Результат интеллектуальной деятельности: Способ приготовления функциональной кормовой добавки из зерна ячменя

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к приготовлению функциональной кормовой добавки из зерна ячменя для подкормки сельскохозяйственных животных и птиц.

Известен способ получения кормовой витаминной добавки, отличающийся измельчением исходного сырья, добавлением воды, тепловой обработкой полученного субстрата, ферментационным выращиванием дрожжей в условиях аэрации на питательной среде с последующим выделением целевого продукта, получают суспензию с концентрацией сухих веществ не менее 6% и в течение более 24 часов со времени приготовления консервируют гипохлоритом в виде 5% водных растворов в дозировке 0,005-0,01% к объему суспензии (по активному хлору) (пат. RU №2290831).

Недостатками способа получения кормовой витаминной добавки являются: значительные энергозатраты, проведение дополнительного приема, выращивание дрожжевых культур, а также использование консервирующих реагентов, что, в свою очередь, может оказывать неблагоприятное воздействие на организм сельскохозяйственных животных.

Известен также способ выращивания зеленых гидропонных кормов (пат. RU №2429592), включающий предварительное намачивание посевного материала активированной водой с рН 8-10, полученной путем электролиза, в разреженной среде при давлении 650-680 мм рт.ст. с одновременным перемешиванием в течение 5-9 мин с частотой вращения барабана 10 об/мин.

Недостатком указанного способа является применение для намачивания посевного материала вакуумной среды, создаваемой специальным устройством.

Наиболее близким аналогом-прототипом к заявленному является известный способ получения гидропонного зеленого корма, включающий намачивание семян в католите электроактивированной воды, полученном путем электроактивации 4-6% раствора сульфата аммония с рН 9-10, окислительно-восстановительным потенциалом (-800)-(-900) мВ, с удельным расходом количества электричества 0,062-0,070 А/ч на 1 л католита и анолита, с намачиванием в течение 3-5 часов при общей продолжительности проращивания 10 суток: первые 2 суток без освещения, последующие 8 суток - при освещении (пат. RU №2524538 - прототип).

Недостатком данного способа является значительная трудоемкость процесса проращивания зерна и его усложнения из-за применения двух фаз проращивания - без света и в его присутствии, а также образование на катоде аммиака во время электролиза, что может оказать неблагоприятное воздействие на организм сельскохозяйственных животных и птиц. Данный способ не позволяет сократить продолжительность проращивания без потери качества зеленого корма.

Известные способы не позволяют получить качественную функциональную кормовую добавку за максимально короткое время без дополнительных трудозатрат и потери качества сырья.

Техническим результатом является повышение энергии прорастания зерна ячменя, увеличение выхода биомассы и продуктивности растений (корма) за счет обеспечения защиты растений от болезней, а также упрощение технологического процесса проращивания зерна.

Технический результат достигается тем, что в способе приготовления функциональной кормовой добавки из зерна ячменя замачивают его с использованием анолита с рН 3,5-10,8 ед. и окислительно-восстановительным потенциалом 375-840 мВ, концентрацией кислорода 7,2-16,0 мг/л и хлора 0,003-0,007 мг/л, полученного путем контактной активации, при соотношении зерна к анолиту 1:2, после чего осуществляют проращивание зерна в течение 7-9 суток.

Новизна заявляемого способа приготовления функциональной кормовой добавки состоит в повышении энергии прорастания зерна ячменя и увеличении выхода биомассы и продуктивности растений (корма) за счет обеспечения защиты растений от болезней путем применения анолита с рН 3,5-10,8 ед. и окислительно-восстановительным потенциалом 375-840 мВ, концентрацией кислорода 7,2-16,0 мг/л и хлора 0,003-0,007 мг/л, а также сокращении продолжительности проращивания без потери качества кормовой добавки при минимальных материальных и трудозатратах.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, направлены на достижение технического результата и не выявлены при изучении патентной и научно-технической литературы в данной и смежной областях науки и техники и, следовательно, соответствуют критерию «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ приготовления функциональной кормовой добавки из зерна ячменя возможно применять в условиях промышленных специализированных предприятий.

Анолит - раствор, обладающий наивысшей антимикробной активностью среди всех известных жидких стерилизующих и дезинфицирующих средств самой малой токсичности или при полном ее отсутствии для теплокровных организмов.

Ведущая роль в бактерицидном действии анолита принадлежит входящей в его состав хлорноватистой кислоте (НСlO), образующейся при электролизе. Помимо этого известно, что в водной среде при участии хлорноватистой кислоты (НСlO) и гипохлорид-анионов (СlO-) возможно образование активных свободных радикалов (Cl•, СlO•, НО•). Активные гипохлорит-радикалы (ClO•) принимают участие в реакциях образовании атомарного кислорода (О•) и радикала гидроксила (ΟΗ•):

ClO•+СlO-+ОН→Cl-+2O•+ОН

Далее образуется атомарный хлор:

ΟΗ•+Сl-→Сl•+ОН-

Образующиеся радикалы и атомарный кислород принимают участие в уничтожении микроорганизмов [Прилуцкий В.И. Дезинфицирующие средства: эффективность, безопасность, экология / В.И. Прилуцкий, В.М. Бахир, H.Ю. Шомовская //Экология и промышленность России: ежемесячный общественный научно-технический журнал. 2003. №10. С. 31-34. http://opac.lib.tpu.ru].

Раствор анолита для обработки зерна ячменя получали контактной активацией водопроводной воды при силе тока 5 А в течение 12-15 минут. Этого времени и силы тока достаточно для получения анолита с заданными физико-химическими параметрами. Сила тока для получения качественного анолита должна составлять 5 А. Если сила тока при обработке будет составлять менее 5 А, то ее будет недостаточно для закисления анолита до необходимой величины и процесс гидролиза замедлится. Если сила тока для обработки будет более 5 А, то за счет увеличения сопротивления часть энергозатрат будут расходоваться на нагрев раствора, что увеличит расход тока и уменьшит скорость увеличения рН.

Если в заявленном способе приготовления функциональной кормовой добавки из ячменя в процессе замачивания зерна рН анолита будет меньше 3,5 единиц, то это способствует ингибирующему действию процессов прорастания зерна в виду повышения кислотности среды анолита, что приводит к снижению энергии прорастания зерна ячменя и уменьшению выхода биомассы и продуктивности растений (корма). Если рН больше 10,8 единиц, то это приводит к замедлению влагопотребления оболочкой зерна и увеличивает время проращивания кормовой добавки, поэтому оптимальным рН для анолита, используемого в качестве замочного раствора для зерна, является 7,2 единиц.

Если ОВП анолита будет меньше 375 мВ, то стимулирующий эффект анолита на биохимические процессы зерна снижается, соответственно снижается и энергия прорастания, а если ОВП будет больше 840 мВ, то это приводит к повышению окислительных процессов в растворе, что замедляет активность ферментных систем зерна и выход биомассы растений, поэтому оптимальным для анолита является ОВП 607,2 мВ.

Если концентрация хлора анолита будет меньше 0,003 мг/л, то это способствует активному развитию контаминирующих микроорганизмов, что негативно влияет на качественные показатели кормовой добавки. Если концентрация хлора будет больше 0,007 мг/л, то повышенное содержание хлора ингибирует энергию прорастания, что увеличивает сроки проращивания кормовой добавки, а также затрудняет использование данной технологии в промышленности, поэтому оптимальная концентрация хлора в анолите равна 0,005 мг/л.

Если концентрация кислорода в анолите меньше 7,2 мг/л, то это заметно снижает процесс влагопотребления оболочкой зерна и, как следствие снижает активность набухания зерна, что приводит к замедлению прорастания зерна и увеличению сроков проращивания. Если концентрация кислорода в анолите больше 16,0 мг/л, то высокая степень насыщения раствора кислородом способствует повышению окислительных реакций, что приводит к замедлению работы ферментных систем зерна и ухудшает энергию прорастания, поэтому оптимальной концентрацией кислорода является 11,6 мг/л.

Заявлено оптимальное соотношение зерна к анолиту, равное соответственно 1:2. Если соотношение зерна к анолиту будет больше, то это способствует развитию неблагоприятной микрофлоры, затрудняющей его проращивание, если меньше - насыщение эндосперма зерна влагой будет недостаточным, что также замедлит процесс проращивания. Поэтому оптимальное соотношение зерна к анолиту соответственно равно 1:2.

Если время проращивания зерна составляет менее 7 суток, то это способствует недостаточному накоплению необходимых для качественной кормовой добавки сахаров и ферментов. Если больше 9 суток - зерно перерастает, в связи с чем его качество ухудшается, поэтому оптимальным временем проращивания является 8 суток.

Способ приготовления функциональной кормовой добавки осуществляют следующим образом.

Замачивают зерно ячменя с использованием анолита с рН 3,0-6,0 ед. и окислительно-восстановительным потенциалом 970-1110 мВ, концентрацией кислорода 8,3-12,0 мг/л и хлора 0,006-0,01 мг/л, полученного путем контактной активации. При этом соотношение зерна к анолиту составляет 1:2. Общая продолжительность проращивания - 7-9 суток при естественном освещении.

Берут 1 кг зерна ячменя сорта Агродеум и промывают в течение 6 мин под водопроводной водой, удаляют из зерновой массы сорную примесь, пыль и помещают в один слой в невысокий пластиковый контейнер, заливая анолитом, полученным контактным способом путем электролиза водопроводной воды, в соотношении зерна к анолиту 1:2 на 4 часа при температуре окружающей среды 18°С.

Спустя 4 часа анолит аккуратно сливают и зерно повторно промывают водопроводной водой, чтобы удалить из зерновой массы остатки анолита, после чего начинают стадию воздушно-оросительного проращивания. Набухшее зерно выкладывают тонким слоем на пластиковые разносы и накрывают влажной марлей и оставляют при температуре 18°С и естественном освещении, периодически орошая зерно водой, начинают выгон зеленой биомассы.

В результате микробиологических исследований при посеве зерна, обработанного по предлагаемому способу, на питательную среду ΜΠΑ и среду Чапека степень обсемененности грибной и бактериальной микрофлорой была минимальной.

В таблице 1 представлена разница показателей энергии прорастания зерна ячменя, пророщенного с использованием анолита, полученного путем контактной активации, с указанными параметрами и по методике прототипа (контроль) в пяти повторностях. Энергию прорастания зерна ячменя определяли по ГОСТ 10968-88 «Зерно. Методы определения энергии прорастания и способности прорастания». Данные биохимических исследований и содержания витаминов в гидропонной зелени ячменя представлены в таблице 2.

В среднем разница энергии прорастания зерна ячменя между контрольным вариантом (прототип) и опытным (по предлагаемому способу) составила 10%.

В зеленой массе определено следующее содержание витаминов: В1 - 2 мг/100 г, В2 - 0,6 мг/100 г, В3 - 3,7 мг/100 г, В6 - 3 мг/100 г, Е - 19 мг/100 г.

Таким образом, рекомендованная функциональная кормовая добавка из зерна ячменя позволит улучшить качество корма. Представленные биохимические данные позволяют сделать вывод о пригодности функциональной кормовой добавки для включения ее в рацион сельскохозяйственных животных и птиц.

Как видно, обработка зерна ячменя анолитом, полученным контактным способом, с заявленными параметрами значительно сокращает срок прорастания зерна на 48 часов благодаря повышению энергии прорастания и продуктивности растений, а также увеличению выхода биомассы за счет обеспечения защиты растений от контаминирующих микроорганизмов.

Предлагаемый способ приготовления функциональной кормовой добавки позволит снизить энерго- и трудозатраты в связи с однократным использованием анолита без дополнительных обработок другими растворами, способ не требует специальной аппаратуры для проращивания зерна ячменя.