Способ получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы
METHOD FOR OBTAINING A BIOLOGICALLY ACTIVE FEED ADDITIVE FOR FARM ANIMALS AND POULTRY

Изобретение относится к кормопроизводству, в частности, к способам производства биологически активных кормовых добавок для животных и птицы, повышающих эффективность пищеварения, стимуляцию роста и развития, продуктивности, оказывающих положительное действие на организм животных, и применения их для профилактики заболеваний, замены кормовых антибиотиков.
В системе кормопроизводства широко применяются пробиотики - класс препаратов для регуляции и улучшения состава кишечной биоты. Современные пробиотические препараты представляют собой композиции с вводом про-, пребиотиков и других биологически активных компонентов.
В связи с запретом в Евросоюзе с 2006 года на применение кормовых антибиотиков и запросом общества на производство чистых от антибиотиков продуктов животноводства и птицеводства, выполняется много поисковых работ на разработку продуктов для замены кормовых антибиотиков. В связи со строгим контролем содержания остаточных количеств антибиотиков в продуктах животноводства стали широко применяться в качестве антибактериальных препаратов - про- и пребиотики, а также фитопрепараты. В производственных условиях подтверждена высокая эффективность данного класса препаратов.
Известен способ изготовления биологически активной кормовой добавки для животных и птиц, предусматривающий подготовку фитоносителя путем смешивания содержащего клетчатку растительного сырья, водопроводной воды, автолизата пекарских дрожжей, калия фосфорнокислого двузамещенного, магния сернокислого и мелассы в заданном соотношении компонентов. Полученный фитоноситель стерилизуют и вносят жидкую культуру Cellulomonas flavigena ВКПМ В-2559 и выдерживают при заданных параметрах. Затем последовательно вносят жидкие культуры Bacillus subtilis В-8130 и Lactococcus lactis subsp. lactis ВКПМ B-4591 в равных количествах. Полученную смесь перемешивают, выдерживают при заданных параметрах процесса и высушивают до остаточной влажности 8-10%. При этом в качестве содержащего клетчатку растительного сырья используют измельченную солому, подсолнечный или соевый шрот, а жидкие культуры пробиотических штаммов Cellulomonas flavigena ВКПМ В-2559, Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 и Lactococcus lactis subsp.lactis ВКПМ B-4591 получают путем выращивания их на питательных средах, предназначенных для каждого штамма смеси в отдельности. RU 2546880 С2, опубл. 10.04.2015.
Известен способ получения биологически активной кормовой добавки, включающий две стадии ее получения: глубинное аэробное культивирование пробиотической целлюлолитической бациллы - штамма Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 с получением жидкой культуры (первая стадия), и последующая твердофазная ферментация растительного сырья при затрудненном доступе кислорода (вторая стадия). В качестве растительного сырья используют облепиховый, шиповниковый, подсолнечниковый шрот или жмых, отходы мукомольного производства, производства круп. RU 2346463 С2, опубл.20.02.2009.
Недостатком данной технологии является применение монокультуры пробиотического штамма, узкий спектр применяемого фитосырья, обладающего низкой биологической активностью в качестве антибактериальных средств.
Известен способ получения пробиотической кормовой добавки Ферм КМ для сельскохозяйственных животных и птицы, в состав которой входят штаммы Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984, Bacillus subtilis ВКПМ В-4099 и Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162, обладающие уникальными антагонистическими свойствами и эффективностью в отношении почти 90% условно-патогенных кишечных бактерий. В качестве фитосубстрата для проведения твердофазной ферментации используют смесь сухого свекловичного жома и пшеничных отрубей. RU 2412612 С1, опубл. 27.02.2009.
Использование широкого спектра пробиотических культур и фитосубстрата позволяет получить эффективную добавку для улучшения состояния желудочно-кишечного тракта животных и птицы, улучшить конверсию корма. Однако отсутствие биологически активных соединений, содержащихся в ряде лекарственных растений, обуславливает применение препарата для улучшения пищеварения, не имея возможности заменить применение кормовых антибиотиков.
Наиболее близким к предлагаемому способу получения биологически активной кормовой добавки является способ получения комплексной биологически активной добавки для сельскохозяйственных животных, птицы и рыбы с пробиотиками и лекарственными травами, согласно которому осуществляют раздельное глубинное культивирование штаммов Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984, Bacillus subtilis ВКПМ В-4099 и Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162 с получением жидких культур. Проводят твердофазную ферментацию жидких культур Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984 и Bacillus subtilis ВКПМ В-4099. Их смешивают в соотношении 6:6:1, соответственно, до получения 65 л и наносят на предварительно подготовленный носитель для проведения твердофазной ферментации -стерильный свекловичный жом в количестве 200 кг, обработанный целлюлолитическим ферментом и обогащенный ферментолизатом кормовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Твердофазную ферментацию проводят в условиях ограниченного доступа кислорода при температуре 45-50°С, рН 7,5-8,0 и влажности замеса 43-48% в течение 48-50 ч. Смесь тщательно перемешивают и высушивают до влажности 8-10%, после чего добавляют сухие порошки травы эхинацеи пурпурной и плодов расторопши пятнистой из расчета 20-50 г порошка эхинацеи и 20-50 г порошка расторопши на 1 кг конечного продукта. Полученную смесь перемешивают в течение 0,5 ч и подвергают дроблению до получения однородной массы. RU 2477614 С1, опубл. 20.03.2013.
К недостаткам можно отнести то, что узкий набор лекарственных трав и определенных пробиотических штаммов действуют в основном как иммуномодулятор и направлен на улучшение состояния ЖКТ, поддержку печени, без широкого применения для оздоровления организма животного в целом.
В условиях интенсивного производства и на фоне многочисленных инфекционных заболеваний в связи с большой концентрацией животных, необходимостью замены кормовых антибиотиков востребован препарат более широкого спектра действия, обладающий стойко развивающимся терапевтических эффектом, обладающий высокой биологической активностью, легко включающийся в биохимические процессы животного, без противопоказаний.
Технической задачей данного изобретения является разработка способа получения биологически активной кормовой добавки, обеспечивающей широкий спектр антибактериальной и антивирусной защиты организма животных и птицы, синбиотического взаимодействия пробиотических микроорганизмов, пребиотических компонентов и комплекса лекарственных растений, которые практически обеспечивают эффективную замену кормовых антибиотиков с достижением высоких производственно-экономических показателей, получением экологически чистой продукции.
Технический результат от реализации изобретения заключается в повышении биологической активности и широкого спектра действия биологически активной кормовой добавки, обеспечение надежной профилактики заболеваний, повышение адаптационных резервов организма, устойчивости к действию патогенных факторов, обеспечивает стабильный рост и развитие животных, нормализацию работы желудочно-кишечного тракта, укрепление иммунитета.
Технический результат достигается способом получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы, согласно которому, осуществляют раздельное глубинное культивирование штаммов Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984, Bacillus subtilis ВКПМ В-5449, Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162 на питательной среде, содержащей, г/л:
меласса
22-25
кукурузный экстракт
20-40
калий фосфорнокислый двузамещенный
1-3
натрий хлористый
9-11
магний сернокислый
0,4-0,6
вода
остальное,
а штамма Lactobacillus plantarum ВКПМ В-5337 на питательной среде, содержащей, г/л:
меласса
30-35
кукурузный экстракт
30-35
калий фосфорнокислый двузамещенный
1-3
магний сернокислый
2-3
натрий уксуснокислый
5-7
марганец сернокислый
0,04-0,06
вода
остальное,
полученные культуральные жидкости чистых культур Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984, Bacillus subtilis ВКПМ В-5449, Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162 и Lactobacillus plantarum В-5337 смешивают в соотношении 2:1:5:2:2 до объема 100 л, наносят на 250 кг стерильного свекловичного жома, который предварительно обрабатывают целлюлолитическим ферментом, растворенным в питательной среде, содержащей на 30 л воды: меласса - 250-300 г, калий фосфорнокислый двузамещенный - 90-100 г, магний сернокислый - 25-26 г, доводят рН до 6,5-7,0 и выдерживают в течение 4 ч при температуре 45-50°С, смесь тщательно перемешивают и проводят твердофазную ферментацию при температуре 32-42°С в течение 72-96 ч, после чего смесь тщательно перемешивают, в полученный полуфабрикат добавляют биологически активную составляющую - смесь микроизмельченных лекарственных трав эхинацеи, душицы и зверобоя, лист подорожника, расторопша, цветы ромашки, взятые в соотношении 30:20:5:20:3:3 и сушат при температуре 45-50°С до конечной влажности продукта 8-10 мас.%.
Заявленный способ получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы отличается от ближайшего аналога составом включенных в препарат штаммов микроорганизмов и их соотношением, технологическими режимами накопления активных биологически активных веществ в препарате на стадии твердофазной ферментации, включение в состав широкого набора микроизмельченных, с высокой биодоступностью биологически активных веществ (дополнительных лекарственных растений - трава душицы, лист подорожника, цветы ромашки, трава зверобоя).
Общий терапевтический эффект складывается из суммы многих воздействий всех компонентов заявляемого препарата на органы и функциональные системы животных. Использование не отдельных экстрактов или(и) эфирных масел, а полный комплекс действующих веществ лекарственных растений с обеспечением высокой биодоступности всех входящих биологически активных компонентов (нативные протеины, эфирные масла, витамины, микроэлементы) обеспечивает заявляемому продукту более широкий спектр действия. Разносторонняя направленность действия фитопрепарата в комплексе с активной пробиотической составляющей обеспечивает повышение продуктивности животных и птицы, повышение сохранности, увеличение переваримости кормов, замену кормовых антибиотиков, нормализацию работы желудочно-кишечного тракта, укрепление иммунитета;
За счет высокой биологической активности и широкого спектра действия добавка отличается от известных - полученными эффектами от применения в животноводстве и птицеводстве.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений по условию патентоспособности "новизна".
Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от ближайшего аналога, направлены на достижение поставленной задачи и не выявлены при изучении патентной и научно-технической литературы в данной и смежной областях науки и техники и, следовательно, соответствуют условию патентоспособности "изобретательский уровень".
В заявленный состав кормовой добавки входят штаммы:
Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 (продуцент эндоглюканазы, нитрогеназы. Обеспечивает трансформацию целлюлозосодержащих субстатов).
Bacillus subtilis ВКПМ В-2984 (продуцент высокоактивного комплекса протеолитических ферментов, амилазы и эндоглюканазы).
Bacillus subtilis ВКПМ В-5449 (антагонист S. aureus, S.saprophiticus, Salmonella typhimurium, Shigella sonnei, E.colli, Candida albican Pr. Vulgaris, Pr. Mirabilis. Продуцент сурфактина).
Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162 фагорезистентный штамм (продуцент протеолитических ферментов).
Lactobacillus plantarum ВКПМ В-5337 (продуцент молочной, уксусной, пропионовой кислот, проявляет антагонистическую активность к Pseudomonas, Escherichia coli, Penicillium, Aspergillus).
Способ получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы реализуется следующим образом: осуществляют раздельное глубинное культивирование штаммов Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984, Bacillus subtilis ВКПМ В-5449, Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162 на питательной среде, содержащей, г/л:
меласса
22-25
кукурузный экстракт
20-40
калий фосфорнокислый двузамещенный
1-3
натрий хлористый
9-11
магний сернокислый
0,4-0,6
вода
остальное,
штамма Lactobacillus plantarum В-5337 на питательной среде, содержащей, г/л:
меласса
0-35
кукурузный экстракт
0-35
калий фосфорнокислый двузамещенный
1-3
магний сернокислый
-3
натрий уксуснокислый
-7
марганец сернокислый
,04-0,06
вода
стальное
Полученные культуральные жидкости чистых культур Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984, Bacillus subtilis ВКПМ В-5449, Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162 и Lactobacillus plantarum ВКПМ В-5337, смешивают в равном соотношении до объема 100 л, наносят на 250 кг стерильного свекловичного жома, который предварительно обрабатывают целлюлолитическим ферментом, растворенным в питательной среде, содержащей на 30 л воды: меласса - 250-300 г, калий фосфорнокислый двузамещенный - 90-100 г, магний сернокислый - 25-26 г, доводят рН до 6,5-7,0 и выдерживают в течение 4 ч при температуре 45-50°С, смесь тщательно перемешивают, и проводят твердофазную ферментацию при температуре 30-45°С в течение 72-96 ч. После чего смесь тщательно перемешивают, в полученный полуфабрикат добавляют смесь микроизмельченных лекарственных растений: трава эхинацеи, трава душицы, лист подорожника, расторопша, цветы ромашки, трава зверобоя в соотношении - 30:20:5:20:3:3 и сушат при температуре 42-45°С до конечной влажности продукта 8-10 мас.%.
Полученный продукт отравляют на дробление, стандартизацию и фасовку.
Данный технологический процесс получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птицы обеспечивает иммобилизацию клеток микроорганизмов на фитосорбенте, образование биопленок, их защищенность, накопление широкого спектра биологически активных веществ в эффективном для применения количестве. Указанный состав штаммов позволяет обеспечивать широкий спектр «биозащиты» организма от патогенов, набор лекарственных растений, подобранное соотношение их, специальная обработка позволяют обеспечивать продукту заявленные качества.
Преимущество заявленной кормовой добавки заключается в том, что используются микроорганизмы пробиотического действия с широким спектром антибактериальной активности, иммобилизованные на частицах твердого сорбента. За счет проведенной твердофазной ферментации и введения лекарственных фито-компонентов продукт содержит комплекс метабиотиков, ферментов: целлюлаза, эндоглюканаза, амилаза, протеаза, липаза, а также органические кислоты, витамины и аминокислоты, сурфактин, иммуноактивные пептиды - продукты метаболизма пробиотиков. Ферментированный свекловичный жом содержит бактерицидные фитокомпоненты (терпены и трерпеноиды), фиточастицы (микросорбенты) и пребиотики (пектины свеклы). Фитокомпоненты: трава эхинацеи, трава душицы, лист подорожника, расторопша, цветы ромашки, трава зверобоя обеспечивают высокую биологическую активность и широкий спектр ее антимикробного действия.
Широко известно - пробиотики, благоприятно влияют на состояние кишечника, снижают количество патогенных бактерий в пищеварительном тракте, улучшаются обменные и иммунные процессы, за счет этого повышается переваривание питательных веществ, укрепляется иммунитет.
Пребиотики - субстраты, стимулирующие естественную микрофлору кишечника, они не перевариваются и не всасываются в желудке и тонком отделе кишечника животных. Попадая в толстый отдел кишечника, пребиотики используются в качестве питательной среды для нормальной микробиоты. Пищевые волокна выполняют и другие важные функции: нормализуют моторику, адсорбируют токсины.
Применение специальных штаммов-микроорганизмов, обеспечивающих широкий спектр действия препарата, использование их в виде «биопленки», с длительной стадией твердофазной ферментации и накоплением биологически активных соединений, применение инновационного метода предварительной обработки лекарственных трав для достижения высокой биодоступности входящих в них компонентов обеспечивает эффективность препарата.
Эхинацея обладает иммуномодуляторными свойствами. Все органы растения содержат, масс. %: полисахариды, эфирное масло (цветки - до 0,5, трава - до 0,35, корни - до 0,25). Главная составная часть эфирного масла - нециклические сесквитерпены. Основные действующие вещества, обладающие иммуностимулирующей активностью, - полисахариды. Препараты эхинацеи демонстрируют антибактериальные, противовирусные и противомикотические свойства: угнетают рост и размножение стрептококка, стафилококка, кишечной палочки, вирусов гриппа, эффективны при воспалительных заболеваниях.
Расторопша пятнистая используется для профилактики различных заболеваний печени. Основными действующими веществами расторопши являются флавоноиды и флавонолигнаны (силибин, силикристин, силидианин), обладающие мощным детоксицирующим, гепатопротекторным, антиоксидантным действием. Препараты из семян расторопши повышают защитные свойства печени к инфекциям и отравлениям, стимулируют образование и выведение желчи, способствует очищению и образованию новых клеток печени. Положительное действие этого растения сказывается и на всем желудочно-кишечном тракте.
Основным активным действующим началом душицы обыкновенной считается эфирное масло - до 1,2 мас.%. В него входят тимол и карваклол. Высокое содержание последнего делает масло сильным антигистаминным и природным антибиотиком. В растении много витаминов С, K, А, Е, дубильных веществ. Душица повышает секрецию пищеварительных желез, усиливает аппетит, перистальтику кишечника и улучшает пищеварение.
Цветки ромашки содержат гликозиды, усиливающие отделение желчного, кишечного и желудочного соков, способствуя улучшению пищеварения. Содержащиеся в растении флавоноиды и кумарины оказывают спазмолитическое действие, а наличие хамазулена - ароматического вещества, входящего в состав эфирного масла ромашки, - обеспечивает выраженное противовоспалительное, седативное и местноанестезирующее действия. Он усиливает регенеративные процессы, ослабляет аллергические реакции в организме.
Зверобой благодаря содержанию гиперозида, кверцитина, фетонцидов, витаминов С и РР обладает противовоспалительным, антисептическим, желчегонным действиями. Возбуждает аппетит, стимулирует секреторную функцию различных желез.
Подорожник обладает антисептическим, противовоспалительным, кровоочистительным действием благодаря наличию в его составе гликозидов, дубильных веществ, ферментов, алкалоидов и фитонцидов. Изобретение поясняется примером.
Осуществляют раздельное глубинное культивирование штаммов Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984, Bacillus subtilis ВКПМ В-5449, Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162 на питательной среде, содержащей, г/л:
меласса
24
кукурузный экстракт
30
калий фосфорнокислый двузамещенный
2
натрий хлористый
10
магний сернокислый
0,5
вода
остальное,
Lactobacillus plantarum В-5337 на питательной среде, содержащей, г/л:
меласса
33
кукурузный экстракт
32
калий фосфорнокислый двузамещенный
2
магний сернокислый
2,5
натрий уксуснокислый
6
марганец сернокислый
0,05
вода
остальное
Полученную культуральную жидкость чистых культур Bacillus subtilis ВКПМ В-8130, Bacillus subtilis ВКПМ В-2984, Bacillus subtilis ВКПМ В-5449, Bacillus licheniformis ВКПМ В-4162, Lactobacillus plantarum В-5337, смешивают в соотношении 2:1:5:2:2 до объема 100 л, наносят на 250 кг стерильного свекловичного жома, который предварительно обрабатывают целлюлолитическим ферментом, растворенным в питательной среде, содержащей на 30 л воды: меласса - 300 г, калий фосфорнокислый двузамещенный - 100 г, магний сернокислый - 25 г, доводят рН до 6,5-7,0 и выдерживают в течение 4 ч при температуре 50°С. Смесь тщательно перемешивают и направляют в ферментационную камеру для проведения твердофазной ферментации при температуре 37°С в течение 72 ч. После завершения процесса твердофазной ферментации смесь тщательно перемешивают, в полученный полуфабрикат добавляют смесь микро измельченных лекарственных трав, взятых в соотношении: трава эхинацеи, трава душицы, лист подорожника, расторопша, цветы ромашки, трава зверобоя - 30:20:5:20:3:3. И сушат при температуре 50°С до конечной влажности продукта 9 мас.%. Полученный продукт отправляют на дробление, стандартизацию и фасовку.
Проведенные исследования по эффективности кормовой добавки на цыплятах-бройлерах подтвердили высокую эффективность работы препарата. Результаты приведены в таблице.
Установленные изменения фагоцитарной активности лейкоцитов демонстрируют стимулирующее влияние применяемой кормовой добавки на неспецифическую резистентность организма цыплят-бройлеров, свидетельствуя о более высокой иммунологической реактивности.
2
2
Эффективность применения биологически активной кормовой добавки в технологии выращивания цыплят бройлеров показала, что на основании результатов двух научно-хозяйственных опытов: при напольном (на глубокой подстилке) выращивании бройлеров кросса «Росс-308» в зимний период года в условиях нормативной (опыт 1) и повышенной (опыт 2) плотности посадки в обоих опытах по всем зоотехническим показателям бройлеры опытной группы превосходили контроль. Так, в первом научно-хозяйственном опыте разница по величине Европейского индекса эффективности составила 21 единицу, а по показателю выхода мяса с 1 м пола - 1,54 кг (4,9%) в пользу опытной группы 2. Во втором научно-хозяйственном опыте различие по величине Европейского индекса эффективности составило 18 единиц, а по показателю выхода мяса с 1 м пола - 1,37 кг (3,8%) в пользу опытной группы 2.
Рентабельность производства и реализации мяса бройлеров кросса «Росс-308», выращенных в зимний период года при нормативной и повышенной плотности посадки, дает основание для использования ее в кормлении рыб бройлеров.
Подтвержденная эффективность применения предложенной биологически активной кормовой добавки в технологии выращивания цыплят бройлеров дает основание для использования ее и в кормлении рыб, о чем свидетельствует схожесть состава кормовой добавки с прототипом.