Кормовая добавка для дойных коров
FEED ADDITIVE FOR DAIRY COWS

Изобретение относится к кормовой промышленности, а именно к биологически активным кормовым добавкам.
Преимущество натуральных кормовых добавок обусловлено тем, что они содержат комплекс природных фитобиоактивных веществ в оптимальном сочетании, которые при введении в организм даже в очень малых количествах вызывают положительный эффект. Появляется возможность заменять и дополнять компоненты комбикорма экологически чистыми кормовыми добавками природного происхождения.  Введение  в рацион  кормовой добавки лактирующим  коровам способствует нормализации обменных процессов, стимулирует молочную продуктивность.   Содержание белка  в молоке и его качество, является основным критерием при производстве сыра. Качество молока-сырья оценивается по физико-химическим, микробиологическим, химическим, биохимическим показателям, учитываются условия получения и его первичная обработка.
В молоке содержатся необходимые незаменимые  человеческому организму аминокислоты, которые в дальнейшем переходят в сыр: серин гистидин  тирозин, аргинин, пролин, цистеин, глицин, триптофан, лизин, метионин. Для решения проблемы сыропригодности необходимо сфокусировать исследования на восстановлении обменных механизмов у лактирующих коров, поддержки и стабилизации системы лактации.
В связи с вышеизложенным, изучение эффективности использования в рационах высокопродуктивных дойных коров фитобиотических препаратов является актуальным, также и с точки зрения технологичности  его применения и введения в корма и комбикорма, учитывая  структуру и процессность  современного кормопроизводства и специфику техники  дозирования   при раздаче комбикормов животным, а также способность кормовой добавки к равномерному распределению в массе комбикорма.
Известна кормовая добавка патент РФ 2684308C1 (МПК A23K 20/2, опубл. 05.04.2019) кормовая добавка Бетулакор для сельскохозяйственных животных и птиц, содержащей бетулин, согласно изобретению содержится спирт этиловый, эмульгатор пищевой Твин-80, кислота лимонная, стабилизатор эмульсии Агар, влагоудерживающий препарат глицерин и вода при следующем исходном соотношении компонентов, мас.%:
спирт этиловый - 1,43;
бетулин - 0,5;
эмульгатор пищевой Твин-80 - 0,5;
кислота лимонная - 0,1;
стабилизатор эмульсии Агар - 0,05;
влагоудерживающий препарат глицерин - 1,0;
вода - 96,42;
предназначенные для смешивания с получением однородной суспензии с размером частиц бетулина менее 1 мкм.
Недостатком приведенной добавки является получение суспензии бетулина в спиртовом растворе, что ограничивает возможности ее использования в зоотехнике и ветеринарии, приводит к необходимости многостадийного производства, например  отгонки этанола в роторном испарителе, используя при этом достаточно глубокий вакуум, усложняя и удорожая тем самым процесс производства  кормовой добавки, при ограничении  температурного интервала процесса точкой кипения этанола 78,3 градуса Цельсия.
Другим недостатком изобретения является проведение процесса приготовления суспензии в диспергаторе, технологическом аппарате большого объема в котором невозможно провести точное микродозирование раствора бетулина и одновременное равномерное распределение температуры и концентрации действующего вещества по всему объему, что приводит к большому  рандомному разбросу и укрупнению  размеров частиц дисперсной фазы и, следовательно, замедлению процесса усвоения кормовой добавки в ЖКТ коров.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа,  является «Кормовая добавка для лактирующих коров» в жидком виде (патент РФ №2731892 С1 МПК A23K 50/10, опубл. 09.09.2020, Бюл. №25), содержащая бетулин. Согласно изобретению в  ней  содержится пропиленгликоль, эмульгатор пищевой - Твин-80, кислота лимонная, стабилизатор эмульсии - Агар, влагоудерживающий препарат глицерин, аморфизатор - хлорид натрия и вода при следующем исходном соотношении компонентов, мас.%:
пропиленгликоль - 7;
влагоудерживающий препарат глицерин - 3,0;
бетулин - 1;
эмульгатор пищевой Твин-80 - 0,5;
кислота лимонная - 0,25;
стабилизатор эмульсии Агар - 0,05;
хлорид натрия  0.2;
вода бидистиллированная  - 88.
Указанную кормовую добавку производят в виде жидкой эмульсии путем смешивания в проточном статическом смесителе с получением однородной суспензии с размером частиц бетулина менее 1 мкм при температуре от 80 до 187 градусов Цельсия.
Недостатком приведенной добавки, несмотря на хорошие результаты по её применению в молочных хозяйствах, является ее  производство  в жидком виде, что вызывает сложности  при введении комбикорма  и ограничивает возможности ее использования, вследствие неравномерного распределения  по всему объёму комбикорма .
Задачей изобретения
является разработка состава и способа получения кормовой добавки на основе фитобиотика бетулина, приготовляемого в сухом порошкообразном виде для удобства внесения в комбикорм  с высокой биодоступностью, увеличенным сроком хранения, стабильностью и удобством технологического применения.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, состоит в применении кормовой добавки в молочном животноводстве для внесения в  рационы дойных коров в удобной технологичной порошкообразной  форме   с сохранением положительного биологического влияния  бетулина   на формирование у коров   молока с высокими сыропригодными свойствами.
Технический результат
достигается введением новых компонентов с использованием  метода двухступенчатого золь-гель синтеза  бетулина  на поверхности  наносфер матрицы  аморфного  диоксида кремния  -получение высокоподвижной сухой  сыпучей смеси , удобной для дозирования и равномерного перемешивания  с комбикормом при внесении  в рационы  дойных коров.
Заявляемый технический результат
достигается за счет того, что в кормовой добавке для дойных коров, содержащей бетулин, согласно изобретению содержится аморфный  диоксид  кремния, в виде сыпучего порошка, предотвращает комкование и повышает  способность кормовой добавки к равномерному распределению в массе комбикорма при следующем исходном соотношении компонентов, мас.%:
аморфный  диоксид  кремния - 94;
бетулин -  6.
Приготовление  предлагаемой кормовой добавки  производили  с использованием  метода двухступенчатого золь-гель синтеза  бетулина  на поверхности  наносфер матрицы из аморфного  диоксида кремния  - по схеме:
1) приготовление раствора бетулина в этаноле;
2) перемешивание с   диоксидом кремния (образование золя);
3) адсорбция бетулина на поверхности нано-сфер;
4) отгонка или сушка;
5) упаковка готового  продукта.
2
2
Аморфный  диоксид кремния является одним из наиболее перспективных для этих целей материалом, потому что обладает уникальным сочетанием биологических (биосовместимость, биодеградируемость, нетоксичность, устойчивость к атакам энзимов и микробов) и физико-химических свойств (механическая, термическая и фотоустойчивость, многообразие структурных форм, текстурных и морфологических характеристик (диоксид кремния признан в России и во всем мире безопасной пищевой добавкой (Е 511)). Инкапсулирование лекарственных веществ в аморфный  диоксид кремния  и образование новых гибридных органо-неорганических материалов позволяет изменить физическое состояние вещества, режим его поступления в биологическую среду, защитить от действия внешних факторов и обеспечить длительный фармакологический эффект без риска развития побочных явлений. До сих пор диоксид кремния использовался в фармацевтических композициях, как инертная добавка, предотвращающая комкование лекарственной массы и повышающая ее влагоустойчивость.  Поскольку поверхность  диоксида кремния превышает 200 м/г, а поверхность действующего вещества - бетулина 10-15 см/г, создается физический барьер, предупреждающие рекристаллизационные процессы сегрегации бетулина, в отличие от жидкофазных аналогов. Этот факт позволяет минимизировать взаимодействие между компонентами кормовой добавки  и достигнуть высокой степени  дисперсности наносимого  действующего  вещества-бетулина. Из-за характерной химии поверхности,   диоксид кремния активно адсорбирует молекулы  бетулина, повышая биодоступность инкапсулированных препаратов за счет нанодиспергирования на поверхности наночастиц и нанопористой структуры.  При физико-химическом  воздействии на систему в ЖКТ животных поры начинают раскрываться и действующее вещество - бетулин, выходит на поверхность микросфер, становясь биодоступным.
Исследования по фармако-токсической оценке кормовой добавки - наноэмульсии были проведены в УрФАНИЦ УрО РАН. На основании результатов исследований, при фармако-токсикологической оценке эмульсии - кормовой добавки было установлено:
- кормовая добавка не обладает токсическим, эмбриотоксическим действием, местным раздражающим действием на кожу, не оказывает влияния на изменение титров агглютининов у мышей, не вызывает повреждения иммунной системы животных;
- согласно ГОСТ 12.1.007.76 кормовая добавка относится к 1У классу опасности «вещества малоопасные».
Пример  использования кормовой добавки  для дойных коров
2
В предлагаемой кормовой добавке  в качестве   матрицы применили аморфный  диоксид  кремния (аэросил марки NEOSYI GP удельная поверхность по БЭТ-0 200 м/г, средний размер частиц - 10-40 нм, имеют сферическую форму) полученный путем гидролиза паров кремния тетрахлорида в пламени водорода при температуре1100-1400°С.
Исследование проведено на молочно-товарном комплексе (племенное хозяйство) ООО «Некрасово-1» Белоярского района Свердловской области. Хозяйство входит в 10 лучших хозяйств Свердловской области: средний надой на корову составляет - 24,7 кг молока, в хозяйстве содержится 2000 голов черно-пестрых коров с долей кровности по (улучшающей породе) голштинской более 94%. Хозяйство является одним из лидеров по надою на фуражную корову и занимает 5 место по оперативной информации по итогам работы племенных хозяйств Свердловской области, надой на 1 фуражную корову (на 01.01.2021 г.) составил 10835 кг.  Были сформированы группы коров по 10 голов в каждой, по принципу групп аналогов, с учетом генотипа, периода лактации, возраста, продуктивности. Коровы для отбора проб молока и крови для проведения лабораторных исследований отбирались путем случайной выборки. С учетом выявленных особенностей технологического оснащения опытного хозяйства ООО «Некрасово-1», выбранного для изучения и формированию молочного стада,  была  применена  технология нанесения (инкапсулирования) бетулина на высокодисперсной основе для получения новой формы кормовой добавки в порошкообразном виде.
Кормовую добавку на основе бетулина в виде порошка  вводили в течение 20 дней из расчета 2 кг на тонну комбикорма. Остальные условия кормления и содержания были одинаковые, в соответствии с физиологическими потребностями коров в период лактации.
Физико-химические и микробиологические исследования сырого молока проводили на приборе CombiFoss FT+, с пипеточным механизмом, конвейерной системой и программным обеспечением FossIntegrator™, который сочетает в себе два прибора MilkoScan™ FT+ и Fossomatic™ FC.
MilkoScan FT+ - это спектрофотометр FTIR для высокоточного определения состава молока по основным показателям: жир, белок, лактоза, мочевина, кетоновые тела, ВНВ (β-гидроксибутират), соответствующий IDF и AОAC.
Fossomatic FC выполняет подсчет соматических клеток, по принципу - проточной цитометрии, соответствуя требованиям IDF (Международная федерация производителей молока) и FDA (Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств) к подсчету соматических клеток.  Отбор проб молока производили в дневную дойку индивидуально от каждой коровы в стерильные баночки для анализов. Маркировка проб производилась путем шифрования. Статистическая обработка полученных в ходе исследования цифровых данных - обработана стандартными статистическими методами с применением компьютерной программы Microsoft Excel 2003 Statistica 6,0. С определением критериев достоверности по Стьюденту-Фишеру при 3х уровнях вероятности. Достоверными считали различия при *Р<0,05, **Р<0,01, ***Р<0,001.
Результаты, изучения особенностей формирования биохимического профиля  молока коров с до и после применения  предлагаемой  кормовой добавки представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Физико-химические и микробиологические исследования сырого молока.
Показатели
Ед/изм
до
после
применения кормовой добавки
применения кормовой добавки
Жир
%
3,6±0,22
4,1±0,31
Белок
%
3,6±0,05
3,8±0,09
Сомат кл
тыс/см<sup>3</sup>
менее 90
менее 90
СОМО
%
9,1±0,09
9,1±0,13
Лактоза
%
4,9±0,05
5,0±0,5
Мочевина
мг/100мл
27,1±1,03
26,7±2,28
Ацетон
ммоль/л
0,02±0,01
0,06±0,01<i>*</i>
ВНВ
ммоль/л
0,06±0,01
0,06±0,01<i>*</i>
Сухие
%
12,6±0,18
13,0±0,31
Примечание: разница достоверна при *p≤0,05.
Анализ данных таблицы 1 показал, что до и после применения наноэмульсии бетулина все изучаемые показатели были в пределах нормативных значений. После применения наноэмульсии основная часть показателей осталась в пределах нормативных значений. Содержание жира в молоке повысилось  на 13.8%. Белок повысился на   5.5%. Содержание сухих веществ молока также изменилось в сторону их повышения   на 8.3% после использования кормовой добавки наноэмульсии на основе бетулина.
Определение фракционного состава белков является важным критерием оценки качества  молока с точки зрения его сыропригодности, результаты исследования представлены в таблице 2.
Таблица 2. Белки казеиновой  фракции и влажность  при формировании  сгустка при  свертывании молока
Показатели
до
после
применения добавки
применения добавки
Массовая доля белка (казеина в сгустке), %
9,27 ± 0,01
8,47 ± 0,02
Массовая доля влаги, %
75,19 ± 0,02
81,31 ± 0,05
Массовая доля казеиновых фракций в молоке, %
2,76 ± 0,02
3,04 ± 0,05
Отмечено увеличение содержание казеина  у коров после введения  предлагаемой кормовой добавки на 10,1%, а также повышение влагоудерживающей способности  на 8,1%.
С точки зрения пищевой ценности молока наибольшую ценность  представляют белки, строительным материалом которых являются аминокислоты, скрепленные между собой пептидными связями. Анализ аминокислотного скора показал, что после применения  предлагаемой  кормовой добавки в белковых фракциях молока, происходят количественные изменения, приводя к количественному перераспределению аминокислотного спектра   по различным механизмам в процессе синтеза, между сывороточными и казеиновыми фракциями.
При изучении аминокислотного состава молока было установлено, что под воздействием кормовой добавки значительно менялся состав молока по количеству аминокислот (таблица 3).
Таблица 3 – Аминокислотный состав молока до и после применения кормовой добавки, мг/100 г
Показатели
До применения
После применения
Аспарагиновая
182,4
241,8
Глутаминовая
564
962
Серин
138,6
223,8
Треонин
101,8
155,2
Глицин
40
60,2
Гистидин
107
119,2
Аргинин
96,8
172,6
Аланин
89,8
169,4
Тирозин
76,4
137,2
Цистин
3,2
6,8
Валин
107,2
222,6
Метионин
82,8
136,4
Фенилаланин
170,6
222,6
Изолейцин
89
132,6
Лейцин
229,8
311,2
Лизин
257,2
312,8
Пролин
327,6
324
Сумма:
2664
25124
Достоверно увеличилось содержание аминокислот участвующих в синтезе казеина и вкусовых качеств сыра: аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, серин, аргинин, аланин, тирозин, валин, метионин, изолейцин, лейцин (р ≤ 0,05).