Результат интеллектуальной деятельности: Кормовая добавка для дойных коров

Изобретение относится к кормовой промышленности, а именно к биологически активным кормовым добавкам.

Преимущество натуральных кормовых добавок обусловлено тем, что они содержат комплекс природных фитобиоактивных веществ в оптимальном сочетании, которые при введении в организм даже в очень малых количествах вызывают положительный эффект. Появляется возможность заменять и дополнять компоненты комбикорма экологически чистыми кормовыми добавками природного происхождения. Введение в рацион кормовой добавки лактирующим коровам способствует нормализации обменных процессов, стимулирует молочную продуктивность. Содержание белка в молоке и его качество, является основным критерием при производстве сыра. Качество молока-сырья оценивается по физико-химическим, микробиологическим, химическим, биохимическим показателям, учитываются условия получения и его первичная обработка.

В молоке содержатся необходимые незаменимые человеческому организму аминокислоты, которые в дальнейшем переходят в сыр: серин гистидин тирозин, аргинин, пролин, цистеин, глицин, триптофан, лизин, метионин. Для решения проблемы сыропригодности необходимо сфокусировать исследования на восстановлении обменных механизмов у лактирующих коров, поддержки и стабилизации системы лактации.

В связи с вышеизложенным, изучение эффективности использования в рационах высокопродуктивных дойных коров фитобиотических препаратов является актуальным, также и с точки зрения технологичности его применения и введения в корма и комбикорма, учитывая структуру и процессность современного кормопроизводства и специфику техники дозирования при раздаче комбикормов животным, а также способность кормовой добавки к равномерному распределению в массе комбикорма.

Известна кормовая добавка патент РФ 2684308C1 (МПК A23K 20/2, опубл. 05.04.2019) кормовая добавка Бетулакор для сельскохозяйственных животных и птиц, содержащей бетулин, согласно изобретению содержится спирт этиловый, эмульгатор пищевой Твин-80, кислота лимонная, стабилизатор эмульсии Агар, влагоудерживающий препарат глицерин и вода при следующем исходном соотношении компонентов, мас.%:

спирт этиловый - 1,43;

бетулин - 0,5;

эмульгатор пищевой Твин-80 - 0,5;

кислота лимонная - 0,1;

стабилизатор эмульсии Агар - 0,05;

влагоудерживающий препарат глицерин - 1,0;

вода - 96,42;

предназначенные для смешивания с получением однородной суспензии с размером частиц бетулина менее 1 мкм.

Недостатком приведенной добавки является получение суспензии бетулина в спиртовом растворе, что ограничивает возможности ее использования в зоотехнике и ветеринарии, приводит к необходимости многостадийного производства, например отгонки этанола в роторном испарителе, используя при этом достаточно глубокий вакуум, усложняя и удорожая тем самым процесс производства кормовой добавки, при ограничении температурного интервала процесса точкой кипения этанола 78,3 градуса Цельсия.

Другим недостатком изобретения является проведение процесса приготовления суспензии в диспергаторе, технологическом аппарате большого объема в котором невозможно провести точное микродозирование раствора бетулина и одновременное равномерное распределение температуры и концентрации действующего вещества по всему объему, что приводит к большому рандомному разбросу и укрупнению размеров частиц дисперсной фазы и, следовательно, замедлению процесса усвоения кормовой добавки в ЖКТ коров.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является «Кормовая добавка для лактирующих коров» в жидком виде (патент РФ №2731892 С1 МПК A23K 50/10, опубл. 09.09.2020, Бюл. №25), содержащая бетулин. Согласно изобретению в ней содержится пропиленгликоль, эмульгатор пищевой - Твин-80, кислота лимонная, стабилизатор эмульсии - Агар, влагоудерживающий препарат глицерин, аморфизатор - хлорид натрия и вода при следующем исходном соотношении компонентов, мас.%:

пропиленгликоль - 7;

влагоудерживающий препарат глицерин - 3,0;

бетулин - 1;

эмульгатор пищевой Твин-80 - 0,5;

кислота лимонная - 0,25;

стабилизатор эмульсии Агар - 0,05;

хлорид натрия 0.2;

вода бидистиллированная - 88.

Указанную кормовую добавку производят в виде жидкой эмульсии путем смешивания в проточном статическом смесителе с получением однородной суспензии с размером частиц бетулина менее 1 мкм при температуре от 80 до 187 градусов Цельсия.

Недостатком приведенной добавки, несмотря на хорошие результаты по её применению в молочных хозяйствах, является ее производство в жидком виде, что вызывает сложности при введении комбикорма и ограничивает возможности ее использования, вследствие неравномерного распределения по всему объёму комбикорма .

Задачей изобретения является разработка состава и способа получения кормовой добавки на основе фитобиотика бетулина, приготовляемого в сухом порошкообразном виде для удобства внесения в комбикорм с высокой биодоступностью, увеличенным сроком хранения, стабильностью и удобством технологического применения.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в применении кормовой добавки в молочном животноводстве для внесения в рационы дойных коров в удобной технологичной порошкообразной форме с сохранением положительного биологического влияния бетулина на формирование у коров молока с высокими сыропригодными свойствами.

Технический результат достигается введением новых компонентов с использованием метода двухступенчатого золь-гель синтеза бетулина на поверхности наносфер матрицы аморфного диоксида кремния -получение высокоподвижной сухой сыпучей смеси , удобной для дозирования и равномерного перемешивания с комбикормом при внесении в рационы дойных коров.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в кормовой добавке для дойных коров, содержащей бетулин, согласно изобретению содержится аморфный диоксид кремния, в виде сыпучего порошка, предотвращает комкование и повышает способность кормовой добавки к равномерному распределению в массе комбикорма при следующем исходном соотношении компонентов, мас.%:

аморфный диоксид кремния - 94;

бетулин - 6.

Приготовление предлагаемой кормовой добавки производили с использованием метода двухступенчатого золь-гель синтеза бетулина на поверхности наносфер матрицы из аморфного диоксида кремния - по схеме:

1) приготовление раствора бетулина в этаноле;

2) перемешивание с диоксидом кремния (образование золя);

3) адсорбция бетулина на поверхности нано-сфер;

4) отгонка или сушка;

5) упаковка готового продукта.

Аморфный диоксид кремния является одним из наиболее перспективных для этих целей материалом, потому что обладает уникальным сочетанием биологических (биосовместимость, биодеградируемость, нетоксичность, устойчивость к атакам энзимов и микробов) и физико-химических свойств (механическая, термическая и фотоустойчивость, многообразие структурных форм, текстурных и морфологических характеристик (диоксид кремния признан в России и во всем мире безопасной пищевой добавкой (Е 511)). Инкапсулирование лекарственных веществ в аморфный диоксид кремния и образование новых гибридных органо-неорганических материалов позволяет изменить физическое состояние вещества, режим его поступления в биологическую среду, защитить от действия внешних факторов и обеспечить длительный фармакологический эффект без риска развития побочных явлений. До сих пор диоксид кремния использовался в фармацевтических композициях, как инертная добавка, предотвращающая комкование лекарственной массы и повышающая ее влагоустойчивость. Поскольку поверхность диоксида кремния превышает 200 м²/г, а поверхность действующего вещества - бетулина 10-15 см²/г, создается физический барьер, предупреждающие рекристаллизационные процессы сегрегации бетулина, в отличие от жидкофазных аналогов. Этот факт позволяет минимизировать взаимодействие между компонентами кормовой добавки и достигнуть высокой степени дисперсности наносимого действующего вещества-бетулина. Из-за характерной химии поверхности, диоксид кремния активно адсорбирует молекулы бетулина, повышая биодоступность инкапсулированных препаратов за счет нанодиспергирования на поверхности наночастиц и нанопористой структуры. При физико-химическом воздействии на систему в ЖКТ животных поры начинают раскрываться и действующее вещество - бетулин, выходит на поверхность микросфер, становясь биодоступным.

Исследования по фармако-токсической оценке кормовой добавки - наноэмульсии были проведены в УрФАНИЦ УрО РАН. На основании результатов исследований, при фармако-токсикологической оценке эмульсии - кормовой добавки было установлено:

- кормовая добавка не обладает токсическим, эмбриотоксическим действием, местным раздражающим действием на кожу, не оказывает влияния на изменение титров агглютининов у мышей, не вызывает повреждения иммунной системы животных;

- согласно ГОСТ 12.1.007.76 кормовая добавка относится к 1У классу опасности «вещества малоопасные».

Пример использования кормовой добавки для дойных коров

В предлагаемой кормовой добавке в качестве матрицы применили аморфный диоксид кремния (аэросил марки NEOSYI GP удельная поверхность по БЭТ-0 200 м²/г, средний размер частиц - 10-40 нм, имеют сферическую форму) полученный путем гидролиза паров кремния тетрахлорида в пламени водорода при температуре1100-1400°С.

Исследование проведено на молочно-товарном комплексе (племенное хозяйство) ООО «Некрасово-1» Белоярского района Свердловской области. Хозяйство входит в 10 лучших хозяйств Свердловской области: средний надой на корову составляет - 24,7 кг молока, в хозяйстве содержится 2000 голов черно-пестрых коров с долей кровности по (улучшающей породе) голштинской более 94%. Хозяйство является одним из лидеров по надою на фуражную корову и занимает 5 место по оперативной информации по итогам работы племенных хозяйств Свердловской области, надой на 1 фуражную корову (на 01.01.2021 г.) составил 10835 кг. Были сформированы группы коров по 10 голов в каждой, по принципу групп аналогов, с учетом генотипа, периода лактации, возраста, продуктивности. Коровы для отбора проб молока и крови для проведения лабораторных исследований отбирались путем случайной выборки. С учетом выявленных особенностей технологического оснащения опытного хозяйства ООО «Некрасово-1», выбранного для изучения и формированию молочного стада, была применена технология нанесения (инкапсулирования) бетулина на высокодисперсной основе для получения новой формы кормовой добавки в порошкообразном виде.

Кормовую добавку на основе бетулина в виде порошка вводили в течение 20 дней из расчета 2 кг на тонну комбикорма. Остальные условия кормления и содержания были одинаковые, в соответствии с физиологическими потребностями коров в период лактации.

Физико-химические и микробиологические исследования сырого молока проводили на приборе CombiFoss FT+, с пипеточным механизмом, конвейерной системой и программным обеспечением FossIntegrator™, который сочетает в себе два прибора MilkoScan™ FT+ и Fossomatic™ FC.

MilkoScan FT+ - это спектрофотометр FTIR для высокоточного определения состава молока по основным показателям: жир, белок, лактоза, мочевина, кетоновые тела, ВНВ (β-гидроксибутират), соответствующий IDF и AОAC.

Fossomatic FC выполняет подсчет соматических клеток, по принципу - проточной цитометрии, соответствуя требованиям IDF (Международная федерация производителей молока) и FDA (Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств) к подсчету соматических клеток. Отбор проб молока производили в дневную дойку индивидуально от каждой коровы в стерильные баночки для анализов. Маркировка проб производилась путем шифрования. Статистическая обработка полученных в ходе исследования цифровых данных - обработана стандартными статистическими методами с применением компьютерной программы Microsoft Excel 2003 Statistica 6,0. С определением критериев достоверности по Стьюденту-Фишеру при 3х уровнях вероятности. Достоверными считали различия при *Р<0,05, **Р<0,01, ***Р<0,001.

Результаты, изучения особенностей формирования биохимического профиля молока коров с до и после применения предлагаемой кормовой добавки представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-химические и микробиологические исследования сырого молока.

Примечание: разница достоверна при *p≤0,05.

Анализ данных таблицы 1 показал, что до и после применения наноэмульсии бетулина все изучаемые показатели были в пределах нормативных значений. После применения наноэмульсии основная часть показателей осталась в пределах нормативных значений. Содержание жира в молоке повысилось на 13.8%. Белок повысился на 5.5%. Содержание сухих веществ молока также изменилось в сторону их повышения на 8.3% после использования кормовой добавки наноэмульсии на основе бетулина.

Определение фракционного состава белков является важным критерием оценки качества молока с точки зрения его сыропригодности, результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2. Белки казеиновой фракции и влажность при формировании сгустка при свертывании молока

Отмечено увеличение содержание казеина у коров после введения предлагаемой кормовой добавки на 10,1%, а также повышение влагоудерживающей способности на 8,1%.

С точки зрения пищевой ценности молока наибольшую ценность представляют белки, строительным материалом которых являются аминокислоты, скрепленные между собой пептидными связями. Анализ аминокислотного скора показал, что после применения предлагаемой кормовой добавки в белковых фракциях молока, происходят количественные изменения, приводя к количественному перераспределению аминокислотного спектра по различным механизмам в процессе синтеза, между сывороточными и казеиновыми фракциями.

При изучении аминокислотного состава молока было установлено, что под воздействием кормовой добавки значительно менялся состав молока по количеству аминокислот (таблица 3).

Таблица 3 – Аминокислотный состав молока до и после применения кормовой добавки, мг/100 г

Достоверно увеличилось содержание аминокислот участвующих в синтезе казеина и вкусовых качеств сыра: аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, серин, аргинин, аланин, тирозин, валин, метионин, изолейцин, лейцин (р ≤ 0,05).