Способ получения белково-углеводной биологически активной кормовой добавки

Способ предусматривает обработку суспензии зерновой дробины с содержанием твердой фазы не менее 10 мас.%. мультиэнзимной композицией в концентрации не более 0,1% не менее 2 ч при pH 5,0, температуре не менее 50°С и перемешивании не более 100 об/мин. Мультиэнзимная композиция содержит ксиланазу с активностью не менее 4000 ед./г, целлюлазу с активностью не менее 1000 ед./г, нейтральную протеазу с активностью не менее 100 ед./г и β-глюканазу с активностью не менее 950 ед./г. К ферментолизату добавляют минеральные компоненты дрожжевой среды «П», вносят инокулят суточной культуры дрожжей Yarrowia lypolytica Y-2375 не менее 1,0% (об.) с титром клеток до 10⁸ кл/мл. Культивирование проводят в условиях аэрации не более 8 ч при температуре не менее 30°С. Полученную гетерогенную массу, состоящую из непрогидролизованной дробины и дрожжей, выдерживают не менее 12 ч при температуре не менее 40°С. К полученному автолизату добавляют минеральные компоненты среды «MRS». Вносят 3-суточную чистую культуру Lactobacillus casei B-7657 в количестве не менее 0,5% (об.) и выдерживают в анаэробных условиях при температуре не менее 37°С не менее 15 ч. Способ позволяет получить продукт с содержанием белка 30%, клетчатки - 12%, молочнокислых бактерий не менее 10⁷ КОЕ/г.

 

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к получению кормовой биологически активной белково-углеводной добавки, обладающей пробиотическими свойствами, на основе крупнотоннажного отхода пивоваренного производства - зерновой дробины.

Известен способ получения кормовой добавки из отходов пивоваренного производства, представляющих смесь пивной дробины (50%), солодовых ростков (45%)

и пивных дрожжей (5%). [Калошина Е. Производство кормовой добавки из отходов пивоварения. Журнал «Комбикорма» - №5, 2006 г., с.44-45]. Этот способ выбран нами за прототип.

Способ включает подготовку сырья (дозирование и смешивание компонентов в смесителе), обработку смеси ферментным препаратом с последующей «отлежкой» и конвективную сушку до влажности 10-12% или сушку смеси при мягких режимах при 60°С без стадии «отлежки».

Поступающая из варочного цеха дробина с влажностью 80-88% обезвоживается на прессе до влажности 60%.

Для снижения клетчатки сырье обрабатывается ферментным препаратом целловиридин Г3Х в течение 2 часов при t 20°C и концентрации фермента 0,5%. Смесь высушивается при использовании конвективного метода (температура сушки 120°С).

Недостатком данного способа является низкий уровень конверсии трудногидролизуемых полисахаридов, входящих в состав дробины, при использовании высокой концентрации (до 0,5%) ферментного препарата Целловиридина ГЗХ, который гидролизует, в основном, целлюлозу. Биологическая ценность получаемого продукта повышается при этом незначительно, за счет образования легкоусвояемых сахаров. При использовании данного способа в продукте не повышается содержание белка, поскольку не изменяется уровень концентрации незаменимых аминокислот. Кормовая добавка, полученная таким образом, не является биологически активной и не обладает пробиотическими свойствами.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении биологической ценности зерновой дробины за счет снижения клетчатки на 6-10%, повышения содержания высокоценного белка в продукте до 30% и придания продукту пробиотических свойств.

Технический результат достигается за счет того, что высушенная и подвергнутая измельчению зерновая дробина в виде 10%-ной (мас.) водной суспензии не менее 2 ч обрабатывается специально подобранной мультиэнзимной композицией в концентрации не более 0,1% (мас.), содержащей ксиланазу (активность не менее 4000 ед./г), целлюлазу (активность не менее 1000 ед./г), нейтральную протеазу (активность не менее 100 ед./г) и β-глюканазу (активность не менее 950 ед./г), при температуре не более 50°С, pH 5,0 и перемешивании не более 100 об/мин, что обеспечивает эффективный гидролиз целлюлозосодержащих компонентов и трудноутилизируемого белка в сырье. При этом в ферментолизате накапливается до 32 г/л редуцирующих сахаров. В полученный ферментолизат добавляют минеральные компоненты дрожжевой среды «П», затем вносят инокулят дрожжей Yarrowia lipolytica-Y-2375 не менее 0,1% (об.) с титром клеток не менее 10⁷ кл/мл и осуществляют их аэробное гетерофазное культивирование при температуре 28-30°С не более 8 часов до утилизации половины редуцирующих сахаров.

Дрожжи, выросшие на ферментолизате дробины, подвергают автолизу не менее 12 часов при температуре не менее 40°С. Автолизат дрожжей служит в качестве ростовых факторов для последующего культивирования молочнокислых микроорганизмов на оставшихся в ферментолизате редуцирующих сахарах, в ферментолизат также вносят минеральные компоненты среды «MRS». В качестве инокулята молочнокислых микроорганизмов можно использовать как чистую культуру молочнокислых бактерий Lactobacillus casei-B 7657, так и закваску кефирного грибка в количестве не менее 0,5% (об.). Молочнокислое сбраживание подготовленного ферментолизата позволяет в анаэробных условиях при 37°С в течение 15-17 часов получить продукт, обогащенный белком до 30%, обладающий пробиотическими и антагонистическими свойствами за счет содержания молочнокислых бактерий не менее 10⁷ КОЕ/г, при титруемой кислотности не менее 100°Т и содержанием молочной кислоты до 13%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

Зерновую дробину предварительно высушивают в течение 6 часов при температуре 60°С, измельчают до частиц размером 2,0 мм, затем вносят в водную среду в концентрации 10% (мас.) и в течение 2 часов при pH 5,0, температуре 50°С и перемешивании 100 об/мин, подвергают ферментативной обработке 0,1%-ной (мас.) мультиэнзимной композицией, содержащей в своем составе ксиланазу (4000 ед./г), целлюлазу (1000 ед./г), нейтральную протеазу (100 ед./г) и β-глюканазу (950 ед./г). При этом в результате ферментативного гидролиза дробины выход редуцирующих сахаров составляет 30,0 г/л. На основе полученного гидролизата готовят питательную среду для культивирования дрожжей Yarrowia lipolytica-Y-2375, в ферментолизат вносят следующие компоненты дрожжевой среды «П» (г/л): (NH₄)₂SO₄ - 1,75; NH₄H₂PO₄ - 0,4; KCl - 0,73; MgSO₄×7H₂O - 0,25; FeSO₄×7H₂O - 0,0125; MnSO₄×5H₂O - 0,0125; NaCl - 0,0063; pH 5,5. В качестве инокулята используют суточную культуру дрожжей Yarrowia lipolytica-Y-2375, засеваемую на гидролизат в количестве 1,0% по объему с титром 10⁸ клеток/мл. Культивирование проводят в течение 8-ми часов при температуре 30±0,5°С и перемешивании 180 об/мин до утилизации дрожжами примерно половины редуцирующих сахаров, затем среду, содержащую гетерогенную массу дрожжей и непрогидролизованных остатков дробины в течение 12 часов подвергают автолизу при температуре 40°С в условиях затрудненного доступа кислорода. К полученному автолизату добавляют минеральные компоненты среды «MRS», необходимые для роста молочнокислых микроорганизмов: (г/л) цитрат натрия - 2,0; Na₂HPO₄ × 12H₂O - 2,0; CH₃COONa × 3H₂O - 5,0; MgSO₄ × 7H₂O - 0,2; MnSO₄ × 4H₂O - 0,05; pH 6,8. В качестве инокулята используют 3-х суточную чистую культуру Lactobacillus casei - B 7657, выращенную на обезжиренном молоке. Количество посевного материала - 0,5% по объему. Культивирование проводят в анаэробных условиях в течение 16 часов при температуре 37±0,5°С. В полученном продукте содержится 30% сырого протеина, 12% сырой клетчатки и не менее 10⁷ КОЕ/г молочнокислых бактерий, титруемая кислотность - 80°Т, содержание молочной кислоты - до 7,5 г/л. Продукт не обладает острой токсичностью, не содержит афлатоксины, характеризуется пробиотическими и антагонистическими свойствами по отношению к условно патогенным микроорганизмам.

Пример 2.

Зерновую дробину предварительно высушивают в течение 6 часов при температуре 60°С, измельчают до частиц размером 2,0 мм, затем вносят в водную среду в концентрации 10% (мас.) и в течение 2 часов при pH 5,0, температуре 50°С и перемешивании 100 об/мин, подвергают ферментативной обработке 0,1%-ной (мас.) мультиэнзимной композицией, содержащей в своем составе ксиланазу (4000 ед./г), целлюлазу (1000 ед./г), нейтральную протеазу (100 ед./г) и β-глюканазу (950 ед./г). При этом в результате ферментативного гидролиза дробины выход редуцирующих сахаров составляет 30,0 г/л. На основе полученного гидролизата готовят питательную среду для культивирования дрожжей Yarrowia Lipotytica - Y-2375, в ферментолизат вносят следующие компоненты дрожжевой среды «П» (г/л): (NH₄)₂SO₄ - 1,75; NH₄H₂PO₄ - 0,4; KCl - 0,73; MgSO₄×7H₂O - 0,25; FeSO₄×7H₂O - 0,0125; MnSO₄×5H₂O - 0,0125; NaCl - 0,0063; pH 5,5. В качестве инокулята используют суточную культуру дрожжей Yarrowia lipolytica - Y-2375, засеваемую на гидролизат в количестве 1,0% по объему с титром 10⁸ клеток/мл. Культивирование проводят в течение 8 часов при температуре 30±0,5°С и перемешивании 180 об/мин до утилизации дрожжами примерно половины редуцирующих cахаров, затем среду, содержащую гетерогенную массу дрожжей и непрогидролизованных остатков дробины в течение 12 часов подвергают автолизу при температуре 40±0,5°С в условиях затрудненного доступа кислорода. К полученному автолизату добавляют минеральные компоненты среды «MRS», необходимые для роста молочнокислых микроорганизмов: (г/л) цитрат натрия - 2,0; Na₂HPO₄ × 12H₂O - 2,0; CH₃COONa × 3H₂O - 5,0; MgSO₄ × 7H₂O - 0,2; MnSO₄ × 4H₂O - 0,05; pH 6,7. В качестве инокулята используют 3-суточную закваску кефирного грибка, выращенную на обезжиренном молоке. Количество посевного материала - 0,5% по объему. Культивирование проводят в анаэробных условиях в течение 16 часов при температуре 37±0,5°С. В полученном продукте содержится 30% сырого протеина, 12% сырой клетчатки и не менее 10⁷ КОЕ/г молочнокислых бактерий и не менее 10⁴ КОЕ/г дрожжей, титруемая кислотность - 100°Т, содержание молочной кислоты - до 13,0 г/л. Продукт не обладает острой токсичностью, не содержит афлатоксины, характеризуется пробиотическими и антагонистическими свойствами по отношению к условно патогенным микроорганизмам.

Способ позволяет утилизировать зерновую дробину - отход пивоваренного производства, что значительно снижает нагрузку этих производств на окружающую среду, а также позволяет использовать отходы для получения высокоценного продукта, содержащего до 30% полноценного белка. Это позволяет восполнить дефицит полноценного белка в животноводстве, который облегчает перевариваемость кормов животными, а, следовательно, повышает их продуктивность.

Широкое использование антибиотиков в животноводстве приводит к дисбактериозу кишечной микрофлоры животных, снижению их продуктивности, что повышает кормовое и ветеринарное значение использования пробиотических препаратов для профилактических и лечебных целей.

Получаемый продукт в соответствии с данным изобретением содержит не менее 10⁷ КОЕ/г молочнокислых микроорганизмов.

Способ позволяет уменьшить энергозатраты при производстве кормовой добавки на основе дробины за счет комбинирования аэробно-анаэробных процессов культивирования микроорганизмов.

1. Способ получения белково-углеводной биологически активной кормовой добавки, включающий предварительную сушку и измельчение зерновой дробины, отличающийся тем, что суспензию зерновой дробины с содержанием твердой фазы не менее 10 мас.% подвергают ферментативной обработке мультиэнзимной композицией, содержащей ксиланазу с активностью не менее 4000 ед./г, целлюлазу с активностью не менее 1000 ед./г, нейтральную протеазу с активностью не менее 100 ед./г и β-глюканазу с активностью не менее 950 ед./г, в концентрации не более 0,1% при pH 5,0, времени экспозиции не менее 2 ч, температуре не менее 50°С и перемешивании не более 100 об/мин; в полученный ферментолизат добавляют минеральные компоненты дрожжевой среды «П», затем вносят инокулят суточной культуры дрожжей Yarrowia lypolytica Y-2375 не менее 1,0 с титром клеток до 10⁸ кл/мл, дрожжи культивируют в условиях аэрации не более 8 ч при температуре не менее 30°С, полученную гетерогенную массу, состоящую из непрогидролизованной дробины и дрожжей, выдерживают в течение не менее 12 ч при температуре не менее 40°С, к полученному автолизату добавляют минеральные компоненты среды «MRS», затем в полученную питательную среду вносят 3-суточную чистую культуру молочно-кислого микроорганизма Lactobacillus casei B-7657 в количестве не менее 0,5 и выдерживают в анаэробных условиях при температуре не менее 37°С не менее 15 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инокулята молочно-кислых бактерий дополнительно используют закваску кефирных грибков.