Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОГО ПРОДУКТА

Изобретение относится к биотехнологии и касается способа получения кормовых концентратов на основе микробной переработки замочных вод (жидкого, не сгущенного кукурузного экстракта) кукурузы.

Уровень техники

В настоящее время одним из путей снижения дефицита белка в рационе сельскохозяйственных животных является получение кормового белка культивированием дрожжей на гидролизатах растительного сырья. Источниками сырья могут служить как продукты растениеводства, так и отходы их переработки.

Производство кормовой биомассы дрожжей основано на получении питательных сред из растительных отходов, сульфитного щелока, барды, отходов перерабатывающей промышленности, очищенных жидких углеводородах и др. Получение питательных сред на перечисленных субстратах представляет собой трудоемкий, затратный и дорогостоящий процесс, при этом они могут содержать вещества, тормозящие рост микроорганизмов, поэтому требуют дополнительной очистки. Для создания экономически рентабельного производства кормовых добавок микробным синтезом важен подбор новых дешевых, доступных и доброкачественных источников сырья для получения питательных сред.

В структуре затрат микробиологического производства стоимость сырья составляет около 50%, в связи с этим экономически целесообразно проведение ферментации микроорганизмов на побочных продуктах крахмалопаточного производства - жидком кукурузном экстракте и мезге.

Кукурузный экстракт после сгущения применяют как компонент питательных сред при культивировании микроорганизмов в качестве ростового фактора при производстве антибиотиков и хлебопекарных дрожжей. Сгущенный экстракт применяют также в виде кормовой добавки. Так как кислотность сгущенного кукурузного экстракта может достигать 15% в пересчете на соляную кислоту (из-за наличия в нем 20-25% СВ молочной кислоты), экстракт перед введением в состав кормов нейтрализуют известковым молоком в течение 45-60 мин при температуре 5-70°C до 1%. Уваривание экстракта требует больших энергетических и трудовых затрат, что повышает стоимость конечного продукта.

Богатый химический состав кукурузного экстракта, наличие в достаточном количестве источников углеводов, азота, аминокислот, витаминов, микроэлементов, отсутствие токсичных соединений позволят обеспечить нормальную жизнедеятельность микроорганизмов.

Сложность микробной переработки кукурузного экстракта состоит в его высокой кислотности и значительном содержании молочной кислоты. Поэтому очень важен подбор микроорганизма продуцента. Использование традиционной культуры дрожжей рода Candida нежелательно, так как этот род относится к условно-патогенным микроорганизмам.

При производстве крахмала из зерен кукурузы остается кукурузная мезга. Недостатками мезги являются избыток клетчатки - до 65% в сырой мезге и сложность хранения из-за быстрого закисания влажной мезги.

Как следствие, создание комбикормов на основе кукурузной мезги требует обязательного ввода в конечный продукт дорогостоящих концентрированных источников белка, жира, минеральных веществ, в том числе и сгущенного кукурузного экстракта.

Известен способ получения кормового белкового продукта на основе зернового сырья, заключающийся в том, что дрожжи и бактерии выращивают на питательной среде, содержащей в качестве источника углерода отруби или муку злаковых, предварительно подвергнутые предобработке в роторно-пульсационном кавитационном аппарате при гидромодуле 1:5-1:8 в течение 20 мин, добавление в среду минерального источника азота [Способ получения белкового продукта на основе зернового сырья. Патент РФ №2220590. Опубл. 10.01.2004 г.].

Недостатком способа является многокомпонентность состава питательной среды, сложность предобработки ее компонентов.

Известен способ получения кормовой добавки из кукурузного экстракта путем упаривания экстракта, предусматривающий ферментативный или кислотный гидролиз белков экстракта и высушивание этого продукта [Способ получения кормовой добавки из кукурузного экстракта отхода крахмалопаточного и глюкозного производства. АС СССР №1085583. Опубл. 15.05.1984 г.].

Недостатком способа является гигроскопичность добавки, низкие органолептические показатели, препарат имеет коричневый цвет, использование дорогостоящих ферментных препаратов повышает стоимость целевого продукта.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ производства кормовых дрожжей из зерновой барды, включающий приготовление питательного субстрата из барды, путем разделения барды на грубую и тонкую фракции, выведение мелкой фракции дробины из фильтрата, выращивание дрожжей, высушивание [Способ производства кормовых дрожжей из зерновой барды. Патент РФ №2041945. Опубл. 20.08.1995 г.].

Недостатками способа являются - трудоемкость получения питательного субстрата, значительные расходы водных ресурсов, дополнительное использование минеральных источников азота.

Проблема состоит в получении кормового продукта, обладающего биологической ценностью, на основе побочных продуктов производства крахмала - жидкого кукурузного экстракта и кукурузной мезги и выращенной на этом субстрате биомассы.

Проблема решается тем, что питательной средой для культивирования микроорганизмов служит жидкий кукурузный экстракт, который образуется при замачивании зерен кукурузы водой, содержащей 0,1-0,2% диоксида серы, противоточным (диффузионным) или стационарно-проточным методом в течение 32-55 ч при температуре 45-55°C. После окончания замочки жидкий кукурузный экстракт с pH 4.0-4.1 пастеризуют и засевают культурой Trichosporon pullulans (штамм передан в ВКПМ ФГУП ГосНИИгенетика для депонирования), после окончания ферментации дрожжевую суспензию термически обрабатывают и высушивают вместе с культуральной жидкостью.

Предлагаемый способ получения кормового продукта включает следующие технологические операции: в жидкий кукурузный экстракт после окончания замачивания кукурузного зерна перед пастеризацией вносят влажную экструдированную путем холодной, и/или теплой, и/или горячей экструзии кукурузную мезгу в соотношении 1:4-1:10, затем суспензию пастеризуют и засевают культурой Trich. pullulans, после ферментации дрожжевую суспензию термически обрабатывают и высушивают вместе с культуральной жидкостью. В качестве продуцента биомассы применяют культуру Trich. Pullulans, обладающую способностью развиваться в широком диапазоне pH питательной среды от 3.5 до 8.5, активно подщелачивать кислый субстрат до высокощелочных значений, синтезировать протеолитические ферменты.

Биологическая ценность нового кормового продукта достигается за счет высококачественного аминокислотного состава, включающего 19 аминокислот дрожжевой биомассы Trich. Pullulans.

Экономическая эффективность технологии производства кормового продукта достигается в результате:

- использования дешевых, не требующих специальных приемов подготовки, жидкого кукурузного экстракта и кукурузной мезги - побочных продуктов крахмалопаточного производства;

- повышения кормовых качеств отходов крахмалопаточного производства жидкого кукурузного экстракта и кукурузной мезги за счет белков микробной биомассы;

- создания нового кормового продукта на основе трудно утилизируемого кислотного кукурузного экстракта и кукурузной мезги;

- упрощенной и экономичной технологии получения питательного субстрата и кормового концентрата;

- отсутствия этапа удаления культуральной среды, исключающего образование и сброс в окружающую среду богатых органическими соединениями стоков.

Полноценность состава замочных вод исключает дополнительное их обогащение питательными компонентами и ростовыми факторами, стимулирующими рост микроорганизмов, что значительно удешевляет и упрощает технологический процесс.

Пример 1. Сухое очищенное и взвешенное зерно кукурузы направляют в чаны для замачивания, оснащенные оборудованием для подачи кукурузного зерна, штуцерами для ввода и отвода замочной воды, разбавленной сернистой кислоты, насосами для проведения циркуляции замочной воды.

Кукурузное зерно замачивают в водном растворе сернистой кислоты или метабисульфита натрия, содержащем 0,15% диоксида серы, противоточным методом. Замачивание ведется в течение 48 ч при температуре 45°C.

После окончания замачивания замочную воду (жидкий кукурузный экстракт), отделенную от зерновой массы, с показателем активной кислотности pH 4.0 смешивают с экструдированной горячей экструзией сырой кукурузной мезгой в соотношении 1:3, пастеризуют, засевают 5%-ной суспензией культуры Trichosporon pullulans и выращивают в течение 24 час до достижения pH 6.0. Суспензию высушивают до влажности 6-7% и расфасовывают.

Высушенный кормовой продукт представляет собой рассыпчатый порошок светло-кремового цвета с приятным запахом. Белок кормового продукта содержит 19 аминокислот.

Пример 2. Сухое очищенное и взвешенное зерно кукурузы направляют в чаны для замачивания, оснащенные оборудованием для подачи кукурузного зерна, штуцерами для ввода и отвода замочной воды, разбавленной сернистой кислоты или раствора метабисульфита натрия, насосами для проведения циркуляции замочной воды.

Кукурузное зерно замачивают в водном растворе сернистой кислоты или метабисульфита натрия, содержащем 0,20% диоксида серы, противоточным методом. Замачивание ведется в течение 48 ч при температуре 45°C

После окончания замачивания замочные воды (жидкий кукурузный экстракт) с pH 4.5 смешивают с экструдированной путем холодной экструзии кукурузной мезгой, в соотношении 1:4, суспензию пастеризуют и засевают 6%-ной суспензией культуры Trichosporon pullulans, выращивают в течение 48 ч до достижения pH 7.0. Суспензию высушивают до влажности 6-7% и расфасовывают.

Высушенный кормовой продукт представляет собой рассыпчатый порошок кремового цвета с приятным запахом. Белок кормового продукта содержит 19 аминокислот.

Пример 3. Сухое очищенное и взвешенное зерно кукурузы направляют в чаны для замачивания, оснащенные оборудованием для подачи кукурузного зерна, штуцерами для ввода замочной воды, разбавленной сернистой кислоты, насосами для проведения циркуляции замочной воды.

Кукурузное зерно замачивают в водном растворе сернистой кислоты или метабисульфита натрия, содержащем 0,25% диоксида серы, противоточным методом. Замачивание ведется в течение 48 ч при температуре 45°C

После окончания замачивания замочные воды (жидкий кукурузный экстракт) с pH 4.5 смешивают с экструдированной горячей экструзией мезгой в соотношении 1:10, пастеризуют и засевают 8%-ной суспензией культуры Trichosporon pullulans, выращивают в течение 72 ч до достижения pH 8.5. Суспензию высушивают до влажности 6-7% и расфасовывают.

Высушенный кормовой продукт представляет собой рассыпчатый порошок светло-кремового цвета с приятным запахом. Белок кормового продукта содержит 19 аминокислот.

Благодаря способности культуры Trich. Pullulans подщелачивать высококислотные замочные воды кукурузы кормовой продукт не требует дополнительной корректировки pH.

Высушенный кормовой продукт представляет собой рассыпчатый порошок светло-кремового цвета без посторонних запахов. Белок кормового продукта содержит 19 аминокислот, в котором в значительном количестве присутствуют такие незаменимые аминокислоты, как треонин, лейцин, лизин. По содержанию лейцина он превышает эталон ФАО.