CS253352B1

CS253352B1 - Způsob biotechnologické úpravy semen

Info

Publication number: CS253352B1
Application number: CS842403A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Par; Jaroslav Prikryl; Jana Parova; Petr Jakobe
Original assignee: Oldrich Par; Jaroslav Prikryl; Jana Parova; Petr Jakobe
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1987-11-12
Also published as: CS240384A1

Abstract

Způsob biotechnologické úpravy semen za účelem zajištění zdravé racionální výživy je vhodný pro úpravu semen, která jsou používána ve výživě zvířat a lidí. Podstata biotechnologického způsobu úpravy semen spočívá ve vyvolání enzymatické aktivity semen, v úpravě enzymaticky akttivních semen fermentací bakteriálními, kvasinkovými a houbovými kmeny mikroorganismů a v zastavení enzymatické aktivity, fermentace a ochraně produktu před rozkladnou činností mikroorganismů. Makrostrukturální změny v endospermu semen, kterých bylo dosud dosahováno mechanickými, tepelnými a jinými způsoby úprav, které jsou energeticky i investičně náročné, jsou při biotechnologickém způsobu úpravy semen dosaženy při minimalizaci nákladů na energii a investice. Při biotechnologickém způsobu úpravy semen dochází navíc k obohacení připravovaného produktu o bílkoviny, enzymy a další biologicky účinné látky, jejichž zdrojem je biomasa mikroorganismů. Tento způsob umožňuje rovněž dotaci dalších látek podle potřeb jednotlivých živočišných druhů, Semena upravená biotechnologickým způsobem jsou po doplnění nutričních a léčebně preventivních složek kompletním plnohodnotným krmivém.

Description

Vynález se týká způsobu biotechnologické úpravy semen určených pro výživu ryb, ptáků a savců, za účelem zvýšení jejich stravitelnosti, zajištění zdravé a racionální výživy.

V zemědělské a potravinářské praxi jsou semena kulturních rostlin, obilovin a luštěnin upravována především fyzikálními metodami. Mechanickou homogenizací semen drcením, šro továním a mletím se zvyšuje stravitelnost a nutriční využití, ale úpravy jsou energeticky náročné a skladovatelnost mechanicky upravených semen je značně omezená, Antinutriční látky obsažené v některých semenech luštěnin nejsou touto úpravou eliminovány. K dalším nevýhodám takto upravených semen patří velká prašnost jak při výrobě a distribuci, tak při samotném nutričním použití s negativním dopadem na zdraví zvířat a člo věka. Například zárodky mikromyoetů, které se nacházejí ve velkém množství v mechanicky upravených obilovinách^jsou původoem mykotiokýoh a alergických onemocnění.

- 2 253 352

Semena určená k lidské konzumaci jsou nejčastěji upravována tepelně jejich vařením. V poslední době je věnována zvýěená pozornost využití tepelně upravených semen i ve výživě hospodářských zvířat. Při úpravě jsou semena vystavována suchému nebo vlhkému teplu za normálního nebo zvýšeného tlaku.

V semenech tak dochází k žádoucím strukturálním změnám, ke zvýěení stravitelnosti a k eliminaci antinutričních látek. Nevýhodou tepelné úpravy je značná energetická a investiční náročnost.

K biologickým metodám úpravy semen lze zařadit naklíčování semen obilovin, především pšenice a ječmene na lískách po jejich zkrápění vodou. Tento manuálně pracný postup úpravy semen byl používán v zemědělské malovýrobě především pro výživu drůbeže, _v ^domácích případně také pro mládata jiných druhuj zvířat. Vedle pozitivního vlivu náklí čených semen obilovin na zvýšení užitkovosti byly prokázány ztráty živin, vzniklé při naklíčování a také časté riziko znehodnocení semen houbovými mikroorganismy a jejich toxickými metabolity. Z těchto důvodů je tento způsob úpravy semen obilovin k výživě zvířat pro současnou zemědělskou praxi zcela nepoužitelný.

Uvedené nedostatky podstatně snižuje způsob biotechnologické úpravy semen podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že k semenům po proprání se přidá 0,05 až 0,07 % hmot. vztažených na hmotnost semen kyseliny giberelové, 1 % hmot. močoviny, semena se po dobu 48 až 72 hodin provzdušňují, potom se dezinfikují po dobu 2 až 6 hodin 0,2 a 0,3 % hmot·, např. formaldehydem, kyselinou propionovou, kyselinou isomáselnou, kyselinou

253 352 octovou, potom ee přidá živný substrát v množství 5 až 10 % hmot·, např· silážní Stává, zoukřené bramborové škrabky a inokulum mikroorganismů, např· Bacillus subtilis, Geotrichum oandidum, Streptoooccus faecium a semena se fermentují při 14 až 30°C po dobu 24 až 96 hodin, potom se na semena působí 5 % hmot. hydroxidem sodným po dobu 120 hodin, upravená semena jsou konzumována celá nebo homogenizována, pro skladování se stabilizují 1,4 až 1,8 % kyselinou propionovou, kyselinou isomáselnou, nebo se stabilizují odstraněním vody lisováním, tvarováním a zamrazením, pro kompletní krmivá se semena obohacují 0,05 až 0,5 % hmot. látkami ve vodě rozpustnými, např. chloridem sodným, zchutnujícími látkami, barvivý a 0,05 až 18 % hmot· látkami nerozpustnými, např· probiotickým přípravkem, doplňky biofaktorů, minerálními přísadami, rybí moučkou, kafilerním tukem, ^mletým vápencem, úsuškem vojtěěky, extrahovaným šrotem·

Hlavní výhody způsobu biotechnologické úpravy semen spočívají v tom, že požadované makrostrukturální změny endospermu v

semen, které pozitivně ovlivňují stravitelnost živin a jejich využití v trávicím traktu zvířat a lidí, jsou dosaženy při minimalizaci nákladů na energii a investice. Navíc při biotechnologickém způsobu úpravy semen dochází k obohaoení připravovaného krmivá o bílkoviny, vitamíny, enzymatické, minerální a jiné látky (organické kyseliny, antioxidanty), které vznikají v procesu aktivace enzymů, embryogenese a fermentaee, přičemž dochází k eliminaci antinutričních látek, obsažených v semenech vikvovitých rostlin.

253 352

Způsob biotechnologické úpravy semen umožňuje obohacení semen dalšími nutričně důležitými látkami podle potřeb jednotlivých živočišných druhů, pro které je krmivo určeno* Tyto látky-živiny, minerálie, mikrobiotika, léčiva, vitamíny, biologicky účinné látky a látky zchutňující, jsou buď jako rozpustné inkorporovány do semen ve vodním roztoku, nebo jako nerozpustné homogenně naneseny na vlhký adhesivní povrch semen.

Způsobem biotechnologické úpravy semen lze podle potřeb jednotlivých živočišných druhů připravit plnohodnotná hygienicky nezávadná krmivá, obsahující živiny, vitamíny, minerálie a další biologicky účinné látky v optimálním poměru, což má velký význam např. u semenožravých ptáků (měkkozobí, kurovití, exotické ptactvo), u kterých dotace potřebných látek není jiným způsobem možná. Uvedeným způsobem upravená semena jsou jako krmivo vhodná především pro výživu mládat určených k chovu, ale také dospělých chovných jedinců a také dospělců s minimálním \ * výdajem energie.

Způsobem biotechnologické úpravy semen lze připravit krmivá s nízkou, vyšší a vysokou úrovní živin a také krmivá medik© váná. Možnost přípravy krmiv s nízkou úrovní živin při zachování fyziologicky optimálního příjmu umožňuje restrinkci živin v krraivu, zabraňuje nežádoucímu zvyšování hmotnosti a ukládání tukových látek při optimální dotaci minerálních látek a vitamínů.

Způsobem biotechnologické úpravy semen lze připravit krmivá, která svou skladbou, konzistencí a výživnou hodnotou vy·*

253 352 hovují fyziologickým a zdravotně-hygienickým požadavkům různých, druhů živočichů včetně člověka; chemickým konzervačním prostředkem lze záměrně ovlivnit fyzikálně-chemické podmínky v zažívacím ústrojí živočichů s přímým dopadem na stravitelnost a využití živin·

K základním faktorům, které ovlivňují proces aktivity enzymů, patří biologická hodnota semen, voda, teplota a kyslík· Potřeba vody pro semena obilovin je 40-60 % jejich hmotnosti; pro semena luskovin 90 ta. 120 %. Vhodná teplota prostředí v této fázi má velký význam, přičemž minimální a maximální teploty představují hraniční hodnoty, při kterých ještě aktivace enzymů probíhá· Důležitá je znalost především minimálních hodnot teploty, při kterých se v semenech začínají aktivovat enzymy (žito l_ax 2°C, pšenice, ječmen a oves 4 αχ 5°C, kukuřice a proso 10°C, bob a vikev 2 & 4°C, sója 6°C atd.). Za optimální teplotu pro aktivaci semen je možno považovat 24 apt 28°C; dostatečný přívod kyslíku, který rovněž patří k limitujícím faktorům aktivace enzymů a zahájení embryogenese, zabezpečuje provzdušňování semen jejich promícháváním· V přítomnosti vody, kyslíku a tepla semena bobtnají, dochází k syntéze kyseliny ribonukleové, k uvolňování kyseliny giberelové do aleuronu, kde se syntetizují hydrolasy, nukleasy a proteasy, které mobilizují rezervní látky v semenech. Aby nedocházelo ke ztrátám živin a energie jsou biochemické procesy po proražení klíčku embryí z osemení zastaveny chemickou konzervací, nebo odstraněním vody·

U výrazu %, pokud není uvedeno jinak se jedná o % hmotnostní·

Příklad 1

253 352

Semena pšenice a semena kukuřioe,umístěná do bubnové míohaěky samostatné, byla 1-krát proprána ve vodé o teplotě » vody 30°C a potom v přítomnosti 50 %. hmot.vody_tvztažené na hmotnost semen ,byla při teplotě 1842 20°C po dobu 48 hodin přerušovaně míchána. Po proražení embryí z osemení byla semena ošetřena 0,2 % hmot. kyselinou propionovou po dobu 2 hodin, poté byla semena inokulována sporovou suspenzí lyofilizováných zárodků Střeptococcus faecium lí-74 (20 g premixu Lactiferm) a fermentována při teplotě 18a» 20°C po dobu 24 hodin, po této době byla semena stabilizována 1,8 % hmot. kyseliny ieomáselné vztažené na hmotnost semen.

Biotechnologicky upravenou pšenici bylo při krmení kapří násady dosaženo vyššího přírůstku hmotnosti v průměru o 20 % v porovnání s pšenicí neupravenou; při krmení upravenou kukuřicí bylo dosaženo o 22 % vyššího přírůstku hmotnosti kaprů v porovnání s přírůstkem kaprů, krmených kukuřicí neupravenou. Krmení kaprů biotechnologicky upravenými semeny pšenice a kukuřice snížilo spotřebu krmivá na 1 kg přírůstku hmotnosti v průměru o 20 % v porovnání se spotřebou při krmení semeny neupravenými.

Příklad 2

Semena pšenice a jeěmene_řumísténá spoleěně v bubnové míohačce^byla 2-krát proprána ve vodě o teplotě 40°C a potom bylo přidáno 0,007 % hmot. kyseliny giberelové,vztažené na hmotnost se men. V přítomnosti 50 % hmot.vody,vztažené na hmotnost semen,byla

253 352 semena při teplotě 14 αχ 16°C přerušovaně míchána po dobu 72 hodin· Po proražení embryí z osemení byla semena desinfikována 0,3 % hmotnosti semen kyseliny octové po dobu 6 hodin, poté bylo k semenům přidáno 5 % hmot· zcukřenýeh bramborových škrábků a semena byla inokulována spořovou suspenzí lyofilizovaných zárodků Bacillus subtilis a fermentována při teplotě 14«z 16°C po dobu 43 hodin· Pak bylo přidáno 0,2 % hmot. krmné soli, 18 % extrahovaného šrotu, 1 % rybí moučky, 1 % kafHerního tuku, 1 % úsušku vojtěšky, 4 % mletého vápence, 3 % minerální krmné přísady pro drůbež a 0,2 % doplňku biofaktorů pro nosnice, všechno vztažené na hmotnost semen. Po zamíchání bylo krmivo granulováno a krmeno nosni cím v klečovém odchovu. Skupina nosnic, krmená krmivém připraveným způsobem biotechnologické úpravy semen, dosáhla o 7 % zvýšení produkce vaječné hmoty a o 4 % nižšího úbytku tělesné hmotností v porovnání se skupinou krmenou tvarovaným krmivém shodné receptury, ale semeny pouze šrotovanými. Příjem krmivá s upravenými semeny byl o 6 % vyšší, než příjem krmivá se semeny biotechnologicky neupravenými·

Příklad 3

Semena pšenice, ječmene a ovsa ve stejném hmotnostním poměru,umístěná v bubnové míchačce,byla 2'krát proprána ve vodě o teplotě 35°C, potom po přidání 1 % hmot· močoviny a 0,005 % hmot· kyseliny giberelové vztažené na hmotnost semen, byla semena v přítomnosti 50 % hmot· vody vztažené na hmotnost semen při teplotě 22^ 25°C po dobu 72 hodin přerušovaně míchána· Po pro2S3 352 — 8 — ražení embryí z osemení byla semena obohaoena silážní šíávou, (konzervovanou 4 ml 38 % formaldehydem na 1 1 štávy) v množství 10 % hmot. a inokulována houbovým kmenem Geotrichum oandidum. Semena byla fermentována za přerušovaného míchání při teplotě 22 «κ 25?C po dobu 96 hodin. Poté bylo na semena působeno hydroxidem sodným v množství 5 % hmot· po dobu 120 hodin· Potom byla semena obohacena 0,5 % krmné soli, 15 % sojového šrotu, 15 % ♦

úsuškem vojtěšky, 1 % dikalciumfosfátem, 1,5 % minerální krmné přísady pro přežvýkavoe, 1 % doplňku biofaktorů pro přežvýkavee, vše v % hmot· a vztažené na výchozí hmotnost semen· Po zamíchání byla semena spolu s ostatními složkami stabilizována lisováním na válcovém lisu, zde působením tlaku na měkká a nabobtnalá semena došlo k proražení obalů semen a vyhřeznutí endospermu·

Do vzniklých vloček s velkým povrchem se vlisovaly ostatní složky. Vyrobené krmivo bylo zkrmováne mladým plemenným býčkům jako doplňkové krmivo k siláži a senu· Skupina býčků krmená krmivém připraveným způsobem bioteóhnologioké úpravy semen dosáhla ve srovnání se skupinou krmenou granulovanou směsí o stejném složení vyššího přírůstku hmotnosti v průměru o 14 %· Krmení býčků krmivém a upravenými semeny snížilo spotřebu krmivá na 1 kg přírůstku hmotnosti v průměru o 5 % v porovnání se spotřebou krmivá s neupravenými semeny· Sledováním zdraví a kondice zvířat prostřednictvím vybraných fyziologických ukazatelů měla skupina zvířat s příjmem krmivá s upravenými semeny výrazně příznivější hematologioké a fyziologické ukazatele·

253 352

Příklad 4

Semena pšenice a lnu v množství 5 % hmotnosti semen pšenice, umístěná v bubnové míchaěce,byla 4-krát proprána ve vodě o teplotě 27°C, potom v přítomnosti 50 % hmot· vody,vztažené na hmotnost semen,byla při teplotě 22 or 25°C po dobu 48 hodin přerušovaně míchána· Po proražení embryí z osemení byla semena desinfikována 0,2 % hmot. kyseliny isomáselné po dobu 4 hodin, poté byla semena inokulována sporovou suspenzí lyofilizováných zárodků Bacillus subtilie a fermentována při teplotě 30°C po dobu 24 hodin· K semenům bylo přidáno 0,05 % hmot· chutové esen ce a 0,1 % hmot· potravinářského barviva· Potom byla semena stabilizována 1,4 % hmot. kyseliny propionové. Pak byla semena obohacena 0,5 % hmot. minerální přísady pro drůbež, 0,3 % hmot. doplňku biofaktorů pro drůbež, 0,05 % hmot. probiotiokého přípravku Lactiferm· Uvedené krmivé s nízkou úrovní živin bylo zkrmováno papouškům, andulkám vlnkovaným chovaným v klecích.

Po celé jednolete období zkrmování nebyly pozorovány žádné zdravotní poruchy.

Claims

Způsob biotechnologické úpravy semen pro výživu živočichů jejich propráním a zvlhčením, vyznačující se tím, že po proprání se přidá k semenům 0,05 až 0,07 % hmot. kyseliny giberelové,

1 % hmot. močoviny, semena se po dobu 48 až 72 hodin provzduŠnují, potom se desinfikují po dobu 2 až 6 hodin 0,2 a 0,3 % hmot. desinfekčním prostředkem, např. formaldehydem, kyselinou propionovou, kyselinou isomáselnou, kyselinou octovou, potom se přidá v množství 5 až 10 % hmot. živný substrát, např. silážní Stává, zcukřené bramborové Škrabky a inokulum mikroorganismů, např. Bacillus subtilis, Geotrichum candidum, Streptocoocus faecium a semena se fermentují při 14 až 30°C po dobu 24 až 96 hodin, potom se na semena působí 5 % hmot. hydroxidem sodným po dobu 120 hodin a upravený produkt se popřípadě stabilizuje 1,4 až 1,8 % kyselinou propionovou, kyselinou isomáselnou, nebo se stabilizuje odstraněním vody lisováním, tvarováním a zamrazením, nebo se obohacuje 0,05 až 0,5 % hmot, látkami ve vodě rozpustnými, např. chloridem sodným, zchutnujícími látkami, barvivý a 0,05 až 18 % hmot. látkami nerozpustnými, např. probiotickým přípravkem, doplňky biofaktorů, minerálními přísadami, rybí moučkou, kafilerním tukem, mletým vápencem, úsuěkem vojtěšky, extrahovaným šrotem, přičemž veškerá % hmot. jsou vztažena na hmotnost semen.

Vytiskly Moravské tiskařské závody,