средств [27].

Кормовой продукт для кур-несушек по Примеру 2 содержит также недобавленные биоэлементы кальций, фосфор, калий, магний, цинк и др., перешедшие из пермеата молочной сыворотки, которые в случае нормирования корректируются дополнительным составом минеральных добавок, но не в питательную среду при производстве функционального кормового продукта, табл. 1, а после получения белково-дрожжевой биомассы.

Пример 3. Кормовой продукт в концентрированном виде для КРС, обогащенный йодом

Кормовую добавку в жидком виде, полученную по примеру 1 фильтруют на сепараторе-творогоотделителе, получая кормовой продукт с массовой долей сухих веществ не мнее 30% и содержанием сырого протеина в нём не менее 15%.

Пример 4. Кормовой продукт, обогащённый протеином, биоэлементами меди, и марганца для ремонтных хрячков и свинок

Нормы кормления ремонтных хрячков и свинок составлены таким образом, чтобы в период выращивания от 40 до 120-150 кг имеют среднесуточный прирост на уровне, свинки 550-600 и хрячки 600-650 граммов. При выращивании ремонтного молодняка недопустимы как более низкие, так и более высокие приросты. Кормов животного или микробного происхождения составляют в них 3-5% по питательности [26]. Большое значение имеет балансирование рационов по протеину и незаменимым аминокислотам, при нашей кормовой базе по лизину, что может быть скорректировано для обеспечения норм кормления ремонтных хрячков и свинок кормовым продуктом, обогащённый протеином с помощью ферментации молочного пермеата, производимому по Примеру 4.

При производстве кормового продукта для восполнения дефицита белка иода, меди, цинка, железа и марганца у ремонтных хрячков и свинок, осуществляемого в специализированном цехе биотехнологического производства, в пермеат для получения питательной среды и последующей её ферментации добавляют минеральные вещества в количествах, указанных в табл. 3, при этом функциональные количества минеральных компонентов рассчитаны по рецептуре премиксов для ремонтных хрячков и свинок КС-1 с учётом обеспечения 15% 1 л продукта, для меди - 5% в 1 л продукта

Таблица 3. Состав минеральных добавок функционального кормового продукта для ремонтных хрячков и свинок

Минеральный компонент (биоэлемент) Содержание биоэлемента 1000 г готового продукта - порядок биоэлемента Добавление в пермеат при получении питательной среды для ферментации Соединение Коэффициент пересчёта в соединение Добавление в питательную среду соединения, на 1 л с учетом содержания в сырье и последующей ферментации Азот в составе карбамида с учетом его биотрансформации в протеин, г 4,7 - макроэлемент первого порядка Карбамид, или мочевина 2,143 10,1 г Цинк, г 8 - макроэлемент первого порядка Цинк сернокислый, или сульфат цинка 2,470 3 г Железо, г 4 - макроэлемент первого порядка Железо сернокислое закисное, или Сульфат железа (II) семиводный 4,964 3 г Марганец, г 3 - макроэлемент первого порядка Марганец сернокислый, или сульфат марганца (II) 2,376 1 г Медь, мг 160 - миллиэлемент третьего порядка Медь сернокислая, или сульфат меди (II) пятиводный 3,930 0,1 г Йод, мг 40 - миллиэлемент второго порядка Калий йодистый 1,328 0,01 г

* 10,1 г/л мочевины при эффективности биотрансформации в белок и аминокислоты 70% переводят 4,7 г/л азота в дополнительные к их содержанию в питательной среде 5,2% белка, полипептидов и аминокислот, при получении кормового продукта в жидком виде без последующего концентрирования. При необходимости дополнительного обогащения белковыми веществами продукта используется полунепрерывный процесс ферментации с периодической подпиткой субстратом, представляющем собой сусло.

В качестве компонентов, вносимых в ферментёр используют восстановленный пермеат из сухого пермеата до этого содержания сухих веществ 54-55% добавляют измельченный картофель с соблюдением соотношения между пермеатом и измельченным крахмалосодержащим сырьём 1:1,5 по сухим веществам, биоэлемент азот в виде карбамида, дополнительные вещества в виде биоэлементов неорганических соединений для получения белково-минерального функционального кормового продукта, стандартного по содержанию белка и дефицитных для животных биоэлементов, для которых продукт предназначен, получая сусло.

Сусло нагревают до (59±1)°С, вносят ферментный препарат Амилосубтилин, содержащий одновременно фермент класса альфа-амилаз и бета-амилаз и выдерживают 60 мин, при периодическом помешивании, таким образом, пастеризация совмещается с ферментативным гидролизом крахмала или крахмалосодержащего сырья. Ферментный препарат вносят растворёнными в небольшом количестве теплой воды.

Далее проводят охлаждение сусла до температуры (33±1)°С, внесение культуры Lactobacillus в виде бактериального препарата и препарата содержащего, ферментацию до снижения 4,0-4,6 ед. рН, охлаждение до (30±1)°С и внесение в полученное сусло культуры кормовых дрожжей верхового брожения Saccharomyces cerevisiae, дальнейшую ферментацию сусла культивированием в течение 36 часов с аэрацией до концентрации клеток не менее 10⁷ КОЕ в 1 мл, охлаждение.

Полученное в жидком виде без фильтрации ферментированное сусло смешивают с сухими компонентами, входящими в рецептуру кормового продукта.

Рекомендуемая норма добавления в рацион варьирует в зависимости от нормы перевариваемого протеина, зависящей от возраста, физиологического состояния, нагрузки, живой массы, периода: летний или зимний и продуктивности животного [26].

Кормовой продукт, полученный по этому способу, включает в себя по меньшей мере: высокое содержание протеина, обогащающих биоэлементов, и живые пробиотические культуры и предназначен для приготовления специальных комбикормов в соответствии с функциональными изменениями пищеварительной системы животных и их потребности в питательных веществах.

Пример 5. Концентрированный кормовой продукт, обогащённый протеином, биоэлементами сера, медь, цинк, марганец, кобальт для овцематкок и молодняка овец старше 4 мес.

В рацион овец включают не более 30% концентрированных кормов, в отдельных случаях дача концентрированных кормов может быть увеличена [30].

При производстве концентрированного кормового продукта для восполнения дефицита белка серы, меди, цинка, марганца, кобальта для овцематкок и молодняка овец, осуществляемого в специализированном цехе биотехнологического производства, в пермеат для получения питательной среды и последующей её ферментации в качестве компонентов, вносимых в ферментёр используют восстановленный пермеат из сухого пермеата до этого содержания сухих веществ 54-55%, измельченное зерновое крахмалосодержащее сырьё с соблюдением соотношения между пермеатом и измельченным крахмалосодержащим сырьём 1,0:1,5 по сухим веществам, биоэлемент азот в виде карбамида. количестве, указанном в табл. 4.

Таблица 4. Состав минеральных добавок функционального кормового продукта для овцематкок и молодняка овец

Минеральный компонент (биоэлемент) Содержание биоэлемента 1000 г готового продукта - порядок биоэлемента Добавление в пермеат при получении питательной среды для ферментации Соединение Коэффициент пересчёта в соединение Добавление в питательную среду соединения, на 1 л с учетом содержания в сырье и последующей ферментации и концентрирования Азот в составе карбамида с учетом его биотрансформации в протеин, г 3,0 - макроэлемент первого порядка Карбамид, или мочевина 2,143 6,5 г

* 10,1 г/л мочевины при эффективности биотрансформации в белок и аминокислоты 70% переводят 3,0 г/л азота в дополнительные к их содержанию в питательной среде 10,2% белка, полипептидов и аминокислот, при получении концентрированного кормового продукта с массовой долей сухих веществ не мнее 30%. При необходимости дополнительного обогащения белковыми веществами продукта используется полунепрерывный процесс ферментации с периодической подпиткой субстратом, представляющем собой сусло.

Сусло нагревают до (69±1)°С, вносят ферментный препарат Кормомикс - универсальный микробиологический препарат, содержащий одновременно группу ферментов, включая ферменты класса альфа-амилаз и бета-амилаз и выдерживают 60 мин, при периодическом помешивании, таким образом, пастеризация совмещается с ферментативным гидролизом крахмала или крахмалосодержащего сырья. Ферментный препарат вносят растворёнными в небольшом количестве теплой воды.

Далее проводят охлаждение сусла до температуры (33±1)°С, внесение культуры Lactobacillus в виде бактериального препарата и препарата БК-Углич-ПРО, содержащего Propionibacterium freudenreichii, ферментацию до снижения 4,0-4,6 ед. рН, охлаждение до (30±1)°С и внесение в полученное сусло культуры кормовых дрожжей верхового брожения Saccharomyces cerevisiae, дальнейшую ферментацию сусла культивированием в течение 48 часов с аэрацией до концентрации клеток не менее 10⁷ КОЕ в 1 мл, охлаждение.

Дополнительные вещества в виде биоэлементов неорганических соединений для получения белково-минерального функционального кормового продукта, стандартного по содержанию белка и дефицитных для животных биоэлементов в продукте, получаемому по Примеру 5, добавляются после фильтрации.

В полученное в жидком виде ферментированное сусло после фильтрации и получения белково-углеводной основы стандартизируют по минеральным веществам, смешивая с сухими компонентами, входящими в рецептуру кормового продукта, по табл. 5, при этом содержание биоэлементов в продукте доводят до количества не менее 15% от разработанного Всероссийский НИИ овцеводства и козоводства ВНИИОК рецептуре премикса П80-1 [26].

Таблица 5. Минеральные добавки в рецептуре функционального кормового продукта для овцематкок и молодняка овец старше 4 мес.

Минеральный
компонент (биоэлемент) Содержание биоэлемента 1000 г готового продукта - порядок биоэлемента Добавление в пермеат при получении питательной среды для ферментации Соединение Коэффициент пересчёта в соединение Добавление продукт соединения, на 1000 г Марганец, г 2 - макроэлемент первого порядка Марганец сернокислый, или сульфат марганца (II) 2,376 0,72 г Цинк, г 2 - макроэлемент первого порядка Цинк сернокислый, или сульфат цинка 2,470 0,75 г Медь, мг 200 - миллиэлемент третьего порядка Медь сернокислая, или сульфат меди (II) пятиводный 3,930 0,12 г Кобальт, мг 100 - миллиэлемент третьего порядка Кобальт хлористый, или хлорид кобальта (II) шестиводный 4,037 0,06 г

Кормовой продукт, полученный по этому способу, включает в себя по меньшей мере: высокое содержание протеина, обогащающих биоэлементов и живые пробиотические культуры, ферменты.

Литература

1. Патент на изобретение RU 2813886. Способ производства функционального кормового продукта для сельскохозяйственных животных.

2. Кормление животных с основами кормопроизводства / Коробов А.П., Сивохина Л.А. // ФГБОУ ВО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2017. - 126 с.

3. Борзенкова И.С. Использование кормовой дрожжевой добавки в молочном скотоводстве // Научный журнал молодых ученых. 2020. №4 (21). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-kormovoy-drozhzhevoy-dobavki-v-molochnom-skotovodstve

4. Обзоры и прогнозы. Рынок протеиновых ингредиентов комбикормов https://www.tsenovik.ru/articles/obzory-i-prognozy/rynok-proteinovykh-ingredientov-kombikormov/

5. Туршатов М.В., Кононенко В.В., Леденев В.П., Кривченко В.А. и др. Технологические основы получения белковых кормопродуктов при переработке крахмалсодержащего сырья в биотехнологическую и химическую продукцию // Хранение и переработка сельхозсырья. 2018. №2.

6. Рябцева С.А. Дрожжи в переработке молочного сырья : монография / С.А. Рябцева, А.А. Котова, А.А. Скрипнюк. - СанктПетербург : Лань, 2023. - 120 с.

7. Фоменко И.А., Керимова Г.М. Биоконверсия растительных отходов в кормовые и пищевые дрожжевые препараты // Новые технологии. 2022. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biokonversiya-rastitelnyh-othodov-v-kormovye-i-pischevye-drozhzhevye-preparaty

8. Патент 2159287. Способ получения белковой кормовой добавки.

9. Колодина Е.Н. Антагонистические свойства Rhodotorula spp., изолированных из природных источников Известия Оренбургского государственного аграрного университета. Зоотехния. 2023. No 4 (102) С. 331-336.

10. Текутьева Л.А., Сон О.М., Подволоцкая А.Б, Скуртол И.А. Технологический комплекс производства кормовых белковых концентратов // Вестник науки и образования. 2018. №12 (48). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologicheskiy-kompleks-proizvodstva-kormovyh-belkovyh-kontsentratov-1

11. Полянская И.С., Куренкова Л.А., Богатырёва Е.В., Фоменко П.А., Забегалова Г.Н. Вологодский функциональный кормовой продукт для сельскохозяйственных животных // Молочнохозяйственный вестник. 2018. №2 (30). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vologodskiy-funktsionalnyy-kormovoy-produkt-dlya-selskohozyaystvennyh-zhivotnyh

12. Патент RU 2786910. Способ производства функционального кормового продукта для сельскохозяйственных животных.

13. Поромонов Я.С., Ничипоренко А.А., Полянская И.С., Воропай Л.М., Семенихина В.Ф., Стоянова Л.Г. Функциональные продукты для животных на основе гидролизата молочной сыворотки / Молочная промышленность. 2022. № 9. С. 56-57.

14. Мельникова Е.И., Богданова Е.В., Павельева Д.А. Состав и функционально-технологические свойства пермеата подсырной сыворотки. Хранение и переработка сельхозсырья. 2022. №(1). С. 223-232.

15. Храмцов Г., Василисин С.В., С. А. Рябцева С.А. [и др.]. - 2-е изд., перераб. и доп. - Санкт-Петербург : ГИОРД, 2022. - 632 с.

16. Полянская И.С., Катаранов Г.О., Закрепина Е.Н. Использование сухого перемеата в биосинтезе кормового белка / Актуальная биотехнология. 2021. №1(35). С. 98.

17. Рябцева С.А., Храмцов А.Г., Сазанова С.Н., Чеденова А.Б., Бало Ю.А. Применение подсырной сыворотки и УФ-пермеата для культивирования дрожжей-продуцентов лактаз Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2023. № 4 (393). С. 70-75.

18. Зеленина О.В., Ермошина Е.В. Нормированное кормление сельскохозяйственных животных // Кормление животных с основами кормопроизводства. Калуга, 2020. С. 46-77.

19. Мировое производство кормов для КРС сокращается / Цифровая платформа знаний АгроЭкоМиссия https://agriecomission.com/news/mirovoe-proizvodstvo-kormov-dlya-krs-sokrashchaetsya

20. Метод кейсов при изучении технологии и организации производства молока и молочных продуктов / И.С. Полянская, С.М. Аглиулин, О.А. Кучнова. - Москва : РУСАЙНС, 2024. - 256 с.

21. Патент RU 2315811. Способ обработки крахмала.

22. Патент RU 2609282. Способ производства функционального продукта.

23. Хромова Н.Ю. Биотехнологическая конверсия зернового сырья для получения пробиотических продуктов и кормовых белковых добавок. М. : Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева. 2019. 167 с.

23. Храпова А.В. Эпифитные дрожжи высших грибов как объекты для получения белковых кормовых продуктов. Оболенск, 2020. 158 с.

24. Катаранов Г.О., Полянская И.С., Закрепина Е.Н., Воропай Л.М., Семенихина В.Ф. Биосинтез кормового белка с использованием молочной сыворотки // Молочная промышленность. 2021. № 8. С. 56-58.

25. Патент RU 2786910. Способ производства функционального кормового продукта для сельскохозяйственных животных.

26. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Справочное пособие. 3-е издание, переработанное и дополненное. / Под ред. А. П. Калашникова, В. И. Фисинина, В. В. Щеглова, Н. И. Клейменова. - Москва. 2003. - 456 с.

27. Решение Комиссии Таможенного союза от 09.12.2011 № 880 (ред. от 25.11.2022) О принятии технического регламента Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции». ТР ТС 021/2011. - М: Центрмаг. - 2023. - 212 с. - Текст: непосредственный.

28. Фоменко П.А., Богатырева Е.В. Причины фальсификации сырого протеина в кормах и способы ее выявления // Молочнохозяйственный вестник. 2022. №1 (45). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prichiny-falsifikatsii-syrogo-proteina-v-kormah-i-sposoby-ee-vyyavleniya

29. Принципы составления рационов. Корма и кормление сельскохозяйственной птицы /И. Б. Измайлович. - Горки : БГСХА, 2021. - 60 с.

30. Кормление овец. Фермерство. Животноводство. https://big-fermer.ru/

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при производстве кормовых белковых продуктов для продуктивных животных и характеризуется ферментацией питательной среды на основе сгущённого пермеата молочной сыворотки, крахмала или крахмалосодержащего сырья, биоэлементов в виде неорганических соединений, пастеризация совмещается с ферментативным гидролизом крахмалосодержащего сырья. Вносимые в ферментёр компоненты содержат сгущённый пермеат молочной сыворотки с содержанием 54-55% сухих веществ, или восстановленный пермеат из сухого пермеата до этого содержания сухих веществ, в качестве дополнительных питательных веществ крахмал или крахмалосодержащее сырье с соблюдением соотношения между пермеатом и раствором крахмала или измельченного крахмалосодержащего сырья от 1:1 до 1:2 по сухим веществам, биоэлемент азот в виде карбамида и биоэлементы в виде неорганических соединений, получая сусло, которое нагревают до 58-70°С, после этого вносят ферментные препараты из класса альфа-амилаз и бета-амилаз последовательно, причем второй фермент после 30 мин выдержки с первым ферментом, и выдерживают суммарно 60 мин, при периодическом помешивании, или вносят один ферментный препарат, содержащий одновременно фермент класса альфа-амилаз и бета-амилаз единовременно, и выдерживают 60 мин, таким образом, пастеризация совмещается с ферментативным гидролизом крахмалосодержащего сырья. Далее проводят охлаждение сусла до температуры (33±1)°С, внесение культуры Lactobacillus и препарата БК-Углич-ПРО, или содержащего Propionibacterium freudenreichii, ферментацию до снижения рН 4,0-4,6, охлаждение до (30±1)°С и ферментацию культуры кормовых дрожжей в течение 36-48 часов с аэрацией. Далее производится фильтрование полученной белково-углеводной или белково-дрожжевой биомассы на сепараторе, или дальнейшее использование её в жидком виде. Изобретение обеспечивает упрощение способа получения белково-минерального функционального кормового продукта из пермеата молочной сыворотки и гидролизата крахмала или крахмалосодержащего сырья по сравнению с известными методами, а также доступность способа для условий кормо- и биотехнологических цехов, находящихся в приближенных к месту потребления кормового дрожжевого протеина регионах. 5 табл., 5 пр.

Способ производства кормового продукта, характеризующийся внесением компонентов в ферментёр, добавлением питательных веществ, перемешиванием, пастеризацией, охлаждением до температуры 33±1°С, внесением культуры Lactobacillus и препарата БК-Углич-ПРО, или содержащего Propionibacterium freudenreichii, ферментацией до снижения рН 4,0-4,6, охлаждением до 30±1°С и внесением культуры кормовых дрожжей верхового брожения Saccharomyces cerevisiae, культивированием в течение 36-48 часов с аэрацией до концентрации клеток не менее 10⁷ КОЕ в 1 мл, возможной фильтрацией, затем охлаждением биомассы до 10°С, отличающийся тем, что вносимые в ферментёр компоненты содержат сгущённый пермеат молочной сыворотки с содержанием 54-55% сухих веществ, или восстановленный пермеат из сухого пермеата до этого содержания сухих веществ, в качестве дополнительных питательных веществ крахмал или крахмалосодержащее сырье с соблюдением соотношения между пермеатом и раствором крахмала или измельченного крахмалосодержащего сырья от 1:1 до 1:2 по сухим веществам, биоэлемент азот в виде карбамида и биоэлементы в виде неорганических соединений, получая сусло, которое нагревают до 58-70°С, после этого вносят ферментные препараты из класса альфа-амилаз и бета-амилаз последовательно, причем второй фермент после 30 мин выдержки с первым ферментом, и выдерживают суммарно 60 мин, при периодическом помешивании, или вносят один ферментный препарат, содержащий одновременно фермент класса альфа-амилаз и бета-амилаз единовременно, и выдерживают 60 мин, таким образом, пастеризация совмещается с ферментативным гидролизом крахмалосодержащего сырья.