СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОПРЕПАРАТА ДЛЯ КОРМОПРОИЗВОДСТВА

Изобретение относится к биотехнологии и сельскому хозяйству, в частности к кормопроизводству, и может быть использовано при производстве препаратов для консервирования зеленой массы растений.

Известен способ получения бактериальной закваски для силосования кормов (пат. РФ №1091549, кл. C12N 1/20, C12N 1/02, 1981), включающий использование маточного материала идентифицированных по виду культур молочнокислых и пропионово-кислых бактерий, выращивание бактерий на жидкой питательной среде, концентрирование бакмассы, нейтрализацию щелочью и последующее высушивание путем распыления в защитной среде.

Известен способ получения закваски для силосования кормов (пат. РФ №2265655, кл. C12N 1/20, C12R 1:46, C12R 1:25, 2003), включающий использование маточного материала идентифицированных по виду культур молочнокислых и пропионово-кислых бактерий, получение ассоциации штаммов молочнокислых и пропионово-кислых бактерий, которые затем смешивают с крупой зерновых или бобовых культур либо которыми заквашивают пастеризованное молоко. Изобретение позволяет получить силос с хорошей усвояемостью, обогащенный витамином В₁₂, увеличить содержание питательных свойств силоса, снизить себестоимость получаемого силоса.

Известен биопрепарат для консервирования свекловичного жома для получения животных кормов, способ проведения консервирования с ним (Заявка №2012126498, 2012), включающий культуру бактерий рода Bacillus, суспендированный в питательной среде, который вносят в свекловичный жом при концентрации 1 л на 80 т исходного свекловичного жома с влажностью от 70 до 80%, осуществляют закладку свекловичного жома для консервирования, после чего производят трамбовку и герметично укрывают.

Недостатком известных способов получения заквасок для силосования является трудоемкость и сложность технологии культивирования отселекционированных штаммов микроорганизмов, необходимость приобретения маточного материала определенных штаммов микроорганизмов, что отражается на себестоимости и в дальнейшем - на цене реализации готовой закваски для силосования кормов. Кроме того, наладить производство таких биопрепаратов можно только в специализированных микробиологических лабораториях.

Недостаток сухих заквасок для силосования кормов состоит в том, что их трудно распределить равномерно при заготовке силоса, они могут действовать только там, куда попали, что сказывается на качестве корма. И обычно бактериальные закваски требуют специальной подготовки перед внесением в силосуемую массу, что увеличивает трудоемкость процесса силосования.

Наиболее близким к заявленному по технологической сущности является способ получения жидкофазного биосредства для растениеводства и земледелия (патент РФ №2365568, кл. С05Р 11/00, 2009, прототип), предусматривающий проведение процесса ферментации торфонавозной смеси, обогащенной биологически активной добавкой, с последующей экстракцией растворителем твердофазного продукта ферментации и фильтрацией экстрагированной массы. В качестве биологически активной добавки используют золу лиственных пород в количестве 3% от массы торфонавозной смеси, процесс ферментации проводят в три стадии: первую - в течение 48 ч при температуре 37°C, вторую - в течение 24 ч в температурном интервале 55-60°C, третью стадию - в течение 48 ч при температуре 37°C, при этом осуществляют продувку смеси воздухом в продольном и поперечном направлениях в течение 30 мин через каждые 24 ч, кроме того, в качестве растворителя твердофазного продукта ферментации берут 1%-ный раствор калия фосфорнокислого, а экстракцию проводят в течение 48 ч при температуре 22°C.

Конечный продукт - жидкофазное биосредство (ЖФБ) с высоким уровнем биогенности, питательности и физиологичности, используемое для улучшения роста и развития растений, а также для активизации почвенно-микробиологических процессов. Данное жидкофазное биосредство используют в качестве биопрепарата для силосования козлятника восточного (патент РФ №2437567, кл. C1 А23К 3/00, 2010). Но, поскольку известное биосредство предназначено для активизации процессов роста и развития растений, технология его получения направлена на активизацию другого сообщества микроорганизмов, чем это необходимо для эффективного проявления свойств закваски для силосования. Путем модификации технологии получения ЖФБ, можно получить новый, более эффективный биопрепарат для силосования кормов.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в разработке недорогого и эффективного нового биопрепарата для силосования, расширяющего ассортимент имеющихся комплексных биологических препаратов и обеспечивающего высокое качество силоса.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в расширении ассортимента биопрепаратов, в получении нового биопрепарата для силосования многолетних трав, эффективного и недорогого, простого в производстве, использование которого в кормопроизводстве обеспечит повышение качества силосуемых кормов и улучшение экологической обстановки окружающей среды.

Технический результат достигается тем, что в способе получения биопрепарата для кормопроизводства, предусматривающем проведение процесса ферментации смеси торфа и органических отходов, обогащенной биологически активной добавкой, в три стадии: первую - в течение 48 ч при температуре 37°C, вторую - в течение 24 ч в температурном интервале 55-60°C, третью стадию - в течение 48 часов при температуре 37°C, с последующей экстракцией твердофазного продукта ферментации 1%-ным раствором калия фосфорнокислого в течение 48 ч при температуре 22°C и фильтрацией экстрагированной массы, в качестве органических отходов используют птичий помет, а в качестве биологически активной добавки - отходы мукомольного производства в количестве 5% от массы торфопометной смеси, при этом исходную смесь для ферментации подкисляют 50% уксусной кислотой в дозе 15 мл на 1 кг торфопометной смеси, а процесс ферментации проводят в анаэробных условиях. Компоненты торфопометной смеси берут в соотношении 50:50. Фильтрацию экстрагированной массы проводят под давлением до 3 атм.

Высокая степень обогащенности торфа гуминовыми кислотами, аминокислотами и микроэлементами свидетельствует о целесообразности и перспективности его применения в качестве сырья, в нем содержится много азота. Обладая бактерицидными свойствами и кислой реакцией, торф подавляет развитие патогенных микроорганизмов.

Птичий помет содержит в своем составе большое количество азота и фосфора. Также птичий помет богат микроэлементами, в нем содержится марганец, цинк, кобальт, медь, железо и др. Примерно 3/4 сухого вещества составляет органическое вещество. Высокое содержание питательных веществ в помете обеспечивает развитие в нем большого количества различных микроорганизмов, в том числе и молочнокислых. Но при неправильном хранении птичий помет становится источником загрязнения окружающей среды и рассадником вредной микрофлоры. В связи с этим проблема утилизации и использования птичьего помета очень актуальна.

Отходы мукомольного производства (ОММП) являются побочным продуктом переработки зерна и представляют собой чешуйки и более мелкого размера крупку, состоящую из оболочек зерна и зародышей. Их влажность не должна превышать 15%. ОММП богаты витаминами группы В и органической формой фосфора (фитином), никотиновой и пантотеновой кислотами. В них также много минеральных солей, но сравнительно мало кальция. ОММП содержат значительное количество крахмала и клетчатки. ОММП - дешевый и доступный для производства продукт, введение его в исходную смесь способствует стимуляции процесса ферментации, так как обогащает смесь витаминами и биологически активными веществами. Внесение отходов мукомольного производства в исходную торфопометную смесь в дозе 5% активизировало развитие микрофлоры, и в частности, молочнокислых микроорганизмов, изначально присутствующих в исходном сырье и потребляющих в качестве источника питания легкогидролизуемые углеводы.

Процесс силосования происходит за счет роста и развития в консервируемой растительной массе молочнокислых микроорганизмов. Чтобы создать для них наиболее благоприятные условия, исходную смесь подкисляют уксусной кислотой как наиболее дешевой и доступной, кроме того, уксусная кислота, участвуя в процессах пищеварения жвачных животных, является полезной для них.

В результате осуществления процесса ферментации создаются благоприятные условия для активного развития микроорганизмов. На первой стадии процесса, которая протекает 48 часов при температуре 37°С, наблюдается рост и развитие разных видов микроорганизмов, для которых данная температура является оптимальной, - это мезофильные микроорганизмы, аэробные и анаэробные, развивающиеся за счет остаточного количества воздуха, который содержится в исходной смеси. За время проведения первой стадии процесса ферментации развивающиеся в ферментируемой массе микроорганизмы продуцируют ферменты, участвующие в процессах преобразования.

Вторая стадия процесса протекает при температуре пастеризации 55-60°C, поэтому губительна для патогенной микрофлоры. Тем самым обеспечивается санитарно-гигиеническая чистота получаемого биопрепарата. Третья стадия процесса ферментации, протекающая в течение 48 часов при температуре 37°C, направлена на дальнейшую активизацию мезофильной молочнокислой микрофлоры с целью ее увеличения и сохранения в конечном биопрепарате.

Вторая и третья стадии процесса ферментации протекают уже в строго анаэробных условиях, так как весь остаточный воздух был уже израсходован микроорганизмами на первой стадии процесса. Анаэробные условия исключают развитие аэробной гнилостной микрофлоры и стимулируют развитие молочнокислых микроорганизмов, являющихся факультативными аэробами.

Таким образом, именно такой температурный и воздушный режим процесса ферментации и данная продолжительность этого процесса позволяет молочнокислым микроорганизмам достичь своего максимального развития. Кроме того, предварительное обогащение исходной смеси отходами мукомольного производства позволяет активизировать рост и развитие микроорганизмов, а подкисление исходной смеси дает приоритет в развитии и доминировании молочнокислой микрофлоры.

Твердофазный продукт ферментации подвергают экстракции 1%-ным раствором калия фосфорнокислого (K₂HPO₄) в течение 48 часов при температуре 22°C. В этот период под влиянием калия фосфорнокислого происходит извлечение питательных компонентов в раствор. При этом К₂НРО₄ одновременно выступает в качестве активатора микробиологической деятельности как источник питания и энергии для микроорганизмов.

Калий и фосфор являются одними из важнейших биогенных элементов: ионы калия повышают интенсивность окислительных реакций, оказывают значительное воздействие на образование белков, участвуют в активном транспорте ионов через мембрану клеток, усиливают их функциональную активность, а фосфор входит в состав нуклеотидов, нуклеиновых кислот, фосфопротеидов, фосфолипидов, многих коферментов и других органических соединений. Известно, что химические реакции с участием фосфора составляют основу энергетики живой клетки.

Экстракция продукта ферментации направлена на получение раствора, включающего вещества, способные влиять на активизацию процесса силосования растительных кормов.

После этих двух основных технологических операций осуществляют фильтрацию экстрагированной массы под давлением сжатого воздуха до 3 атм для максимального отделения мелкодисперсной твердой фазы. В итоге получается жидкофазный биопрепарат с высоким уровнем биогенности, питательности и физиологичности как результат процессов преобразований, протекающих в ферментируемой и экстрагируемой массе, что позволяет использовать его в качестве закваски для силосования кормов.

Наличие новых технологических приемов и их сочетание с известными, применение новой биологически активной добавки и подкислителя позволяет получить новый биопрепарат с новыми свойствами, которые позволяют успешно использовать его в кормопроизводстве как закваску для силосования.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На чертеже изображена схема, поясняющая способ получения биопрепарата для кормопроизводства.

В таблице 1 представлена характеристика биопрепарата; в таблицах 2, 3 и 4 - эффективность использования полученного биопрепарата при силосовании разных культур.

Способ получения биопрепарата для кормопроизводства включает следующие операции:

- измельчение птичьего помета и торфа, взятых в соотношении компонентов 50:50;

- перемешивание измельченных компонентов;

- введение в смесь отходов мукомольного производства в количестве 5 мас.% торфопометной смеси;

- дополнительное перемешивание смеси;

- введение в смесь уксусной кислоты 50%-ной концентрации в дозе 15 мл на 1 кг торфопометной смеси;

- дополнительное перемешивание смеси;

- проведение процесса ферментации в анаэробных условиях в три стадии: первую стадию проводят при температуре 37°C в течение 48 часов, вторую - в температурном интервале 55-60°C в течение 24 часов, третью - при температуре 37°C в течение 48 часов;

- проведение процесса экстракции твердофазного продукта ферментации при температуре 22°C в течение 48 часов растворителем, в качестве которого берут 1%-ный раствор калия фосфорнокислого;

- фильтрацию экстрагированной массы под давлением до 3 атм.

Пример конкретного выполнения заявленного способа. Данный способ получения биопрепарата для кормопроизводства осуществлен с использованием запатентованной в ГНУ ВНИИМЗ поточной линии, предназначенной для получения жидкофазных биологически активных средств (патент РФ на ПМ №93392, кл. C05F 3/00, 2009).

Готовят исходную смесь из 100 кг птичьего помета и 100 кг торфа. Исходное сырье тщательно измельчают и перемешивают до получения однородной массы. Далее полученную смесь обогащают отходами мукомольного производства в количестве 10 кг, перемешивают, добавляют 3 л 50%-ной уксусной кислоты. Снова все перемешивают и загружают в корпус ферментера. После этого начинается трехстадийный ферментационный процесс.

Первую стадию проводят при температуре 37°C в течение 48 часов. На второй стадии смесь нагревают до 55-60°C в течение 24 часов. Третью стадию проводят при температуре 37°C в течение 48 часов.

Продукт ферментации, представляющий собой твердый сыпучий материал, поступает в экстрактор. Одновременно в резервуар экстрактора подают растворитель (экстрагент) - 1%-ный раствор К₂НРО₄ в количестве 580,7 л (для получения в конечном итоге маточного 10%-ного раствора биопрепарата). Экстракцию проводят при температуре 22°C в течение 48 часов. По окончании экстракции экстрагированную массу подвергают фильтрации.

Новый биопрепарат для силосования, полученный по предлагаемому способу, имеет богатый состав (табл.1) и представляет собой жидкость темно-коричневого цвета, со специфическим запахом, возможен осадок, рН 6,5-7,5. Данный биопрепарат предлагается для использования в кормопроизводстве в качестве закваски для силосования растительного сырья (табл.2, 3, 4). Наличие в его составе микрофлоры, ферментов и легкогидролизуемых углеводов позволяет отнести его к группе комбинированных биологических препаратов. Входящие в состав биопрепарата углеводы необходимы для питания молочнокислых микроорганизмов, участвующих в процессе создания кислой среды в силосуемой массе. Ферменты, присутствующие в биопрепарате, обладают способностью расщеплять полисахариды на глюкозу и фруктозу, наиболее доступные углеводы для молочнокислых бактерий. Содержание большого количества молочнокислых микроорганизмов обеспечивает активизацию процессов силосования и обогащение готового корма переваримыми питательными и биологически активными веществами.

Заявленный способ получения биопрепарата для кормопроизводства промышленно осуществим, а полученный данным способом биопрепарат применим в кормопроизводстве как закваска для силосования растительного сырья. В качестве примера конкретного применения полученного биопрепарата было заложено три опыта по силосованию, результаты которых приведены в таблицах 2, 3, 4, из которых можно сделать вывод, что, действительно, полученный заявленным способом биопрепарат способствует процессу силосования, обеспечивая получение корма высокого качества.

Так как в производстве нового биопрепарата используются отходы птицефабрик, то применение данной технологии предполагает улучшение экологической обстановки и уменьшение загрязнения окружающей среды. Производство нового биопрепарата достаточно простое и доступное, не требующее сложных и длительных специфических операций и дорогого сырья, благодаря чему полученный заявленным способом биопрепарат можно рекомендовать как эффективную закваску при приготовлении силоса, расширяя кормовую базу животноводства.