Способ получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы с пробиотиком и белком насекомых
Владельцы патента RU 2576200:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (RU)
Изобретение относится к кормопроизводству и животноводству. Способ предусматривает смешивание 1 массовой части биомассы личинок Hermetia illucens, выращенных на пшеничном зерне и предварительно промытых водопроводной водой, с содержанием протеина в биомассе не менее 36 мас.%, с 1 массовой частью сырого пробиотического продукта, полученного твердофазной ферментацией штамма Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 на стерильном носителе. Последний представляет собой свекловичный жом, пропитанный питательной средой, содержащей мелассу, калий фосфорнокислый двузамещенный, магний сернокислый, автолизат дрожжей и воду до влажности не более 35%. Полученную смесь гомогенизируют до получения частиц размером 1-2 мм и проводят комбинированный процесс твердофазной ферментации-высушивания при температуре греющего агента не выше 55°С до достижения конечной влажности не более 10 мас.%, количества жизнеспособных клеток Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 не менее 107 КОЕ/г. Осуществление изобретения обеспечивает повышение продуктивности и сохранности поголовья животных и птиц, зоотехнических показателей животных за счет увеличения переваримости кормов, стимуляции обменных и иммунных процессов. 7 табл.
Изобретение относится к кормопроизводству и животноводству, в частности к способам получения биологически активной кормовой добавки для животных и птицы, содержащей пробиотик, и предназначенной для кормления молодняка сельскохозяйственных животных, молодняка свиней и птицы.
Известен способ приготовления кормовой добавки для кормления поросят, согласно которому сухую пивную дробину обогащают пробиотиком «Пробиоцел» с содержанием Bacillus subtilis 8130 не менее 2,5·107 КОЕ в 1 г дробины. Пробиотик "Пробиоцел" предназначен в качестве препарата для нормализации деятельности микробиоценоза желудочно-кишечного тракта, повышения переваримости клетчатки кормов, стимуляции обмена веществ в организме. RU 2284703 С1, 10.10.2006.
Известно, что мухи (DIPTERA MUSCIDAE) продуцируют кормовой белок. Полученную личиночную массу используют в натуральном или в высушенном виде. Мука, полученная после высушивания личинок, содержит 48-52% белка и до 27% жира. Добавка к комбикорму сухой личиночной биомассы эффективно отразилась на продуктивности цыплят. Кожебаев Б.Ж. Муха (DIPTERA MUSCIDAE) как продуцент кормового белка для птиц на востоке Казахстана. Дисс. на соиск. уч. ст.к. с/х. н., Семипалатинск, 2003.
Научные исследования, проведенные в разных странах на рыбах, поросятах, цыплятах, показывают возможность и обоснованность применения в их рационе муки из личинок мухи черная львинка Hermetia illucens (Kalová, Borkovcová, Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 2013, LXI, No. 1, p. 77-83). Личинки Hermetia illucens содержат ~40% протеина и ~30% жира (при развитии на некоторых субстратах содержание жира в личинках превышает 45%, обогащены кальцием, фосфором, железом).
В качестве ближайшего аналога рассматривается способ получения пробиотической кормовой добавки Ферм КМ, которую получают путем раздельного глубинного культивирования штаммов Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В -2984, Bacillus subtilis ВКПМ В-4099 и Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162 и последующего твердофазного ферментирования. Для чего полученные жидкие культуры Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984 и Bacillus ВКПМ В-4099 смешивают в соотношении 6:6:1 до объема 65 л, наносят на 200 кг стерильного свекловичного жома, который предварительно обрабатывают целлюлолитическим ферментом, растворенным в питательной среде, содержащей на 30 л воды: мелассу - 255-265 г, калий фосфорнокислый двузамещенный - 98-102 г, магний сернокислый - 25-26 г, дрожжи - 1,8-2,2 г, доводят рН до 6,0-6,5 и выдерживают 2 ч при температуре 45-50°С. После предобработки свекловичного жома к нему добавляют смесь культуральных жидкостей Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984 по 30 л на загрузку, и Bacillus subtilis ВКПМ В-4099 - 5 л на загрузку, доводят рН до 7.5-8.0 и влажность замеса до 43-48%. Смесь тщательно перемешивают, расфасовывают в мешки и направляют в ферментационную камеру для проведения твердофазной ферментации в условиях ограниченного доступа кислорода при температуре 45-50°С в течение 48-50 ч. После завершения процесса твердофазной ферментации в полученную массу вносят 65 л жидкой культуры Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162, содержащей не менее 5.6×108 КОЕ/г, смесь тщательно перемешивают и сушат до влажности продукта 8-10% и дробят. Проведенные исследования по эффективности использования пробиотической добавки Ферм КМ для кормления животных и птицы установлено, что применение данной добавки увеличивает: переваримость протеина на 2,2-2,9%; переваримость жира на 0,55-1,4%; доступность лизина, метионина на 2,5-2,9%; использование кальция, фосфора на 5,6-3,5%; повышает уровень обменной энергии на 5-8%. RU 2412612 С1, 27.02.2011.
Установлено, что включение в состав полнорационных комбикормов для доращиваемых свиней препаратов, обладающих ферментно-пробиотическим (ДБА «Ферм-КМ») действием, обеспечивает повышение среднесуточных приростов живой массы поросят, соответственно, на 8,4% (р<0,05) по сравнению с контрольными животными. На этом фоне в опытных группах («Ферм-КМ») была отмечена наилучшая оплата корма продукцией. У них затраты обменной энергии и концентрированных кормов на 1 кг прироста живой массы были ниже, соответственно, на 5,2 и 5,1% по сравнению с контрольными животными. Сохранность молодняка свиней, получавших комбикорм, обогащенный ферментно-пробиотическим препаратом, составила 96,0, что на 1,3 выше контрольных (Бобровская О.И. Эффективность использования препаратов ферментно-пробиотического и синбиотического действия в кормлении поросят. Дисс. на соиск. уч. ст.к.с/х.н., 2012).
Технической задачей заявленного изобретения является разработка способа получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы, используя биомассу личинок мухи Hermetia illucens, иммобилизованную на ферментированном пробиотиком Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 свекловичном жоме.
Технический результат от реализации изобретения заключается в повышении продуктивности и сохранности поголовья животных и птиц, зоотехнических показателей животных за счет увеличения переваримости кормов, стимуляции обменных и иммунных процессов.
Технический результат достигается тем, что получают биологически активную кормовую добавку для сельскохозяйственных животных и птицы, смешивая 1 массовую часть биомассы личинок Hermetia illucens, выращенных на пшеничном зерне и предварительно промытых водопроводной водой и с содержанием протеина в биомассе не менее 36 мас.%, с 1 массовой частью сырого пробиотического продукта, полученного твердофазной ферментацией штамма Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 на стерильном носителе, представляющем собой свекловичный жом, пропитанный питательной средой, содержащей мелассу, калий фосфорнокислый двузамещенный, магний сернокислый, автолизат дрожжей и воду до влажности не более 35%, смесь гомогенизируют до получения частиц размером 1-2 мм и проводят комбинированный процесс твердофазной ферментации-высушивания при температуре греющего агента не выше 55°С до достижения конечной влажности не более 10 мас.%, количества жизнеспособных клеток Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 не менее 107 КОЕ/г.
Получают биологически активную кормовую добавку для сельскохозяйственных животных и птицы с пробиотиком и белком насекомых следующим образом.
Для получения биомассы личинки Hermetia illucens, содержащейся в ФГБУН Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, используют фуражное зерно. Температура окружающей среды поддерживается в интервале - 25-30°С, влажность субстрата - 60%. При плотности посадки 5 штук на 1 см кормового субстрата, высоты слоя - 10 см2 и продолжительности процесса конверсии - 14 суток получают личинки с содержанием протеина не менее 36 мас.%. Состав полученных личинок представлен в таблице 1.
Сырой пробиотический продукт - полупродукт для получения конечного продукта с белком насекомых готовят в несколько стадий. Стадия приготовления пробиотической основы. Для получения пробиотической основы отсевают штамм Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 из музейной культуры на скошенный МПА. Готовят и стерилизуют автоклавированием при 0,5 ат 100 мл питательной среды, содержащей, г/л:
| меласса | 24-26 |
| глютен кукурузный | 14-16 |
| кукурузный экстракт | 19-21 |
| калий фосфорнокислый двузамещенный | 1-3 |
| натрий хлористый | 9-11 |
| магний сернокислый | 0,4-0,6 |
| вода | остальное |
Делают смыв с косяка в колбу с подготовленной стерильной питательной средой и проводят глубинное культивирование штамма ВКПМ Bacillus subtilis В-8130 на микробиологической термостатированной качалке при 190 об/мин в течение 18-24 ч при температуре 37°С.
Стадия получения стерильного носителя
В качестве носителя используют свекловичный жом. Исходный носитель взвешивают, засыпают в емкость количестве 0,5 кг, стерилизуют в автоклаве при температуре 121°С в течении 60 мин. Охлаждают до температуры 50°С, добавляют 50 мл питательной среды (ПС). рН - фактическое, влажность - 18-21%.
Стадия приготовления питательной среды (ПС)
Питательную среду в объеме 50 мл готовят по прописи:
| меласса | 0.65 г (1,3 г на 1 кг носителя) |
| K2HPO4 | 0,25 г (0,5 г на 1 кг носителя) |
| MgSO4 | 0,065 г (0,13 г на 1 кг носителя) |
| автолизат дрожжей | 1,625 г (2 г на 1 кг носителя) |
| вода | до 50 мл |
Стерилизуют среду при температуре 121°С в течение 30 мин, выдерживают в течение 60 мин и охлаждают до температуры 35-40°С.
Стадия твердофазной ферментации.
В подготовленный стерильный носитель добавляют 100 мл культуральной жидкости Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 и 10 г натрия двууглекислого. Смесь тщательно перемешивают, рН 7,5-8,0, влажность замеса 32-35%.
Полученный замес засыпают в емкость для ферментации и направляют в ферментационную камеру. Твердофазную ферментацию проводят при температуре 37-40°С в течение 48 ч в термокамере. После завершения процесса твердофазной ферментации пробиотический продукт готов к следующим технологическим стадиям получения конечного продукта.
Для этого к 1 массовой части биомассы личинок с содержанием протеина 36,76 мас.% добавляют 1 массовую часть полученного сырого пробиотического продукта. Смесь гомогенизируют до получения частиц размером 1-2 мм, помещают в низкотемпературную сушильную установку. Комбинированный процесс твердофазной ферментации-высушивания ведут при температуре греющего агента не выше 55°С в течение не менее 24 ч до достижения конечной влажности не более 10 мас.%, количества жизнеспособных клеток пробиотика Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 не менее 107 КОЕ/г.
Изобретение поясняется примером осуществления изобретения.
К 1 массовой части биомассы личинок с содержанием протеина 36,76 мас.% добавляют 1 массовую часть сырой массы пробиотической основы. Смесь измельчают в гомогенизаторе до получения частиц размером 1-2 мм, помещают в сушильную полочную установку при температуре входящего воздуха 55°С, высота слоя сырой массы 4-5 см, и ведут процесс до конечной влажности продукта 8%. Высушенную смесь измельчают до получения однородной массы. Количество жизнеспособных клеток Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 - 2,6×107 КОЕ/г. Общий белок - 10,3 мас.%.
Кормовую добавку, названную «Пробиотик с белком насекомых», вводят в корма для животных в количестве 0,5 кг/т комбикорма. Проверено на мышах и свиньях.
Вводили кормовую добавку в рацион молодых самцов беспородных лабораторных мышей из расчета 0,5 кг/т корма. Группы по 15 мышей. Продолжительность опыта - 3-й недели кормления. Результаты представлены в таблице 2. Получен привес 1 мыши на 30,7% в сравнении с контролем, давшем привес мыши на 12,4%.
Введение в рацион поросят полученной кормовой добавки «Пробиотик с белком насекомых» в дозе 0,5 кг на тонну комбикорма повысило прирост живой массы тела молодняка свиней на 14% по сравнению с аналогичным показателем контрольных животных. Получено повышение конверсии корма опытным молодняком свиней на 12% (таблицы 3, 4).
Максимальный прирост был у животных 2-й опытной группы, что выше на 14% по сравнению с аналогами контрольной группы (таблица 3). Следовательно, кормовая добавка улучшила зоотехнические показатели свиней.
По затратам комбикорма на получение единицы продукции показатели в опытной группе 2 были ниже относительно контрольной на 0,3 кг или на 12,0%, соответственно (таблица 4). Также затраты обменной энергии на 1 кг прироста были меньше на 2,19 МДж, или на 7,5%. Полученные данные говорят о том, что животные опытной группы лучше использовали питательные вещества корма на прирост живой массы.
Биохимический анализ крови представлен в таблице 5. Показатели крови находились в пределах физиологической нормы. Содержание общего белка и его фракций (альбуминов, глобулинов), мочевины, креатинина, билирубина, АЛТ, ACT, щелочной фосфатазы, холестерина, кальция, фосфора, магния, эритроцитов находилось приблизительно на одном уровне и разница статистически не доказана. Однако количество глюкозы, гемоглобина и гематокрита увеличилось в образцах крови животных опытных групп, что говорит о более интенсивно проходящем обмене веществ.
Бактерицидная активность сыворотки крови (БАСК) возросла с 40,83% (контрольная группа) до 55,17% (2 - опытная), что говорит о повышенной иммунной реактивности у животных 2 - опытной группы.
Исследования биологической эффективности введения в рацион бройлеров кормовой добавки «Пробиотик с белком насекомых» показали увеличение прироста массы тела животных и улучшение показателей пищеварения и использования кормов по сравнению с контрольными, в рацион которых вводили препарат Ферм-КМ.
Опыт проведен на цыплятах кросса Кобб 500 с суточного до 36-дневного возраста. Бройлерам опытной группы скармливали комбикорм, с вводом 0,5 кг/т комбикорма кормовой добавки «Пробиотик с белком насекомых». Контрольная птица получала препарат Ферм-КМ. Учитывали показатели: сохранность поголовья, живая масса тела, определяемая путем индивидуального взвешивания, потребление кормов, затраты корма на кг прироста в конце опыта, использование основных компонентов корма по результатам физиологического опыта в возрасте 30-35 дней.
Результаты исследования. Основные зоотехнические показатели на бройлерах представлены в таблице 6.
Из данных таблицы следует, что ввод в комбикорма бройлеров кормовой добавки «Пробиотик с белком насекомых» не оказал отрицательного влияния на сохранность птицы. В опытной группе она была на уровне контроля и составила 100%.
Скармливание молодняку комбикормов, содержащих кормовую добавку «пробиотик с белком насекомых» до 36 дня жизни в опытной группе 2 способствовало увеличению живой массы молодняка на 7,6%, при достоверной разности Р<0,001 по сравнению с контрольной группой.
Среднесуточный прирост живой массы опытных цыплят-бройлеров составил 58,76 г и был на 7,8% выше контрольного молодняка.
В опытной группе птица хорошо потребляла комбикорма. На одну голову за весь период выращивания потребление комбикорма было на 6,3% больше, чем в контрольной группе. Вместе с тем расход корма на 1 кг прироста живой массы опытного молодняка составил 1,69 кг, что на 1,17% ниже, чем у птицы контрольной группы.
Основные показатели переваримости и использования питательных веществ корма представлены в таблице 7.
Из таблицы следует, что показатели по переваримости протеина, жира и использованию азота были несколько выше у опытных птиц по сравнению с контрольными. Так, переваримость сухого вещества корма - выше на 1,7%, протеина - на 2,24%, жира - на 1, 77%, использование азота - на 4,00%, при этом доступность лизина и метионина - на 1,55% и 1,42%, соответственно.
Способ получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы с пробиотиком и белком насекомых, предусматривающий смешивание 1 массовой части биомассы личинок Hermetia illucens, выращенных на пшеничном зерне и предварительно промытых водопроводной водой, с содержанием протеина в биомассе не менее 36 мас.%, с 1 массовой частью сырого пробиотического продукта, полученного твердофазной ферментацией штамма Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 на стерильном носителе, представляющем собой свекловичный жом, пропитанный питательной средой, содержащей мелассу, калий фосфорнокислый двузамещенный, магний сернокислый, автолизат дрожжей и воду до влажности не более 35%, смесь гомогенизируют до получения частиц размером 1-2 мм и проводят комбинированный процесс твердофазной ферментации-высушивания при температуре греющего агента не выше 55°С до достижения конечной влажности не более 10 мас.%, количества жизнеспособных клеток Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 не менее 107 КОЕ/г.
