FI59526B - Anvaendning av en ureid i idisslarfoder - Google Patents

Description

ΓβΙ ««KUULUTUSJULICAISU COCO* MA W <11) UTLÄCCNINGSSKRIFT * 0 •Λτ\§ " Wbatsnt nddelat ^ v (51) ICy.lk.3/lnt.CI.3A 23 K 1/22 SUOM I — FI N LAN D (ii) f*t«ntUh»k*mu« —Ρ«·ι*»«»»<ΛηΙη| T60l»0>t (22) HtkemhpWvl — An*6knlnf»d»* 18.02. ?6 ' ' (23) AlkupUvi—Glltif h«t*daf 18.02.76 (41) Tullut julklMk*! — Blhrlt off«KJIf 2q 08 76

PmtMitti· ja rekisteri hallit us (44) NlhtMkelpwwl „ kuuLHIubl<(l pvm.-

Patent- ocn registerstyrelsen AiwBku uthfd och uti.*icrift*n publicarad 29.05.8l (32)(33)(31) Pyydetty *tuolk«u* —Bafird priori*·» 19.02.75 Iso-Britannia-Storbritannien(GB) 7003/75 (71) Ewos Aktiebolag, Box 6l8, S-151 27 Södertälje, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Roy Henry Smith, Reading, Berkshire, Alexander Baxter McAllan,

Reading, Berkshire, Englanti-England(GB) (7*0 Berggren Oy Ab (5I+) Ureidin käyttö märehtijän rehuaineessa - Användning av en ureid i idisslarfoder Tämä keksintö kohdistuu määrättyjen ureidijohdannaisten käyttöön märehtijän rehuaineiksi ja rehun lisäaineeseen, joka sisältää ei-proteiinitypen (NPN) lähteitä.

Keksinnön tarkoituksena on tehdä mahdolliseksi märehtijöiden syöttäminen ei-proteiinitypellä virtsa-aineen muodossa ja siten välttää suurten ammoniakkipitoisuuksien muodostuminen pötsissä ja veressä samalla kun aikaansaadaan määrätty energialisä.

Virtsa-ainetta käytetään laajalti ei-proteiinitypen lähteenä märehtijöiden ruokinnassa, mutta sen käyttö kärsii siitä merkittävästä haitasta, että ammoniakkia muodostuu usein pötsissä mikrobien hajotusvaikutuksesta nopeammin kuin mitä pötsimikro-organis-mit voivat hyväksikäyttää ja voi nousta eläimille myrkyllisiin pitoisuuksiin. Pyrittäessä välttämään tätä on NPN:ää annettu muodoissa, joissa ammoniakin muodostumisnopeus on vähentynyt, esim. biureettina, tai virtsa-ainetta on annettu yhdessä ureaasi-inhi- 59526 biittorin kanssa. Nämä menettelytavat vähentävät myrkyttymisvaaraa mutteivät yleensä johda pötsin mikro-organismien parempaan ammoniakin hyväksikäyttöön ja alentavat itse asiassa usein tällaista hyväksikäyttöä. Virtsa-ainetta on myös fysikaalisesti yhdistetty energialähteen kuten tärkkelyksen tai melassin kanssa, jotka edesauttavat mikrobien ammoniakin yhteytystä. Fysikaalinen seos voi kuitenkin olla alunperin epäyhtenäinen tai voi tulla epäyhtenäiseksi varastoitaessa, niin että energialähteen tarjonta ei vastaa ammoniakin tarjontaa ja myrkyttymisvaara jää jäljelle.

Mono-glukosyyli-virtsa-ainetta on vast'ikään pötsin bakteerimeta-bolismin akateemisissa tutkimuksissa annettu lampaille joko ruokavalioon sekoitettuna tai suoraan pötsiin. Tämä aine ei kuitenkaan ole taloudellisesti käyttökelpoinen märehtijän rehuaineeksi.

Nyt on löydetty yhdisteitä, jotka poistavat ammoniakin myrkyllisyyden aiheuttamat ongelmat ja rohkaisevat lisäämään ammoniakkia mikrobiseen proteiiniin antaen samanaikaisesti energialähteen mikrobiselle synteesille ja jota myös edullisesti voidaan valmistaa jäteaineesta.

Esillä oleva keksintö käsittää näin ollen sellaisen yhdisteen käytön märehtijän rehuaineena tai rehuaineen lisäaineena, jolla on yleinen kaava H 0

I II

R1-N-C-N-H2 jossa on laktosyyli.

Rehuaine tai rehun lisäaine voi sisältää yhden tai useamman näistä yhdisteistä tai muita kaavan mukaisia yhdisteitä tai näiden suoloja, mutta voi myös sisältää muita ei-proteiinitypen lähteitä.

Keksinnön mukaiset rehuaineet ja rehun lisäaineet voivat olla missä tahansa tavanomaisessa ei-proteiinitypen muodoissa. Ne voivat esim. olla seoksen muodossa, joka sisältää laktoosin ureidin yh- 59526 dessä sopivan ravitsemusperustan, esim. viljakasvien, juurikasvien, rehujen, siiloon fermentoitujen vihannesrehujen, karkeiden rehujen tai teollisuuden sivutuotteiden kuten leseiden, kuorien tai energiarikkaiden massojen tai siirappien kanssa tai näiden seosten kanssa. Ravitsemusperusta sisältää edullisesti suhteellisen vähän typpeä, mutta paljon energiaa ja on esim. maissirehua, sokeri juurikasmassaa tai tapiokaa. Rehuaineseos voi myös sisältää mineraaleja, vitamiineja ja muita ravinnontarve-lisäaineita kuten esim. täydentäviä rasvoja ja proteiineja. Keksintö käsittää seoksia, jotka eivät sisällä mitään ravitsemusperustaa tai ainoastaan vähäisemmän osan tätä ja nämä seokset ovat tavallisesti rehuaine-lisäysten muodossa ja sisältävät muita ainesosia kuten täydentäviä ravinnontarve-lisäaineita esillä olevan keksinnön typpipitoisen yhdisteen lisäksi.

Näissä seoksissa läsnä olevan ei-proteiinitypen pitoisuudet voivat vaihdella esim. märehtijöiden hoitomenetelmien mukaisesti ottaen huomioon mm. sellaisia tekijöitä kuin eläimen laji, rotu, sukupuoli, ikä ja fysiologinen tila ja seoksen osuus kokonaisravitse-muksessa. Esimerkiksi lihakarjan ravitsemustyppitarpeesta, joka vastaa proteiiniyhteytystä, joka on korkeintaan noin 12 paino-# ruokavaliosta, voidaan korvata kokonaisuudessaan tai osittain ei-proteiinitypellä. Suurtuottoisten lypsävien lehmien tarvitsema raa-kaproteiinin korkeampi pitoisuus voidaan ainakin osittain tarjota ei-proteiinityppenä, mutta edullisesti on tarjottava myös ainakin hieman oikeaa proteiinia. Siten esillä olevan keksinnön mukaiset seokset sisältävät esim. noin 1-50 paino-# tai enemmän keksinnön mukaista typpipitoista yhdistettä, jolloin keksinnön suositussa suoritusmuodossa 50 # ravintotypestä perustuu keksinnön typpipitoiseen yhdisteeseen. Keksinnön mukaisten typpipitoisten yhdisteiden märehtijöille annettu määrä vaihtelee riippuen sii- * 59526 tä onko muita typpilähteitä läsnä vai ei, mutta voidaan yleensä antaa mielin määrin, jos ne muodostavat ainoan typpilähteen.

Rehuaineseokset voivat esiintyä lukuisissa erilaisissa fysikaalisissa muodoissa, esim. puristetussa, rakeistetussa, jauhetussa, luonnollisessa, puolittain nestemäisessä tai nestemäisessä muodossa. Keksintö käsittää myös rehuainelisäykset, jotka tavallisesti ovat puristetussa tai rakeistetussa muodossa, jotka voidaan asettaa ulos laitumella olevien eläinten syötäviksi mielin määrin ja voivat myös sisältää lisäaineita nestemäisessä tai puolittain nestemäisessä, esim. lietemäisessä muodossa, esim. syötettäviksi lehmille näiden ollessa lypsyllä. Nämä lisäaineet voivat sisältää täydentäviä ruokintalisäaineita yhdessä sopivan ravitsemusperustan kanssa tai ilman. Rehuaine on kuitenkin tavallisimmin puristetun, rakeistetun, jauhetun tai rakenteeltaan luonnollisen rehuainekonsentraatin muodossa, jota annetaan ravintoannoksen osana ja joka sisältää sopivan ravitsemusperustan.

Kaavan mukaisia laktoosiyhdisteitä voidaan valmistaa saattamalla virtsa-aine tai virtsa-aineen sopiva johdannainen kuten virtsa-aine-mono-fosfaatti, tiovirtsa-aine, guanidiini, isobutylideenidi-virtsa-aine tai (biureetti) reagoimaan laktoosin kanssa. Reaktio suoritetaan tavallisesti ainakin osan reagensseista ollessa liuoksessa, esim. vesiliuoksessa ja haluttaessa voidaan yhdisteet ottaa talteen kiinteiden tuotteiden muodossa.

Reaktio suoritetaan happamissa olosuhteissa ja reaktioseosta voidaan lämmittää. Erittäin happamat olosuhteet ja liian korkeat lämpötilat voivat kuitenkin johtaa reagenssien hajoamiseen.

Reaktioseos, joka esim. sisältää virtsa-ainetta ja laktoosia, joka on 0,2-molaarinen rikkihapon suhteen ja yli 50°C:n haudutuslämpötila 7 päivän ajan, on havaittu riittäväksi valmistettaessa monolaktosyyli -virtsa-ainetta. Reaktioseos sisältää tavallisesti ylimäärin virtsa-ainetta laktoosiin näiden, esim. kaksinkertaisen ylimäärän virtsa-ainetta.

Maitotuotteita voidaan edullisesti käyttää sopivana laktoosilähteenä ja erityisesti mahdollisia maidon jätetuotteita, esim. kuorittu maito ja erityisesti hera, joka sisältää suhteellisen suuren osan laktoosia. Laktoosiureideja esim. voidaan valmistaa saattamalla hera reagoimaan virtsa-aineen kanssa. Heraa tai herasta valmistettuja tuotteita ja virtsa-ainetta haudutetaan edullisesti yhdessä happamissa olosuhteis sa ja korotetussa lämpötilassa, esim. noin 50°C:ssa.

5 59526

Erään suositun suoritusmuodon mukaan suoritetaan reaktio käyttäen virtsa-ainetta ja laktoosia sisältäviä maidon sivutuotteita väkevöi-mättömän heran, väkevöidyn heran, herapermeaatin ja/tai kirnupiimä-heran muodossa.

Väkevöimätön hera on juuston valmistuksesta saatu jätetuote, jossa hera sisältää noin ^,8 ? laktoosia ja kokonaisuudessaan noin 8 % kuiva-ainetta.

Väkevöity hera on heratuote, josta vesi on poistettu haihduttamalla ja joka sisältää noin *11 % laktoosia ja kokonaisuudessaan noin 62 % kuiva-ainetta.

Herapermeaatti on tuote, joka saadaan heran käänteisosmoosista ja joka sisältää noin 50 % laktoosia ja kokonaisuudessaan 65 % kuiva-ainetta.

Kirnupiimä-hera on jätetuote, joka saadaan sen jälkeen kun on valmistettu kirnupiimäproteiini-konsentraattia kirnupiimästä. Kuivattu kirnupiimä-hera, joka sisältää noin 6 % vettä, sisältää noin 59 % laktoosia.

Virtsa-aineen ja heratuotteiden reaktioseoksen pH on pidettävä välillä 1,5 ja 3>5> edullisesti pH-arvossa 2.

Reaktioseoksen lämpötila on pidettävä yli 40°C:ssa, mutta ei saa ylittää noin 80°C, jolloin edullinen lämpötila on 60-70°C.

Reaktioajan on oltava riittävän pitkä laktosyyliureidin tuottamiseksi vähintään 50 %:n saantona, joka aika, riippuen käytetyn heran väkevyydestä ja laktoosin sekä virtsa-aineen välisestä suhteesta, voi olla jopa *1 päivää (96 tuntia).

Reaktioseoksessa läsnä olevan virtsa-aineen määrä on vähintään ekvi-molaarinen, jolloin laktoosin ja virtsa-aineen välinen painosuhde on 1:0,15. Painosuhde voi kuitenkin vaihdella jopa suhteeseen 1:2.

6 59526

Reaktioseoksen hapettamiseksi käytetyt hapot valitaan sellaisista voimakkaista epäorgaanisista hapoista kuin suolahappo, rikkihappo tai fosforihappo.

Menetelmä ureidin valmistamiseksi märehtijärehuaineen tai rehuaineen lisäaineen aikaansaamiseksi käsittää näin ollen heran käsittelemisen virtsa-aineella tai virtsa-aineen sopivalla johdannaisella herassa läsnä olevan laktoosin muuttamiseksi kaavan mukaiseksi yhdisteeksi tai yhdisteiksi.

Sopivia virtsa-ainejohdannaisia ovat esim. virtsa-ainemono-fosfaatti, tiovirtsa-aine, guanidiini, isobutylideenidi-virtsa-aine tai biureet-ti. On kuitenkin suositeltavaa, että virtsa-ainetta tavallisesti käytetään tässä reaktiossa, niin että tuote muodostuisi pääasiallisesti laktoosin ureideista. Kaavan mukaiset yhdisteet voidaan erottaa epäpuhtaasta tuotteesta, esim. haihduttamalla ja uudelleen kiteyttämällä ja voidaan jälkeenpäin käyttää rehuaineiden ja rehun lisäaineiden valmistukseen keksinnön mukaisesti. Tuotetta otetaan kuitenkin edullisesti talteen epäpuhtaassa muodossa, liuos esim. neutraloidaan haluttaessa, ja epäpuhdas tuote voidaan väkevöidä esim. haihduttamalla tai käänteisosmoosilla, tai ottaa talteen kiinteässä muodossa, esim. suihku- tai valssikuivaarnalla. Tällainen epäpuhdas tuote sisältää tyypillisesti laktoosin ureideja, esim. monolaktosyyli-virtsa-ainetta, yhdessä reagoitumattoman laktoosin ja virtsa-aineen kanssa sekä pienempiä määriä liukoisia maitoproteiineja ja muita liukoisia ainesosia. Kiinteässä, nestemäisessä tai lietemäisessä muodossa oleva epäpuhdas tuote voidaan käyttää suoraan märehtijän rehun lisäaineena tai yhdistää rehuseokseen muiden aineiden kuten esim. viljakasvien, massojen, siiloon fermentoitujen vihannesrehujen, karkean rehun, edullisesti lisärasvojen, öljyjen, proteiinien, vitamiinien tai muiden mineraalien kanssa.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin esimerkkien avulla, joissa selostetaan märehtijöiden rehuaineiden valmistusta herasta.

Esimerkki 1

Virtsa-ainetta (96 g) lisätään kahteen litraan juoksettamalla saos-tettua heraa, jossa on 0,8 paino-$ laktoosia ja seos tehdään happamaksi lisäämällä 90 ml 25 5t:sta (t/t) rikkihappoa. Reaktioseosta haudutetaan sen jälkeen 50°C:ssa 7 päivää, minkä jälkeen vähintään 70 % laktoosista 7 59526 muuttuu ureidiksi kromatograafisesti määritettynä (sp. 232-23*4°0. Haudutettu reaktioseos neutraloidaan sen jälkeen lisäämällä natrium-hydroksidia ja epäpuhdas tuote otetaan talteen kiinteässä muodossa suihkukuivaarnalla. Sen jälkeen valmistetaan märehtijän rehuaine sekoittamalla epäpuhdas kiinteä tuote sopivan ravitsemusperustan kuten maissirehun tai sokerijuurikasmassan kanssa. Ravitsemusperustan kuiva-aineen ja epäpuhtaan tuotteen painosuhde on alueella 1:1 - 60:1.

Vaihtoehtoisesti käytetään kiinteässä muodossa olevaa epäpuhdasta tuotetta suoraan märehtijän rehulisäaineena tai laktoosiureidit erotetaan ja puhdistetaan haihduttamalla reaktioseos ja uudelleenkiteyttä-mällä esim. vedestä ja käytetään sen jälkeen rehuseosten valmistukseen.

Esimerkki 2

Seurataan samaa menettelytapaa kuin esimerkissä 1 yllä sillä erolla että reaktioseosta haudutetaan 70°C:ssa 15 tuntia, minkä jälkeen vähintään 50 % laktoosista on reagoinut laktosyyliureidiksi kromato-graafisesti määritettynä (sp. 233-231l°C).

Esimerkki 3

Virtsa-ainetta (82 g) lisätään 200 g:an väkevöityä heraa, jossa on 4l paino-$ laktoosia ja seos hapotetaan lisäämällä 40 ml 33 $:sta (t/t) rikkihappoa pH-arvoon 2. Reaktioseosta haudutetaan 70°C:ssa 15 tuntia.Laktoosin konversio laktosyyliureidiksi on kromatograafisesti määritettynä vähintään 85 $:nen.

Esimerkki M

Seurataan samaa menettelytapaa kuin esimerkissä 3, mutta käytetään väkevöityä herapermeaattia, jossa on 50,2 paino-$ laktoosia. Laktoosin muuttuminen laktosyyliureidiksi on kromatograafisesti määritettynä vähintään 70 %:nen.

Esimerkki 5

Seurataan samaa menettelytapaa kuin esimerkissä 3 sillä erotuksella, että H5 ml väkevöityä rikkihappoa (1,75 ominaispaino) lisätään seoksen pH:n saattamiseksi arvoon 2. Laktosyylin muuttuminen laktosyyliureidiksi on kromatograafisesti määritettynä vähintään 7H #:nen.

Esimerkki 6

Seurataan samaa menettelytapaa kuin esimerkissä 4 sillä erotuksella, että 60 ml väkevöityä fosforihappoa (1,75 ominaispaino) lisätään seok sen pH-arvon saattamiseksi arvoon 2. Laktoosin muuttuminen laktosyyli- ureidiksi on kromatograafisesti määritettynä vähintään 70 %:nen.

8 59526

Esimerkki 7

Valmistettiin lypsylehmille tarkoitettu ravintokonsentraatti. Noin 30 kg FCM:ää päivässä (4 kg rasvaa) tuottaville lehmille annettiin noin 13 kg konsentraattia päivässä. Tällainen päiväannos sisältää esimerkkien 1-6 mukaista laktosyyliureidia 0,7 kg ohraa 6,0 " kauraa, valssattua 5,5 " juurikasmassaa 0,5 " vitamiineja ja mineraaleja 0,3 " Tällainen konsentraatti sisältää noin 16 % raakaproteiinia.

Jos konsentraattia täydennetään heinällä, 8 kg päivässä, saadaan täydellinen rehuaine lypsylehmille.

Esimerkki 8 Täydellinen rehuaine teurasvasikoille, joiden elopaino on noin 200 kg ja joiden painonlisäys on 1000-1200 g per päivä, sisältää heinää ja konsentraattia.

Konsentraatin päiväannoksen (5-6 kg) kokoomus on seuraava:

Esimerkkien 1-6 laktosyyliureidi 0,180 kg ohraa 2,5 " kauraa, valssattua 2,5 " juurikasmassaa 0,6 " vitamiineja ja mineraaleja 0,150 " joka sisältää noin 14 % raakaproteiinia. Konsentraattia täydennetään heinällä, 0,5 kg eläintä ja päivää kohti.

Keksinnön mukaisen laktosyyliureidin biologinen vaikutus määritettiin elävässä elimistössä ja koelasissa seuraavasti.

Yksi lammas sai ravintoa, joka sisälsi suurin piirtein yhtä suuret osat ohraa ja olkia, kuutioituna, sisältäen 15,7 g N/kg kuiva-ainetta. Osa kuutioista korvattiin sen jälkeen laktosyyliureidilla sellaisten ravintoannosten aikaansaamiseksi, joissa oli 25,4 g N/kg kuiva-ainetta, 9 59526 josta typpipitoisuudesta puolet oli lähtöisin laktosyyliureidista.

Elävässä elimistössä: pieniä näytteitä pötsin sisällöstä poistettiin ja tehtiin happamaksi eri kerroilla ruokinnan jälkeen ja ammoniakkipitoisuu-det mitattiin. Näytteitä otettiin kun lammasta ruokittiin 1) perus-rehulla, 2) rehulla täydennettynä laktosyyliureidilla ja 3) rehulla täydennettynä ekvimolaarisilla määrillä laktoosia ja virtsa-ainetta.

Ammoniakkipitoisuuksia mitattiin ruokintaa edeltävien periodien aikana ja ruokintaa seuraavien periodien aikana. Ruokintaa edeltävä jakso on ensimmäiset 6 päivää uuden rehuaineen ruokinnasta.

Saadut ammoniakkipitoisuudet yllä olevia rehuaineita 2 ja 3 annettaessa on esitetty alla olevassa taulukossa 1.

Taulukko 1

Aika ruokinnan Ammoniakin pitoisuus millimoo- jälkeen (tunteja) leja per litra pötsin laktosyy- Laktoosi + liureidista virtsa-aine

Ennen Ruokinnan Ruokinnan ruokintaa jälkeen jälkeen 2. 5.> 19. 28. 34. 33-35 __päivä_päivä päivä päivä päivä päivä 0 12,5 15,8 17,5 14,4 16,6 11,4 0,5 14,3 16,1 16,2 13,8 15,1 30,2 1 15,2 15,4 18,4 14,6 14,7 42,5 2 19,9 15,4 18,3 17,6 15,1 57,8 4 20,5 16,3 23,3 18,3 18,4 31,0 6 19,2 18,9 37,4 48,7 29,2 23,9

Kuten yllä olevasta ilmenee saadaan alhaisia ammoniakkipitoisuuksia 34 päivää sovelluttamisen jälkeen käyttäen laktosyyliureidia typpi-lähteenä verrattuna virtsa-aineen käyttöön typpilähteenä.

Koelasitestissä otettiin näytteitä pötsin sisällöstä 2 tuntia perus-rehun syöttämisen jälkeen ja haudutettiin anaerobisesti 39°C:ssa 1) laktosyyliureidin (42,9 mmoolia/1) ja 2) laktoosin (42,9 mmoolia/1) ja virtsa-aineen (42,9 mmoolia/1) kanssa. Ammoniakin muodostuminen ja virtsa-aineen katoaminen mitattiin.

Koelasitestin aamuna jätettiin laktosyyliureidi pois korkeita N-pi-toisuuksia sisältävästä ruokavaliosta.

10 59526

Virtsa-aineen katoaminen mitattiin ruokintaa edeltävän ja ruokintaa seuraavan jakson aikana. Haudutettuihin näytteisiin jäljelle jääneen virtsa-aineen määrät on annettu alla olevassa taulukossa 2.

Taulukko 2

Aika ruokin- Virtsa-aineen pitoisuus nan jälkeen mmooli/1 laktosyyli- ,-1,+-__„ · ^ (tunteja) ureidia

Ennen ruokin- Ruokinnan Ennen ruokin- Ruokinnan taa jälkeen taa jälkeen 2. päivä 18.päivä 2.päivä 20.päivä 0 40,6 47,7 42,2 43,7 0,5 39,6 45,8 40,2 33,2 1 40,6 45,5 37,9 21,3 2 41,3 43,8 31,2 2,2 4 40,2 38,3 21,7 ei yhtään 6 43,8 34,4 0,9 ei yhtään

Kuten yllä olevasta taulukosta 2 ilmenee katoaa virtsa-aine itsessään hyvin nopeasti näytteistä päinvastoin kuin laktosyyliureidi. Tämä viittaa siihen, että laktosyyliureidi ei aikaansaa korkeita ammoniak-kipitoisuuksia pötsissä.

Yllä olevassa taulukossa 2 oli virtsa-aineen katoaminen annettu. Alla olevassa taulukossa 3 annetaan ammoniakin muodostuminen samassa testissä.

Taulukko 3

Aika ruokin- Ammoniakin pitoisuus nan jälkeen (mmoolia/1) Laktoosi + urea (tunteja) laktosyyliureidia

Ennen ruo- Ruokinnan Ennen ruo- Ruokinnan kintaa jälkeen kintaa jälkeen 2.päivä 18.päivä 2.päivä 20.päivä 0 ei yhtään ei yhtään 0,5 0,7 0,5 ei yhtään ei yhtään 7,9 20,5 1 ei yhtään 2,7 12,4 33,4 2 ei yhtään 4,5 21,7 68,8 4 ei yhtään 7,5 16,5 74,6 6 0,2 16,3 2,4 70,1

Taulukon 2 jälkeen vedetty johtopäätös vaikuttaa oikealta. Pelkästään virtsa-aine antaa liian korkeita ammoniakkipitoisuuksia pötsissä päinvastoin kuin laktosyyliureidi.

11 59526 Föreliggande uppfinning avser användningen av vissa ureidderivat som fodermedel och fodertillsatsmedel för idisslare, vilka foder-medel innehaller källor av icke-proteinkväve (NPN).

Ändamälet vid föreliggande uppfinning är att uppnä en raöjlighet för att utfodra idisslare med icke-proteinkväve i form av urea och där-vid att undgä bildandet av höga ammoniakkoncentrationer i vommen och i blodet, samtidigt med att man uppnär en viss energitillsats.

Urea användes i stor omfattning som en kalla för icke-proteinkväve vid utfodring av idisslare, men dess användning lider av den väsent-liga nackdelen att ammoniak ofta produceras i vommen genom mikrobiologi sk nedbrytning snabbare än den kan utnyttjas av vommens mikroorganismer och kan uppnä ammoniakniväer som är toxiska för djuret. I försök att undgä detta har NPN använts i former väri ammoniakproduktionshastigheten är nedsatt exempelvis som biuret eller urea som har givits tillsammans med en ureasinhibitor. Dessa metoder reducerar risken för toxicitet men leder vanligtvis icke tili förbättrat ammoniakutnyttjande av vommens mikroorganismer och ofta nedsättes i verkligheten detta utnyttjande. Urea har ocksä använts i former där den fysiskt kombinerats med en energikälla exempelvis stärkelse eller melass, som understödjer den mikrobiologiska ammo-niakupptagningen. Kompositionen av denna fysiska kombination kan emellertid bli ojämn initialt eller kan bli ojämn under lagring sä att tillsatsen av energikälla inte motsvarar den för ammoniak och risken för toxicitet därmed kvarstär.

Ganska nyligen har vid akademiska studier av bakteriemetabolismen i vommen monoglykosylurea administrerats tili fär antingen blandat med dieten eller direkt i vommen. Detta material är emellertid inte ekonomiskt användbart som ett fodermedel för idisslare.

Föreningar har nu hittats vilka överbrygger problemen av ammoniak-toxicitet och medverkar tili inkorporeringen av ammoniak i mikro-biologiskt protein genom samtidigt ästadkommande av en energikälla för mikrobiologisk syntes och kan ocksä företrädesvis framställas ur biprodukter.

I enlighet härmed omfattar föreliggande uppfinning användningen av en förening enligt den allmänna formeln säsom ett fodermedel eller 12 59526 fodertillsatsmedel för idisslare, varvid den allmänna formeln är

H 0 H

1 i II

r, - n- c- n-h2 väri är laktosyl.

Fodermedlet eller fodertillsatsmedlet kan omfatta en eller bäda dessa föreningar eller andra föreningar enligt formeln eller deras salter men kan ocksä innehälla andra icke-proteinkvävekällor.

Fodermedlen och fodertillsatsmedlen enligt föreliggande uppfinning kan föreligga i varje form i vilket icke-proteinkväve vanligtvis föreligger. Exempelvis kan det vara i form av kompositioner inne-hällande en laktosureid tillsammans med en lämplig näringsbas exempelvis cerealier, rotfrukter, forage, ensilage, grovfoder eller indust-riella biprodukter säsom kli, skal eller energirik pulp eller saft eller blandningar av sädana. Fördelaktigen har näringsgrundbland-ningen ett förhällandevis lägt kväveinnehäll men ett högt energi-innehäll exempelvis majsensilage, sockerröravfall eller tapioka. Foderblandningen kan ocksä innehälla mineraler, vitaminer och andra fodertillsatsmedel som exempelvis extra fettämnen och proteiner. Föreliggande uppfinning omfattar kompositioner som icke innehäller basnäringsämnen eller endast innehäller basnäringsämnen som en mindre beständsdel, och dessa kompositioner är vanligtvis i form av fodertillsatsmedel eller innehäller andra komponenter som exempelvis extra kosttillsatser förutom en kvävehaltig förening enligt föreliggande uppfinning.

Halterna icke-proteinkväve i dessa kompositioner kan variera, exempelvis i överensstämmelse med de använda metoderna vid uppfödning av idisslare i det att man bl.a. tar sädana faktorer i beaktande som vilken art som uppfodras, kön, aider och djurets fysiologiska tillständ samt den relativa mängden av blandningen i den samlade kosten. Exempelvis kan det fodermässiga kvävebehovet för köttdjur svarande tili ett proteinintag av upp tili ca 12 vikt-% av kosten ersättas helt eller delvis av icke-proteinkväve, Den högre koncentra-tion av räprotein i deten som kräves av högavkastande mjölkkor kan tillföras ätminstone tili del som icke-proteinkväve, men man föredrar att ocksä tillföra viss mängd dietiskt riktigt protein. Sälunda innehäller exempelvis kompositioner enligt föreliggande uppfinning van- 13 59526 ligtvis frän ca 1 % upp till ca 50 vikt-% eller mera av en kväve-haltig förening enligt föreliggande uppfinning, varvid som en före-dragen utföringsform 50 % av dietkvävet baseras pk den kvävehaltiga föreningen enligt uppfinningen. Mängden av kvävehaltiga föreningar enligt föreliggande uppfinning som tillförs idisslare varierar beroende pk om andra kvävekällor finns närvarande eller inte, men i allmänhet om tillförd som den enda kvävekällan kan den ges ad libitum.

Fodermedelkompositionerna kan föreligga inom ett stort omräde av fysiska former exempelvis i kompakterad, granulerad, pulveriserad, texturerad, halvflytande eller flytande form. Föreliggande uppfinning omfattar ocksä fodertillsatsmedel, vanligtvis i kompakterad eller granulerad form vilka kan läggas ut för att tas ad libitum av betande djur och kan ocksa omfatta tillsatser i flytande eller halvflytande exempelvis slurry-form, exempelvis för utfordring av kor medan de är i en mjölkningsavdelning. Dessa tillskottsfoder kan omfatta extra dietiska tillsatser med eller utan en lämplig näringsbas. Mera van-ligt emellertid är att fodermedlet är i form av ett kompakterat, granulerat, pulveriserat eller naturligt texturerat fodermedelkon-centrat, vilket ges som del av ransonen och omfattar en lämplig näringsmedelsbas.

Laktosföreningarna som beskrivs av formeln kan framställas genom kemisk reaktion av urea, ett lämpligt derivat av urea säsom urea-monofosfat, tiourea, guanidin, isobutyliden, diurea eller (biuret) med laktos. Vanligtvis genomförs reaktionen med ätminstone delar av reaktanterna i lösning, exempelvis vattenhaltiga lösningar, och föreningarna kan, om sä önskas, utvinnas i form av fasta produkter.

Reaktionen genomförs under sura betingelser och reaktionsbland-ningen kan värmas. Emellertid kan mycket sura betingelser och mycket höga temperaturer leda tili degradering av reaktanterna.

Exempelvis har det visat sig att en reaktionsblandning innehällande urea och laktos vilken är 0,2 molar med avseende pk svavelsyra och som har en inkubationstemperatur av 50°C över en period av 7 dagar är nöjaktig för att framställa monolaktosylurea. Vanligtvis innehäller reaktionsblandningen ett överskott av urea med hänsyn tili laktos exempelvis ett tväfaldigt överskott av urea.

Företrädesvis kan mjölkprodukter användas som en lämplig källa för laktos och i synnerhet potentiella biprodukter av mjölk 14 59526 exempelvis skummjölk och speciellt vassle, vilken innehäller rela-tivt stor del laktos. Exempelvis kan ureider av laktos framställas genom reaktion av vassle med urea. Företrädesvis inkuberas vasslen eller produkter framställda frän vassle och urea tillsammans under sura betingelser och vid förhöjd temperatur, exempelvis vid ca 50°C.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen genomförs reak-tionen med användning av urea och laktosinnehällande mjölkbiproduk-ter i form av okoncentrerad vassle, koncentrerad vassle, vassle-permeat och/eller kärnmjölksvassle.

Okoncentrerad vassle är den avfallsprodukt som erhälls vid ostpro-duktion, vilken vassle innehäller ca 4,8 % laktos och totalt ca 8 % torrsubstans.

Koncentrerad vassle är en vassleprodukt, frän vilken vatten har avlägsnats genom indunstning och som innehäller ca 41 % laktos och totalt ca 62 % torrsubstans.

Vasslepermeat är en produkt som erhälls efter omvänd osmos av vassle och innehäller ca 50 % laktos och totalt ca 65 % torrmaterial.

Kärnmjölksvassle är en restprodukt erhällen efter att ha framställt ett kärnmjölksproteinkoncentrat frän kärnmjölk. Torkad kärnmjölksvassle innehällande ca 6 % vatten innehäller ca 59 % laktos.

pH i reaktionsblandningen av urea och vassleprodukter skall hällas mellan 1,5 och 3,5, företrädesvis vid pH 2.

Temperaturen hos reaktionsblandningen skall hällas över 40°C men skall inte överstiga ca 80°C, varvid den föredragna temperaturen är 60-70°C.

Reaktionstiden skall vara sä läng att man erhäller minst 50 % ut-byte av laktosylureid vilken tid, beroende pä koncentration av den använda vasslen och relationen mellan laktos och urea, kan vara upp tili 4 dagar (96 timmar).

Mängden urea närvarande i reaktionsblandningen är minst ekvimole-kylär, varvid viktförhällandet mellan latkos:urea är 1:0,15. Vikt-förhällandet kan emellertid varieras upp tili ett förhällande av 1:2.

15 59526

De syror som används för surgörning av reaktionsblandningen väljs ur den grupp som bestär av starka oorganiska syror säsom saltsyra, svavelsyra ooh fosforsyra.

Ureidframställningsförfarandet för produktion av fodermedel eller fodertillsatsmedel för idisslare omfattar sälunda behandling av vassle med urea eller ett lämpligt derivat av urea för att sä om-vandla laktos förefintlig i vasslen tili en förening eller föreningar beskrivna enligt formeln, Lämpliga derivat av urea är exempelvis ureamonofosfat, tiourea, guanidin, isobutyliden, diurea eller biuret. Det är emellertid uppenbarf att urea vanligtvis bör användas för genomförande av denna reaktion sä att produkten huvudsakligen kan bestä av laktosureider. Föreningarna enligt formeln kan separeras frän den orena produkten exempelvis genom indunstning ooh omkristallisation, och kan därpä användas för framställning av fodermedel och fodertillsatsmedel enligt föreliggande uppfinning. Företrädesvis emellertid utvinns produkten i oren form, exempelvis neutraliseras lösningen om sä er-fordras, och den orena produkten kan koncentreras exempelvis genom indunstning eller genom omvänd osmos, eller utvinnas i en fast form exempelvis genom spray- eller valstorkning. En sädan oren produkt innehäller typiskt laktosureider exempelvis monolaktosylurea till-sammans med oomvandlad laktos och urea och mindre delar av lösliga mjölkproteiner och andra lösliga komponenter. Den orena produkten i fast, flytande eller slurry-form kan användas direkt som ett fodertillsatsmedel för idisslare eller kan kombineras i en fodermedels-komposition med andra material säsom exempelvis cerealier, pulp, ensilage, roufage, företrädesvis med ytterligare fett, oljor, pro-teiner, vitaminer eller mineraler.

Uppfinningen illustreras nedan mera ingäende av följande exempel vilka beskriver framställningen av fodermedel för idisslare frän vassle.

Exempel 1

Urea (96 g) sätts till 2 liter löpefälld vassle innehällande 4,8 vikt-% laktos och blandningen surgörs genom tillsats av 90 ml 25 % (v/v) svavelsyra. Reaktionsblandningen inkuberas sedan vid 50°C under 7 dagar efter vilken tid minst 70 % av laktosen är omvandlad tili ureid, 16 59526 säsom bestämts kromatografiskt (mp 232-234°C). Den inkuberade reaktionsblandningen neutraliseras sedan genom tillsats av natrium-hydroxid, och den orena produkten utvinns i fast form genom spray-torkning. Ett fodermedel för idisslare framställs sedan genom att blanda den orena fasta produkten med en lämplig näringsbas säsom majsensilage eller sockerbetspulp. Viktförhällandet av näringsbas-torrmaterial tili oren produkt är inom omrädet 1:1 tili 60:1. Alternativt används den orena produkten i fast form direkt säsom ett fodertillsatsmedel för idisslare; eller laktosureiderna separe-ras och renas genom indunstning av reaktionsblandningen och omkris-talliseras frän exempelvis vatten och används därefter för framställ-ning av fodermedelskompositioner.

Exempel 2

Samma förfarande följs som i exempel 1 ovan med den skillnaden att reaktionsblandningen inkuberas vid 70°C under 15 timmar efter vilken tid minst 50 % av laktosen är omvandlad tili laktosylurea säsom bestämts kromatografiskt (mp 233-234°C).

Exempel 3

Urea (82 g) sätts tili 200 g koncentrerad vassle innehällande 41 vikt-% laktos och blandningen surgörs genom tillsats av 40 ml 33 % (v/v) svavelsyra tili pH 2. Reaktionsblandningen inkuberas vid 70°C under 15 timmar. Qmvandnlingen av laktos tili laktosylurea bestämms kromatografiskt och är minst 85 %.

Exempel 4

Samma förfarande följs säsom i exempel 3 men med användning av koncentrerad vasslepermeat innehällande 50,2 vikt-% laktos. Omvand-lingen av laktos tili laktosylurea säsom bestämts kromatografiskt är minst 70 %.

Exempel 5

Samma förfarande följs som i exempel 3 med den skillnaden att 45 ml koncentrerad fosforsyra (1,75 S.G.) tillsätts för att bringa pH i blandningen tili 2. Omvandnling av laktos tili laktosylurea som bestämts kromatografiskt är minst 74 %.

Exempel 6

Samma förfarande följs som i exempel 4 med den skillnaden att 60 ml koncentrerad fosforsyra (1,75 S.G.) tillsätts för att bringa pH i 17 59526 blandningen till 2. Omvandnlingen av laktos till laktosylurea säsom bestämts kromatografiskt är minst 70 %.

Exempel 7

Ett foderkoncentrat avsett för mjölkkor framsställdes. Kor som pro-ducerade ca 30 kg mjölk per dag (4 kg fett) erhöll ca 13 kg av koncentratet per dag. En sädan daglig ranson innehSller laktosylurea enligt exemplen 1-6 0,7 kg rag 6,0 ’’ havre, ängpreparerad 5,5 " betpulp 0,5 " vitaminer och mineraler 0,3 "

Ett sadant koncentrat innehäller ca 16 % rSprotein.

Qm koncentratet kompletteras med hö, 8 kg per dag, erhälls ett komplett fodermedel för xnjölkkor.

Exempel 8

Ett komplett fodermedel för biffkalvar med en levande vikt av ca 200 kg och med en viktökning av 1000-1200 g per dag innehSller hö och ett koncentrat.

Kompositionen av den dagliga ransonen av koncentrat (5-6 kg) är följande: laktosylurea enligt exemplen 1-6 0,180 kg rag 2,5 havre, ängpreparerad 2,5 " betpulp 0,6 vitaminer och mineraler 0,150 " vilket koncentrat innehäller ca 14 % räprotein. Koncentratet kompletteras med hö, 0,5 kg per djur och dag.

Den biologiska effekten hos laktosylurean enligt föreliggande upp*· finning bestämdes in vitro och in vivo i enlighet med följande.

Ett fär erhöll dieter av ungefär lika delar r&g och halm som pres-sats tili kuber och innehällande 15,7 g N/kg torrsubstans. En del av kuberna ersattes med laktosylurea för att ge dieter innehällande 25,4 g N/kg torrsubstans, av vars kväveinnehäll hälften erhölls frän laktosylurean.

18 59526

In vivo: Smä prov av vomvätska avlägsnades och surgjordes vid olika tidpunkter efter utfodring och ammoniakkoncentrationerna mättes. Prov togs dä man utfodrade färet 1) med basfodermedel, 2) fodermedel supplementerat med laktosylurea och 3) fodermedel försett med ekvimolära mängder av laktos och urea.

Ammoniakkoncentrationerna mättes under förutfodringsperioder samt efterutfodringsperioder. Förutfodringsperioden är de första 6 dagarna av utfodringen av ett nytt fodermedel.

Ammoniakkoncentrationerna som fanns vid utfodring av fodermedel 2) och 3) ovan ges i tabell 1 nedan.

Tabell 1

Tid efter Kone. av NH^ (mM)/1 vomvätska utfodring Laktosylurea Laktos + urea ' limnar' förutfodr. efterutfodring efterutfodring 2:a dagen 5:e 19:e 28:e 34:e dagen 33-35:e dagen 0 12,5 15,8 17,5 14,4 16,6 11,4 0,5 14,3 16,1 16,2 13,8 15,1 30,2 1 15,2 15,4 18,4 14,6 14,7 42,5 2 19,9 15,4 18,3 17,6 15,1 57,8 4 20,5 16,3 23,8 18,3 18,4 31,0 6 19,2 18,9 37,4 48,7 29,2 23,9

Som framgär därav erhälls läga ammoniakkoncentrationer efter 34 dagar efter tillvänjning med användning av laktosylurea som kväve-källa jämfört med användning av urea som kvävekälla.

I en in vitro test togs prov av vominnehäll 2 timmar efter utfodring av basal förda och inkuberades anaerobt vid 39°C med 1) laktosylurea (42,9 mM/Ι) och 2) laktos (42,9 mM/Ι) och urea (42,9 mM/Ι). Ammoniakproduktionen och ureaförlusten mättes.

Pä morgonen för en in vitro test utsattes laktosylurean frän dieten innehällande höga kväveniväer.

Ureaförlusten mättes under förutfodringsperioden respektive efter-utfodringsperioden. Kvarvarande mängd urea i de inkuberade proverna ges i tabell 2 nedan.

19 59526

Tabell 2

Tid efter Kone. urea (mM/1) utfodring Laktosylurea Laktos + urea (timmar) förutfodring efterutfodring förutfodring efterutfodring 2:a dagen 18:e dagen 2:a dagen 20:e dagen 0 40,6 47,7 42,2 43,7 0,5 39,6 45,8 40,2 33,2 1 40,6 45,5 37,9 21,3 2 41,3 43,8 31,2 2,2 4 40,2 38,3 21,7 inget 6 43,8 34,4 0,9 inget

Som framgär av tabell 2 ovan försvinner urea ensatm mycket snabbt frän proverna varvid laktosylurean inte gör det. Detta indikerar att laktosylureiden inte ästadkommer höga NH^-niväer i vommen.

I tabell 2 ovan har ureaförlusten givits. I tabell 3 nedan ges ammoniakproduktionen i sarana test.

Tabell 3

Tid efter Kone. NH^(mM/1) utfodring Laktosylurea Laktos + urea (timmar) förutfodring efterutfodring förutfodring efterutfodring 2:a dagen 18:e dagen 2:a dagen 20:e dagen 0 inget inget 0,5 0,7 0,5 inget inget 7,9 20,5 1 inget 2,7 12,4 33,4 2 inget 4,5 21,7 68,8 4 inget 7,5 16,5 74,6 6 0,2 16,3 2,4 70,1

Den slutsats som drogs ur tabell 2 tycks vara riktig. Urea ensam kommer att ge alltför höga Nl^-koncentrationer i vommen, medan laktosylureiden inte kommer att göra det.