Способ улучшения деградации пшеничной соломы

Настоящее изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложен способ улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного, согласно которому осуществляют обеспечение пшеничной соломы, ее щелочную предобработку, кормление жвачного животного предобработанной пшеничной соломой. При этом дополнительно осуществляют прямое введение жвачному животному рубцовой ферментной добавки, т.е. указанная рубцовая ферментная добавка не используется в качестве предобработки пшеничной соломы. Причём указанная рубцовая ферментная добавка представляет собой смесь ферментов, содержащую по меньшей мере два фермента, выбранных из глюканаз, ксиланаз, эстераз или карбоксиметилцеллюлаз. Изобретение обеспечивает улучшение деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к питанию животных, и касается способа улучшения деградации корма.

Технологические предпосылки создания изобретения

Пшеничная солома является недорогим ресурсом, который может способствовать укреплению кормовой автономности некоторых ферм. Более того, в некоторых географических зонах указанный корм представляет собой очень важный в качественном отношении ресурс, который может быть успешно валоризован в питании животных.

Однако использование пшеничной соломы для высокопродуктивных жвачных животных, таких как, в частности, крупный рогатый скот, крайне ограничено. Фактически, несмотря на то, что пшеничная солома богата по содержанию клетчаткой, она имеет низкую питательную ценность из-за плохого переваривания её жвачными. В действительности, если смотреть с химической точки зрения, то наличие связей между составляющими растительной стенки ведёт к более или менее сильной устойчивости к воздействию рубцовой пищеварительной микробиоты. Эта устойчивость выражается в плохой деградации корма в рубце животного.

Поэтому в течение десятилетий проводились исследования, имеющие целью улучшение деградации корма, в частности, пшеничной соломы. Было показано, что деградацию пшеничной соломы можно улучшить путём комбинированного применения химической и ферментативной предобработок, причём указанные предобработки при таком применении даже проявляют синергетический эффект.

В публикации Y. Wang et al. (J. Anim. Sci., 2004) сообщается, например, о влиянии щелочной предобработки на эффективность экзогенных ферментов в улучшении переваримости пшеничной соломы. В этой публикации пшеничная солома предварительно обрабатывается щелочным раствором, а затем опрыскивается раствором ферментов. Результаты показывают, что комбинация щелочной химической предобработки с ферментативной обработкой улучшает переваримость пшеничной соломы. Ферментативная обработка применительно к пшеничной соломе проводится до кормления животного, с тем чтобы обеспечить достаточное время для инкубации и влияния на переваримость. Таким образом, ферментативная обработка может быть описана как предобработка в том смысле, что она является предварительной обработкой пшеничной соломы таким образом, чтобы при соблюдении надлежащего времени инкубации пшеничная солома могла использоваться позднее для кормления животного и улучшения пищеварения.

Однако применение ферментов для предобработки не является эффективным и имеет ряд недостатков. В действительности, фермеру приходится затрачивать много времени на опрыскивание всего запаса пшеничной соломы на ферме. Более того, должно соблюдаться время нанесения и обработка должна проводиться равномерно, из чего следует, что пшеничная солома должна быть в относительно доступном виде или насыпью. И, наконец, стоимость ферментов является относительно высокой, что ограничивает возможность предобработки в масштабе фермы, особенно в комбинации с химической предобработкой, которая уже означает дополнительные затраты. Следовательно, комбинация химической и ферментативной предобработок, хотя последняя является эффективной в улучшении переваримости пшеничной соломы, не допускает широкомасштабного применения на фермах из-за высоких затрат на внедрение. Более того, эта точка зрения высказывается и в публикации Y. Wang et al. в разделе “Выводы”, где прямо говорится, что комбинация химической и ферментативной обработок является экономически не выгодной.

Таким образом, существует потребность в способах улучшения деградации

пшеничной соломы, причём указанные способы должны быть недорогими и пригодными для осуществления в масштабе фермы. Валоризация пшеничной соломы делает возможным улучшение кормовой базы и общей автономности фермы.

Поэтому заслугой авторов изобретения является то, что они разработали способ, который решает все или часть проблем предшествующего уровня техники. Авторами изобретения удивительным образом было установлено, что, когда ферментная добавка не используется для предобработки пшеничной соломы, а прямо вводится жвачному животному (в частности, перорально) до, во время или после скармливания химически предобработанной пшеничной соломы, то в этом случае поддерживается эффективное улучшение деградации пшеничной соломы или даже проявляется синергетический эффект, обусловленный химической обработкой и ферментативной обработкой.

Это прямое введение (в частности, пероральное) особенно выгодно, потому что речь тогда идёт лишь о химической предобработке пшеничной соломы, а ферментная добавка может вводиться до, во время или после кормления химически предобработанной пшеничной соломой.

Не было причин предполагать, что прямое введение ферментной добавки окажет такое же эффективное положительное действие на рубцовую деградацию химически предобработанной пшеничной соломы, как и при распылении указанной ферментной добавки на химически предобработанную пшеничную солому.

Такое введение представляет большой интерес, поскольку оно, помимо экономии времени и упрощения процесса, даёт возможность использовать меньшее количество ферментной добавки, чем при распылении последней на пшеничную солому.

Раскрытие сущности изобретения

Первый объект изобретения относится к способу улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного, включающий следующие стадии:

a) обеспечение пшеничной соломы,

b) химическая предобработка указанной обеспеченной соломы,

c) кормление жвачного животного пшеничной соломой, химически

предобработанной на стадии (b),

при этом указанный способ отличается тем, что он дополнительно включает стадию (d) прямого введения жвачному животному рубцовой ферментной добавки, что означает, что указанная ферментная добавка не используется для предобработки соломы.

Второй объект изобретения относится к прямому применению рубцовой ферментной добавки для жвачного животного до, во время или после кормления указанного жвачного животного пшеничной соломой, подвергнутой химической предобработке.

“Прямое” применение для жвачного животного означает, что ферментная добавка вводится непосредственно жвачному животному (в частности, перорально), и что ферментная добавка не используется для предобработки пшеничной соломы.

Подробное описание

Первый объект изобретения относится к способу улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного, включающему следующие стадии:

a) обеспечение пшеничной соломы,

b) химическая предобработка указанной обеспеченной соломы,

c) кормление жвачного животного пшеничной соломой, химически

предобработанной на стадии (b),

причём указанный способ отличается тем, что он дополнительно включает стадию (d) прямого введения жвачному животному рубцовой ферментной добавки, что означает, что указанная ферментная добавка не используется для предобработки пшеничной соломы.

Деградация определяется как распад корма под действием микроорганизмов в ретикулорумене.

В контексте настоящего изобретения термин “предобработка” относится к обработке пшеничной соломы, проводимой перед скармливанием её животному, причём указанная обработка осуществляется путём приведения химического раствора в контакт с пшеничной соломой.

Таким образом, способ по изобретению улучшает деградацию пшеничной соломы при использовании её для кормления жвачного животного.

В действительности, разработанный способ делает париетальные компоненты пшеничной соломы более доступными для расщепляющих ферментов рубцовой микрофлоры и улучшает деградацию этих компонентов.

Степень этой деградации обусловливает переваримость в пищеварительном тракте и, следовательно, энергетическую ценность рациона жвачного животного.

Переваримость – это критерий, который определяет степень усвоения органического вещества животным. Чем выше переваримость, тем лучше усвояемость.

Более того, за счёт улучшения деградации пшеничной соломы способ по изобретению также лучше валоризует её в качестве корма для животных, поскольку в настоящее время она недоиспользуется из-за трудностей, связанных с перевариванием её жвачными животными по сравнению с другими кормами.

Таким образом, первая стадия способа по изобретению предусматривает обеспечение пшеничной соломы.

Пшеничная солома является сельскохозяйственным продуктом, представляющим собой часть стебля или пожнивные остатки пшеницы. Обеспечиваемая пшеничная солома – это солома, которая традиционно используется специалистом в области производства кормов для животных и может поставляться в разном виде – и в виде тюков соломы, и в неупакованном виде (насыпью).

Согласно конкретному варианту осуществления изобретения солома может подвергаться сначала стадии механической обработки, целью которой является уменьшение размера её волокон и обеспечение как лучшей доступности волокон для последующих обработок, так и лучшей деградации. Согласно этому конкретному варианту пшеничная солома может подвергаться вначале резке, рубке или расщеплению вдоль волокон, или же перемалыванию.

Вторая стадия способа по изобретению заключается в проведении химической предобработки пшеничной соломы.

Химическая предобработка позволяет, в частности, существенно уменьшить жёсткость растительных структур, набухание стенок и их проницаемость для электролитов и целлюлолитических ферментов рубцовой микрофлоры. В результате этого микроорганизмы могут быстрее колонизировать растительные частицы, которые затем более быстро и более интенсивно распадаются, улучшая, тем самым, деградацию соломы.

Химическая предобработка в соответствии со способом по изобретению представляет собой предобработку, осуществляемую с применением щелочного раствора, как она традиционно проводится квалифицированным специалистом. Например, химическая предобработка может проводиться с применением раствора гидроксида натрия (NaOH), соды, извести, гидроксида калия (KOH), безводного аммиака (NH₃), водного раствора аммиака (NH₄OH) или раствора мочевины либо смеси этих соединений. Предпочтительно химическая предобработка осуществляется на стадии (b) с применением раствора гидроксида натрия (NaOH).

К тому же, химическая предобработка может проводиться по-разному в соответствии со способами, известными специалисту, будь то промышленные способы или нет. Например, химическая предобработка может осуществляться влажным, полувлажным, полусухим или сухим способом. Согласно конкретному варианту осуществления изобретения, если предобработка осуществляется влажным или полувлажным способом, то она может проводиться путём опрыскивания или пропитки.

В зависимости от способа, которым осуществляется предобработка, специалисту

приходится подбирать подходящую концентрацию щелочного раствора, а также время инкубации после обработки (см. Chenost & Kayouli. 2.3. Chemical treatments [Химические способы обработки]. В: Roughage utilization in warm climates [Использование грубых кормов в тёплом климате]. Рим, 1997. Исследование ФАО – Отдел животноводства и ветеринарии – 135. ISBN 92-5-203981-3).

Для предобработки раствором соды полувлажным способом указанный раствор может концентрироваться с 1,6 до 5 %, а затем смешиваться при норме от 1 до 3 л/кг пшеничной соломы. Спустя от 24 до 48 часов после смешивания пшеничная солома может распределяться животным.

Для предобработки раствором соды полусухим способом необходима разработка машины, сопряжённой с валом отбора мощности трактора, для измельчения и смешивания соломы. Раствор соды концентрируется в пределах средней концентрации между полувлажным и сухим способами – до 12%, а затем смешивается в машине с соломой при норме 0,4 л/кг соломы. Продолжительность действия соды составляет примерно 8 суток. Солома может подсушиваться на открытом воздухе.

Для предобработки сухим способом, который является промышленным способом обработки, раствор соды концентрируется в большей степени (16 %). Затем раствор смешивается с измельчённой соломой при норме примерно 0,3 л/кг пшеничной соломы. Последняя пропускается затем через штамповочный пресс. Улучшенное действие соды наступает очень быстро (от 20 секунд до примерно одной минуты) в силу высоких температуры и давления в матрице пресса.

Предпочтительно химическая предобработка осуществляется полувлажным способом.

По завершении стадии предобработки способ по изобретению предусматривает стадию кормления животного химически обработанной соломой.

Эта стадия кормления является традиционной стадией, хорошо известной

специалисту по разведению скота. Животным скармливается затем предобработанная пшеничная солома. Предпочтительно животные являются жвачными животными, такими как, например, коровы или крупный рогатый скот.

Стадия введения заключается во введении жвачному животному ферментной добавки таким образом, чтобы она попала в ретикулорумен указанного животного.

Примером введения ферментной добавки является пероральный способ.

Указанная стадия введения может выполняться до, одновременно с или после стадии кормления жвачного животного химически предобработанной пшеничной соломой.

“До” стадии кормления означает самое большее за 24 часа до стадии кормления. Таким образом, ферментная добавка никогда не должна вводиться более чем за 24 часа до кормления химически предобработанной пшеничной соломой. Предпочтительно ферментная добавка вводится за 2 – 8 часов до кормления химически предобработанной пшеничной соломой.

Равным образом, "после" стадии кормления означает самое большее через 24 часа после стадии кормления. Таким образом, ферментная добавка никогда не должна вводиться более чем через 24 часа после кормления химически предобработанной пшеничной соломой. Предпочтительно ферментная добавка через 2 – 8 часов после кормления химически предобработанной пшеничной соломой.

Предпочтительно стадия введения проводится одновременно со стадией кормления.

Совершенно неожиданно авторы изобретения обнаружили, что стадия прямого введения (в частности, перорального) жвачному животному ферментной добавки значительно улучшает деградацию и даже создаёт синергетический эффект влияния на деградацию в случае проведения химической предобработки пшеничной соломы.

Весьма выгодно и вопреки тому, что было известно до настоящего времени, способ

по изобретению может применяться на фермах в широком масштабе и весьма недорого, поскольку фермент не используется в предобработке соломы, а вводится непосредственно животному в виде ферментной добавки. Это обеспечивает существенную экономию времени и средств. Практически рубцовая ферментная добавка вводится непосредственно жвачному животному до, во время кормления или после кормления химически предобработанной пшеничной соломой, и нет больше необходимости распылять её на весь запас пшеничной соломы или на количество пшеничной соломы, предназначенное для скорого потребления. Таким образом, способ по изобретению обходится без времени инкубации, обычно необходимого для проявления действия ферментом, когда последний используется в предобработке пшеничной соломы.

Рубцовая ферментная добавка для жвачных представляет собой смесь по меньшей мере из двух ферментов. Ферменты, используемые в рубцовой ферментной добавке, могут быть глюканазами, ксиланазами, эстеразами или карбоксиметилцеллюлазами.

Согласно конкретному варианту осуществления изобретения рубцовая ферментная добавка является смесью глюканазы и ксиланазы, в частности, эндо-1,3(4)-бета-глюканазы и эндо-бета-1,4-ксиланазы.

Фермент эндо-1,3(4)-β-глюканаза представляет собой высококонцентрированный препарат β-глюканазы, полученный глубинным брожением селективного штамма Trichoderma reesei.

Фермент эндо-β-1,4-ксиланаза представляет собой высококонцентрированный препарат ксиланазы, полученный глубинным брожением селективного штамма Trichoderma reesei.

Согласно номенклатуре ферментов Комиссии по ферментам (EC) (Enzyme Commission number):

- фермент эндо-1,3(4)-β-глюканаза имеет код EC 3.2.1.6,

- фермент эндо-β-1,4-ксиланаза имеет код EC 3.2.1.8.

Согласно указанному варианту осуществления доза глюканазы может составлять от

200 единиц/г соломы до 7000 единиц/г соломы, предпочтительно – от 4000 единиц/г соломы до 6000 единиц/г соломы, например, доза может составлять примерно 4670 единиц/г соломы.

Доза ксиланазы может составлять от 200 единиц/г соломы до 7000 единиц/г соломы, предпочтительно – от 4000 единиц/г соломы до 6000 единиц/г соломы, например, доза может составлять примерно 4670 единиц/г соломы.

Единицы фермента соответствуют количеству фермента, требуемому для:

- высвобождения 1 микромоля глюкозы в минуту при pH 4,8 и 50°C из ячменного глюкана – субстрата для глюканазы;

- высвобождения 1 микромоля ксилозы в минуту при pH 5,3 и 50°C из берёзовой древесины – субстрата для ксиланазы.

Согласно тому же варианту осуществления глюканаза может представлять собой эндо-1,3(4)-β-глюканазу, а ксиланаза может представлять собой эндо-β-1,4-ксиланазу. В этом случае и предпочтительно соотношение глюканаза/ксиланаза может составлять по меньшей мере 0,5, предпочтительно – по меньшей мере 0,75 и, в частности, около 1.

Ферментная добавка имеет форму, подходящую для введения животному. Например, ферментная добавка может быть в виде капсулы, болюса, порошка, гранул или жидкости, такой как, например, в ампулах. Предпочтительно ферментная добавка имеет форму порошка или жидкую форму, предпочтительно – форму порошка.

Капсула – это твёрдый препарат, состоящий из твёрдой или мягкой оболочки разной формы и вместимости.

Таблетка или болюс представляет собой твёрдый препарат, содержащий

единичную дозу одного или более активных веществ (или препарата). Таблетки получают прессованием постоянного объёма частиц. Если таблетки предназначены для крупного рогатого скота, то они имеют более крупный размер и тогда называются болюсами.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления изобретения, когда рубцовая ферментная добавка вводится одновременно с химически предобработанной пшеничной соломой, то указанная ферментная добавка может быть в виде порошка, который смешивается с химически предобработанной пшеничной соломой. Полученная смесь используется затем для кормления жвачного животного.

Согласно другому варианту осуществления изобретения жвачное животное относится к семейству Bovidae. Семейство полорогих (Bovidae) включает несколько подсемейств, в частности, подсемейство Bovinae (частью которого являются бычьи) и подсемейство Caprines (частью которого являются овцы и козы).

Улучшение деградации пшеничной соломы может определяться методами, известными специалисту, такими как, например, измерение потери сухого вещества путём инкубации в рубцовой жидкости. Подробности измерений представлены ниже в разделе Примеры.

Способ по изобретению является особенно выгодным, потому что он удивительным образом обеспечивает синергетическое воздействие ферментной добавки и химической предобработки пшеничной соломы на деградацию пшеничной соломы.

На самом деле влияние на деградацию в рубце больше, чем сумма комбинированных эффектов химической предобработки и только одной ферментной добавки.

На сегодняшний день не известно ни одного способа, улучшающего деградацию до уровня, эквивалентного улучшению, достигаемому способом по изобретению.

Известно применение химической предобработки и, в частности, щелочной предобработки для обработки пшеничной соломы с целью улучшить её перевариваемость.

Известно также применение ферментативной предобработки для улучшения перевариваемости.

До настоящего времени обработки, проводившиеся с соломой, будь то химическая или ферментативная, были по сути предобработками в том смысле, что они проводились до приёма корма животным как предобработка самой пшеничной соломы.

Известно, что ферментативная предобработка улучшает перевариваемость соломы животными, но этот вид предобработки вряд ли когда-либо использовался, поскольку слишком дорого распылять или предварительно обрабатывать все партии соломы для последующего скармливания её животному. Целью этих предобработок было достигнуть лучшего потенцирования пищевого источника, который был мало валоризован до сегодняшнего времени. Однако использование ферментативных предобработок, даже несмотря на то, что они вызывали интерес в плане улучшения переваримости, не практиковалось в сельскохозяйственном сообществе, поскольку необходимые затраты на ферментативную предобработку не компенсируются прибылью в рамках корма для животных.

В предшествующем уровне техники уже было подтверждено, что комбинация химической и ферментативной предобработок соломы может улучшить переваримость соломы и даже обеспечить синергетический эффект. Однако из-за затрат на ферментативную предобработку пшеничной соломы in situ или ex vivo комбинация двух предобработок никогда не применялась в масштабе фермы и до настоящего времени рассматривается специалистами в данной области как неприемлемая.

Поэтому преимущество настоящего изобретения состоит в том, что удалось разработать способ, обеспечивающий улучшение разложения соломы, причём указанный способ может быть реализован в масштабе животноводческой фермы без дополнительных работ или рискованных дополнительных затрат. Наоборот, способ по изобретению потенцирует использование пшеничной соломы и таким образом позволяет животным

лучше переваривать эту пищу, которая иногда составляет один из основных ресурсов.

Благодаря способу по изобретению пшеничная солома лучше валоризуется и фермам будет проще стремиться к самообеспеченности кормом без существенных дополнительных затрат.

Второй объект изобретения относится к прямому использованию жвачным животным рубцовой ферментной добавки до, после или одновременно с кормлением указанного жвачного животного пшеничной соломой, подвергнутой сначала щелочной предобработке, предпочтительно – одновременно с кормлением указанного жвачного животного, что означает, что указанная ферментная добавка не использовалась в предобработке пшеничной соломы.

Указанная рубцовая ферментная добавка представляет собой смесь ферментов, содержащую по меньшей мере два фермента. Ферменты, используемые в ферментной добавке, могут быть глюканазами, ксиланазами, эстеразами или карбоксиметилцеллюлазами.

Согласно конкретному варианту осуществления рубцовая ферментная добавка является смесью глюканазы и ксиланазы и, в частности, эндо-1,3(4)-бета-глюканазы и эндо-бета-1,4-ксиланазы.

В соответствии с указанным вариантом доза эндо-1,3(4)-β-глюканазы может составлять от 200 единиц/г соломы до 7000 единиц/г соломы, предпочтительно – от 4000 единиц/г соломы до 6000 единиц/г соломы, например, примерно 4670 единиц/г соломы.

Равным образом, доза эндо-β-1,4-ксиланазы может составлять от 200 единиц/г соломы до 7000 единиц/г соломы, предпочтительно – от 4000 единиц/г соломы до 6000 единиц/г соломы, например, примерно 4670 единиц/г соломы..

Предпочтительно соотношение эндо-1,3(4)-β-глюканазы к эндо-β-1,4-ксиланазе составляет по меньшей мере 0,5, предпочтительно – по меньшей мере 0,75, особенно предпочтительно – примерно 1.

Рубцовая ферментная добавка имеет форму, подходящую для введения животному. Например, ферментная добавка может быть в виде капсул, болюса, порошка, гранул или жидкости, такой как, например, в ампулах. Предпочтительно ферментная добавка имеет форму порошка или жидкую форму, предпочтительно – форму порошка.

Применение согласно изобретению является особенно выгодным, поскольку оно способствует улучшению деградации пшеничной соломы в рубце животных. Более того, одновременное применение создаёт синергетический эффект при рубцовой деградации пшеничной соломы.

Изобретение станет более понятным с помощью нижеследующих примеров, которые являются чисто иллюстративными и ни в коем случае не являются ограничением.

Фигуры

Фиг.1. Сравнительная оценка влияния только водной (H₂O) или только щелочной (NaOH, 5 %) предобработки либо применения только ферментной добавки (обозначенной как ((GP + XP) x 10) или комбинации щелочной предобработки и ферментной добавки (обозначенной как ((NaOH, 5 % + (GP + XP) x 10)) на распад сухого вещества пшеничной соломы (в процентах (%) переваримости/распада сухого вещества пшеничной соломы).

Две пунктирные линии представляют соответственно величину переваримости/ деградации сухого вещества пшеничной соломы, предобработанной содой (NaOH, 5 %) (верхняя линия) и не предобработанной (контроль (C)) (нижняя линия).

Примеры

Материалы и методы

1. Приготовление модулей ферментации

Пшеничную солому измельчали на отрезки размером 2 см (измельчитель соломы от Electra), а затем удаляли мелочь (пыль) с помощью сита с размером ячеек 1,18 мм (сепаратор частиц от Penn State).

После этого отвешивали фракции (3 г) трижды и помещали их в бутылочки, оснащённые модулем измерения давления (от Ankom Technology).

2. Предобработка

Предобработку соломы проводили полувлажным способом в течение 24 часов перед инкубацией с рубцовой жидкостью. Применяли два вида предобработки – предобработку водой (контроль) и химическую предобработку.

Предобработка водой служила отрицательным контролем. В действительности, предобработку проводили раствором соды в воде. Таким образом, как (i) отрицательный контроль, предобработанный только водой, так и (ii) отрицательный контроль без предобработки нужны были для того, чтобы разделить эффекты влияния предобработки водой и предобработки содой и, тем самым, иметь возможность сделать конкретный вывод об эффекте применения соды для предобработки.

Химическая предобработка осуществляется путём приведения пшеничной соломы в контакт с 5%-м раствором гидроксида натрия (NaOH). 9 мл раствора использовались из расчёта на 3 г пшеничной соломы.

3. Добавка

Для воссоздания in vivo условий для совместного введения пшеничной соломы и ферментной добавки в соответствии со способом по изобретению добавку добавляли к модулям во время инкубации с рубцовой жидкостью.

Ферментная добавка является смесью двух ферментов в соотношении 1:1:

- эндо-1,3(4)-бета-глюканазы (далее – GP), имеющей активность 70000 единиц/г и

- эндо-бета-1,4-ксиланазы (далее – XP), имеющей активность 70000 единиц/г.

Ферментные единицы соответствуют количеству фермента, необходимому для:

- высвобождения 1 микромоля глюкозы в минуту при pH 4,8 и 50°C из ячменного глюкана, субстрата для глюканазы;

- высвобождения 1 микромоля ксилозы в минуту при pH 5,3 и 50°C из ксилана берёзовой древесины, субстрата для ксиланазы.

Десять доз ферментной смеси ((GP+XP) x 10) соответствуют 0,4 г ферментной

смеси/3 г соломы, т.е. 0,2 г GP и 0,2 г XP на 3 г соломы, т.е. 4670 единиц (округлено до ближайшей десятой) GP и XP на 1 г соломы.

4. Получение рубцовой жидкости для ферментации

Рубцовое содержимое собирали спустя примерно 2 часа после кормления от сухостойных коров с установленной на рубец канюлей; рацион кормления включал пшеничную солому, кукурузный силос и минерально-витаминную добавку.

После сбора рубцовое содержимое фильтровали через металлическое сито с

размером ячеек 1,6 мм с получением рубцовой жидкости.

Затем рубцовую жидкость смешивали с буферным раствором с pH = 7 (в соотношении 1:1) для получения инкубационной среды. Последнюю насыщали бескислородным CO₂.

5. Приготовление модулей ферментации

Готовили несколько модулей и распределяли их по 4 тестам. Состав различных модулей и их распределение по тестам представлены ниже.

Тест 1: только предобработанная пшеничная солома

- 6 модулей, содержащих солому, химически предобработанную щелочным раствором в соответствии с протоколом пункта 2 (см. выше);

- 3 модуля, содержащих солому, предобработанную согласно указанному протоколу пункта 2, но с заменой щелочного раствора водой;

- 3 контрольных модуля, содержащих только солому (далее по тексту – C).

Тест 2: не предобработанная пшеничная солома + ферментная добавка (см. пункт 3 выше)

- 3 модуля, содержащие не предобработанную солому и 10X концентрированную ферментную добавку ((GP+XP) x 10);

- 3 контрольных модуля, содержащих только солому (далее по тексту – C).

Тест 3: повторяет тест 2 с целью проверки и подтверждения результатов.

Тест 4: предобработанная пшеничная солома (см. пункт 2) и ферментная добавка (см. пункт 3):

- 6 модулей, содержащих солому, химически предобработанную щелочным раствором в соответствии с протоколом пункта 2, и 10X концентрированную ферментную добавку ((GP+XP) x 10);

- 3 контрольных модуля, содержащих только солому (далее по тексту – C).

В каждом из тестов не предобработанная солома соответствует соломе, предобработанной в соответствии с тем же протоколом, как в пункте 2, но с заменой щелочного раствора водой.

Для каждого теста были подготовлены 3 пустых модуля. Они содержали только инкубационную среду, как описано в пункте 4 настоящего примера.

В каждую бутылочку для инкубации помещали по 200 мл инкубационной среды, а затем насыщали бескислородным CO₂. Количество предобработанной и не предобработанной соломы в каждом модуле составляло 3 грамма.

6. Измерение распавшегося сухого вещества

Бутылочки инкубировали при 39°C в течение 96 часов для ферментации.

Спустя 96 ч инкубации модули помещали на лёд для прекращения ферментации. Количество не распавшегося сухого вещества измеряли путём фильтрации и сушки инкубационного остатка при 60°C в течение 4 суток (далее по тексту – остаток).

Инкубированный субстрат соответствовал предобработанной и не предобработанной пшеничной соломе.

Переваримость сухого вещества (в процентах (%)) рассчитывали по следующей формуле:

[инкубированный субстрат – (остаток инкубированного субстрата – остаток в контрольном модуле)] / инкубированный субстрат x 100.

Результаты для модулей одной и той же обработки представляют собой среднее значение, будь то инкубированный субстрат, остатки инкубированного субстрата или контрольного модуля.

7. Статистический анализ

Результаты распада сухого вещества (в процентах (%)) подвергали дисперсионному анализу с использованием линейной общей одномерной модели программного обеспечения для статистического анализа данных SPSS® (IBM®, SPSS®, версия 22). Модель интегрирует эффекты ковариаты и продуктов, причём ковариатой является распад сухого вещества контролей (в процентах (%)). Для анализа проводилось log10 преобразование значений, выраженных в процентах.

Результаты считались статистически незначимыми, если P > 0,05.

Используемые для обозначения разные буквы – a, b, c – показывают, существенно ли отличаются значения или нет. Так, результаты рассматривались как несущественно отличающиеся, если они были обозначены одинаковой буквой (P>0,05).

Результаты

Влияние применения щелочной предобработки и ферментной добавки

Фиг. 1 свидетельствует о значительном влиянии на распад сухого вещества в рубце применения ферментной добавки вкупе с пшеничной соломой, предобработанной содой (NaOH (5 %) + (GP + XP) x 10).

Результаты показывают, что предобработка содой (5 %) улучшает деградацию соломы в рубце по сравнению с (i) [без предобработки] и (ii) [предобработка водой]. Таким образом, эти результаты подтверждают прямое влияние соды, используемой для предобработки, на распадаемость соломы в рубце.

Предобработка содой улучшает распад сухого вещества в рубце на 22,3 деления по сравнению с не подвергавшейся предобработке пшеничной соломой (контроль).

Однако существенного увеличения распада сухого вещества не наблюдалось в случае не подвергавшейся предобработке соломы в присутствии введённой ферментной добавки ((GP + XP) x 10) по сравнению с не подвергавшейся предобработке пшеничной соломой (контроль).

В отличие от этого, что совсем удивительно, применение ферментной добавки

вкупе с соломой, химически предобработанной содой, обеспечило синергетический эффект на распад сухого вещества в рубце.

Под синергетическим эффектом понимается то, что степень деградации в рубце животного химически предобработанной пшеничной соломы в присутствии ферментной добавки выше, чем степень её рубцового разложения при проведении только химической предобработки, при применении только ферментной добавки или при использовании комбинации двух обработок, но работающих независимо.

В действительности, применение ферментной добавки ((GP + XP) x 10) вкупе с пшеничной соломой, предобработанной содой, повышает указанный распад сухого вещества соответственно на 13,2 делений.

Таким образом, способ по изобретению особенно выгоден тем, что он существенно улучшает деградацию пшеничной соломы в рубце, если пшеничная солома была подвергнута химической предобработке.

1. Способ улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного, включающий следующие стадии:

a) обеспечение пшеничной соломы,

b) щелочная предобработка указанной обеспеченной соломы,

c) кормление жвачного животного пшеничной соломой, предобработанной на стадии b),

при этом указанный способ отличается тем, что он дополнительно включает стадию d) прямого введения жвачному животному рубцовой ферментной добавки, что означает, что указанная ферментная добавка не используется при предобработке пшеничной соломы, причём указанная рубцовая ферментная добавка представляет собой смесь ферментов, содержащую по меньшей мере два фермента, выбранных из глюканаз, ксиланаз, эстераз или карбоксиметилцеллюлаз.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что щелочная предобработка проводится с применением гидроксида натрия, соды, извести, гидроксида калия, безводного аммиака, водного раствора аммиака или раствора мочевины либо смеси перечисленных соединений; предпочтительно щелочная предобработка проводится с применением раствора гидроксида натрия.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что щелочная предобработка осуществляется влажным, полувлажным, сухим или полусухим способом, предпочтительно полувлажным способом.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что стадия d) прямого введения рубцовой ферментной добавки осуществляется перорально.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что стадия d) введения рубцовой ферментной добавки проводится до, после или одновременно со стадией c) кормления жвачного животного предобработанной пшеничной соломой, предпочтительно одновременно со стадией c).

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что смесь ферментов содержит глюканазу и ксиланазу, предпочтительно эндо-1,3(4)-β-глюканазу и эндо-β-1,4-ксиланазу.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что эндо-1,3(4)-β-глюканаза присутствует в дозе от 200 ед./г соломы до 7000 ед./г соломы, предпочтительно от 4000 ед./г соломы до 6000 ед./г соломы, даже более предпочтительно 4670 ед./г соломы.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что эндо-β-1,4-ксиланаза присутствует в дозе от 200 ед./г соломы до 7000 ед./г соломы, предпочтительно от 4000 ед./г соломы до 6000 ед./г соломы, даже более предпочтительно 4670 ед./г соломы.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что эндо-1,3(4)-β-глюканаза и эндо-β-1,4- ксиланаза присутствуют в смеси ферментов в соотношении по меньшей мере 0,5, предпочтительно в соотношении по меньшей мере 0,75, даже более предпочтительно в соотношении 1:1.

10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что рубцовая ферментная добавка имеет форму порошка или жидкую форму, предпочтительно форму порошка.

11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что жвачное животное относится к семейству Bovidae.

12. Применение рубцовой ферментной добавки у жвачного животного до, после или одновременно с кормлением указанного жвачного животного пшеничной соломой, подвергнутой сначала щелочной предобработке, предпочтительно одновременно с кормлением указанного жвачного животного, что означает, что указанная ферментная добавка не используется для предобработки пшеничной соломы, причём указанная рубцовая ферментная добавка представляет собой смесь ферментов, содержащую по меньшей мере два фермента, выбранных из глюканаз, ксиланаз, эстераз или карбоксиметилцеллюлаз.

13. Применение рубцовой ферментной добавки по п. 12, отличающееся тем, что указанная смесь ферментов содержит глюканазу и ксиланазу, предпочтительно эндо-1,3(4)-β-глюканазу и эндо-β-1,4-ксиланазу.

14. Применение по п. 13, отличающееся тем, что эндо-1,3(4)-β-глюканаза присутствует в дозе от 200 ед./г соломы до 7000 ед./г соломы, предпочтительно от 4000 ед./г соломы до 6000 ед./г соломы, даже более предпочтительно 4670 ед./г соломы.

15. Применение по п. 13, отличающееся тем, что эндо-β-1,4-ксиланаза присутствует в дозе от 200 ед./г соломы до 7000 ед./г соломы, предпочтительно от 4000 ед./г соломы до 6000 ед./г соломы, даже более предпочтительно 4670 ед./г соломы.

16. Применение по п. 13, отличающееся тем, что эндо-1,3(4)-β-глюканаза и эндо-β-1,4-ксиланаза присутствуют в смеси ферментов в соотношении по меньшей мере 0,5, предпочтительно в соотношении по меньшей мере 0,75, даже более предпочтительно в соотношении 1:1.