ГОМОФЕРМЕНТИРОВАННЫЕ ПРОДУКТЫ
HOMOFERMENTED PRODUCTS

Настоящее изобретение относится к жидкому кормовому продукту. В частности, настоящее изобретение относится к ферментированным кормовым продуктам, способам их получения и их применению.
Vibrio spp., Campylobacter spp., Salmonella spp., E. coli
Stapholococcus aureus
Campylobacter spp.
Salmonella spp.,
В сельском хозяйстве кормовой продукт часто подают животным с использованием систем подачи жидкого кормового продукта. Это связано с некоторыми проблемами. Потенциально вредные бактерии и организмы, находящиеся в почве и на растениях, могут быть обнаружены на компонентах кормового продукта и повсеместно в среде, окружающей животных. Присутствующие бактерии и микроорганизмы могут вызывать брожение, если не препятствовать этому, например, проведением стерилизации. Ферментация в результате может привести к росту патогенных бактерий, например,  и . Кроме того, может содержаться большое количество различных типов дрожжей и плесеней. Такой неконтролируемый рост в жидком кормовом продукте может привести к болезни, недоеданию, диареи или даже гибели животных. Кроме того, животные, инфицированные  или  могут передавать инфекцию людям и, следовательно, желательно избегать таких инфекций у животных.
Получение ферментированного комбикорма в среде с высоким микробным воздействием, включая патогенные микроорганизмы, представляет собой большую проблему, и множество предпринятых попыток потерпели неудачу. Как правило, традиционная инокуляция кормового продукта стартовыми культурами требует стадий культивирования и выращивания, включая стерильные условия работы с бактериями. Это очень сложно для фермера, который не имеет специальных знаний по микробиологии и который находится в среде с высоким микробным воздействием, таким как воздействие на традиционной кормокухне свинофермы.
В качестве альтернативы «непрерывная» ферментация, при которой часть ферментированного продукта используют в качестве закваски для ферментации новой партии, подвергается воздействию постепенно увеличивающегося количества нежелательных микроорганизмов, таких как устойчивые к воздействию кислоты дрожжи. Как известно, это не только ухудшает качество ферментированного кормового продукта, но также их очень трудно удалить, в частности, из трубопровода для кормового продукта.
Известно, что очень трудно, если вообще возможно, избежать вышеуказанных проблем в случае использования в качестве кормового продукта жидкого кормового продукта. Следовательно, часто альтернативным выбором является использование сухого кормового продукта.
До недавнего времени использовали стимуляторы роста на основе антибиотиков, например, для свиней это обычная практика для профилактики, например, диареи и, следовательно, для увеличения привеса (отсюда термин «стимулятор роста»). В некоторых странах, включая ЕС, запрещено использование фермерами стимуляторов роста на основе антибиотиков. Это отчасти вызвано страхом появления мультирезистентных патогенных микроорганизмов. Однако использование антибиотиков не прекратилось, и ветеринары выписывают каждый день антибиотики для лечения большого количества свиней.
Настоящее изобретение направленно на решение вышеуказанных проблем. Дополнительно настоящее изобретение относится к стимулятору роста без антибиотиков.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу получения ферментированного комбикорма, включающему стадии: (a) получение жидкого ферментированного кормового продукта; (b) создание условий для ферментации кормового продукта; (c) объединение продуктов со стадии (a) и (b), и ферментацию кормового продукта стадии (b) с использованием жидкого ферментированного продукта со стадии (a) в качестве закваски.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к ферментированному комбикорму, полученному способом, включающим стадии: (a) получение жидкого ферментированного продукта; (b) создание условий для ферментации кормового продукта; (c) объединение продуктов со стадии (a) и (b), и ферментацию кормового продукта стадии (b) с использованием жидкого ферментированного продукта со стадии (a) в качестве закваски.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к применению ферментированного комбикорма для кормления животных, указанный ферментированный комбикорм получен способом, включающим стадии: (a) получение жидкого ферментированного продукта; (b) создание условий для ферментации кормового продукта; (c) объединение продуктов со стадии (a) и (b), и ферментацию кормового продукта стадии (b) с использованием жидкого ферментированного продукта со стадии (a) в качестве закваски.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к ферментированным продуктам, которые могут быть получены ферментацией жидкого продукта бактерией, производящей молочную кислоту, способной продуцировать достаточное количество молочной кислоты для снижения pH, по меньшей мере, до 4,2 в течение 24 часов.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к силосу, его получению и применению.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к применению ферментированных продуктов по настоящему изобретению или непосредственно в качестве жидкого кормового продукта или для получения жидкого кормового продукта.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к способу получения ферментированного продукта и его применению в качестве стимулятора роста. Способ включает: (a) получение жидкого продукта; (b) обеспечение бактериями, производящими молочную кислоту, способными продуцировать достаточное количество молочной кислоты для снижения pH, по меньшей мере, до 4,2 в течение 24 часов; (c) внесение (a) и (b) вместе; и (d) проведение ферментации при подходящих условиях с получением указанного ферментированного продукта.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к способу получения жидкого кормового продукта, включающему: (a) получение ферментированного продукта по настоящему изобретению; (b) создание условий для ферментации кормового продукта; и (c) проведение ферментации при подходящих условиях.
На чертежах:
Фиг.1 - сравнение гомоферментативного процесса и гетероферментативного процесса.
Фиг.2 - рН, при котором активны бактерии, производящие молочную кислоту, и при котором способны расти некоторые нежелательные бактерии.
Фиг.3 - схематически показан хорошо контролируемый естественный процесс ферментации.
Фиг.4 - схематически показан плохо контролируемый естественный процесс ферментации.
Фиг.5 - воздействие на производство кадаверина (процесс гниения), в зависимости от того, контролируется или нет процесс ферментации.
Фиг.6 - технологическая схема постадийного получения кормового продукта, включающая ферментированный продукт или побочный продукт, полученный в результате промышленной переработки, по варианту изобретения.
Фиг.7 - технологическая схема постадийного получения ферментированного, жидкого кормового продукта по варианту изобретения.
Фиг.8 - основные компоненты и стадии по варианту изобретения.
Фиг.9 - получение ферментированного кормового продукта по альтернативному варианту изобретения.
Фиг.10 - схематически представлена установка для ферментации и резервуар для смешивания по варианту изобретения.
Фиг.11 - схематически представлена установка для ферментации и ферментационный резервуар по варианту изобретения.
Фиг.12 - схематически представлена установка для ферментации и несколько резервуаров для смешивания по варианту изобретения.
Получение жидкого кормового продукта включает процесс ферментации или силосования. Как правило, могут иметь место два вида процесса ферментации, а именно, «гетероферментация», в результате которой образуется молочная кислота, уксусная кислота, масляная кислота и этанол, и «гомоферментация», в результате которой образуется молочная кислота.
Следовательно, объектом настоящего изобретения является контроль процесса ферментации, гарантирующий, что преимущественно проходит гомоферментация и гарантирующий, что рост нежелательных бактерий, дрожжей, плесени и грибков и бактерий, производящих молочную кислоту, находится под контролем или подавлен.
Хорошо известно, что различные кислоты и дрожжи имеют различные вкусы, некоторые из которых нравятся животным, а другие нет.
Следовательно, в дополнительном аспекте настоящее изобретение гарантирует присутствие корректных компонентов и их подходящее соотношение для получения в результате большей вкусовой привлекательности.
Молочнокислые бактерии по настоящему изобретению способны продуцировать молочную кислоту и снижать pH во время ферментации, по меньшей мере, до 4,2 в течение 24 часов.
В одном варианте изобретения производство молочной кислоты происходит в течение 15 часов.
В одном варианте изобретения pH составляет в пределах от 3,5 до 4,2, такой как, например, 3,8.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к ферментированному продукту, полученному ферментацией жидкого продукта бактериями, производящими молочную кислоту, способными продуцировать количество, достаточное для снижения pH, по меньшей мере, до 4,2 в течение 24 часов. В одном аспекте настоящего изобретения pH составляет в пределах от 3,5 до 4,2, такой как, например, 3,8. В другом аспекте настоящего изобретения заданный pH должен достигаться в течение 15 часов или менее.
В контексте настоящего изобретения термин «ферментация» и «силосование» используются как взаимозаменяемые и означают одно и тоже.
Термины «ферментер» или «ферментационный резервуар» указывают на емкость, резервуар или им подобное, где проходит ферментация. Как правило, ферментер снабжен одним или более устройством для перемешивания содержимого. Однако ферментация или часть ферментации может происходить вне ферментера в таких местах, как трубопровод, резервуар для смешивания, резервуар для хранения и им подобное.
Термины «резервуар» или «емкость» взаимозаменяемы и указывают на техническое средство (хранилище). Они могут быть хранилищами силосного типа, крупногабаритными мешками или техническими средствами для хранения, такими как помещения или отдельный отсек.
Термины «текучий продукт» или «жидкий продукт» взаимозаменяемы и указывают на продукт с содержанием влаги 20 об.% или более, в частности, 25 об.% или более. В контексте настоящего изобретения «об.%» относятся к объемным процентам. Если не указанно иное, % относится к вес.%.
Продукт, подходящий для ферментации, по настоящему изобретению должен иметь, как правило, содержание влаги 20 об.% или более, в частности, 25 об.% или более. В одном варианте изобретения достаточное содержание влаги (то есть, содержание влаги 20 об.% или более) обеспечивается смешиванием продукта с недостаточным содержанием влаги (то есть содержание влаги менее 20 об.%) с продуктом, с достаточным содержанием влаги, с получением подходящего содержания влаги в смеси. В другом варианте изобретения комбинация смеси продуктов с различным содержанием влаги комбинируется с дополнительной водой или жидкостью на основе воды с получением смеси с содержанием влаги, достаточным для ферментации.
В другом варианте изобретения для эффективной ферментации воду добавляют в ферментируемый кормовой продукт, если содержание влаги слишком низкое.
Необязательно, вода может быть обработана и может включать химические соединения, такие как соли, минеральные вещества, витамины, буферные агенты, органические и неорганические кислоты и им подобное. В другом варианте изобретения обработанная вода улучшает ферментацию и/или привес животных.
Термин «продукт» по настоящему изобретению следует понимать в широком смысле. Как правило, продукты представляют собой пищевые продукты или кормовые продукты. «Продукт(ы)» и «кормовой продукт(ы)» могут представлять собой соответствующие продукты молочной отрасли, сельского хозяйства, винодельческой отрасли, спиртовой отрасли или пивоваренной отрасли или их комбинации. Примеры подходящих «продуктов» и «кормовых продуктов» включают одно или более зрелое и/или не зрелое растительное сырье и его части, такое как зерновые, например, пшеница, ячмень, рожь, рис, кукуруза (силос из кукурузных початков (CCM) или кукурузы восковой спелости), тритикале, овес; овощи (например, картофель, бобы, горох, кукуруза, соя; сыворотка, свернувшееся молоко, обезжиренное молоко и им подобное.
Термины «побочные продукты» или «отходы» используют для описания главным образом нежелательных продуктов, получаемых в процессе производства, которые могут быть доступны по низкой цене или бесплатно. Как правило, они не используются непосредственно в качестве кормового продукта для животных, и длительное время хранения может привести к разложению и неконтролируемой ферментации и порче. Примеры таких «побочных продуктов» и/или «отходов» включают сыворотку, пивную дробину (пивоварение, виноделие или получение био-этанола), растения или их части, картофель, овощи, дрожжи, бактерии, грибки и им подобное.
Термины «ферментированный продукт» или «ферментированный кормовой продукт» указывают на любой продукт или кормовой продукт, прошедший ферментацию или находящийся в процессе ферментации.
Термин «жидкий ферментированный продукт» указывает, что ферментированный продукт имеет содержание воды/влаги более чем 20%. В контексте настоящего изобретения его используют в качестве закваски. Он также может быть непосредственно скормлен животным или в комбинации с другим ферментированным или не ферментированным кормовым продуктом, композицией или продуктом.
Термины «силос» или «силосная масса» взаимозаменяемы и относятся к ферментированному растительному продукту для кормления животных, как правило, жвачных животных, таких как крупный рогатый скот и овцы. Силос получают в результате ферментации и хранения, процесс называется силосование. Как правило, ферментацию вызывает натуральная микрофлора, присутствующая на ферментируемом растительном продукте. Таким образом, могут быть получены различные продукты ферментации, включая уксусную кислоту. Процесс ферментации может происходить в течение нескольких дней, недель или месяца с получением в результате ферментированного продукта, силос или силосная масса может храниться в течение многих месяцев. Наиболее часто силос получают из кормовых посевных культур, включая кукурузу или сорго. Часто силос готовят из целого растения, как правило, исключая корни, а не только зерна. Как правило, растение нарезают на части, часто непосредственно во время сбора урожая. Также силос может быть приготовлен из многих других полевых культур и иногда их смесей, таких как овес и горох. Термин травяной силос используют для описания силосованных кормовых трав, приготовленных из злаковых, люцерны и травосмеси злаковые/люцерна и им подобного. Помимо ферментации в силосной башне существует другая форма силосования зеленых кормов. В этом случае, например, растения или части растений нарезают и укладывают в кипы пока они еще очень влажные и часто слишком влажные для того, чтобы быть сложенными в кипы и храниться как сено. Концентрация сухих веществ составляет в пределах от около 60 до 70%.
Термин «ферментированный комбикорм» указывает на кормовой продукт, который находится в процессе ферментации или который ферментирован по настоящему изобретению с использованием жидкого ферментированного продукта в качестве закваски. Также наряду с ним могут присутствовать дополнительные компоненты, например, минеральные вещества, витамины, аминокислоты, не ферментированный кормовой продукт и им подобное.
В объем понятия используемого здесь термина «животное(ые)» входят млекопитающие, такие как свиньи, поросята, крупный рогатый скот и лошади, птица, такая как цыплята, индейки, куры, гуси и утки и рыба, такая как лосось и форель. Такие животные, как человек, свиньи, лошади, собаки и кошки, имеют простой, однокамерный желудок. Напротив, рогатый скот или жвачные имеют сложный, многокамерный желудок. Жвачные переваривают пищу в две стадии, - поедания сырья и отрыгивания полупереваренной формы, известной, как жвачка, а затем пережевывания жвачки. Жвачные включают, например, крупный рогатый скот, коз, овец и оленей.
Термин «стимулятор роста» указывает на соединение или продукт, который предназначен для усиления роста животного или увеличение привеса. Он включает введение в кормовой продукт антибиотиков как выписанных ветеринаром, так даваемых фермером в профилактических целях. С другой стороны, ферментированный комбикорм по настоящему изобретению также представляет собой стимулятор роста, поскольку он продемонстрировал свою способность увеличивать привес животных по сравнению с контролем.
Как правило, ферментация проходит при подходящей температуре в течение подходящего периода времени. Температура должна быть такой, чтобы гарантировать активность бактерий, производящих молочную кислоту, то есть она не должна составлять в пределах не менее 10 или не более 50ºC. В одном варианте изобретения температура составляет около 30ºС. Ферментация должна продолжаться, по меньшей мере, до достижения подходящего pH, то есть 4,2 или менее, например, 3,5 или 3,8. Следовательно, ферментация должна продолжаться, например, в течение 24 часов или 15 часов. Иногда ферментация проходит полностью в течение 10, 9, 8, 5, 6, 4, 3, или 2 часов или 1 часа, или в некоторых случаях в течение 30 минут.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу получения ферментированного комбикорма, включающему стадии: (a) получение жидкого ферментированного продукта; (b) создание условий для ферментации кормового продукта; (c) объединение продуктов со стадии (a) и (b), и ферментацию кормового продукта стадии (b) с применением жидкого ферментированного продукта со стадии (a) в качестве закваски. В одном варианте изобретения ферментированный комбикорм имеет pH в пределах от 4,2 до 3,5. В другом варианте изобретения ферментированный комбикорм имеет pH около 3,8.
Молочнокислые бактерии продуцируют молочную кислоту во время ферментации ферментируемого источника углерода, что в результате ведет к подкислению окружающей среды. В зависимости от используемой заквасочной культуры или заквасочных культур, наряду с доступным ферментируемым сахаром(ами), получают ферментированный комбикорм по настоящему изобретению, указанный ферментированный кормовой продукт имеет концентрацию молочной кислоты около 50 мМ. В другом варианте изобретения концентрация молочной кислоты превышает 100 мМ. В другом варианте изобретения концентрация молочной кислоты превышает 150 мМ или 200 мМ. В другом варианте изобретения концентрация молочной кислоты в ферментированном продукте составляет более 250 мМ или более 300 мМ.
Концентрация молочной кислоты в жидком ферментированном продукте, побочных продуктах или отходах, используемых в качестве закваски для ферментации по настоящему изобретению, может быть выше, чем концентрация молочной кислоты в ферментированном комбикорме. В другом варианте изобретения концентрация молочной кислоты в ферментированном комбикорме выше по сравнению с жидким ферментированным (побочным) продуктом. В другом варианте изобретения концентрация молочной кислоты в закваске и ферментированном продукте составляет примерно одно и тоже количество.
Аналогично, pH закваски и ферментированного (комбикорма) продукта может быть одним и тем же, близким или различным. В одном варианте изобретения pH жидкого ферментированного продукта, используемого в качестве закваски, составляет менее 4,2. В другом варианте изобретения pH составляет в пределах от 4,2 до 3,5. В другом варианте изобретения pH составляет около 3,8.
Согласно настоящему изобретению ферментированный комбикорм может быть получен в течение 1 дня или в течение 12-24 часов. В другом варианте изобретения ферментированный продукт может быть получен в течение 8-12 часов или 6-8 часов. В другом варианте изобретения ферментация проходит в течение 4-6 часов или менее 4 часов.
В другом варианте изобретения ферментация может быть более медленной и может проходить в течение одного дня или более, нескольких дней, одной недели, нескольких недель, одного месяца или нескольких месяцев. Ферментация может контролироваться добавлением ферментированного жидкого продукта или ферментированного комбикорма в качестве закваски, включающей активные молочнокислые бактерии. Пропорция закваски к ферментируемому кормовому продукту может составлять в пределах 0,1-10 об.% или 0,5-5 об.% или 1-2,5 об.% или около 1-2 об.%. Процесс ферментации проходит в закрытой башне для силосования. В другом варианте изобретения ферментация проходит в кипах, туго завернутых в пластиковую обертку. В одном конкретном варианте изобретения силосование основывается на ферментированном кукурузном CCM. Полученный в результате силос может быть использован для кормления моногастричных животных. В одном конкретном варианте изобретения CCM кукурузный силос подходит для скармливания свиньям. В другом варианте изобретения CCM кукурузный силос может быть использован в качестве стимулятора роста при кормлении моногастричных животных, таких как свиньи. Кукурузный CCM на основе силоса может иметь низкое содержание уксусной кислоты. В одном варианте изобретения концентрация уксусной кислоты составляет 20 мМ или ниже, или 15 мМ или ниже, или 10 мМ или ниже, или 5 мМ или ниже. В другом варианте изобретения содержание молочной кислоты составляет 50 мМ или выше, 100 мМ или выше, 150 мМ или выше, 200 мМ или выше, 250 мМ или выше, или выше 300 мМ.
Ферментация по настоящему изобретению может быть проведена при различных температурах. Как правило, ферментацию проводят при температуре в пределах от 5ºC до 50ºC, или от 15ºC до 40ºC. В другом варианте изобретения температура ферментации составляет в пределах от 18ºC до 30ºC. В другом варианте изобретения ферментацию проводят при комнатной температуре, такой как 20-25ºC или 22-24ºC или около 23ºC. В другом варианте изобретения используют средства для мониторинга и контроля температуры. В другом варианте изобретения температура воды, добавленной для получения подходящего содержания влаги в ферментационном бульоне, по существу контролирует температуру ферментации. Температура ферментации может быть постоянной или может варьировать.
Подходящие по настоящему изобретению ферментеры могут быть снабжены средствами для перемешивания, часто они представляют собой стандартное устройство, доступное от производителя.
Как правило, они работают со скоростью в пределах около 1-500 оборотов в минуту. В одном варианте изобретения скорость смешивания составляет в пределах 10-300 оборотов в минуту. В другом варианте изобретения средства перемешивания работают со скоростью в пределах от 20 до 100 оборотов в минуту. В другом варианте изобретения устройство для перемешивания работает со скоростью около 35 оборотов в минуту.
Согласно настоящему изобретению продукт для ферментирования комбинируют с жидким ферментированным продуктом, включающим (активные) молочнокислые бактерии. Эта закваска может составлять в пределах от 0,1 до 99,9 об.%, или от 1 до 99 об.%, или от 5 до 70 об.%. В другом варианте изобретения закваска может составлять в пределах 0,5-1, 1, 1-5, 5, 5-10, 10, 10-20, 20, 20-30, 30, 30-40, 40, 40-50 или 50 об.%. В другом варианте изобретения жидкий ферментированный продукт включает закваску в пределах от 25 до 35 об.%. В другом варианте изобретения жидкий ферментированный продукт включает около 30 об.% закваски.
Процесс ферментации с использованием заквасочной культуры по настоящему изобретению по существу представляет собой гомоферментативный процесс (Фиг.1). «По существу гомоферментативный» означает, что доминирующая бактериальная флора, участвующая в ферментации, является гомоферментативной. В одном варианте изобретения 99% или более бактерий представляют собой гомоферментативные. В другом варианте изобретения 95% или более бактерий представляют собой гомоферментативные. В другом варианте изобретения 90% или более бактерий представляют собой гомоферментативные. «По существу гомоферментативный» указывает также, что основной частью продукта ферментации является молочная кислота, и содержание уксусной кислоты и этанола ниже порогового ощущения, около порогового ощущения или немного выше порогового ощущения. В качестве альтернативы «по существу гомоферментативный» означает, что соотношение молочной кислоты к уксусной кислоте или молочной кислоты к этанолу (мМ/мМ) составляет 10:1 или более, 20:1 или более, 50:1 или более или 100:1 или более. Согласно настоящему изобретению обе ферментации по существу гомоферментативные, то есть ферментация ферментированного (побочного) продукта наряду с ферментацией кормового продукта (ячмень, пшеница, соя и им подобное). В другом варианте изобретения процесс ферментации представляет собой гетероферментативный процесс (Фиг.1). В другом варианте изобретения заквасочная культура включает гомо- и гетероферментативные молочнокислые бактерии. В другом варианте изобретения заквасочная культура включает не молочнокислые бактерии.
Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactococcus,
Streptococcus, Aerococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Oenococcus, Teragenococcus, Vagococcus
Weisella
Согласно настоящему изобретению ферментации осуществляются бактериями, производящими молочную кислоту. Следовательно, в широком аспекте настоящее изобретение относится к бактериям, производящим молочную кислоту. Молочнокислые бактерии включают монофелитический таксон грамположительных, с низким ГЦ, устойчивых к кислоте, не спорообразующих, не потребляющих кислород палочек или кокков, объединенных общим метаболизмом и физиологическими характеристиками. Эти бактерии, как правило, находящиеся в разлагающихся растениях и кисломолочных продуктах продуцируют молочную кислоту как основной конечный продукт метаболизма ферментации углеводов. Известно, что ферментация пищевого продукта молочнокислыми бактериями, используемыми в качестве подкислителей, ингибирует рост агентов, вызывающих порчу. Белковоподобные бактериоцины продуцируются некоторыми штаммами молочнокислых бактерий и обеспечивают дополнительный барьер против патогенных и вызывающих порчу микроорганизмов. Дополнительно молочная кислота и другие продукты метаболизма оказывают воздействие на органолептический и текстурный профиль пищевого продукта. Ценность молочнокислых бактерий для промышленности дополнительно подтверждается тем, что они признаны полностью безвредными (GRAS) в виду их повсеместной распространенности в пищевых продуктах и их вклада в здоровую микрофлору поверхности слизистых человека. Род, включающий молочнокислые бактерии, представляет собой  и  и ; эти рода принадлежат к рангу Lactobacillales.
Enterococcus, Lactobacillus, Pediococcus
Lactococcus
Enterococcus spp., Lactobacillus spp., Lactococcus spp.
Pediococcus spp
Enterococcus faecium, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus plantarum, Pediococcus acidililactili
Pediococcus pentosaceus.
Lactobacillus spp., Pediococcus spp., Enterococcus spp.
Lactococcus spp.
Pediococcus pentosaceus, Pendiococcus acidilactici
Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus
Enterococcus faecium
Enterococcus faecium
Lactobacillus rhamnosus
Enterococcus faecium
Lactobacillus rhamnosus
Pediococcus pentosaceus
Pendiococcus acidilactici
Lactobacillus plantarum
В настоящем изобретении используемые для ферментации бактерии, производящие молочную кислоту, в основном принадлежат к родам молочнокислых бактерий  или , или их комбинаций, но не только. Заквасочная культура или инокулят по настоящему изобретению также может включать молочнокислые бактерии, выбранные из группы, состоящей из одного или более  и . В другом варианте изобретения молочнокислые бактерии выбирают из группы, состоящей из одного или более  и  В другом варианте изобретения бактерии, производящие молочную кислоту, принадлежат к рангу Lactobacillales. Бактерии, производящие молочную кислоту, также могут быть выбраны из  и  или их комбинации. В другом варианте изобретения молочнокислые бактерии, производящие кислоту, включают  и  и  или их комбинации. В другом варианте изобретения молочнокислые бактерии, производящие кислоту, включают  и/или . В другом варианте изобретения молочнокислые бактерии, производящие кислоту, включают один или более из  MCIMB 30122,  NCIMB 30121,  HTS (LMG P-22549), NCIMB 30086 и/или  LSI (NCIMB 30083).
Согласно одному аспекту настоящего изобретения продукт, побочный продукт или отходы ферментированы. Такой продукт, побочный продукт или отходы могут быть получены из различных отраслей, которые могут относиться к производству кормовых и/или пищевых продуктов или могут не относится к ним. Подходящие отрасли включают пищевую, производство кормовых продуктов, производство молочных продуктов, сельское хозяйство, производство спиртных напитков, пивоварение, виноделие, производство спиртов-ректификатов, производство биоэтанола, мясопереработку, рыбную, фармацевтическую, нефтехимическую и горнодобывающую отрасли.
Продукт, побочный продукты или отходы могут включать, например, сыворотку, свернувшееся молоко, пивную дробину, дрожжи, грибки, бактерии, спелую или не спелую кукурузу, картофель или его части, или овощи. Согласно одному аспекту настоящего изобретения ферментируемый продукт представляет собой продукт, описание получения которого не приведено здесь.
Кормовые продукты по настоящему изобретению могут включать зерно (зрелое или незрелое), такое как ячмень, пшеница, рожь, овес, кукурузу, рис, бобы, горох, сорго, тритикале и/или сою.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к заготовке ферментированного комбикорма с использованием указанного выше способа или способов. Такой ферментированный комбикорм может быть получен ферментацией кормового продукта, такого как злаки (спелые или не спелые) зрелые или не зрелые ячмень, пшеница, рожь, овес, кукуруза, рис, бобы, горох, сорго, тритикале и/или соя. Как правило, ферментируемый кормовой продукт включает смесь нескольких зерновых культур. Этот кормовой продукт также отличается в зависимости от животного и его возраста. Кроме того, в расчет также следует принимать экономические соображения. В традиционных злаках наблюдается недостаточное содержание незаменимых аминокислот, таких как метионин и лизин. Соя имеет более высокое содержание этих аминокислот, но она более дорогая. Согласно одному варианту изобретения ферментируемый кормовой продукт включает смесь ячменя и пшеницы. В другом варианте изобретения смесь включает сою, ячмень и пшеницу. В другом варианте изобретения кормовой продукт включает кукурузу и сою. В другом варианте изобретения смесь включает ячмень и горох.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к применению жидкого ферментированного кормового продукта, полученного как описано выше, для кормления животных. Согласно одному варианту изобретения животное представляет собой животное с однокамерным желудком. Согласно другому варианту изобретения животное представляет собой свинью.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к применению жидкого ферментированного кормового продукта в качестве стимулятора роста. Согласно одному аспекту настоящего изобретения животное представляет собой свинью.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к применению ферментированного продукта по настоящему изобретению непосредственно в качестве жидкого кормового продукта или в смеси с другими компонентами, такими как кормовые продукты и жидкости для получения жидкого кормового продукта.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения ферментированного продукта, включающему:
(a) получение жидкого продукта;
(b) получение производящих молочную кислоту бактерий, способных продуцировать молочную кислоту в количестве, достаточном для снижения pH, по меньшей мере, до 4,2 в течение 24 часов;
(c) внесение (a) и (b) вместе; и
(d) проведение ферментации при подходящих условиях.
В одном варианте воплощения такого способа pH составляет в пределах от 4,2 до 3,5. В другом варианте изобретения pH составляет 3,8.
В одном варианте воплощения способа по настоящему изобретению жидкий продукт получают из отраслей производства молочных продуктов, сельского хозяйства, виноделия, производства спирта или пивоварения или их комбинаций. В одном варианте изобретения жидкий продукт представляет собой сыворотку, кукурузу, CCM (силос из кукурузных початков) и незрелую кукурузу, и их комбинации.
Lactobacillus spp., Pediococcus spp.
Lactococci spp.
В одном варианте воплощения способа по настоящему изобретению бактерии, производящие молочную кислоту, выбирают из  и  и их комбинаций.
В одном варианте воплощения способа по настоящему изобретению способ дополнительно включает добавление другого кормового продукта и последующую ферментацию при подходящих условиях.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения жидкого кормового продукта, включающему:
(a) получение жидкого продукта по настоящему изобретению;
(b) создание условий для ферментации кормового продукта; и
(c) проведение ферментации при подходящих условиях.
В одном варианте воплощения способа по настоящему изобретению жидкий продукт присутствует (или добавлен) в концентрации 1 об.% или более, такой как, например, 1-2 об.% или 1-5 об.%. В другом варианте изобретения жидкий продукт добавляют в количестве более чем 5 об.%. В одном варианте воплощения способа по настоящему изобретению кормовой продукт выбирают из продуктов, получаемых в отраслях производства молочных продуктов, сельского хозяйства, виноделия, производства спирта или пивоварения или их комбинаций. Примеры представляют собой кукурузу, маис, бобы, сою и их смеси.
Неожиданно было обнаружено, что преимуществами настоящего изобретения являются лучшая сохранность кормового продукта, улучшение состояния здоровья животных, что в результате ведет к снижению потребности в стимуляторах роста на основе антибиотиков и лекарственных средствах, улучшенная вкусовая привлекательность жидкого кормового продукта, обеспечение вкусовой привлекательности другим используемым типам жидкого кормового продукта, удешевление кормового продукта и положительное воздействие на среду, окружающую животных.
Ферментированный продукт по настоящему изобретению может скармливаться непосредственно животным (с проведением дополнительной предварительной обработки или без таковой) или может быть использован для дополнительной ферментации жидкого кормового продукта. В последнем случае ферментированный продукт должен составлять 1 об.% или более от всего кормового продукта. В другом варианте изобретения ферментированный продукт составляет 5 об.%.
Настоящее изобретение основывается на признании того, что бактерии, производящие молочную кислоту, должны продуцировать ее достаточно быстро и в достаточном количестве для естественной ферментации, которая происходит из-за попадания бактерий, включая патогенные бактерии и бактерии, производящие молочную кислоту, дрожжей и плесеней. Известно, что хотя большинство патогенных бактерий не способно расти при pH ниже чем 4, это происходит, если производство молочной кислоты бактериями, производящими молочную кислоту, проходит быстро и эффективно. Кроме того, известно, что большинство дрожжей и плесеней способно расти в условиях большого содержания уксусной кислоты, но в случае если происходит быстрое и эффективное производство молочной кислоты бактериями, производящими молочную кислоту, значительно снижается или подавляется полностью рост таких дрожжей и плесеней.
Считается, что ферментированный продукт по настоящему изобретению может быть получен из жидкого продукта любого типа, поскольку на ферментацию очень сильное воздействие оказывает выбор бактерий, производящих молочную кислоту. Аналогично, ферментированный продукт по настоящему изобретению может быть применен для дополнительной ферментации кормового продукта любого типа. За счет преимуществ, обеспечиваемых ферментированным продуктом по настоящему изобретению, дополнительная ферментация легко контролируется, что позволяет получить безопасный и вкусный продукт, который дополнительно имеет более высокую питательную ценность и более высокое содержание витаминов. Дополнительно скармливание животным продуктов по настоящему изобретению может снизить риск возникновения инфекций Campylobacter и Salmonella spp. и, следовательно, позволяет обеспечить продовольственную безопасность.
В случае, когда воду или другую подобную ей жидкость, например сыворотку или обезжиренное молоко, добавляют во время процесса ферментации предпочтительно проводить обработку для удаления или, по меньшей мере, снижения содержания компонентов воды, обладающих буферными свойствами. В частности, содержание кальция, цинка, марганца и/или железа может быть снижено или они могут быть удалены. Считается, что это позволяет облегчить эффективное производство молочной кислоты бактериями, производящими молочную кислоту, за счет снижения буферных свойств.
Как описано выше, патогенные бактерии в норме присутствуют в окружении животных и растут в окружающей среде и известны под названием «бактериального воздействия» или «микробного воздействия». Оба выражения взаимозаменяемы и включают в объем понятия любые микроорганизмы, такие как бактерии, дрожжи, грибки, амебы, споры, фаги, одноклеточные организмы и им подобное. Неожиданно было обнаружено, что кормление животных ферментированным продуктом по настоящему изобретению приводит к позитивному изменению окружающей их среды.
Иногда ферментацию желательно инициировать в стерильных условиях. Это может быть, например, в тех случаях, когда бактериальное воздействие окружающей среды очень сильное.
Однако, как правило, бактерии, производящие молочную кислоту, среду для роста и жидкость собирают вместе, как предварительно смешанный раствор. Серьезным недостатком такой системы является то, что ферментация уже началась и, следовательно, бактерии среды могут вытеснить бактерии, производящие молочную кислоту, из предварительно смешанного раствора почти сразу же. Дополнительно такой предварительно смешанный раствор трудно транспортировать потребителю и он должен быть использован в течение ограниченного периода времени после транспортировки, в противном случае бактериальные культуры погибнут, когда среда для роста будет истощена.
Настоящее изобретение решает проблему запуска ферментации в стерильных условиях.
Следовательно, в дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к стерильной системе в закрытой упаковке, включающей емкость со стерильными неактивными бактериями, производящими молочную кислоту, емкость со стерильной средой для роста бактерий, производящих молочную кислоту, емкость со стерильной жидкостью. В одном варианте изобретения упакованную систему бактерий, производящих молочную кислоту, получают с использованием сублимационной сушки. В другом варианте изобретения среда для роста включает витамины, мальтодекстрин и безводную декстрозу. В другом варианте воплощения настоящее изобретение может включать дополнительные емкости.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу запуска гомоферментации желаемыми бактериями, производящими молочную кислоту, включающему:
(a) получение стерильной системы в закрытой упаковке, включающей емкость со стерильными неактивными бактериями, производящими молочную кислоту, емкость со стерильной средой для роста бактерий, производящих молочную кислоту, и емкость со стерильной жидкостью,
(b) внесение бактерий, среды для роста и жидкости в стерильную систему в закрытой упаковке, контактирующих между собой и запускающих таким образом ферментацию, и
(c) внесение содержимого стерильной системы в упаковке в ферментируемый кормовой продукт.
В одном варианте воплощения способа по настоящему изобретению бактерии, производящие молочную кислоту, подвергаются сублимационной сушке.
В другом дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к применению стерильной системы в закрытой упаковке, как описано выше, для запуска гомоферментации.
Система в закрытой упаковке по настоящему изобретению может быть транспортирована к месту использования. На месте отдельные емкости открывают (например, вскрыванием, пробиванием дырки, разрыванием одной или более емкости, открыванием клапана, плавлением или оказанием давления), позволяя компонентам контактировать друг с другом в стерильных условиях.
Преимущества вышеуказанного способа заключаются в том, что процесс гомоферментации может быть запущен без бактериальной интерференции.
Емкости, например, могут быть выполнены из полимерного материала, например, пластиков и металлов. Затем емкости могут быть размещены бок о бок в закрытой упаковке и упаковка укупорена.
Фиг.6 - технологическая схема, показывающая стадии получения кормового продукта для животного, включающего ферментированный продукт или побочный продукт промышленной переработки согласно варианту изобретения. Часто в процессе промышленной переработки получают побочный продукт, отходы или продукт, не отвечающий требованиям (1). Этот продукт, названный здесь побочным продуктом, может быть переработан (2) в ферментированный продукт, также названный жидким ферментированным кормовым продуктом, добавлением молочнокислых бактерий. Если требуется, то могут быть добавлены сахар, углеводы или композиции, содержащие углеводы, для поддержания роста молочнокислых бактерий. Дополнительно может быть добавлена вода для обеспечения соответствующего содержания влаги. Если необходимо, то могут быть введены другие факторы, обеспечивающие подходящие условия ферментации, такие как соли, буферы и им подобное. Ферментация (2) может включать смешивание, перемешивание и контроль температуры. Во время ферментации (2) получают жидкий ферментированный кормовой продукт. Этот ферментированный кормовой продукт может быть использован как кормовой продукт для животного (3), или как таковой, или в качестве добавки совместно с традиционным кормовым продуктом.
В другом варианте изобретения ферментируемый продукт, побочный продукт или отходы включают сыворотку, пивную дробину, картофель (или части картофеля (например, картофельная кожура)), дрожжи, бактерии или грибки, как таковые или в любой комбинации. В соответствующем случае ферментируемый продукт по настоящему изобретению может быть модифицирован химически и/или физически, включая, например, обработку нагреванием, холодом, pH, добавлением химических соединений и/или композиций как таковых или в любой комбинации. Композиция ферментируемого продукта может быть изменена добавлением дополнительного продукта, например, улучшающего питательную ценность, ферментируемость и/или лежкоспособность ферментированного продукта. В другом варианте изобретения продукт, который не является побочным продуктом или отходами промышленной переработки, перерабатывают в ферментированный продукт. Промышленный процесс по настоящему изобретению включает получение этанола (например, пива, вина, био-этанола, спиртов-ректификатов и им подобного), фармацевтические отрасли (получение фармацевтических композиций), химические отрасли, сельское хозяйство и отрасли пищевой промышленности (например, производство молочных продуктов, рыбоводство, полеводство, мясопереработка) и им подобное.
Технологическая схема на Фиг.7 иллюстрирует стадии получения ферментированного жидкого кормового продукта для животных по настоящему изобретению. Аналогично Примеру 4, Фиг.6 - получение жидкого ферментированного кормового продукта. Однако вместо скармливания жидкого ферментированного кормового продукта непосредственно одному или более животному, как на Фиг.6, жидкий ферментированный кормовой продукт используют для ферментации (4) кормового продукта с получением ферментированного кормового продукта («ферментированного комбикорма»). Этот ферментированный кормовой продукт скармливают (5) животному, как таковой или в качестве добавки совместно с традиционным кормовым продуктом или добавленным в традиционный кормовой продукт.
Фиг.8 - основные компоненты и стадии согласно варианту изобретения. Обозначения А - одна или более емкость, включающая кормовой продукт. Емкость(и) может включать различные кормовые продукты, компоненты кормового продукта или смеси кормового продукта. Дополнительно емкость(и) может включать воду или композицию на основе воды. Обозначения B - емкость или ферментер, включающий ферментированный продукт. Обозначения C - ферментер, в котором находится кормовой продукт из A, смешанный с ферментированным продуктом из B. Обозначения D - или такой же ферментер как C, после ферментации, или отдельный ферментер, в котором проходит, по меньшей мере, часть ферментации. Стрелки 1 и 2 указывают питающий ферментер C с кормовым продуктом из A и ферментированным продуктом из B, соответственно. Стрелка 3 указывает, что происходит ферментация продукта B, и/или перемещение содержимого или части содержимого C в другой ферментер или емкость. Стрелка 4 указывает подачу кормового продукта D животным. Средства для перемешивания продуктов могут быть размещены в A, B, C и/или D.
В одном варианте изобретения животных кормят только или в основном ферментированным кормовым продуктом D.
В другом варианте изобретения животных кормят смесью D и другого кормового продукта, компонентом кормового продукта из смеси кормового продукта A. Это может быть желательно, например, для компенсации негативного воздействия ферментации на некоторые ингредиенты кормового продукта, такие как аминокислоты. Известно, что содержание аминокислот вследствие ферментации может быть снижено, что нежелательно.
Фиг.9 - «непрерывный» способ получения ферментированного кормового продукта. «A» указывает одну или более емкость, включающую кормовой продукт. Емкость(и) могут включать отличающиеся кормовые продукты, компоненты кормового продукта или смеси кормового продукта. В ферментер B поступает кормовой продукт из емкости(ей) A и происходит ферментация. Эта ферментация может происходить спонтанно под воздействием микроорганизмов, присутствующих в ферментируемом кормовом продукте, или обеспечиваться заквасочной культурой для контроля ферментации. C соответствует B во время или после ферментации или другому ферментеру, в котором происходит, по меньшей мере, часть ферментации. Стрелка на дне C указывает подачу ферментированного кормового продукта животным. D соответствует ферментеру C после удаления части ферментированного кормового продукта, как правило, в качестве полученного в результате продукта для кормления животных. E указывает, что ферментер D снова заполнен кормовым продуктом из A, и F соответствует E во время или после ферментации, или другому ферментеру, в котором происходит, по меньшей мере, часть ферментации. Стрелка на дне F указывает подачу части ферментированного кормового продукта животным. Циклы D, E, F повторяются. Эти повторения, или «непрерывная» ферментация нежелательны, поскольку известно, что со временем качество ферментированного кормового продукта изменяется, так как композиция заквасочной культуры на стадии D постепенно изменяется. Это происходит, например, из-за микробного воздействия, то есть бактерий, дрожжей и грибков, включая споры, присутствующие в хлеву или рядом с ним, на животных, рабочих, кормокухне, емкостях, трубопроводах, машинах, воде и им подобное, микробная флора, обеспечивающая ферментацию, со временем может измениться. Кроме того, известно, что при «непрерывном» типе ферментации большую проблему представляют собой дрожжи, например кислотоустойчивые дрожжи. Хотя дрожжи растут медленно, их содержание от партии к партии может возрастать. Как правило, дрожжи нежелательны, поскольку они придают неприятный привкус, который, например, не нравится свиньям. Инфицирование дрожжами также представляет собой широко распространенную проблему в подающих трубопроводах, которую очень трудно решить, поскольку трудно, если вообще возможно вымыть. Другая потенциальная проблема, связанная с «непрерывным» типом ферментации, представляет собой риск возникновения инфекций, вызванных бактериофагами. Это известная проблема в отрасли, производящей молочные продукты. Другим потенциальным результатом является возникновение естественных мутаций, которые также могут снижать качество ферментированного продукта.
Настоящее изобретение, включая его преимущества, дополнительно иллюстрируется следующими не ограничивающими примерами.
ПРИМЕРЫ
ПРИМЕР 1
Получение ферментированного продукта по настоящему изобретению
Pediococcus pentosaceus, Pediococcus acidilactici
Lactobacillus plantarum
Настоящее изобретение поясняется примером смешивания 80% пшеницы и 20% ячменя в резервуаре для ферментации. В смеси зерно составляет 28% и оставшиеся 72% составляет вода. Дополнительно добавляют 100 частей Pig Stabilizer 317 (Medipharm) на 10 тонн жидкого кормового продукта. Pig Stabilizer 317 дополнительно включает витамины, мальтодекстрины, безводную декстрозу и комбинацию бактерий, производящих молочную кислоту,  и . Воздухозабор в ферментационный резервуар происходит непосредственно из помещения, где расположен ферментационный резервуар. Образцы посылают в коммерческую контрольно-аналитическую лабораторию, где проводят анализ на содержание уксуса и этанола, который показывает, что окружающая среда почти стерильна, поскольку в смеси выявлено только 3 мМ уксуса и не выявлен этанол. Кроме того, содержание молочной кислоты составило около 140 мМ после 20 часов ферментации. Следовательно, эту смесь можно считать почти 100% гомоферментативной.
В заключение необходимо отметить, что можно получить ферментированный продукт с использованием бактерий, производящих молочную кислоту. Дополнительно было продемонстрировано, что ферментация контролируется и проходит гомоферментативно.
ПРИМЕР 2
Получение кормовых продуктов по настоящему изобретению
Брали образцы ферментированного продукта по Примеру 1 и доставляли их на кормокухню, где получают жидкий кормовой продукт, ранее не подходящую для получения из-за сильного бактериального воздействия окружающей среды.
Эксперимент 1
На кормокухне 1 литр смеси смешивали с 100 литрами кормового продукта в резервуаре для ферментации. Процесс ферментации завершался полностью через 9 часов, и pH смеси составил 3,8.
Эксперимент 2
В другом примере на кормокухне 50 литров смеси смешивали с 200 литрами кормового продукта в резервуаре для ферментации. Процесс ферментации завершался полностью через 5 часов, и pH смеси составил 3,8.
Эксперимент 3
В третьем примере на кормокухне 50 литров смеси смешивали с 5000 литрами кормового продукта в резервуаре для ферментации. Процесс ферментации завершался полностью через 9 часов, и pH смеси составил 3,8.
Результаты
Во всех примерах полученный жидкий кормовой продукт представлял собой практически гомоферментативный. Следовательно, было продемонстрировано, что процесс ферментации по настоящему изобретению имеет заметные преимущества, поскольку при использовании процесса ферментации, известного из предшествующего уровня техники, невозможно получить гомоферментированный жидкий кормовой продукт. Действительно, можно контролировать ферментацию даже при экстремально сильном микробном воздействии окружающей среды.
ПРИМЕР 3
Получение жидкого кормового продукта на кормокухнях с более низким микробным воздействием
На других кормокухнях с более низким микробным воздействием окружающей среды получали жидкие кормовые продукты, аналогичные кормовому продукту по Примеру 2. Время ферментации по сравнению со временем ферментации в Примере 2 варьирует в пределах 1 часа.
Следовательно, продемонстрировано, что ферментация по настоящему изобретению проходит так быстро и так эффективно, что бактериальное воздействие не оказывает по существу никакого воздействия на результат ферментации.
ПРИМЕР 4
Различные настройки внутреннего миксера систем подачи питания (системы 1-3)
Фиг.10-12 иллюстрируют 3 различных системы подачи кормового продукта с внутренним миксером, подходящих для подачи ферментированного комбикорма. В соответствии с предписанием ферментация ферментируемого кормового продукта прошла полностью за 6 часов при температуре в пределах 20-25ºC, предпочтительно около 23ºC. Система подачи кормового продукта с внутренним миксером может включать некоторые из следующих компонентов:
A) Ферментационный резервуар A, дозирующий измельченную смесь любого ферментированного продукта, кормовой продукт и воду из C, F и E. Как правило, предусматривает забор от 5-70% ферментированного продукта из F. Ферментация проходит полностью через около 6 часов при температуре ±23ºC. Однако ферментация также может быть проведена при температуре в пределах от 15ºC до 45ºC. Как правило, объем резервуара для ферментации A составляет 1000 кг или более.
B) Смесительный и ферментационный резервуар B, в котором смешивают содержимое из A (если установлен), C, D и E. Как правило, емкость резервуара для смешивания B составляет в пределах от 500 кг до 12000 кг. Ферментированный комбикорм лучше всего использовать свежим или в течение 24 часов. В случае, когда ферментированное зерно остается после ферментации слишком долго (например, два или более дня), ферментированный кормовой продукт может стать горьким, предположительно из-за высокого содержания минеральных веществ в зерне и других химических реакций.
C) Один или более резервуар C, содержащий ферментируемый кормовой продукт. Как правило, они содержат зерно, такое как пшеницу и ячмень, наряду с соей. Часто кормовой продукт для ферментирования не подвергается тепловой обработке и не стерилен.
D) Емкости D содержат витамины и минеральные вещества. Эти компоненты могут быть поданы как одна или более смесь или по отдельности. Они могут подаваться насыпью или в больших мешках. В большинстве случаев используют сухие компоненты (порошок, пеллеты и им подобное), но они также могут быть жидкими. Как правило, аминокислоты добавляют после процесса ферментации во избежание деградации, разложения и/или разрушения аминокислот.
E) Резервуар E с чистой и мягкой водой подает воду с температурой в пределах 20-25ºC, предпочтительно около 23ºC. Также температура воды может отличаться от комнатной температуры, например, быть ниже чем или около температуры подземных вод. Не редкость, когда воду из резервуара E добавляют в ферментационный резервуар B. Воду проверяют на содержание минеральных веществ и, если необходимо, регулируют и/или очищают для обеспечения наилучшего роста молочнокислых бактерий. Резервуар для воды E может иметь любую емкость, в пределах от очень маленькой до очень большой. В качестве альтернативы, воду подают непосредственно из водопровода. Если необходимо, для нагревания воды может быть установлен теплообменник.
F) Резервуар для продукта, ферментированного молочной кислотой. Как правило, емкость резервуара для ферментированного продукта составляет от 1000 кг или более. В норме ферментированный продукт остается активным и пригодным для хранения в течение вплоть до 2 недель. Как правило, резервуар опорожняют и моют перед заполнением новой партией ферментированного продукта. Резервуар может быть снабжен запирающим устройством для облегчения опорожнения и мойки. В качестве альтернативы резервуар опорожняют и моют традиционными средствами.
G) Питающий трубопровод G подает кормовой продукт в различные секции свинарника. Питающий трубопровод G может быть несколько сотен метров в длину и может достигать в длину 1 км или более. В зависимости от возраста свиней они нуждаются в различном количестве энергии и минеральных веществ в кормовом продукте. Следовательно, может быть несколько линий различных трубопроводов, например, один для каждой секции или один главный трубопровод, где кормовой продукт в трубопроводе смешивается с вновь составленным кормовым продуктом, таким образом, все свиньи получат кормовой продукт одного типа. Это также может быть трубопровод, по которому кормовой продукт транспортируют с использованием воды. Питающий трубопровод G может представлять собой рециркуляционный трубопровод, где фракция кормового продукта возвращается в ферментационный резервуар B. Это также может быть однонаправленный трубопровод. Различные секции стойла могут иметь отдельные питающие трубопроводы.
Система 1
Фиг.10 - вариант изобретения с системой, подающей жидкий кормовой продукт, включающей ферментационный резервуар A и ферментационный резервуар/смешивания B. Питающий трубопровод G может возвращать жидкий ферментированный комбикорм в ферментер B.
Система 2
Фиг.11 - другой вариант изобретения с системой, подающей жидкий кормовой продукт, включающей ферментационный резервуар/смешивания B, но без резервуара для ферментации A. Питающий трубопровод G может возвращать жидкий ферментированный комбикорм в ферментер B; в качестве альтернативы, комбикорм подается только в одну сторону. Все компоненты кормового продукта смешивают в резервуаре B. Как правило, аминокислоты из резервуара D добавляют в конце ферментации, предпочтительно перед подачей кормового продукта. Также в ферментер B может быть добавлена вода (предпочтительно с температурой 23ºC, но также и холодные подземные воды).
Система 3
Фиг.12 - альтернативный вариант изобретения. Система, подающая жидкий кормовой продукт, включает несколько резервуаров для ферментации A, где вода из E, ферментированный жидкий кормовой продукт F и ферментируемый кормовой продукт из (C) могут быть поданы отдельно для нескольких параллельных ферментеров A.
ПРИМЕР 5
Исследования кормления кормовым продуктом с различными соотношениями жидкого ферментированного продукта: ферментируемого кормового продукта
Ниже приведены результаты исследований по кормлению с использованием различных жидких ферментированных продуктов и различных систем подачи кормового продукта с внутренним миксером. Результаты основаны на экспериментах, проведенных на 19 различных свинофермах в Европе.
Пятнадцать фермеров использовали ферментированный картофель, в качестве закваски для ферментации кормовых продуктов для свиней. Четырнадцать ферм находились в Jutland, Denmark, и 1 ферма была расположена в Wasa, Finland. Три фермы имели системы подачи кормового продукта с внутренним миксером 1 (Фиг.10), 11 ферм имели системы подачи кормового продукта с внутренним миксером 2 (Фиг.11) и 1 ферма имела систему подачи кормового продукта с внутренним миксером 3 (Фиг.12).
Исследования по кормлению проводили на свиноматках, поросятах-отъемышах и животных на откорме, как правило, вес свиней варьировал в пределах от ~7 до ~200 кг. Как правило, фермы были сравнительно большими с более чем 250 условных единиц скота на ферме или более (1 условная единица скота равна около 32 откормленным свиньям в год с весом от 30 до 107 кг живого веса).
На трех фермах тестировали ферментированную сыворотку. Фермы расположены в южной части Великобритании; Wasa, Finland; и Jutland, Denmark, соответственно. Все три фермы имели системы подачи кормового продукта с внутренним миксером 2 без резервуара для ферментации A (Фиг.11).
На одной ферме в Zealand, Denmark (система подачи кормового продукта с внутренним миксером 1, Фиг.10), тестировали кормление свиней ферментированной пивной дробиной с пивоварни и ферментированной мелассой. Это исследование проводили только на свиньях на откорм.
3
Использованный жидкий ферментированный продукт представлял собой свежие картофельные очистки с предприятия, перерабатывающего картофель. Коммерчески доступные заквасочные культуры молочнокислых бактерий или «PIG stabiliser 317» (Medipharm, Sweden), или «Pig Stabiliser 400» (Lactosan, Austria) добавляли на предприятии после чистки устройством для очистки картофеля, где температура составляет около 38ºC. На 1000 кг картофельных очисток добавляли около 3 г молочнокислых бактерий. Содержание сухих веществ составляло от около 12,5 до 16%. Картофельные очистки перекачивают в резервуар для хранения/ферментации, изготовленный из стекловолокна, емкостью около 50 м без перемешивания. На ферме молочнокислые бактерии распыляли на картофельные очистки при температуре 38ºC. Когда картофельные очистки достигали резервуара для хранения, температуру понижали до около 35ºC и выдерживали в течение 24 часов. После ферментации в резервуаре для хранения содержащийся в картофеле салонин разрушается. Дополнительно повышается усваиваемость картофельных очисток по сравнению с не ферментированными картофельными очистками (данные не показаны). Ферментированные картофельные очистки (жидкий ферментированный продукт) транспортируют на фермы с использованием автоцистерны и перекачивают в резервуар F для тестирования на других фермах.
Ферментированный комбикорм заново ферментировали и использовали в течение 24 часов после ферментации. Как правило, он состоит из зерна и сои. Все рационы содержали главным образом пшеницу, ячмень и сою. Максимальное содержание сои составило 23% от общего веса. В 14 рационах пшеница представляла собой доминирующий ингредиент в пределах от 40% до 75% от общего веса. В 1 рационе доминирующим ингредиентом являлся ячмень.
В резервуаре для ферментации (резервуар A) содержание сухих веществ составляло в пределах от 29 до 32%, поскольку удаленность для перекачивания в резервуар B составила менее чем 10 метров. Содержание сухих веществ в резервуаре B составляет от 24% до 27% в зависимости от удаленности для перекачивания кормового продукта в свинарник.
Как правило, исследования по кормлению ферментированным комбикормом проводили на целом стаде свиней. Результаты, представленные ниже, основываются на сравнении показателей продуктивности перед установлением систем подачи кормового продукта с внутренним миксером и после установления систем подачи кормового продукта с внутренним миксером.
Результаты
Результаты исследований по кормлению приведены ниже в Таблице I:
Таблица I
<b>Результаты исследований по кормлению</b>
Смесь
Условия 1
Условия 2
% закваски (жидкий ферментированный продукт)
Низкое микробное воздействие (свиньи не содержались в хлеву перед проведением эксперимента по кормлению)
Высокое микробное воздействие (свиньи содержались в хлеву перед проведением эксперимента по кормлению)
5%
2 исследования были превосходными (*)1 исследование было негативным (**)
1 исследование было превосходным2 исследования были негативными
10%
3 исследования были превосходными
2 исследования были превосходными2 исследования были негативными
30%
3 исследования были превосходными
3 исследования были превосходными1 исследование было негативным
40%
3 исследования были превосходными
3 исследования были превосходными
(<sup>*</sup>) «Превосходно» указывает, что свиньи поедали кормовой продукт очень быстро и по существу они поедали все кормовые продукты, задаваемые им быстрее, чем до этого (то есть, традиционное кормление без подачи жидкого ферментированного комбикорма). Суточный привес составил как ранее или был больше, например, на 0-50 г в день. Если до начала исследований по кормлению суточный привес составлял 900 г, то суточный привес увеличился с 900 до 950 г в день. Не наблюдалась диарея или наблюдалась слабая диарея, не требовалось применение лекарственных средств/антибиотиков. Дополнительно, кормовой коэффициент перевода (FCR) снизился на около 0,2 по сравнению с периодом, предшествующим исследованию по кормлению. FCR также называется эффективность использования кормов (FCE), представляет собой измерение эффективности конвертации животным массы кормового продукта в увеличение массы тела. В частности FCR представляет собой массу съеденного кормового продукта, разделенную на привес в течение всего оговоренного срока. FCR является безразмерной величиной. Животные с низким FCR рассматриваются, как эффективно использующие кормовой продукт.(<sup>**</sup>) «Негативно» указывает, что свиньи не захотели есть рассчитанную величину кормового продукта, задаваемого им. Визуальный осмотр показал, что свиньи страдали от диареи (более чем 20%) и что свиньи росли недостаточно хорошо (менее расчетного увеличения привеса от 20 до 60 г в день). Если до начала исследований по кормлению суточный привес составлял 900 г, то суточный привес снизился до 840-880 г в день. В результате для решения проблем с желудком использовали антибиотики. Таким образом, был восстановлен привес.
Ясно, что тип и микробное воздействие окружающей среды (свинарник, ферма и тому подобное), где происходит ферментация, оказывает сильное воздействие на количество жидкого ферментированного продукта, необходимого для добавления в ферментируемый кормовой продукт, для обеспечения успешной и надежной ферментации. Более высокое микробное воздействие требует большего количества закваски из жидкого ферментированного продукта.
Известна проблема, состоящая в том, что линия подачи кормового продукта G не может быть вымыта надлежащим образом. Линия подачи кормового продукта включает, например, множество резиновых клапанов, до которых трудно добраться и которые трудно вымыть, в результате чего часто происходит инфицирование дрожжами и их рост. Такой риск увеличивается на линиях подачи кормового продукта, где кормовой продукт из питающего трубопровода G возвращают в ферментер, который может содержать кислотоустойчивые (и нежелательные) дрожжи. Однако в случае, когда в качестве закваски используют 30% или более жидкого ферментированного продукта, можно избежать этой проблемы, таким образом, успешно осуществить подачу в качестве кормового продукта ферментированного комбикорма по настоящему изобретению. Как правило, в новых свинарниках/хлевах не наблюдалось появление дрожжей, и проведение исследований по кормлению было успешным.
Подсвинки более чувствительны к вкусу кормового продукта (данные не приведены).
Ферментационный резервуар оказывает незначительное воздействие на ферментацию. Не наблюдалось никаких различий между системами подачи жидкого кормового продукта или по их брэндам.
С успехом были использованы системы ферментеров, доступные от Funky (Hammerum near Herning, Denmark), Skiold (Ikast, Denmark) и Big Dutchman (Vejen, Denmark). Funky и Big Dutchman резервуары были изготовлены из стекловолокна. Два резервуара от Skiold были изготовлены из нержавеющей стали и один из стекловолокна. Все питающие резервуары (B) были изготовлены из стекловолокна и их емкость варьировал от 5 до 8000 литров.
Аналогично, скорость вращения используемых для перемешивания в процессе ферментации средств не критична. Используемые системы для смешивания/перемешивания были установлены в резервуарах для ферментации. При использовании различных скоростей вращения в пределах от около 35 оборотов в минуту до около 250 оборотов в минуту не наблюдалось различий в конечном результате.
Pediococcus pentosaceus
Pendiococcus acidilactici
Lactobacillus plantarum
Enterococcus fascium
Lactobacillus rhamnosus
Заквасочные культуры «PIG stabiliser 317» и «Pig Stabiliser 400» включат быстро сквашивающие гомоферментативные штаммы молочнокислых бактерий ( HTS (LMG P-22549),  NCIMB 30086 и  LSI (NCIMB 30083);  NCIMB 30122,  NCIMB 30121), способных продуцировать большое количество молочной кислоты за короткий период времени. Ранее было подтверждено, что закваска может продуцировать молочную кислоту в количестве, превышающем 160 мМ. Также важно использовать штамм с хорошей вкусовой привлекательностью для свиней. Как правило, важно, чтобы правильный штамм продуцировал молочную кислоту с получением резкого падения pH ниже pH 4,0. Таким образом, сохраняется полученный кормовой продукт и снижается разрушение аминокислот. Не наблюдалось заметных различий между двумя используемыми заквасочными культурами.
Было установлено, что ферментированный кормовой продукт и его композиция не имеют большого значения. Не наблюдалось различий в результатах в зависимости от используемого в качестве доминирующего ингредиента ячменя или пшеницы. Однако количество сои в кормовом продукте оказывало воздействие на pH и молочную кислоту. Более высокое содержание сои используется для большего продуцирования молочной кислоты. Примечательно, что наблюдалось 15% увеличение усваивания сои при кормлении ферментированным комбикормом, содержащим сою.
В заключение кормление свиней ферментированным комбикормом обеспечило следующие преимущества (этот список не ограничивает настоящее изобретение):
• более высокое потребление свиньями кормового продукта;
• большую вкусовую привлекательность кормового продукта;
• более высокие показатели роста свиней;
• увеличение питательной ценности кормового продукта - питательная ценность ферментированного комбикорма выше по сравнению с питательной ценностью жидкого кормового продукта и ферментируемого кормового продукта (не ферментированного);
• контроль/сохранение аминокислот, отсутствие деградации свободных аминокислот. Только 10% или более полученного ферментированного продукта добавляли в кормовой продукт;
• увеличение на около 15% усваиваемости соевого белка;
E. coli, Salmonella
Lawsonia diarrhoea
• применение в качестве стимулятора роста - улучшение состояния желудочно-кишечного тракта или превосходное состояние желудочно-кишечного тракта, снижение или отказ от использования лекарственных средств против  и/или ;
• улучшение состояния желудочно-кишечного тракта при потреблении ферментированного комбикорма, что позволяет выбирать и использовать более дешевое зерно/кормовой продукт;
• здоровые свиньи - свиньи не чувствительные к изменениям в кормовом продукте;
• финансовое преимущество - снижение затрат на лекарственные средства, снижение затрат на дорогие кормовые продукты, увеличение привеса свиней;
• прочная и надежная система подачи жидкого кормового продукта - практически осуществимо кормление животных ферментированным комбикормом, что иногда или часто было невозможно при использовании систем из предшествующего уровня техники. Система дружелюбна по отношению к фермеру и легко управляется в среде с высоким микробным и/или бактериальным воздействием.
Можно избежать нежелательного роста дрожжей, например, в питающем трубопроводе G. В противоположность естественным системам ферментации микробная флора может контролироваться. Кроме того, в дополнение к ее эксплуатационной надежности и прочности система не требует стерильных или близких к стерильным условий. Из-за использования жидкого ферментированного продукта в качестве закваски, которая включает большое количество активных бактерий, активные бактерии добавляют в ферментируемый кормовой продукт. Сокращение лаг-фазы ферментации в результате быстрого продуцирования молочной кислоты и снижения pH.
ПРИМЕР 6
Получение ферментированного комбикорма из силоса CCM
Ферментированный комбикорм, полученный по Примеру 5, получали ферментированием смеси из 50% пшеницы, 40% ячменя с 10% сои, перекачивали в 12-1000 литровые контейнер-поддоны, изготовленные из пластика. Контейнер-поддоны хранили при комнатной температуре без перемешивания в течение 1 недели. Через 2 недели заново комбинировали кукурузный CCM, внося в качестве закваски ферментированный комбикорм, перекачиванием и распылением на кукурузный CCM, который транспортируют на шнековом транспортере в силосный бункер. Силосный бункер представляет собой традиционную герметичную силосную башню на 1200 т, возможно покрытую сталью (брэнд не известен). Длина башни составляла около 15 м и диаметр около 200 мм. Соотношение ферментированный комбикорм: кукурузный CCM составляло около 1-2%. Силос заполняли в течение 14 дней с кукурузным CCM, заквашенным ферментированным комбикормом, и закрывали.
Через около 6 месяцев силос открывали и ферментированный CCM удаляли с использованием шнекового транспортера. Извлекали образец ~0,5 л, и отправляли его в контрольно-аналитическую лабораторию. Анализы выявили низкое содержание уксусной кислоты (10,5 мМ) и концентрацию молочной кислоты 110 мМ.
Ферментированный CCM использовали в одном из исследований по кормлению, описанных в Примере 5, который был оценен как «превосходный». Известна проблема, состоящая в том, что свиньям не нравится уксусная кислота. Однако содержание молочной кислоты было настолько низким, что было возможно кормить свиней (с весом ~30 кг) ферментированным CCM, поскольку не возникало трудности при кормлении ферментированным CCM.
Известно, что традиционный CCM на основе силоса имеет варьирующее содержание уксусной кислоты, как правило, в пределах, например, 20-200 мМ уксусной кислоты или более. Эти вариации происходят из-за содержания влаги в кукурузном CCM во время сбора урожая и микробной флоры, присутствующей во время ферментации.
Описанные выше примеры демонстрируют, что может быть получен ферментированный комбикорм на основе ферментированного кукурузного CCM и кукурузный силос CCM подходит для кормления моногастричных животных, таких как свиньи.