Способ получения белково-витаминного корма

(51) 23 1/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть реализовано в кормопроизводстве путем выращивания дрожжевой биомассы на любых сахарои крахмалосодержащих субстратах непосредственно в кормоцехах на малогабаритных установках с последующим обогащением грубых кормов протеином, витаминами группы В и другими биологически активными метаболитами кормовых дрожжей. Способ заключается в выращивании ассоциации отселекционированных штаммов дрожжейРКМ-0482,-0483 и-0481 с повышенными показателями скорости роста, активности накопления биомассы и содержания белка в клетках.(72) Саданов Аманкелди Курбанович Саубенова Маргарита Габбасовна Олейникова Елена Андреевна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт микробиологии и вирусологии Комитета науки Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОВИТАМИННОГО КОРМА Изобретение относится к способам получения кормов для сельскохозяйственных животных. Высокая эффективность использования дрожжевого белка в животноводстве вызвала необходимость разработки различных способов производства белка одноклеточных. Известен Способ получения кормовых дрожжей ( 2441392, опубл. 10.02.2012),относящийся к технологиям производства кормовых дрожжей из гидролизатов, получаемых при переработке отходов животноводческих комплексов. Предварительно измельченный навоз или подстилочный навоз с высоким содержанием соломы подвергают гидролизу серной кислотой с термообработкой. После инверсии, нейтрализации и очистки гидролизата в него добавляют измельченный облепиховый шрот и проводят аэрирование. Жидкую фазу отделяют от твердой фазы и в нее вводят питательные соли и дрожжи,проводят их выращивание,флотацию,сепарирование и сушку. Полученные кормовые дрожжи подвергают ультрафиолетовому облучению, при выращивании на жидкой фазе после сепарирования, при выращивании на твердой фазе - после сушки. Сушка препарата является наиболее энергоемким и затратным этапом производства, кроме того способы, связанные с кислотным гидролизом, не могут быть признаны эффективными, поскольку они помимо общих затрат на выращивание дрожжей требуют для своего осуществления наличия дефицитного кислотоупорного оборудования и дополнительных средств на приобретение реактивов. В способе, который может служить аналогом Способ производства белково-витаминного кормового продукта из отходов пивоварения ( 2396006, опубл. 10.08.2010), позволяющем получить белково-витаминный кормовой продукт с высоким содержанием сырого протеина, клетчатки, лизина и фосфора, смешивается дробина с белковым отстоем с последующим их обезвоживанием, смешением со сплавом, сушкой при температуре не выше 70 С с дальнейшим помолом совместно с зерновыми отходами и солодовыми ростками. Просеянный продукт после смешения с жидкими остаточными пивными дрожжами и лагерными осадками и частью суспензии от обезвоживания дробины до влажности тестообразной массы не более 55 подвергается гранулированию с последующей сушкой. Вышесказанное позволяет судить о высоких материальных затратах, требующихся для осуществления данного способа. К тому же производство этих препаратов должно быть приурочено к месту нахождения спиртового или пивоваренного производства,для удобства дальнейшего распространения препарата содержащая дрожжи биомасса должна быть подвергнута сушке, что требует дополнительных достаточно высоких затрат. Как спиртовые, так и пивоваренные дрожжи,относящиеся к сахаромицетам, содержат значительно меньше белка в своих клетках (максимум 35) чем кормовые дрожжи. Кроме того, продукты жизнедеятельности 2 как спиртовых, так и пивных дрожжей включают вещества, в частности сивушные масла, вредно действующие на организм сельскохозяйственных животных при регулярном употреблении такого кормового продукта. Существует Способ производства белкововитаминного корма ( 2203315, опубл. 27.04.2003), который отличается от вышеописанного тем, что в качестве среды для выращивания дрожжей используют отходы пищевой промышленности, в частности тонкодисперсную послеспиртовую барду с добавлением мелассы или осахаренного сусла. Продуцентами белоксодержащей биомассы служат кормовые дрожжиСК-4, отличающиеся более высокими показателями скорости роста и содержания белка в клетках, которые сочетают с дрожжами в соотношении 31. Способ позволяет получить полноценный белково-витаминный корм,утилизировать отходы спиртового производства,обеспечивает безотходное производство. Однако использование этого способа должно быть приурочено к спиртовому производству, а полученный кормовой продукт должен быть или использован на месте, или в случае необходимости транспортировки, должен быть высушен, что представляет дополнительные достаточно высокие материальные затраты, к тому же в готовый биопрепарат попадают сивушные масла,снижающие его качество. В качестве аналога может быть рассмотрен также Способ получения кормовой добавки для сельскохозяйственных животных ( 2345553,опубл. 10.02.2009), заключающийся в выращивании на основе отходов пивоваренного производства, а именно пивной дробины с добавлением солодовых ростков, муки зерноотходов ячменя, молочной сыворотки, воды и минеральных добавок пивных дрожжейв смешанной культуре с молочнокислыми бактериями. Культивирование микроорганизмов проводят в течение 20-22 часов,после чего проводят их фильтрацию в течение 5-6 часов и высушивание до содержания влаги 10-12. Как спиртовые, так и пивоваренные дрожжи,относящиеся к роду сахаромицетов, не являются признанными продуцентами белка, поскольку содержание протеина в их клетках обычно не превыщает 35. Являясь бродильными организмами, они значительно менее эффективно используют субстрат и, соответственно, меньше накапливают биомассы. Процесс их выращивания,требующий затрат энергии на аэрацию,перемешивание и поддержание температуры, вместе с фильтрацией растягивается до 25-28 часов, что снижает эффективность производства. Высушивание препарата к тому же является наиболее затратным этапом, производства. Имеется также заявка на Способ микробиологического производства кормового белка на основе зернового сырья ( 2011109853,опубл. 27.09.2012), включающий приготовление и обработку (осахаривание с помощью ферментов) водной суспензии зернового сырья, внесение в полученную суспензию источников азота и фосфора, непрерывный процесс выращивания дрожжей, концентрирование суспензии на вакуумвыпарке и сушку суспензии в сушильном аппарате с получением готового продукта. В качестве культуры-продуцента используют дрожжиВСБ-193, обладающие амилазной активностью. В качестве аналога также может быть рассмотрена заявка на Способ получения белковой кормовой добавки ( 2003105781,опубл. 27.11.2004),предусматривающий биоконверсию концентрированного многокомпонентного субстрата, а именно зерноотходов, ферментативный гидролиз содержащегося в них крахмала,последующее культивирование ассоциации дрожжей, плазмолиз и сушку биосуспензии. В качестве продуцентов белка используют ассоциацию дрожжей(ВКПМ-У-1218),(Кир 5-10 или Кир-5-6 и т.д.) и(Кир-2, Кир-01, Арх. и т.д.). Способ включает использование при приготовлении пульпы в качестве жидкой фазы горячих жидких отходов гидролизного производства послеспиртовой барды и/или конденсата (горячая оборотная вода) в смеси со спиртовым или фурфурольным лютерами. Использование трехком-понентной дрожжевой культуры в качестве продуцентов биомассы способствует более глубокой переработке субстрата и повышению продуктивности и устойчивости процесса. Однако дрожжи, в отличие от кормовых дрожжей, не являются общепризнанными продуцентами белка(содержат не более 35 белка) и характеризуются более низкой активностью накопления биомассы. Хотя название штамма свидетельствует о наличии у него амилолитической активности, это не исключает необходимости ферментативного гидролиза крахмала среды при ее подготовке к выращиванию микроорганизмов. Сахаромицеты к тому же являются бродильными организмами, что имеет следствием потерю углеводов и накопление в готовом продукте нежелательных и даже вредных компонентов, в частности сивушных масел. Время культивирования дрожжей для достижения желаемого результата затягивается до 14-17 часов. Описываемый способ, также как и другие способыаналоги может быть реализован только в непосредственной близости от другого основного производства, в данном случае гидролизного или производства спирта и в дальнейшем для его использования требуется транспортировка со всеми ее дополнительными расходами. Вышесказанное позволяет судить о низкой рентабельности перечисленных способов производства дрожжевой биомассы для использования в качестве кормовой добавки. Наиболее близким аналогом является Способ получения белкового корма (А.с.1317704 от 23.03.1984, А 23 1/14), относящийся к способам производства белкового корма из отходов крахмалопаточного производства. Способ заключается в следующем глютеновую суспензию отстаивают в течение 7-9 ч до концентрации сухих веществ 7-10, нейтрализуют аммиачной водой до рН 4,7-5,0, клейстеризуют содержащийся в ней крахмал и гидролизуют путем введения мультиэнзимной композиции (МЭК) в количестве 12-16 г на тонну исходной суспензии, в зависимости от содержания сухого вещества. Гидролиз проводят в течение 20-40 мин при 60-62 С, затем охлаждают дл 36-38 С и инокулируют смесью дрожжей,состоящей из культур 36,17-,- 21-,Иссыкский. Выращивание дрожжей проводят в дрожжерастильном чане при постоянном продувании воздуха (из расчета 60 м 3 на 1 м 3 дрожжуемой массы в час) в течение 6-9 ч. Затем проводят термолиз дрожжевых клеток при 75 С в течение 30 мин. В 1 т приготовленного описанным способом корма содержится 76 кг общего протеина или 63 кг переваримого протеина и 100 кормовых единиц. Недостатком способа является его приуроченность к крахмалопаточному производству, основанному на использовании кукурузы, которое отсутствует в Казахстане. Способ требует тщательного соблюдения заданных условий. Так, температура осахаривания должна быть строго в рамках 60-62 С, при ее повышении МЭК инактивируется и разрушается,при даже незначительном ее снижении процесс замедляется. Сущность изобретения Задачей изобретения является снижение дефицита белка в рационе сельскохозяйственных животных путем выращивания кормовых дрожжей в кормоцехах на любом сахарили крахмалсодержащем сырье с последующим обогащением дрожжевой биомассой грубых кормов непосредственно в местах кормления. Способ заключается в выращивании смешанной культуры отселекционированных в условиях непрерывного культивирования штаммов кормовых дрожжей 37 А (коллекционный номерРКМ-0482),21-В(коллекционный номерРКМ-0483) и 16 А (коллекционный номерРКМ-0481) в малом ферментере (малой дрожжанке) с последующим перекачиванием полученной массы в большой ферментер (большая дрожжанка) для размножения дрожжей при температуре 30-36 С(температуру поддерживают путем подогревания паром или охлаждения водой), с постоянным перемешиванием и периодической подачей воздуха. При перекачивании засевной культуры дрожжей в малой дрожжанке оставляют около 10 ее суспензии,после чего заливают свежеприготовленную охлажденную среду. Выращивание дрожжей в большой дрожжанке ведут от 6 до 9 ч. Количество дрожжевых клеток в поле зрения микроскопа к концу процесса должно достигать 30-50, а количество дрожжей в 1 л массы 3 6-7 г в пересчете на абсолютно сухие дрожжи, или 24-27 г прессованных. Значение рН среды поддерживают на уровне 4,5 - 5,0 путем добавления аммиачной воды или кислоты. В случае отсутствия патоки или другого сырья,содержащего моносахара, и использования для дрожжевания крахмалсодержащего сырья, такого как зерновая дерть, фуражная мука, комбикорм и др., для обогащения субстрата доступным для дрожжей источником углерода и энергии проводится осахаривание крахмала солодом проросшего зерна. Это исключает затраты на приобретение ферментного препарата, а также способствует обогащению как среды для выращивания дрожжей, так и полученного кормового продукта биологически активными веществами, синтезирующимися при проращивании зерна, благотворно действующими на процесс размножения дрожжевых клеток, а также на продуктивность сельскохозяйственных животных. Получение солода проросшего зерна проводят по общепринятой схеме. Наиболее простой способ замачивания - воздушно-водяной зерно в течение суток замачивают следующим образом 6 час выдерживают в воде, 4 час без воды до влажности 43-47. Наиболее благоприятная температура для замачивания 10-15 С, повышение ее способствует ускорению процесса, однако при этом усиливается развитие нежелательных микроорганизмов. После замачивания зерно проращивают в специальном устройстве, состоящем из 6-7 секций с сетчатым днищем. Для поддержания оптимальной температуры 15-20, а также улучшения доступа кислорода, прорастающее зерно необходимо не менее 2-х раз в сутки ворошить. Проращивание заканчивают через 3-5 суток. Дробленый солод смешивают с водой в соотношении 4-5 л воды на 1 кг солода. Полученное солодовое молочко вносят в разваренную и охлажденную до 6065 крахмалсодержащую среду в количестве 14-15 от веса крахмала. Осахаривание проводят в течение 1-1,5 ч в условиях периодического помешивания. После охлаждения среды до 30-36 и внесения дрожжевой суспензии и питательных солей ведут процесс выращивания дрожжей. Решение поставленной задачи с помощью данного способа приводит к получению следующего технического результата. Использование данного способа способствует более глубокой переработке субстрата с выходом абсолютно сухой биомассы дрожжей (АСД) до 60 от используемых редуцирующих веществ с общим содержанием белка в АСД от 50 до 55,обогащенной витаминами группы В и другими биологически активными метаболитами кормовых дрожжей. Способ может быть реализован в кормопроизводстве путем выращивания дрожжевой биомассы непосредственно в кормоцехах на малогабаритных установках с последующим обогащением грубых кормов. Предлагаемый способ имеет следующие преимущества Широкий спектр использования различных источников углерода и энергии указанными штаммами дрожжей способствует снижению конкуренции за источники питания между ними и более глубокой переработке субстрата с выходом АСД до 60 от используемых редуцирующих веществ, с общим содержанием белка в АСД от 50 до 55. Используемые штаммы дрожжей отличаются от исходных культур более высокими показателями скорости роста, активности накопления биомассы и содержания белка в клетках. В условиях непрерывного культивирования в режиме рН-стата проведена также адаптация дрожжевых штаммов друг к другу на уровне метаболитов. Штаммы кормовых дрожжей 37 А и 21-В характеризуются высокими показателями скорости роста,активности накопления биомассы и содержания белка в клетках при их выращивании на моносахарах,16 А обладает гемицеллюлазной и амилазной активностью, а также способностью утилизировать продукты метаболизма других кормовых дрожжей. Высокая метаболическая активность ассоциации способствует сокращению времени культивирования до 6-9 часов, что является существенным преимуществом способа из-за сокращения почти в два раза по сравнению со способами-аналогами затрат на культивирование.Преимуществом способа является его включение в цикл подготовки кормов к скармливанию, что исключает затраты на транспортировку, а соответственно и сушку препарата.Для реализации способа можетбыть использовано любое имеющееся в хозяйстве сахарили крахмалсодержащее сырье(патока,зерноотходы,фуражная мука,обедненные комбикорма и др.). Крахмалсодержащее сырье при этом подвергают осахариванию с помощью солода проросшего зерна, что способствует обогащению корма биологически активными веществами,оказывающими стимулирующее воздействие как на процессы размножения дрожжей, так и на продуктивность сельскохозяйственных животных.Штаммы различаются по своим физиологобиохимическим свойствам, что позволяет сохранять направленность и интенсивность процесса переработки субстрата в отклоняющихся от нормы параметрах культивирования,возможных в условиях кормоцехов. При использовании трехкомпонентной дрожжевой ассоциации с высокими показателями роста и активности потребления субстрата снижается возможность развития так называемых диких дрожжей вредителей любого дрожжевого производства.Процесс варки среды, требующий затрат энергии, соответствует требованиям приготовления кормов для скармливания, принятых в кормоцехах,где разваривание зерновой дерти, фуражной муки или обедненных комбикормов общепринято как в целях оптимизации процесса кормления, особенно для дойных коров, так и для предотвращения хищения сухих продуктов. То есть способ не требует дополнительных затрат, что способствует повышению его рентабельности, что также является преимуществом разработанного способа. Сущность изобретения поясняется следующими примерами. Пример 1 Выращивание ассоциации дрожжей проводили в условиях, приближенных к производственным. 1 л воды нагревали до 60-65, включали мешалку и вносили 20 г патоки. Среду перемешивали в течение 15-20 мин., затем мешалку выключали. Массу доводили до кипения и кипятили в течение 1-2 ч,охлаждали до 30-35 и вносили минеральные соли азота и фосфора. Расчет питательных солей проводили по количеству сахара в среде. На 20 г патоки, содержащей около 10 г сахара, необходимо внести 0,9 г мочевины или 2 г сернокислого аммония. Фосфорное питание в виде суперфосфатной вытяжки вносили в количестве 0,4 мл. В приготовленную среду вносили трехкомпонентную засевную культуру дрожжей 37,21-В и 16 А в количестве 10 по абсолютно сухому веществу от сахара. Выращивание проводили при 30-36 С, рН среды 4,5-5,0 с постоянным перемешиванием и периодической подачей воздуха в течение 7 час. К концу культивирования при микробиологическом контроле в поле зрения было обнаружено 38-42 клеток, количество дрожжей в 1 л массы составляло 30 г по сырому весу. Пример 2 10 л воды нагревают до 60-65, включают мешалку и вносят зерновую дерть в количестве 1 кг. Массу перемешивают в течение 15-20 мин, мешалку выключают, среду доводят до кипения и кипятят в течение 1 ч, охлаждают до 30- 35, вносят солодовое молочко в количестве 50 г. Осахаривание происходит в течение 1-1,2 час в условиях периодического перемешивания. 1 кг зерновой дерти содержал 450 г крахмала, при осолаживании 80 его перешло в сахар, хорошо ассимилируемый дрожжевыми клетками. В результате выращивания ассоциации дрожжей в течение 8 час было получено 50 г сырых дрожжей. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения белково-витаминного корма, включающий выращивание ассоциации кормовых дрожжей на малогабаритных установках непосредственно в кормоцехах с использованием любых сахар- или крахмалсодержащих субстратов,отличающийся тем, что в качестве продуцентов белка и витаминов используют ассоциацию отселекционированных штаммовРКМ-0482,-0483 и-0481. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании крахмасодержащего сырья его предварительно осахаривают солодом проросшего зерна.