Термостабильная композиция для животных, содержащая смесь ферментов
Предложенную термостабильную композицию получают совместным высушиванием наполнителя, выбранного из группы, состоящей из злаковой муки, крахмала, гипса, мальтодекстрина и стержней початков кукурузы, и жидкой смеси ферментов, полученных из микроорганизма Penicillium funiculosum IMI 378536, с получением промежуточной основы. Затем гранулируют посредством пропитки промежуточной основы покровным веществом. Покрывают пропитанную промежуточную основу покровным веществом и высушивают. Также предложен корм для животных, содержащий термостабильную композицию. Данная группа изобретений позволяет получить композицию в форме порошка, содержащего смесь ферментов, которая термостабильна и пригодна для применения в питании животных. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 11 табл., 3 пр.
Настоящее изобретение относится к композиции в форме порошка, содержащей смесь ферментов.
Ферменты в течение долгого времени используются для различных промышленных нужд, в частности для питания животных. В этом случае ферменты улучшают перевариваемость растительного сырья и, таким образом, позволяют скоту более эффективно переваривать корма.
Ферменты производятся самыми разнообразными организмами: растениями, животными и, в особенности, микроорганизмами, то есть любыми одно- и многоклеточными организмами, выбираемыми, в частности, среди бактерий, дрожжей и грибов.
В патентной заявке ЕР 1007743, в частности, описана смесь ферментов, полученных из Penicillium funiculosum, в жидком состоянии или в форме порошка, предназначенная для выкармливания животных.
Ферменты добавляют в жидком виде посредством распыления или включают в состав корма при помощи мешалки, после чего корма гранулируют с помощью пресса. Значительная часть кормов для животных подвергается тепловой обработке из соображений гигиены (микробиологическое качество) или легкости употребления животными в пищу (формирование в виде крошки или гранул). Такая тепловая обработка имеет в основе использование пара с более или менее высокой температурой в возможном сочетании с прессованием (грануляционный пресс).
Вместе с тем, ферменты являются белками и по своей природе чувствительны к повышенной температуре. При использовании высоких температур отмечается потеря ферментативной активности.
Целью настоящего изобретения является получение композиции в форме порошка, содержащего смесь ферментов, которая была бы термостабильной.
Описание изобретения
Настоящее изобретение относится к термостабильной композиции для животных в форме зернистого порошка, содержащей:
а) жидкую смесь, по меньшей мере, двух ферментов,
б) наполнитель, выбранный из группы, состоящей из злаковой муки, крахмала, гипса, мальтодекстрина и стержней початков кукурузы, и
в) покровное вещество, выбранное из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных.
В соответствии с одним из воплощений, жидкую смесь, по меньшей мере, двух ферментов получают при ферментации одного микроорганизма. В соответствии с другим воплощением, жидкую смесь, по меньшей мере, двух ферментов получают при ферментации двух различных микроорганизмов. Выгодно, чтобы жидкую смесь, по меньшей мере, двух ферментов представляла собой фильтрованное и сконцентрированное бродильное сусло, полученное, по меньшей мере, из одного микроорганизма.
Согласно другому воплощению, композиция содержит:
а) от 15 до 50 масс.% указанной смеси, по меньшей мере, двух ферментов,
б) от 25 до 60 масс.% указанного наполнителя,
в) от 25 до 60 масс.% указанного покровного вещества.
В соответствии с одним воплощением, по меньшей мере, два фермента выбирают из группы, состоящей из ксиланазы, β-глюканазы, целлюлазы, пектиназы, фитазы и протеазы. Предпочтительно, по меньшей мере, два фермента выбирают из группы, состоящей из фитазы, эндо-1,4-β-ксиланазы, α-арабинофуранозидазы, β-ксилозидазы, ферулоилэстеразы, эндо-1,5-α-арабинаназы, эндо-1,3(4)-β-глюканазы, ламинариназы, эндо-1,4-β-глюканазы, целлобиогидролазы, β-глюкозидазы, полигалактуроназы, пектинэстеразы, рамногалактуроназы, аспартатной протеазы, металлопротеазы, эндо-1,4-β-маннаназы, β-маннозидазы и α-галактозидазы.
Согласно одному из воплощений изобретения, микроорганизмом является Penicillium funiculosum, депонированный в Международном Микологическом институте (IMI, International Mycological Institute, Bakeham Lane, Englefield Green, Egham, Surrey, TW20 9TY, UK) 24 марта 1998 г. под номером IMI 378536.
В соответствии с другим воплощением, покровным веществом является карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) или этилцеллюлоза.
В соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения, композицию можно получать способом, включающим следующие этапы:
а) совместное высушивание следующих соединений:
- наполнителя, выбранного из группы, состоящей из злаковой муки, крахмала, гипса, мальтодекстрина и стержней початков кукурузы, и
- жидкой смеси, по меньшей мере, двух ферментов с получением промежуточной основы,
б) гранулирование посредством пропитки промежуточной основы покровным веществом, выбранным из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных,
в) покрытие пропитанной промежуточной основы покровным веществом, выбранным из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных, и
г) высушивание.
Настоящее изобретение также относится к кормовой добавке для животных в форме порошка, содержащей:
а) жидкую смесь, по меньшей мере, двух ферментов,
б) наполнитель, выбранный из группы, состоящей из злаковой муки, крахмала, гипса, мальтодекстрина, а также стержней початков кукурузы, и
в) покровное вещество, выбранное из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных.
Кроме того, настоящее изобретение относится к корму для животных, отличающемуся тем, что таковой содержит кормовую основу для животных и кормовую добавку по п.10 формулы изобретения.
Наконец, настоящее изобретение относится к применению покровного вещества, выбранного из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных, для изготовления кормовой добавки для животных, содержащей смесь, по меньшей мере, двух ферментов, получаемых при ферментации одного микроорганизма. Предпочтительно, покровное вещество является карбоксиметилцеллюлозой.
Композиция
Итак, настоящее изобретение относится к термостабильной композиции для животных в форме зернистого порошка.
Под "термостабильной композицией" понимается композиция, которая устойчива к нагреву. Одно из важных свойств композиции согласно настоящему изобретению состоит в том, чтобы таковая была устойчива к высокой температуре. Так, композиция согласно настоящему изобретению может быть подвергнута тепловой обработке, предназначенной, с одной стороны, для достижения требуемых микробиологических качеств, а с другой стороны, для формования получения композиции таким образом, чтобы она была проще в использовании для животноводов и в употреблении для животных. Речь идет об операции гранулирования. Гранулирование - это формование кормов в виде мелких гранулятов. Такие грануляты не являются рыхлыми, в отличие от агломератов. В результате гранулирования получаются гранулы. Гранулы представляют собой зерна размером от 1,5 до 6 мм в диаметре и от 1,5 до 4 см в длину. Для гранулирования используют, например, грануляционные прессы, действие которых основано на использовании пара с более или менее высокой температурой. Например, композиция устойчива к температурам выше 80°C, 85°C или 90°C.
Под "зернистым порошком" подразумевается порошок, обладающий определенным размером частиц (гранулометрией).
Согласно настоящему изобретению, гранулометрические требования к полученной композиции таковы:
| Размер частиц | Содержание в смеси |
| более 800 мкм | < или=1% |
| От 400 до 160 мкм | > или = 40%, предпочтительно < или = 50% |
| менее 200 мкм | < или = 15%, предпочтительно > или = 12% |
| менее 100 мкм | < или=10%, предпочтительно < или=5% |
Предпочтительно, средний диаметр частиц в продукте составляет от 150 до 400 мкм. Под "средним диаметром" понимается размер частиц в продукте, по отношению к которому 50% частиц имеют больший размер и 50% частиц имеют меньший размер.
Композиция согласно настоящему изобретению предназначена для животных. Другими словами, композиция по настоящему изобретению пригодна для применения в питании животных.
Понятно, что под "животными" понимаются сельскохозяйственные животные, в частности, выпасные животные (в частности, крупный рогатый скот на мясо, молоко, сыр и кожу; овцы на мясо, шерсть и сыр; козы; или свиньи), кролики, домашняя птица (цыплята, куры, индейки, утки, гуси и др.), водные животные (например, рыбы, креветки, устрицы, мидии), животные, разводимые для отдыха и как «друзья человека» (в частности, лошадь, собака, кошка). Крупный рогатый скот или быки представляют собой подсемейство семейства полорогих, жвачных животных с многокамерным желудком, в котором много важных видов сельскохозяйственных животных (молочные, мясные и смешанные породы).
Под "композицией, пригодной для применения в питании животных" понимается композиция, свойства которой таковы, что она подходит для питания животных. Важнейшими свойствами для применения в питании животных являются, в частности, pH и температура, при которых композиция, содержащая смесь ферментов, активна. Так, pH пищеварительной системы животных кислый, следовательно, очень важно, чтобы ферменты оставались активными при таком pH.
В соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения, композиция сохраняет ожидаемую ферментную активность при кислых pH, например, ниже 7, предпочтительно, ниже 5.
Таким образом, настоящее изобретение относится к термостабильной композиции для животных в форме зернистого порошка, содержащей:
а) жидкую смесь, по меньшей мере, двух ферментов,
б) наполнитель, выбранный из группы, состоящей из злаковой муки, крахмала, гипса, мальтодекстрина, а также стержней початков кукурузы, и
в) покровное вещество, выбранное из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных.
Ферменты производятся самыми разнообразными организмами: растениями, животными и, в особенности, микроорганизмами, то есть любыми одно- и многоклеточными организмами, выбираемыми, в частности, среди бактерий, дрожжей и грибов. Предпочтительно, дрожжи выбирают, например, среди Pichia pastoris, Saccharomyces cerevisae, Yarrowia lipolytica и Schwanniomyces occidentalis. Грибы выбирают, например, среди Aspergillus, Trichoderma и Penicillium, предпочтительно, среди Penicillium funiculosum, Trichoderma reesei, Aspergillus niger, Aspergillus awamori, Aspergillus kawachii и Trichoderma koningii.
В соответствии с одним из воплощений, жидкую смесь, по меньшей мере, двух ферментов получают при ферментации одного микроорганизма. Предпочтительно, жидкая смесь, по меньшей мере, двух ферментов представляет собой фильтрованное и сконцентрированное бродильное сусло, полученное, по меньшей мере, из одного микроорганизма.
В соответствии с другим воплощением настоящего изобретения, используемый микроорганизм происходит из изолированного, генетически немодифицированного штамма, продуцирующего, по меньшей мере, две ферментативные активности. Однако речь может идти и об организме-хозяине, трансформированном полинуклеотидом, экспрессионной конструкцией и/или вектором.
В одном из воплощений настоящего изобретения организм-хозяин является штаммом Penicillium funiculosum, в котором экспрессируется или сверхэкспрессируется фермент. В другом воплощении организм-хозяин является штаммом Debaryomyces castellii, в котором осуществляется экспрессия или сверхэкспрессия фермента. В еще одном воплощении организм-хозяин является штаммом Ruminococcus gnavus, в котором осуществляется экспрессия или сверхэкспрессия фермента.
Одно из воплощений настоящего изобретения предусматривает, что микроорганизмом является Penicillium funiculosum, депонированный в Международном Микологическом институте (IMI, International Mycological Institute, Bakeham Lane, Englefield Green, Egham, Surrey, TW20 9TY, UK) 24 марта 1998 г. под номером IMI 378536.
В другом воплощении настоящего изобретения композиция содержит от 15 до 50 масс.% указанной смеси, по меньшей мере, двух ферментов, предпочтительно, от 20 до 40 масс.%.
В еще одном воплощении настоящего изобретения термостабильная композиция для животных в форме зернистого порошка содержит жидкую смесь, по меньшей мере, трех ферментов, четырех ферментов, восьми ферментов или десяти ферментов.
В соответствии с одним воплощением настоящего изобретения, указанные, по меньшей мере, два фермента выбирают из группы ферментов, состоящей из следующих ферментов: ксиланаза, β-глюканаза, целлюлаза, пектиназа, фитаза и протеаза. Предпочтительно, указанные, по меньшей мере, два фермента выбирают из группы ферментов, состоящей из следующих ферментов: фитаза, эндо-1,4-β-ксиланаза, α-арабинофуранозидаза, β-ксилозидаза, ферулоилэстераза, эндо-1,5-α-арабинаназа, эндо-1,3(4)-β-глюканаза, ламинариназа, эндо-1,4-β-глюканаза, целлобиогидролаза, β-глюкозидаза, полигалактуроназа, пектинэстераза, рамногалактуроназа, аспартатная протеаза, металлопротеаза, эндо-1,4-β-маннаназа, β-маннозидаза и α-галактозидаза.
Композиция по изобретению содержит также наполнитель. Наполнитель выбирают из группы, состоящей из следующих веществ: злаковая мука, крахмал, гипс, мальтодекстрин, а также стержни початков кукурузы. Содержание наполнителя в композиции варьирует от 25 до 60 масс.% от массы термостабильной композиции в форме зернистого порошка.
Наконец, композиция по настоящему изобретению содержит покровное вещество. Покровное вещество выбирают из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных. Растительные камеди представляют собой растительные экссудаты, которые отвердевают при высыхании. В качестве неограничивающего примера камедей, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, можно отметить следующие камеди: гуммиарабик, камедь карайя, гуммитрагант, гуаровая камедь, ксантановая камедь.
Под "крахмалами и их производными" следует понимать любой полисахарид, образованный сочетанием двух полимеров: амилозы и амилопектина. Согласно настоящему изобретению, крахмал может находиться в виде порошка или в виде клейстера. Речь, например, может идти о немодифицированном пшеничном крахмале, немодифицированном кукурузном крахмале, немодифицированном рисовом крахмале или картофельном крахмале. Кроме того, речь может идти о тех же крахмалах, обработанных физически, например, в виде желе.
В одном из воплощений настоящего изобретения покровным веществом является карбоксиметилцеллюлоза или этил целлюлоза.
Покровное вещество присутствует в термостабильной композиции в форме зернистого порошка в доле от 25 до 60 масс.%, предпочтительно от 30 до 58 масс.%.
Согласно другому объекту настоящего изобретения, композицию можно получать способом, включающим следующие этапы:
а) совместное высушивание следующих соединений:
- наполнителя, выбранного из группы, состоящей из злаковой муки, крахмала, гипса, мальтодекстрина, а также стержней початков кукурузы, и
- жидкой смеси, по меньшей мере, двух ферментов с получением промежуточной основы,
б) гранулирование посредством пропитки промежуточной основы покровным веществом, выбранным из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных,
в) покрытие пропитанной промежуточной основы покровным веществом, выбранным из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных, и
г) высушивание.
Одно и то же покровное вещество или разные покровные вещества применяются в этом способе на двух последовательных этапах. При этом получается порошок, где покровное вещество находится как внутри, так и снаружи зерен порошка. Это придает такому порошку выгодные свойства.
Композиция в форме порошка имеет хорошую сыпучесть. Примером методики измерения, позволяющей оценить сыпучесть порошка, является определение угла откоса. Эта методика основана на определении угла в основании конуса осыпания, получаемого при насыпании образца через особую воронку, расположенную на установленной высоте над совершенно плоской и горизонтальной пластиной. Эта методика требует следующего оборудования: лабораторная посуда и материалы, воронка из нержавеющей стали, основание которой имеет диаметр (d) менее 6 мм (такую воронку закрепляют на стойке), пластина из нержавеющей стали, на которой высечено 4 прямые линии, образующие между собою угол 45° и проходящие перпендикулярно к центру воронки, причем стойка из нержавеющей стали крепится на этой пластине. Методика состоит в следующем: установить высоту (H) от пластины до основания воронки 40 мм, совместить вертикаль, проходящую через центр воронки, с точкой пересечения высеченных прямых, засыпать порошок в воронку, прекратить заполнение воронки, когда верхушка конуса достигнет основания воронки, сделать отметку на каждой высеченной линии в основании образующегося конуса кремнезема, удалить кремнезем и измерить расстояние между двумя отметками на каждой из прямых. Угол откоса, выражаемый в градусах, исчисляется по формуле:
,
в которой:
H: высота расположения воронки в мм (Н=40)
d: внутренний диаметр основания воронки в мм (d=6 мм)
D: среднее арифметическое 4-х измерений в мм
α: угол откоса в градусах.
Согласно настоящему изобретению, композиция по изобретению демонстрирует угол откоса от 20° до 50°, предпочтительно от 20° до 45°.
Другой пример методики измерения, позволяющей оценить сыпучесть порошка, является измерение сжимаемости по следующей формуле: 
Согласно настоящему изобретению, композиция в форме зернистого порошка имеет показатель сжимаемости от 0 до 40%, предпочтительно от 0 до 20%.
Композиции в форме порошка согласно настоящему изобретению могут дополнительно включать в себя действующее начало, не являющееся смесью ферментов, или несколько действующих начал.
Под "действующим началом" подразумеваются любые вещества, обладающие физиологической активностью по отношению к животным. В частности, в категорию действующих начал согласно настоящему изобретению входят кормовые добавки. Кормовые добавки для животных - это продукты, предназначенные для скармливания в дополнение к обычному корму для восполнения недостатка поступления некоторых веществ. Известно, например, что кормовой рацион сельскохозяйственных животных, как правило, дополняют действующими началами для зоотехнических показателей выращиваемых животных. В частности, речь может идти о витаминах, минеральных солях, аминокислотах, следовых элементах, гормонах или антибиотиках.
Способ получения композиции в форме зернистого порошка
Способ получения вышеупомянутой композиции включает в себя следующие этапы:
а) совместное высушивание следующих соединений:
- по меньшей мере, одного наполнителя, выбранного из группы, состоящей из злаковой муки, крахмала, гипса, мальтодекстрина, а также стержней початков кукурузы и
- по меньшей мере, одной жидкой смеси, по меньшей мере, двух ферментов, полученных из одного микроорганизма, посредством чего получается промежуточная основа,
б) гранулирование посредством пропитки промежуточной основы покровным веществом, выбранным из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных,
в) покрытие пропитанной промежуточной основы покровным веществом, выбранным из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных, и
г) высушивание.
Первый этап этого способа получения состоит, таким образом, в совместном высушивании смеси ферментов, которая находится в жидком состоянии, с наполнителем, соответствующим настоящему изобретению. Этот этап осуществляют непрерывно посредством распыления в башенной сушилке. Совместное высушивание производится при неразрушающей температуре. Температура порошка должна поддерживаться ниже 45°С. Этот этап приводит к тому, что значительная часть жидкой смеси ферментов удерживается на наполнителе. При этом получается порошок, состоящий из микрогранул размером от 50 до 250 мкм. Влажность полученного порошка ниже 20%.
Второй этап способа состоит в гранулировании посредством пропитки промежуточной основы покровным веществом, выбранным из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных. Речь идет о разновидности влажного гранулирования, которое состоит в проведении в мешалке, называемой также гранулятором, снабженной системой подачи жидкости, процесса уплотнения частиц в сочетании с гранулированием для осуществления слипания частиц. Этот этап можно осуществлять в непрерывном или дискретном виде.
Третий этап настоящего способа состоит в покрытии гранул пленкой достаточной толщины, состоящей из покровного вещества, выбранного из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных. Это покровное вещество может быть тем же самым, что использовалось на этапе гранулирования, или же может быть иным. Этот этап можно осуществлять в непрерывном или дискретном виде, например, на сушилке с псевдоожиженным слоем. Количество покровного вещества зависит от желаемого конечного размера зерен в продукте.
Четвертый этап состоит в высушивании конечного продукта. Такое высушивание можно осуществлять в непрерывном виде в псевдоожиженном слое либо отдельными порциями, так чтобы содержание влаги в конечном продукте было менее 10%, предпочтительно, менее 8%.
Возможно добавление промежуточного этапа между вторым и третьим этапами. Этот этап состоит в высушивании зернистого порошка непрерывным или дискретным способом.
Возможно также введение этапа просеивания между вторым и третьим этапами или после необязательного этапа высушивания зернистого порошка.
Способ гранулирования
Согласно настоящему изобретению, способ гранулирования включает в себя следующие этапы:
а) в загрузчик подают, с одной стороны, термостабильную композицию в форме зернистого порошка, а с другой стороны, кормовую основу,
б) смесь нагревают до температуры от 50 до 100°C, предпочтительно, от 70°C до 90°C,
в) указанную композицию гранулируют на грануляционном прессе, и
г) полученные гранулы нарезают на куски желаемой длины,
д) гранулы, полученные на этапе г), подвергают сушке и охлаждению.
Кормовая добавка для животных
Настоящее изобретение относится также к кормовой добавке в форме порошка, содержащей:
а) жидкую смесь, по меньшей мере, двух ферментов,
б) наполнителя, выбранного из группы, состоящей из злаковой муки, крахмала, гипса, мальтодекстрина, а также стержней початков кукурузы, и
в) покровного вещества, выбранного из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных.
Корм для животных
Настоящее изобретение относится также к корму для животных, отличающемуся тем, что он содержит кормовую основу для животных и кормовую добавку, как определено выше.
Кормовая основа содержит, например, смесь пшеницы, соевый жмых, зерна сои после отжима, пальмовое масло, карбонат кальция, дикальция фосфат, соль или метионин-содержащий премикс.
Применение
Объектом настоящего изобретения также является применение карбоксиметилцеллюлозы для приготовления кормовой добавки для животных, содержащей смесь, по меньшей мере, двух ферментов, получаемых при ферментации одного микроорганизма.
Другим объектом настоящего изобретения является применение карбоксиметилцеллюлозы для приготовления кормовой добавки для животных, предназначенной для улучшения показателей роста животных, например, для улучшения показателя усвоения корма.
Краткое описание графических материалов
На Фиг.1 представлены гранулометрические показатели, соответствующие порошку из предшествующего уровня техники и порошку по настоящему изобретению; ось абсцисс - диаметр в мкм, ось ординат - процентное содержание в продукте.
Пример 1
Композиция по настоящему изобретению была получена способом, соответствующим настоящему изобретению. Она представлена в форме порошка и содержит 55% карбоксиметилцеллюлозы, 25% пшеничной муки и 20% фильтрованного сконцентрированного бродильного сусла, полученного при ферментации Penicillium funiculosum IMI 378536, которое содержит 19 ферментативных активностей.
1. Совместное высушивание
Раствор ферментов с содержанием сухого вещества 28,7% распыляли со скоростью 475 кг/час при 165 бар и высушивали непрерывным способом совместно с мукой из расчета 113 кг/час при низкой температуре. При этом сухой экстракт содержал 55% фермента и 45% муки в качестве наполнителя.
- 146°C: температура входящего воздуха
- 49°C: температура выходящего воздуха
- 40°C: температура воздуха в некипящем слое
- 35°C: температура воздуха в кипящем слое (первая секция)
- 27°C: температура воздуха в кипящем слое (вторая секция).
Микрогранулярный порошок, полученный на этой стадии, содержит частицы не менее 63 мкм, что позволяет его использовать на второй фазе.
Средний размер частиц, выраженный в D(v, 0,5) составляет 117 микрон, а влажность 7,5%.
Продукт, полученный по окончании этого первого этапа, называется промежуточной основой.
2. Гранулирование посредством пропитки
Производится в мешалке следующим образом.
- 30 секунд предварительного перемешивания компонентов, то есть 0,77 кг сухого экстракта карбоксиметилцеллюлозы на 1 кг сухого экстракта промежуточной основы,
- 120 секунд на добавление воды из расчета 0,18 кг воды на 1 кг сухого экстракта промежуточной основы при перемешивании
- 120 секунд окончательного перемешивания.
Целью этого этапа является получение частиц со средним размером порядка 150-200 мкм и влажностью 14%, при поддержании температуры ниже 45°C, чтобы не разрушить ферментативные активности.
3. Высушивание промежуточной основы в кипящем слое
Полученный продукт высушивали в псевдоожиженном слое при температуре 55°C на входе и 25°C на выходе, чтобы не разрушить ферментативных активностей. При этом промежуточная основа перед покрытием оболочкой имеет содержание воды от 7 до 8%.
4. Покрытие оболочкой
Распыляли 7-7,5% раствор карбоксиметилцеллюлозы низкой вязкости, предварительно нагретый до температуры от 60 до 70°C.
Количество раствора составляло 0,25 кг сухого экстракта карбоксиметилцеллюлозы на 1 кг сухого экстракта продукта, подлежащего покрытию оболочкой.
Порошок, полученный на этой стадии, имеет среднюю гранулометрию от 300 до 400 мкм и влажность от 10 до 11%. Затем конечный продукт высушивали в псевдоожиженном слое непрерывным способом или отдельными порциями; целью в этом случае было довести влагосодержание продукта до величины ниже 10%, предпочтительно, ниже 8%.
Полученный конечный продукт имеет влажность 7,6% и плотность 450 г/л.
5. Измерение размера частиц
Проводили измерение размера частиц следующих композиций:
Первой композицией является продукт ROVABIO™ EXCEL, который имеет форму порошка.
Вторая композиция была приготовлена способом, описанным выше. Речь идет о композиции согласно настоящему изобретению, которая содержит 55% карбоксиметилцеллюлозы, 25% пшеничной муки и 20% отфильтрованного концентрированного бродильного сусла, полученного при ферментации Penicillium funiculosum IMI 378536.
Размер частиц этих композиций сведена в нижеследующей таблице:
| Размер частиц | в продукте ROVABIO™ EXCEL АР | в продукте 2-ой композиции |
| >800 мкм | 0% | 0,5% |
| <800 мкм и >630 мкм | 0,1% | 3,2% |
| <630 мкм и >500 мкм | 0,4% | 11,4% |
| <500 мкм и >400 мкм | 0,9% | 19,7% |
| <400 мкм и >315 мкм | 2,2% | 24,9% |
| <315 мкм и >200 мкм | 14,3% | 29,2% |
| <200 мкм и >160 мкм | 15,1% | 6,4% |
| <160 мкм и >100 мкм | 40,6% | 4,3% |
| <100 мкм | 26,5% | 0,4% |
| Средний диаметр | 135 мкм | 350 мкм |
| Показатель дисперсии | 0,5 | 0,4 |
Из таблицы видно, что вторая композиция имеет то преимущество, что в ней меньше мелких частиц по сравнению с продуктом ROVABIO™ EXCEL АР (композиция в форме зернистого порошка из предшествующего уровня техники). Такое низкое количество мелких частиц позволяет избежать потерь продукта, взаимного загрязнения между производственным оборудованием и продуктами, использования систем фильтрования и вентиляции, нежелательного влияния на здоровье.
См. Фиг.1.
6. Другие измерения
Сжимаемость продукта ROVABIO™ EXCEL АР составляет 22,1%, тогда как сжимаемость второй композиции составляет лишь 3,4%.
Пример 2
Цель
Целью является тест на гранулирование четырех ферментных препарата, добавляемых в кормовую основу для роста для домашней птицы.
Для каждого ферментного препарата испытывали 3 значения температуры обработки на выходе из формующего устройства (80, 85 и 90°C).
Материалы и методы
Корм и ферменты
Для проведения этих тестов было использовано 200 кг мучного корма для роста для птицы. Тестировали четыре композиции в форме порошка. Каждая из композиций соответствовала или не соответствовала критериям композиции по настоящему изобретению.
Первая композиция представляла собой продукт ROVABIO™ EXCEL АР, который имеет форму порошка и содержит 19 ферментативных активностей. Этот продукт имеет состав: 20% пшеничной муки и 80% фильтрованного концентрированного бродильного сусла, полученного при ферментации Penicillium funiculosum IMI 378536, содержащего 19 ферментативных активностей.
Вторая композиция была приготовлена способом, описанном в Примере 1. Она представлена в форме порошка, гранулометрия которого приведена выше, и содержит 55% карбоксиметилцеллюлозы, 25% пшеничной муки и 20% отфильтрованного концентрированного бродильного сусла, полученного при ферментации Penicillium funiculosum IMI 378536, содержащего 19 ферментативных активностей.
Третья композиция была приготовлена способом, описанном в Примере 1. Она представлена в форме порошка, гранулометрия которого приведена выше, и содержит 35% карбоксиметилцеллюлозы,45% пшеничной муки и 20% отфильтрованного концентрированного бродильного сусла, полученного при ферментации Penicillium funiculosum IMI 378536, содержащего 19 ферментативных активностей.
Четвертая композиция была приготовлена способом, описанном в Примере 1. Она представлена в форме порошка, гранулометрия которого приведена выше, и содержит 35% карбоксиметилцеллюлозы, 45% пшеничной муки и 20% отфильтрованного концентрированного бродильного сусла, полученного при ферментации Penicillium funiculosum IMI 378536, содержащего 19 ферментативных активностей.
2. Смеси
Две смеси, содержащие по 60 кг корма для роста для птицы, были приготовлены на лопастной мешалке с горизонтальной осью вращения при 60 об/мин. Длительность каждого смешивания составляла 2 мин. Каждую перемешанную порцию высыпали в бак прямоугольного сечения, а затем расфасовывали в мешки. Из каждой смеси отбирали представительную пробу массой около 1 кг, которую составляли из 20 образцов, квартованных в прямоугольном баке. Таблица смесей приведена ниже.
| Смесь | Тип корма | Композиция в форме порошка и степень включения | Количество ферментного препарата, включенного в каждую смесь | Количество кормовой основы, включенной в каждую смесь |
| А | Для роста домашней птицы | ROVABIO™ EXCEL АР 50 г/т | 3 г | 59,998 кг |
| Б | Композиция по изобретению (55% КМЦ) 50 г/т | 3 г | 59,998 кг | |
| В | Композиция по изобретению (35% КМЦ) 50 г/т | 2 г | 39,998 кг | |
| Г | Композиция по изобретению (35% КМЦ) 50 г/т | 2 г | 39,998 кг |
3. Гранулирование
Опыты по гранулированию осуществляли при помощи лабораторного пресса с плоской фильерой (пресс KAHL 14-175 3 кВт).
В случае мучного корма для роста для цыплят выбирали фильеру с каналами диаметром 4 мм и толщиной 24 мм (коэффициент сжатия 6).
4. Сушка - охлаждение
Для сушки и охлаждения образцов горячих гранул на выходе из фильеры в каждом опыте по гранулированию пользовались лабораторной сушилкой-охладителем.
Время сушки-охлаждения в охладителе составляло, по меньшей мере, 5 минут для каждой порции горячих гранул массой около 3,5 кг. Из каждой партии отбирали образец около 500 г.
5. Измерения и отбор образцов предназначены для контроля за гранулированием
Измерения и отбор образцов осуществляли в стационарном режиме работы пресса (постоянные расход материала, потребляемая электрическая мощность и температура).
Измерения влажности и времени нахождения в фильере осуществляли на материале образцов, изымаемых на стационарной фазе каждого опыта.
Характеристики и параметры процесса прессования снимали и регистрировали в ходе опытов.
6. Аналитические методы
6.1 Определение β-глюканазы способом с динитросалициловой кислотой (ДНС)
Способ основан на ферментативном гидролизе β-глюкана ячменя - β-1,3(4)-глюкана. Продукты реакции определяют колориметрически посредством выявления восстанавливающих групп, количество которых повышается реакцией с 3,5-динитросалициловой кислотой. Концентрация восстанавливающих Сахаров, доступных в результате ферментативного гидролиза, определяют с помощью калибровочной глюкозной кривой; измеряется оптическое поглощение при 540 нм. Затем рассчитывают активность фермента, выражаемая в глюкозных эквивалентах.
Раствор, содержащий 1 мл раствора β-глюкана с концентрацией порядка 1% (масс./об.) в 0,1 М натрий-ацетатном буфере pH 5,0 и 1 мл раствора фермента в подходящем разведении, выдерживали при 50°C 10 минут. Ферментативную реакцию останавливали добавлением 2 мл раствора динитросалициловой кислоты (1% (масс./об.) 3,5-динитросалициловой кислоты, 1,6% (масс./об.) NaOH, 30% (масс./об.) (+) тартрата калия-натрия в дистиллированной воде). Раствор гомогенизировали и помещали на кипящую водяную баню с температурой, по меньшей мере, 95°C, а затем охлаждали на водяной бане с температурой окружающей среды в продолжение 5 мин.
К раствору добавляли 10 мл ультрачистой воды и измеряли оптическое поглощение при 540 нм в стеклянной кювете с длиной оптического пути 1 см.
Оптическую плотность сравнивали с контролем, в который динитросалициловую кислоту добавляли раньше ферментного раствора. Результаты переводили в микромоли восстанавливающего сахара в соотнесении с набором калибровочных разведений глюкозы в промежутке от 0,00 до 0,04% (масс./об.), обработанных динитросалициловой кислотой, как и в опыте.
Единицу активности эндо-1,3(4)-β-глюканазы определяли как количество фермента, которое производит 1 микромоль глюкозного эквивалента в минуту на грамм продукта в условиях опыта (pH 5,0, 50°C).
6.2 Определение ксиланазы способом с динитросалициловой кислотой
Определение основано на ферментативном гидролизе ксилана березы, полимера ксилозы со связями β-D-1,4. Продукты реакции определяют колориметрически посредством выявления восстанавливающих групп, количество которых повышается реакцией с 3,5-динитросалициловой кислотой. Концентрацию восстанавливающих Сахаров, доступных в результате ферментативного гидролиза, определяют с помощью калибровочной кривой на основе разведений ксилозы; измеряют оптическое поглощение при 540 нм. Затем рассчитывают активность фермента, выражаемую в ксилозных эквивалентах.
Раствор, содержащий 1 мл раствора ксилана березы с концентрацией 1% (масс./об.) в 0,1 М натрий-ацетатном буфере pH 5,0 и 1 мл раствора фермента в подходящем разведении, выдерживали при 50°C 10 минут. Ферментативную реакцию останавливали добавлением 2 мл раствора динитросалициловой кислоты (1% (масс./об.) 3,5-динитросалициловой кислоты, 1,6% (масс./об.) NaOH, 30% (масс./об.) (+) тартрата калия-натрия в дистиллированной воде). Раствор гомогенизировали и помещали на кипящую водяную баню с температурой, по меньшей мере, 95°C, а затем охлаждали на водяной бане с температурой окружающей среды в продолжение 5 мин.
К раствору добавляли 10 мл ультрачистой воды и измеряли оптическое поглощение при 540 нм в стеклянной кювете с длиной оптического пути 1 см.
Оптическую плотность сравнивали с контролем, в который динитросалициловую кислоту добавляли раньше ферментного раствора. Результаты переводили в микромоли восстанавливающего сахара в соотнесении с набором калибровочных разведений ксилозы в промежутке от 0,00 до 0,04% (масс./об.), обработанных динитросалициловой кислотой, как и в опыте.
Единицу активности эндо-1,4-β-ксиланазы определяли как количество фермента, которое производит 1 микромоль ксилозного эквивалента в минуту на грамм продукта в условиях опыта (pH 5,0, 50°C).
6.3 Определение ксиланазы вискозиметрическим способом
Этот способ специфичен в определении эндо-1,4-β-ксиланазной активности в кормах. Эндо-1,4-β-ксиланаза гидролизует ксилозидные связи в ксилане. Определение основано на ферментативном гидролизе ксилозидных связей в растворе пшеничного арабиноксилана - полисахарида β-1,4-ксилана, замещенного арабинозой. Ферментативная активность пропорциональна снижению вязкости арабиноксилана пшеницы в присутствии определяемого фермента.
Единица активности эндо-1,4-β-ксиланазы определяется как количество фермента, который гидролизует субстрат, снижая вязкость раствора, необходимое для изменения относительной текучести на одну безразмерную единицу в минуту в условиях анализа (pH 5,5, 30°C).
Результаты испытаний
1. Параметры настройки
Установки для грануляционного пресса были следующие:
Производительность около 41 кг/час.
Температуры обработки на выходе из формующего устройства 80, 85 и 90°C
Температуры на выходе из фильеры
Давление пара 1,6 бар
Установка ножей на высоту среза 10 мм.
2. Итоговые значения ферментативных активностей
| Таблица | ||||
| ферментативная активность (ед/г) | ||||
| А | Б | В | Г | |
| Содержание КМЦ | 0 | 55% | 35% | 35% |
| Ксиланаза, ДНС | 3810 | 4027 | 5344 | 5304 |
| Ксиланаза, вискозиметрический способ | 31053 | 30293 | 32273 | 31153 |
| Бета-глюканаза, ДНС | 4676 | 5265 | 6300 | 6081 |
Из таблицы видно, что различные составы позволяют сохранить основные контрольные ферментативные активности исходного концентрата ферментов.
3. Доля сохранности ксиланазной активности, измеренной вискозиметрически, в кормах после их прессования при различных температурах
| Температура прессования | ||||
| Содержание КМЦ | 80°C | 85°C | 90°C | |
| А | 0 | 76% | 68% | 54% |
| Б | 55% | 100% | 85% | 82% |
| В | 35% | 99% | 90% | 81% |
| Г | 35% | 96% | 86% | 83% |
Видно, что ксиланазная активность стандартного продукта (А) чувствительна к повышению температуры при грануляции (вплоть до 46% потери активности при 90°C). Различные испытуемые составы позволяют ограничить потерю активности до величины менее 20%.
Пример 3
Цель
Изучение питательных эффектов Rovabio™ Excel AP и композиции согласно настоящему изобретению на значение EMAN (относительная метаболизуемая энергия с корректировкой по азоту) корма на основе пшеницы у цыплят в возрасте от 12 до 22 дней.
Материалы и методы
1. Схема опыта
В испытании использовались цыплята-самцы породы Ross РМ3.
Испытывали 7 рационов с 12 повторностями по 1 цыпленку в клетке, то есть всего 84 клетки.
Опыты осуществлялись с контролируемой рандомизацией.
Испытуемые составы содержат ферментативные активности, потенциально способные улучшить перевариваемость цыпленком корма на основе пшеницы и кукурузы.
| Таблица | ||||||||
| схема опыта | ||||||||
| Рационы | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| Основы | Стартовая | ПКС (пшеница-кукуруза-соя) | ||||||
| Ростовая | Пшеничная смесь | |||||||
| Продукты | Контроль | Excel AP | Компози- ция по изобретению |
Композиция по изобретению | Excel AP | Композиция по изобретению | Excel AP | |
| Доза | г/т корма | / | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Количество приготовленного корма (кг гранул) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
| Исходное количество корма (кг муки) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| Повторность | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 |
2. План кормления
План кормления в продолжение всего опыта был следующим:
| Таблица | |||
| корма, использованные в ходе исследования | |||
| 0-12 дни | 12-18 дни | 19-22 дни | |
| Период | Исходный | Адаптация | Баланс |
| Форма | Ad libitum | Ad libitum | Ad libitum |
| Тип корма | Доопытный | Опытный | Опытный |
| Основа | Пшеница-кукуруза / Кукуруза | Пшеница-соя / Кукуруза-соя | Пшеница-соя / Кукуруза-соя |
3. Проведение опыта
Время осуществления основных операций представлено ниже:
Результаты
1. Корма
| Таблица | |||||
| Анализ ферментативной активности ксиланазы, измеренной в опытных кормах | |||||
| Рационы | Корм | Добавка | Теоретический титр | Измеренный титр | Активность (%) |
| 1 | Пшеница | Контроль | 0 | 0 | / |
| 2 | Пшеница | Excel АР1 | 1553 | 827 | 53% |
| 3 | Пшеница | Композиция 1 по изобретению | 1647 | 1116 | 68% |
| 4 | Пшеница | Композиция 2 по изобретению | 2170 | 2408 | 111% |
| 5 | Пшеница | Excel АР2 | 1954 | 1647 | 84% |
| 6 | Пшеница | Композиция 3 по изобретению | 2039 | 1602 | 79% |
| 7 | Пшеница | Excel АР3 | 1824 | 1570 | 86% |
Значения ферментативной активности ксиланазы (вискозиметрия) превосходят рекомендованное для кормов значение 1100 Ед/кг корма, за исключением рациона 2.
2. Метаболизирование энергии
| Таблица: Результаты метаболизиоования энергии в рационах | ||||||||
| Рационы | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| Состав | Контроль/ | АР1 | Изобр. 1 | Изобр. 2 | АР2 | Изобр. 3 | АР3 | |
| Доза | пшеница | 50 г/т | 50 г/т | 50 г/т | 50 г/т | 50 г/т | 50 г/т | |
| Основа | ||||||||
| AMEN* | Среднее | 3184а | 3238ас | 3231ас | 3300с | 3280bc | 3233ас | 3200ab |
| Стандартное отклонение | 112,8 | 109,8 | 127,7 | 123,6 | 69,7 | 92,9 | 110,9 | |
| CV | 3,54 | 3,39 | 3,95 | 3,75 | 2,13 | 2,87 | 3,47 | |
| ккал/кг сухих веществ | Количество значений | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 10 | 12 |
| Дельта | 54,0 | 46,2 | 115,9 | 95,5 | 48,9 | 15,8 | ||
| АМЕN* | Среднее | 2913а | 2961ас | 2954ас | 3018с | 2998bc | 2958ас | 2928ab |
| Стандартное отклонение | 102,1 | 100,4 | 115,8 | 111,6 | 63,7 | 84,7 | 100,1 | |
| CV | 3,51 | 3,39 | 3,92 | 3,70 | 2,12 | 2,86 | 3,42 | |
| Количество значений | 12 | 12 | 12 | 12 | 12 | 10 | 12 | |
| ккал/кг | Дельта | 48,8 | 41,0 | 105,6 | 85,6 | 45,2 | 15,1 | |
| *: Относительная метаболизуемая энергия |
Все испытанные составы позволили улучшить метаболизуемость энергии испытанного корма, но с разной эффективностью. Улучшения AMEN умеренные и достигают около +105 ккал/кг сухого вещества в случае композиции 2 согласно настоящему изобретению.
Два типа композиций оказывали одинаковое влияние на измеренное значение АМЕ. Поэтому было проведено дополнительное испытание.
| Таблица | ||||
| Результаты метаболизирования энергии из расчета на продукт | ||||
| Состав | Контроль | Excel АР 50 г/т | Изобретение 50 г/т | |
| Доза | / | |||
| Основа | Пшеница | |||
| Среднее | 3184 а | 3244 ab | 3256 b | |
| AMEN | Стандартное | 112,8 | 97,8 | 118,3 |
| отклонение | ||||
| ккак/кг | CV | 3,54 | 3,02 | 3,63 |
| сухого | Количество значений | 12 | 48 | 36 |
| вещества | Дельта | 59,3 | 71,6 | |
| Среднее | 2913 а | 2966 ab | 2978 b | |
| AMEN | Стандартное | 102,1 | 88,9 | 107,3 |
| отклонение CV |
3,51 | 3,00 | 3,60 | |
| ккал/кг | Количество значений | 12 | 48 | 36 |
| Дельта | 53,5 | 65,0 |
Это дополнительное испытание показывает, что в целом составы T-Flex улучшали метаболизуемость энергии испытуемого корма. Напротив, при использовании составов Excel АР не достигается значимое улучшение, несмотря на явную тенденцию (р=0,06).
3. Показатели роста
В отличие от данных, полученных для метаболизируемости энергии, почти все испытанные составы оказывали значимое влияние на показатели роста (показатель потребления), наблюдаемые в целом за исследуемый период (от 12 до 22 дней). Применение композиций по изобретению (Изобр.1, Изобр.2 и Изобр.3) и композиций Rovabio™ Excel АР (АР1, АР2 et АР3) привело практически к одинаковому улучшению показателя.
5. Заключение
Совокупность испытанных составов оказывала влияние на АМЕ корма на основе пшеницы. При этом наблюдается умеренное улучшение АМЕ. В целом, продукты согласно настоящему изобретению значимо улучшили АМЕ этого корма.
Показатели роста, в частности, показатель потребления, за весь период испытаний (возраст от 12 до 22 дней) значительно и достоверно улучшились при применении всех продуктов.
1. Термостабильная композиция, которая получена способом, включающим следующие этапы:
а) совместное высушивание следующих соединений:
наполнителя, выбранного из группы, состоящей из злаковой муки, крахмала, гипса, мальтодекстрина и стержней початков кукурузы, и
жидкой смеси ферментов, полученных из микроорганизма Penicillium funiculosum IMI 378536, с получением промежуточной основы,
б) гранулирование посредством пропитки промежуточной основы покровным веществом, выбранным из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных,
в) покрытие пропитанной промежуточной основы покровным веществом, выбранным из группы, состоящей из целлюлозы и ее производных, хитина, каррагинана, альгината натрия, растительной камеди, камеди, получаемой при ферментации, а также крахмалов и их производных, и
г) высушивание.
2. Термостабильная композиция по п.1, содержащая:
а) от 15 до 50 мас.% указанной смеси, по меньшей мере, двух ферментов,
б) от 25 до 60 мас.% указанного наполнителя,
в) от 25 до 60 мас.% указанного покровного вещества.
3. Термостабильная композиция по п.1, где покровным веществом является карбоксиметилцеллюлоза.
4. Термостабильная композиция по п.1, где жидкая смесь ферментов представляет собой фильтрованное концентрированное бродильное сусло, полученное при ферментации, по меньшей мере, одного микроорганизма.
5. Композиция по п.1, где указанные ферменты выбраны из группы, состоящей из ксиланазы, β-глюканазы, целлюлазы, пектиназы, фитазы и протеазы.
6. Композиция по п.1, где указанные ферменты выбраны из группы, состоящей из фитазы, эндо-1,4-β-ксиланазы, α-арабинофуранозидазы, β-ксилозидазы, ферулоилэстеразы, эндо-1,5-α-арабинаназы, эндо-1,3(4)-β-глюканазы, ламинариназы, эндо-1,4-β-глюканазы, целлобиогидролазы, β-глюкозидазы, полигалактуроназы, пектинэстеразы, рамногалактуроназы, аспартатной протеазы, металлопротеазы, эндо-1,4-β-маннаназы, β-аннозидазы и α-галактозидазы.
7. Композиция по п.1, где покровным веществом является карбоксиметилцеллюлоза или этилцеллюлоза.
8. Корм для животных, отличающийся тем, что он включает в себя кормовую основу для животных и композицию по любому из пп.1-7.
9. Применение композиции по любому из пп.1-7 для изготовления кормовой добавки для животных в форме гранулированного порошка.
10. Применение композиции по любому из пп.1-7 для изготовления корма для животных, где корм содержит кормовую основу для животных и кормовую добавку.
