Способ получения белково-липидной биомассы путем выращивания личинок hermetia illucens на целлюлозосодержащих отходах

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для культивирования личинок мухи Hermetia illucens. Способ получения белково-липидной кормовой биомассы предусматривает измельчение целлюлозосодержащих отходов влажностью 50-70%, добавление свекловичной мелассы в количестве 3-5% от общей итоговой массы влажного субстрата с последующим заселением субстрата личинками Hermetia illucens трехсуточного возраста, их выращиванием и инокулирование отходов культурой термофильных грибов Thielavia terrestris или Myceliophthora thermophile. При этом культуру термофильных грибов вносят в субстрат в виде жидкой суспензии со значением КОЕ не ниже 107/мл в количестве 3-8% от массы влажного субстрата в процессе выращивания биомассы личинок после разогрева субстрата до температуры 36-48°С. По истечении 10-14 суток с начала выращивания личинки отделяют, высушивают до влажности 5% и измельчают. Изобретение позволяет повысить выход биомассы личинок Hermetia illucens. 2 пр.

 

Изобретение относится к сфере биотехнологии, может быть использовано в области культивирования личинок мухи Hermetia illucens, и заключается в способе приготовления субстрата на основе целлюлозосодержащих отходов (материал отработанной птичьей подстилки), предполагающем внесение инокулята мицелия термофильных мицелиальных грибов с высокой целлюлозолитической активностью.

Известен способ приготовления субстрата для выращивания личинок комнатных мух, например, смеси, в состав которой входит рыба. В смесь вводят закваску в виде водной вытяжки из конского навоза. В подготовленную смесь вводят яйца мух так, чтобы корма хватило для полного роста и развития личинок (Труды Новосибирского сельскохозяйственного института, Новосибирск, 1986, т. 98, с. 93 [1]). Недостатком указанной среды является малый выход личинок, невозможность экстраполяции полученных результатов на технологии, где предполагается использование другого вида - Hermetia illucens, а также иного перерабатываемого сырья.

Известен способ переработки органических отходов, включающий ряд технологических приемов: сначала яйцекладки синатропных мух наносят на питательный субстрат, состоящий из молока и дрожжей, личинки культивируют в оптимальных гидротермических условиях, после чего их переносят на органические отходы и культивируют до состояния предкуколки (RU 2049389 [2]). Недостаток способа - использование видов синантропных мух, а, следовательно, невоспроизводимость результатов в случае замены биообъектов на другой вид - Hermetia illucens, отсутствие эффекта микробиологической активации утилизируемого субстрата.

Известна также среда для выращивания личинок синантропных мух (SU 954079 [3]). Среда состоит из следующих компонентов, мас. %: навоз 70-95, содержимое рубца 5-30. Однако, непостоянство микрофлоры рубца, а также использование другого вида мухи может не обеспечивать необходимого эффекта для Hermetia illucens.

Известны способы повышения эффективности утилизации отходов в системе микроорганизмы - дождевые черви, по сравнению с действием этих организмов по отдельности (Терещенко Н.Н. Эколого-микробиологические аспекты вермикультивирования / Н.Н. Терещенко. - Новосибирск: Наука, 2003. - 113 с. [4]; Stom D.I. Transformation of Oilin Soilbya Microbial Preparationand Earthworms / D.I. Stom, D.S. Potapov, A.E. Balayan, O.N. Matveeva // Eurasian Soil Science. - 2003. - Vol.36, No.3. - Р. 329-331/ [5]).

Однако данные приемы предназначены для сферы вермикомпостирования и не испытаны в целях их включения в технологии переработки отходов личинками насекомых.

Известен способ утилизации целлюлозосодержащих отходов, с помощью вермикультуры с дождевыми червями Eisenia fetida и культуры грибов Trichoderma viride, который предусматривает предварительную пероральную инокуляцию дождевых червей Eisenia fetida инсулиновым шприцем со спиленным острием иглы суспензией мицелия и спор целлюлозоразрушающего штамма недельной культуры грибов Trichoderma viride с содержанием в ней колониеобразующих единиц в количестве 103 КОЕ/мл в количестве 0,05 мл или суточное выдерживание червей в субстрате, пропитанном такой суспензией (RU 2488997 C1, опуб. 10.08.2013 [6]). Осуществление изобретения позволяет интенсифицировать утилизацию целлюлозосодержащих отходов путем получения популяции дождевых червей, обладающих повышенной целлюлазной активностью. К недостаткам способа следует отнести сложность проведения процедур и непригодность использования для личинок насекомых.

Наиболее близким к предложенному является способ получения биологически активной кормовой добавки для сельскохозяйственных животных и птиц, предусматривающий смешивание 1 массовой части биомассы личинок Hermetia illucens, выращенных на пшеничном зерне и предварительно промытых водопроводной водой, с содержанием протеина в биомассе не менее 36 мас. %, с 1 массовой частью сырого пробиотического продукта, полученного твердофазной ферментацией штамма Bacillus subtilis ВКПМ В-8130 на стерильном носителе. Последний представляет собой свекловичный жом, пропитанный питательной средой. Полученную смесь гомогенизируют и проводят комбинированный процесс твердофазной ферментации-высушивания при температуре не выше 55°С (RU 2576200 С1, 12.12.2014 [4]). Осуществление изобретения обеспечивает повышение продуктивности и сохранности поголовья животных и птиц, зоотехнических показателей животных за счет увеличения переваримости кормов, стимуляции обменных и иммунных процессов. Недостатком указанного способа является использование дорогостоящего субстрата (пшеничное зерно) и стерильного носителя, предполагающего процедуру стерилизации, связанную с использованием дополнительного оборудования в виде парового стерилизатора, и затратами электроэнергии на осуществление циклов стерилизации. В предлагаемом изобретении указанный технологический этап отсутствует.

Задачей изобретения является создание нового способа получения белково-липидной кормовой биомассы высокого качества, повышающего продуктивность сельскохозяйственных животных и птиц.

Поставленная задача решается способом получения белково-липидной кормовой биомассы, заключающимся в том, что выращивают биомассу личинок Hermetia illucens на ферментируемом субстрате органического происхождения, при этом в качестве основы субстрата органического происхождения используют измельченные целлюлозосодержащие отходы влажностью 50-70%, в которые добавляют свекловичную мелассу в количестве 3-5% от общей массы субстрата, а ферментацию отходов осуществляют культурой термофильных грибов Thielavia terrestris или Myceliophthora thermophila, при этом культуру грибов вносят в субстрат в виде жидкой суспензии со значением КОЕ не ниже 107/мл в количестве 3-8% от массы влажного субстрата в процессе выращивания биомассы личинок после разогрева субстрата до температуры 36-48°С. По истечении 10-14 суток с начала выращивания личинки отделяют, высушивают и измельчают.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении эффективности биоконверсии целлюлозосодержащих нестерилизуемых отходов в биомассу личинок Hermetia illucens, богатых белком и липидами, вследствие применения культуры термофильных мицелиальных грибов Thielavia terrestris или Myceliophthora thermophila с выраженной целлюлозолитической активностью. Депонирование культуры осуществляется в коллекции Пензенского государственного аграрного университета. Предложенный способ не требует затрат на стерилизацию основы субстрата.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Органические отходы с высоким содержанием целлюлозы (например, отработанная птичья пометная подстилка) механически измельчают до размеров частиц 1-5 мм и увлажняют до 50-70%. Затем к полученному материалу добавляют свекловичную мелассу в количестве 3-5% от общей итоговой массы влажного субстрата. Полученный субстрат распределяют по стандартным пластиковым контейнерам слоем 150 мм. Следующим технологическим шагом является заселение субстрата личинками двукрылого насекомого Hermetia illucens трехсуточного возраста из расчета 4 особи на 1 см2. Смешиваемая с отходами свекловичная меласса богата легкоассимилируемыми метаболитами и служит стартовым трофическим фактором, предназначенным для питания личинок насекомого на начальном этапе биоконверсии, что способствует проявлению их активной жизнедеятельности. Отмеченный факт, в свою очередь, ведет к разогреву субстрата до температуры 36-48°С через 24-48 часов с момента начала процесса. После достижения субстратом указанных температурных значений его инокулируют жидкой посевной суспензией культур грибов Thielavia terrestris или Myceliophthora thermophila. Высокая температура субстрата обеспечивает необходимую интенсивность роста и целлюлозолитическую активность указанных грибных культур. В свою очередь, накапливаемая мицелиальная биомасса гриба, а также низкомолекулярные продукты ферментативной деградации целлюлозных компонентов субстрата являются пищевыми источниками для личинок насекомого на заключительных этапах биоконверсии, когда основная доля легкодоступных компонентов (главным образом сахаров мелассы) является исчерпанной.

Для получения жидкого инокулюма, культуру грибов выращивают на жидкой питательной среде следующего состава (г/л):

Целлюлоза (порошок) - 10

Глюкоза - 15

Кукурузный экстракт - 10

Дрожжевой экстракт - 5

Глицерин - 3

Аммония сульфат - 2

Натрия нитрат - 3

Магния сульфат - 0,25

Железа сульфат(II) - 0,01

Калий фосфорнокислый однозамещенный - 2,5

Мел химически осажденный - 2,5

Вода - до 1 литра

рН питательной среды - 6,8

Питательную среду разливают по 100 мл в колбы Эрленмейера объемом 500 мл, укупоривают ватно-марлевыми пробками и стерилизуют в автоклаве при температуре 115°С в течение 30 минут. Затем среду засевают пробирочной культурой мицелиального гриба вместе с фрагментом скошенной агаризованной среды. Глубинное культивирование осуществляют на лабораторной круговой качалке со скоростью вращения 220 об/мин, при температуре 40-44°С в течение 72-120 часов.

Количество вносимого инокулята составляет 3-8% от массы влажного субстрата, при этом значение КОЕ составляет не ниже 107/мл. По истечении 10-14 суток переработки личинки отделяют от субстрата с помощью вибросита, высушивают в вакуумной сушилке до 5% влажности и измельчают.

Технический результат, достигаемый использованием культур грибов, определяется более эффективной биоконверсией целлюлозосодержащих нестерилизуемых отходов личинками Hermetia illucens в биомассу богатую белками и липидами.

Пример 1.

Для проведения производственного эксперимента в условиях ООО «Биогенезис» было сформировано два варианта опытный и контрольный, каждый из которых включал по пять ящиков с субстратом, изготовленным на основе целлюлозосодержащих отходов (измельченная пометная подстилка сельскохозяйственной птицы, смешанная со свекловичной мелассой). Плотность расселения личинок составляла 4 особи на 1 см2, т.е. 8976 особей на контейнер, а масса субстрата влажностью 60% составляла 15 кг. В контейнеры опытной группы через 48 часов от момента заселения личинками вносили жидкий инокулюм культуры Thielavia terrestris. В контейнеры контрольного варианта инокулят целлюлозолитического гриба не вносился. В целом, процесс биоконверсии осуществлялся на протяжении 12 суток

По итогам культивирования проводили оценку накопления сырой биомассы личинок Hermetia illucens, степень конверсии субстратного материала. Внесение жидкого инокулюма культуры термофильного гриба Thielavia terrestris способствует активации процесса биопереработки отходов, содержащих значительную долю целлюлозы. Суммарная биомасса сырых личинок в опытных вариантах составляет 1020 г на 15 кг субстрата 60% влажности. В контрольных вариантах аналогичный показатель находится на уровне 865 г на 15 кг субстрата 60% влажности. Таким образом, превышение показателя выхода биомассы личинок в опытном варианте составляет 17,9% по отношению к контролю. Оценка эффективности процесса биоконверсии перерабатываемого субстрата, осуществляемая путем сравнения остаточных количеств не переработанного материала, показала превышение в опытном вариантепо сравнению с контрольным на 31%.

Пример 2.

Для проведения производственного эксперимента в условиях ООО «Биогенезис» было сформировано два варианта опытный и контрольный, каждый из которых включал по пять ящиков с субстратом, изготовленным на основе целлюлозосодержащих отходов (измельченная пометная подстилка сельскохозяйственной птицы, смешанная со свекловичной мелассой). Параметры процесса (плотность расселения личинок в контейнере, влажность, сроки внесения инокулята термофильного гриба, продолжительность выращивания личинок) поддерживались на уровне тех же численных значений, что и вышеприведенном примере. Принципиальное различие заключалось в использовании культуры Myceliophthora thermophila. В контейнеры контрольного варианта инокулят целлюлозолитического гриба не вносился.

По итогам культивирования проводили оценку накопления сырой биомассы личинок Hermetia illucens, степень конверсии субстратного материала. Внесение жидкого инокулюма культуры термофильного гриба Myceliophthora thermophila увеличивает эффективность биопереработки отходов, содержащих значительную долю которых составляет целлюлоза. Суммарная биомасса сырых личинок в опытных вариантах составляет 1230 г В контрольных аналогичный показатель находится на уровне 865 г на 15 кг субстрата 60% влажности. Таким образом, превышение показателя выхода биомассы личинок в опытном варианте составляет 42,2% по отношению к контролю. Оценка эффективности процесса биоконверсии перерабатываемого субстрата, осуществляемая путем сравнения остаточных количеств не переработанного материала, показала превышение в опытном варианте по сравнению с контрольным на 54%.

Включение в субстрат свекловичной мелассы, содержащей легкодоступные углеводы, обеспечивает высокую интенсивность обменных и ростовых процессов личинок на начальном этапе роста личинок и переработки субстрата. На этом фоне также отмечается увеличение двигательной активности личинок и разогрев субстрата до достаточно высокой температуры, являющейся оптимальной для проявления максимального ростового потенциала, а также целлюлозолитической активности используемых культур термофильных мицелиальных грибов. Таким образом, наращиваемая биомасса грибов, а также образующиеся продукты ферментативного гидролиза целлюлозных компонентов, являются трофическими факторами на поздних этапах развития личинок Hermetia illucens на отходах с высоким содержанием целлюлозных материалов. Привнесение в органический материал одновременно свекловичной мелассы и жидкого инокулята термофильного гриба позволяет получить субстрат, обеспечивающий более высокие показатели накопления биомассы личинок Hermetia illucens по сравнению с контролем в 1,2-1,4 раза.

Способ получения белково-липидной кормовой биомассы, заключающийся в том, что биомассу личинок Hermetia illucens выращивают на ферментируемом субстрате органического происхождения, отличающийся тем, что в качестве основы субстрата используют измельченные целлюлозосодержащие отходы влажностью 50-70%, в которые добавляют свекловичную мелассу в количестве 3-5% от общей итоговой массы влажного субстрата, а ферментацию отходов осуществляют культурой термофильных грибов Thielavia terrestris или Myceliophthora thermophile, при этом указанную культуру грибов вносят в субстрат в виде жидкой суспензии со значением КОЕ не ниже 107/мл в количестве 3-8% от массы влажного субстрата в процессе выращивания биомассы личинок после разогрева субстрата до температуры 36-48°С, а по истечении 10-14 суток с начала выращивания личинки отделяют, высушивают и измельчают.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к полученной из древесных растений композиции для применения в лечении по меньшей мере одного урологического симптома или заболевания у человека или животного, фармацевтической композиции и способу лечения по меньшей мере одного урологического симптома или заболевания у нуждающегося в лечении человека или животного.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к кормлению сельскохозяйственной птицы. В яйцах получают соотношение полиненасыщенных жирных кислот ω-6 к ω-3 - 2,0-3,0:1.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к разведению виноградных улиток (Helix pomatia L.) в искусственных условиях. Способ включает природоподобный сбалансированный рацион, состоящий из овощей: огурец обыкновенный (Cucumis sativus L.) - 25%, кабачок (Cucurbita реро subsp.

Изобретение относится к комбикормовой промышленности. Способ получения кормовой добавки, включающий растворение растительных фосфолипидов, диацетофенонилселенида, бета-каротина, витамина Е, витамина С в растительном масле и нанесение полученного масляного раствора на носитель.

Изобретение относится к биотехнологии и ветеринарии. Полифункциональная подкормка для медоносных пчел содержит сукцинат хитозана со степенью замещения 70-80%, хитозан с молекулярной массой 10-40 кДа, сухой гидролизат безлактозной молочной сыворотки с содержанием белка 85-90%, сухую биомассу бактерий штамма Bacillus subtilis BKM B-2716D с концентрацией не менее 1×108 КОЕ/г живых микробных клеток, сухую биомассу бактерий штамма Bacillus licheniformis ВКМ B-2717D с концентрацией не менее 1×108 КОЕ/г живых микробных клеток и глюкозу при заданном соотношении компонентов.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при кормлении цыплят-бройлеров в течение всего периода выращивания. Комбикорм для цыплят-бройлеров содержащий пшеницу, шрот соевый, муку рыбную, масло подсолнечное, известняк, соль поваренную, премикс, отличающийся тем, что дополнительно содержит кукурузу желтую, нут кормовой, жмых подсолнечный, кукурузный глютен, лакрин, в качестве пшеницы используют пшеницу озимую.
Изобретение относится к микробиологической промышленности. Штамм гетеротрофных бактерий Stenotrophomonas acidaminiphila GBS-15-2 обладает способностью использовать продукты соокисления гомологов метана, присутствующие в природном газе.

Изобретение относится к кормопроизводству, в частности комбикорму для повышения продуктивности супоросных свиноматок. Комбикорм содержит кукурузу, овес, отруби пшеничные, соевый шрот, льняной жмых, травяную муку люцерны, рыбную муку, дрожжи кормовые, дикальцийфосфат, Целлобактерин, мел, соль и премикс КС-1, при этом исходные компоненты берут в определенном соотношении.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматизации процесса получения микрокапсулированного холинхлорида из его водного раствора на основе активного адсорбента.

Изобретение относится к ветеринарии, в частности к способам приготовления биологически активной добавки (БАД) и средству на его основе для животных. Способ приготовления БАД включает сбор 9-10-дневных личинок трутней, хранение до использования с последующей гомогенизацией.

Изобретение относится к пчеловодству, а именно к способам обогащения подкормки канди с целью повышения эффективности сохранности пчел в зимний период. Способ сохранности пчел в зимний период включает скармливание подкормки канди с иммуностимулирующим компонентом, который неоднократно дают пчелам. В течение первых двух зимних месяцев с интервалом 2 недели пчелам дают подкормку канди с добавлением иммуностимулирующего компонента, в качестве которого используют плодово-кислый ферментированный продукт, полученный из яблок, с рН, равным 3,5-4, при следующем соотношении ингредиентов, %: канди - 98-99,8, иммуностимулирующий компонент – остальное. В последней декаде февраля в канди добавляют белковый продукт, в качестве которого используют соевый изолят BS-90, и иммуностимулирующий компонент в виде плодово-кислого ферментированного продукта, полученного из яблок, с рН, равным 3,5-4, при следующем соотношении ингредиентов, %: канди 90-91,5, соевый изолят - 7,5-8,0, иммуностимулирующий компонент - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к биотехнологии и сельскому хозяйству. Предложен способ получения пробиотической добавки для перепелов, включающий культивирование микроорганизмов Lactobacillus agilis в среде, состоящей из мелассы кормовой - 45,0 г, К2НРО4 - 2,0 г и дрожжевого экстракта - 0,02 г из расчета на 1 л воды, причем меласса кормовая состоит из свекловичной и кукурузной меласс, взятых в соотношении 1:1, затем в полученную смесь добавляют микроорганизмы Lactobacillus agilis с титром не менее 1,0×105 КОЕ/мл и культивируют при температуре 37°С в течение 24 ч. Изобретение позволяет получить пробиотическую добавку на основе молочнокислых бактерий для кормления перепелов с целью повышения их мясной продуктивности. 5 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к гранулированному кормовому средству для жвачных животных, обогащенному неустойчивыми в рубце ингредиентами. Предложено гранулированное кормовое средство для жвачных животных, содержащее в гранулированной форме смесь по меньшей мере одного твердого, имеющего форму частиц компонента кормового средства с по меньшей мере одним добавленным к смеси неустойчивым в рубце ингредиентом, включающим по меньшей мере одну конъюгированную линолевую кислоту (КЛК), выбранную среди a) цис/транс-9,11-линолевой кислоты; b) цис/транс-8,10-линолевой кислоты; c) цис/транс-11,13-линолевой кислоты; d) цис/транс-10,12-линолевой кислоты и e) смесей по меньшей мере двух из вышеуказанных соединений. Также предложены способ его получения и способ его применения для изменения концентрации молочного жира. Изобретение направлено на предоставление упрощенного пути для перевода неустойчивых в рубце ингредиентов корма в форму выпуска с улучшенной устойчивостью в рубце. 6 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл., 2 пр.

Изобретение относится к биотехнологии и кормопроизводству, в частности к способу получения биомассы для производства кормовой добавки, включающему выращивание личинок двукрылого насекомого Hermetia illucens на питательном субстрате. В качестве питательного субстрата используют смесь твердых фракций сточных вод мясокомбинатов с сухими отрубями зерна культурных злаков в диапазоне массовых пропорций от 2:1 до 5:1 при влажности смеси 65-75%. Выращивание личинок осуществляют в течение 10-15 суток при плотности посадки личинок на питательном субстрате 2-5 особей на 1 см2. Использование изобретения позволит получить биомассу, богатую белками и липидами. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

Изобретение относится к животноводству, в частности к способу коррекции метаболических процессов у супоросных свиноматок. Способ характеризуется тем, что он предусматривает кормление животных комбикормом, содержащим кукурузу, овес, отруби пшеничные, соевый шрот, льняной жмых, травяную муку люцерны, рыбную муку, дрожжи кормовые, дикальций фосфат, мел, соль, целлобактерин, премикс КС-1. Комбикорм разбавляют водой в соотношении 1:(2,5-3) и вводят с 33- по 112-суточный период супоросности 2 раза в день в количестве 2,3-2,5 кг/гол. Использование изобретения позволит нормализовать обменные процессы в организме супоросных свиноматок. 4 табл., 2 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к животноводству, к способу улучшения рациона молодняка овец с 4-месячного возраста в условиях Крайнего Севера. Способ включает введение один раз в день в воду для поения каждому животному 300-400 мл водного настоя из серпухи венценосной с концентрацией в 100 мл 50-60 мг 20-гидроксиэкдизона. Использование изобретения позволит повысить темп роста с 4-месячного возраста и увеличить суточные приросты живой массы молодняка овец, а также активируется белковый обмен. 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и предназначено для использования в кормопроизводстве для приготовления белкового корма. Способ включает очистку, экструдирование фрагментов корзинок, стеблей подсолнечника и его семян, охлаждение продукта переработки масличных культур до температуры 30-36°С, измельчение, смешивание с питательными микроэлементами из расчета 1:50, кавитационное диспергирование в водном растворе до достижения температуры смеси 60-80°С. В процессе осуществления способа используют мультимедийное устройство для получения изображения вороха семян подсолнечника, поступающего на очистку и после его выхода с очистки, которые подвергают компьютерной обработке с программным обеспечением Mathcad для определения качества очистки. При удовлетворении агротехнических требований к чистоте семян подсолнечника они поступают на экструдирование для получения жмыха. При несоответствии агротехническим требованиям проводят их дополнительную очистку. Затем осуществляют измельчение жмыха до мелкодисперсного состояния и получают с помощью дополнительного мультимедийного устройства его изображение, которое подают на компьютерную обработку с программным обеспечением Mathcad для определения соответствия размеров полученных гранул зоотехническим требованиям на измельченный корм. При несоответствии измельченного жмыха зоотехническим требованиям его отправляют на дополнительное измельчение. После этого смешивают полученный измельченный жмых с питательными микроэлементами из расчета 1:50 в водном растворе при температуре 30-40°С не менее 2 часов и полученную суспензию подвергают кавитационному диспергированию. Готовый корм сразу подают животным для кормления. Использование изобретения позволит получить качественный белковый корм для животных. 5 ил.

Изобретение относится к птицеводству, а именно к кормовой добавке для перепелов. Добавка включает белково-минеральный компонент - рыбную муку, белково-углеводный компонент - отруби пшеничные, биологически-активные веществе- траву крапивы двудомной, при этом компоненты берут в определенном соотношении. Использование изобретения позволит повысить продуктивность птицы и качество продукции. 4 табл.
Наверх