RU2787035C2 - Method for improvement of degradation of wheat straw - Google Patents
Method for improvement of degradation of wheat straw Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787035C2 RU2787035C2 RU2020142927A RU2020142927A RU2787035C2 RU 2787035 C2 RU2787035 C2 RU 2787035C2 RU 2020142927 A RU2020142927 A RU 2020142927A RU 2020142927 A RU2020142927 A RU 2020142927A RU 2787035 C2 RU2787035 C2 RU 2787035C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- straw
- units
- wheat straw
- endo
- enzyme
- Prior art date
Links
- 239000010902 straw Substances 0.000 title claims abstract description 183
- 235000021307 wheat Nutrition 0.000 title claims abstract description 104
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 230000004059 degradation Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 240000008529 Triticum aestivum Species 0.000 title 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims abstract description 103
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 101
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 101
- 241000282849 Ruminantia Species 0.000 claims abstract description 39
- 210000004767 Rumen Anatomy 0.000 claims abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 27
- 101700006119 XYL1 Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 101700047052 XYLA Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 101700051122 XYLD Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 101700065756 XYN4 Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 101700001256 Xyn Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 101700065693 xlnA Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 101700006979 xyl2 Proteins 0.000 claims abstract description 15
- 101710017636 xynS20E Proteins 0.000 claims abstract description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 36
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 31
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 22
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 108010087427 Endo-1,3(4)-beta-Glucanase Proteins 0.000 claims description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- -1 esterases Proteins 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 241000282817 Bovidae Species 0.000 claims description 4
- 108010085318 carboxymethylcellulase Proteins 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 claims description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 31
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 16
- 230000000996 additive Effects 0.000 abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 abstract 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 abstract 1
- 235000019621 digestibility Nutrition 0.000 description 16
- 235000019749 Dry matter Nutrition 0.000 description 14
- 230000002255 enzymatic Effects 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 230000002195 synergetic Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 7
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 5
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 4
- SRBFZHDQGSBBOR-SQOUGZDYSA-N Xylose Natural products O[C@@H]1CO[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 3
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 3
- 239000004459 forage Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000001502 supplementation Effects 0.000 description 3
- 241000219495 Betulaceae Species 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N D-Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 2
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 2
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 2
- 241000499912 Trichoderma reesei Species 0.000 description 2
- 229960003487 Xylose Drugs 0.000 description 2
- 235000019728 animal nutrition Nutrition 0.000 description 2
- 235000018185 birch Nutrition 0.000 description 2
- 235000018212 birch Nutrition 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 244000005706 microflora Species 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 241001124537 Bovinae Species 0.000 description 1
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- 241000393496 Electra Species 0.000 description 1
- 210000001035 Gastrointestinal Tract Anatomy 0.000 description 1
- 241000736262 Microbiota Species 0.000 description 1
- 241000238367 Mya arenaria Species 0.000 description 1
- 241000283898 Ovis Species 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000540 analysis of variance Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 101710022772 bgc Proteins 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 235000005824 corn Nutrition 0.000 description 1
- 230000001461 cytolytic Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 1
- 230000001079 digestive Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000037406 food intake Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000001936 parietal Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000010908 plant waste Substances 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000004460 silage Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 230000002522 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 description 1
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Настоящее изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к питанию животных, и касается способа улучшения деградации корма.The present invention relates to the field of agriculture, namely to animal nutrition, and relates to a method for improving feed degradation.
Технологические предпосылки создания изобретенияTechnological prerequisites for creating an invention
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.Wheat straw is an inexpensive resource that can improve forage autonomy on some farms. Moreover, in some geographic areas, this feed is a very important resource in terms of quality, which can be successfully valorized in animal nutrition.
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. However, the use of wheat straw for highly productive ruminants, such as cattle in particular, is extremely limited. In fact, although wheat straw is high in fiber content, it has low nutritional value due to poor digestion by ruminants. In fact, when viewed from a chemical point of view, the presence of bonds between the constituents of the plant wall leads to a more or less strong resistance to the effects of the ruminal digestive microbiota. This resistance is expressed in poor degradation of feed in the animal's rumen.
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. Therefore, research has been carried out for decades to improve the degradation of forage, in particular wheat straw. It has been shown that the degradation of wheat straw can be improved by the combined use of chemical and enzymatic pre-treatments, and these pre-treatments even show a synergistic effect when used in this way.
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. Y. Wang et al. (J. Anim. Sci., 2004) reports, for example, the effect of alkaline pretreatment on the effectiveness of exogenous enzymes in improving the digestibility of wheat straw. In this publication, wheat straw is pre-treated with an alkaline solution and then sprayed with an enzyme solution. The results show that the combination of alkaline chemical pretreatment with enzymatic treatment improves the digestibility of wheat straw. Enzymatic treatment for wheat straw is carried out prior to feeding the animal in order to allow sufficient time for incubation and influence on digestibility. Thus, an enzymatic treatment can be described as a pre-treatment in the sense that it is a pre-treatment of the wheat straw so that, given the proper incubation time, the wheat straw can be used later to feed the animal and improve digestion.
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. However, the use of enzymes for pretreatment is not effective and has a number of disadvantages. In reality, the farmer has to spend a lot of time spraying the entire stock of wheat straw on the farm. Moreover, the time of application must be observed and the treatment must be carried out evenly, which means that the wheat straw must be in a relatively accessible form or in bulk. Finally, the cost of enzymes is relatively high, which limits the possibility of farm-scale pretreatment, especially in combination with chemical pretreatment, which already means additional costs. Therefore, the combination of chemical and enzymatic pre-treatments, although the latter is effective in improving the digestibility of wheat straw, does not allow large-scale application on farms due to high implementation costs. Moreover, this point of view is expressed in the publication of Y. Wang et al. in the “Conclusions” section, where it is directly stated that the combination of chemical and enzymatic treatments is not economically viable.
Таким образом, существует потребность в способах улучшения деградацииThus, there is a need for ways to improve the degradation
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.wheat straw, and these methods should be inexpensive and suitable for farm-scale implementation. The valorization of wheat straw makes it possible to improve the fodder base and the overall autonomy of the farm.
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.Therefore, the merit of the inventors is that they have developed a method that solves all or part of the problems of the prior art. The inventors have surprisingly found that when an enzyme supplement is not used to pre-treat wheat straw, but is directly administered to a ruminant (in particular orally) before, during or after feeding chemically pre-treated wheat straw, then an effective improvement in degradation is maintained. wheat straw or even a synergistic effect due to chemical treatment and enzymatic treatment.
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. This direct administration (particularly oral) is particularly advantageous because then it is only a chemical pre-treatment of the wheat straw, and the enzyme supplement can be administered before, during or after the feeding of the chemically pre-treated wheat straw.
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. There was no reason to believe that the direct application of the enzyme additive would have the same effective positive effect on the rumen degradation of the chemically pretreated wheat straw as when spraying said enzyme additive on the chemically pretreated wheat straw.
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. This introduction is of great interest because, in addition to saving time and simplifying the process, it makes it possible to use a smaller amount of enzyme additive than when spraying the latter on wheat straw.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Первый объект изобретения относится к способу улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного, включающий следующие стадии: The first object of the invention relates to a method for improving the degradation of wheat straw in the rumen of a ruminant, comprising the following steps:
a) обеспечение пшеничной соломы,a) provision of wheat straw,
b) химическая предобработка указанной обеспеченной соломы, b) chemical pre-treatment of said provided straw,
c) кормление жвачного животного пшеничной соломой, химическиc) feeding the ruminant with wheat straw, chemically
предобработанной на стадии (b),pretreated in step (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. wherein said method is characterized in that it further comprises the step of (d) directly administering to the ruminant the rumen enzyme additive, which means that said enzyme additive is not used for straw pretreatment.
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. The second aspect of the invention relates to the direct application of a rumen enzyme supplement to a ruminant before, during or after feeding said ruminant with chemically pretreated wheat straw.
“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.“Direct” application to the ruminant means that the enzyme additive is administered directly to the ruminant (eg orally) and that the enzyme additive is not used for wheat straw pretreatment.
Подробное описаниеDetailed description
Первый объект изобретения относится к способу улучшения деградации пшеничной соломы в рубце жвачного животного, включающему следующие стадии: The first object of the invention relates to a method for improving the degradation of wheat straw in the rumen of a ruminant, comprising the following steps:
a) обеспечение пшеничной соломы,a) provision of wheat straw,
b) химическая предобработка указанной обеспеченной соломы,b) chemical pre-treatment of said provided straw,
c) кормление жвачного животного пшеничной соломой, химическиc) feeding the ruminant with wheat straw, chemically
предобработанной на стадии (b),pretreated in step (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.wherein said method is characterized in that it further comprises the step (d) of directly administering a rumen enzyme supplement to the ruminant, which means that said enzyme supplement is not used for wheat straw pretreatment.
Деградация определяется как распад корма под действием микроорганизмов в ретикулорумене. Degradation is defined as the breakdown of feed by microorganisms in the reticulorum.
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. In the context of the present invention, the term “pre-treatment” refers to the treatment of wheat straw carried out before feeding it to an animal, said treatment being carried out by bringing a chemical solution into contact with the wheat straw.
Таким образом, способ по изобретению улучшает деградацию пшеничной соломы при использовании её для кормления жвачного животного.Thus, the method of the invention improves the degradation of wheat straw when used to feed a ruminant.
В действительности, разработанный способ делает париетальные компоненты пшеничной соломы более доступными для расщепляющих ферментов рубцовой микрофлоры и улучшает деградацию этих компонентов.In fact, the developed method makes the parietal components of wheat straw more accessible to the degrading enzymes of the ruminal microflora and improves the degradation of these components.
Степень этой деградации обусловливает переваримость в пищеварительном тракте и, следовательно, энергетическую ценность рациона жвачного животного. The degree of this degradation determines the digestibility in the digestive tract and, consequently, the energy value of the diet of the ruminant.
Переваримость – это критерий, который определяет степень усвоения органического вещества животным. Чем выше переваримость, тем лучше усвояемость. Digestibility is a criterion that determines the degree of absorption of organic matter by an animal. The higher the digestibility, the better the digestibility.
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.Moreover, by improving the degradation of wheat straw, the method of the invention also valorizes it better as an animal feed, since it is currently underutilized due to the difficulty of digestion by ruminants compared to other feeds.
Таким образом, первая стадия способа по изобретению предусматривает обеспечение пшеничной соломы. Thus, the first step of the method according to the invention involves the provision of wheat straw.
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).Wheat straw is an agricultural product, which is part of the stem or crop residues of wheat. The wheat straw provided is the straw that is traditionally used by the animal feed specialist and can be supplied in a variety of forms, both in the form of straw bales and loose (bulk).
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. According to a specific embodiment of the invention, the straw may first be subjected to a mechanical treatment step, the purpose of which is to reduce the size of its fibers and provide both better accessibility of the fibers for subsequent treatments, and better degradation. According to this particular embodiment, the wheat straw may first be cut, chopped or split along the fibers, or else ground.
Вторая стадия способа по изобретению заключается в проведении химической предобработки пшеничной соломы. The second stage of the method according to the invention consists in carrying out a chemical pre-treatment of the wheat straw.
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.Chemical pre-treatment allows, in particular, to significantly reduce the rigidity of plant structures, swelling of the walls and their permeability for electrolytes and cellulolytic enzymes of rumen microflora. As a result, the micro-organisms can colonize the plant particles faster, which are then more quickly and more intensively decomposed, thus improving the degradation of the straw.
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).The chemical pre-treatment according to the method of the invention is a pre-treatment carried out using an alkaline solution, as traditionally carried out by a skilled person. For example, chemical pretreatment can be carried out using sodium hydroxide (NaOH), soda, lime, potassium hydroxide (KOH), anhydrous ammonia (NH 3 ), aqueous ammonia (NH 4 OH) or urea solution, or a mixture of these compounds. Preferably, the chemical pre-treatment is carried out in step (b) using a sodium hydroxide (NaOH) solution.
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.In addition, the chemical pre-treatment can be carried out in various ways according to methods known to the person skilled in the art, whether industrial methods or not. For example, the chemical pretreatment may be carried out in a wet, semi-wet, semi-dry, or dry process. According to a specific embodiment of the invention, if the pre-treatment is carried out in a wet or semi-wet manner, then it can be carried out by spraying or impregnation.
В зависимости от способа, которым осуществляется предобработка, специалистуDepending on the method by which preprocessing is carried out, the specialist
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).it is necessary to select the appropriate concentration of the alkaline solution as well as the incubation time after treatment (see Chenost & Kayouli. 2.3. Chemical treatments. In: Roughage utilization in warm climates. Rome, 1997. FAO Study - Animal Production and Veterinary Division - 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. For pre-treatment with a soda solution in a semi-wet way, this solution can be concentrated from 1.6 to 5%, and then mixed at a rate of 1 to 3 l / kg of wheat straw. After 24 to 48 hours after mixing, wheat straw can be distributed to animals.
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. For semi-dry pre-treatment with a soda solution, it is necessary to develop a machine coupled with a tractor power take-off shaft for chopping and mixing straw. The soda solution is concentrated within the average concentration between semi-wet and dry methods - up to 12%, and then mixed in the machine with straw at a rate of 0.4 l / kg of straw. The duration of action of soda is approximately 8 days. Straw can be dried in the open air.
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. For dry pre-treatment, which is an industrial processing method, the soda solution is concentrated to a greater extent (16%). The solution is then mixed with chopped straw at a rate of approximately 0.3 l/kg of wheat straw. The latter is then passed through a stamping press. The improved action of soda occurs very quickly (from 20 seconds to about one minute) due to the high temperature and pressure in the press matrix.
Предпочтительно химическая предобработка осуществляется полувлажным способом. Preferably, the chemical pretreatment is carried out in a semi-wet process.
По завершении стадии предобработки способ по изобретению предусматривает стадию кормления животного химически обработанной соломой. At the end of the pre-treatment step, the method of the invention includes the step of feeding the animal with chemically treated straw.
Эта стадия кормления является традиционной стадией, хорошо известнойThis feeding stage is the traditional stage well known
специалисту по разведению скота. Животным скармливается затем предобработанная пшеничная солома. Предпочтительно животные являются жвачными животными, такими как, например, коровы или крупный рогатый скот. livestock specialist. Animals are then fed pre-treated wheat straw. Preferably the animals are ruminants, such as, for example, cows or cattle.
Стадия введения заключается во введении жвачному животному ферментной добавки таким образом, чтобы она попала в ретикулорумен указанного животного. The administration step consists in administering the enzyme supplement to the ruminant so that it enters the reticulorumen of said animal.
Примером введения ферментной добавки является пероральный способ. An example of administering an enzyme supplement is the oral route.
Указанная стадия введения может выполняться до, одновременно с или после стадии кормления жвачного животного химически предобработанной пшеничной соломой. Said introduction step may be performed before, simultaneously with, or after the step of feeding the ruminant with chemically pre-treated wheat straw.
“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. “Before” the feeding stage means at most 24 hours before the feeding stage. Thus, an enzyme supplement should never be given more than 24 hours before feeding chemically pretreated wheat straw. Preferably, the enzyme supplement is administered 2 to 8 hours before feeding chemically pre-treated wheat straw.
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.Likewise, "after" the feeding phase means at most 24 hours after the feeding phase. Thus, an enzyme supplement should never be administered more than 24 hours after feeding chemically pre-treated wheat straw. Preferably an enzyme supplement 2 to 8 hours after feeding chemically pre-treated wheat straw.
Предпочтительно стадия введения проводится одновременно со стадией кормления. Preferably, the introduction step is carried out simultaneously with the feeding step.
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. Quite surprisingly, the inventors found that the step of directly administering (particularly orally) an enzyme additive to a ruminant significantly improves degradation and even creates a synergistic effect on degradation when wheat straw is chemically pretreated.
Весьма выгодно и вопреки тому, что было известно до настоящего времени, способVery advantageous, and contrary to what has been known so far, the method
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. according to the invention can be used on farms on a large scale and very inexpensively, since the enzyme is not used in straw pretreatment, but is administered directly to the animal in the form of an enzyme supplement. This provides significant time and cost savings. In practice, the ruminal enzyme supplement is administered directly to the ruminant before, during, or after feeding chemically pretreated wheat straw, and it is no longer necessary to spray it on the entire supply of wheat straw or on the amount of wheat straw intended for immediate consumption. The method of the invention thus dispenses with the incubation time normally required for the enzyme to take effect when the latter is used in the pretreatment of wheat straw.
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. A rumen enzyme supplement for ruminants is a mixture of at least two enzymes. The enzymes used in the rumen enzyme supplement may be glucanases, xylanases, esterases, or carboxymethyl cellulases.
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. According to a specific embodiment of the invention, the ruminal enzyme supplement is a mixture of glucanase and xylanase, in particular endo-1,3(4)-beta-glucanase and endo-beta-1,4-xylanase.
Фермент эндо-1,3(4)-β-глюканаза представляет собой высококонцентрированный препарат β-глюканазы, полученный глубинным брожением селективного штамма Trichoderma reesei.Enzyme endo-1,3(4)-β-glucanase is a highly concentrated preparation of β-glucanase obtained by deep fermentation of a selective strain of Trichoderma reesei.
Фермент эндо-β-1,4-ксиланаза представляет собой высококонцентрированный препарат ксиланазы, полученный глубинным брожением селективного штамма Trichoderma reesei.The enzyme endo-β-1,4-xylanase is a highly concentrated xylanase preparation obtained by deep fermentation of a selective strain of Trichoderma reesei.
Согласно номенклатуре ферментов Комиссии по ферментам (EC) (Enzyme Commission number):According to the Enzyme Commission (EC) enzyme nomenclature:
- фермент эндо-1,3(4)-β-глюканаза имеет код EC 3.2.1.6,- the enzyme endo-1,3(4)-β-glucanase has the code EC 3.2.1.6,
- фермент эндо-β-1,4-ксиланаза имеет код EC 3.2.1.8.- the enzyme endo-β-1,4-xylanase has the code EC 3.2.1.8.
Согласно указанному варианту осуществления доза глюканазы может составлять отAccording to this embodiment, the dose of glucanase can be from
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. 200 units/g straw to 7000 units/g straw, preferably from 4000 units/g straw to 6000 units/g straw, for example, the dose may be about 4670 units/g straw.
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. The dose of xylanase may be from 200 units/g straw to 7000 units/g straw, preferably from 4000 units/g straw to 6000 units/g straw, for example the dose may be about 4670 units/g straw.
Единицы фермента соответствуют количеству фермента, требуемому для: Enzyme units correspond to the amount of enzyme required to:
- высвобождения 1 микромоля глюкозы в минуту при pH 4,8 и 50°C из ячменного глюкана – субстрата для глюканазы;- release of 1 micromole of glucose per minute at pH 4.8 and 50°C from barley glucan, a substrate for glucanase;
- высвобождения 1 микромоля ксилозы в минуту при pH 5,3 и 50°C из берёзовой древесины – субстрата для ксиланазы. - release of 1 micromole of xylose per minute at pH 5.3 and 50°C from birch wood - a substrate for xylanase.
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. In the same embodiment, the glucanase may be an endo-1,3(4)-β-glucanase and the xylanase may be an endo-β-1,4-xylanase. In this case and preferably, the glucanase/xylanase ratio may be at least 0.5, preferably at least 0.75, and in particular about 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. The enzyme supplement is in a form suitable for administration to an animal. For example, the enzyme supplement may be in the form of a capsule, bolus, powder, granule, or liquid such as, for example, in ampoules. Preferably the enzyme supplement is in powder form or liquid form, preferably in powder form.
Капсула – это твёрдый препарат, состоящий из твёрдой или мягкой оболочки разной формы и вместимости.A capsule is a solid preparation consisting of a hard or soft shell of various shapes and capacities.
Таблетка или болюс представляет собой твёрдый препарат, содержащий A tablet or bolus is a solid preparation containing
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.a single dose of one or more active substances (or drug). Tablets are obtained by pressing a constant volume of particles. If the tablets are intended for cattle, they are larger and are then called boluses.
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. According to a particular embodiment of the invention, when the ruminal enzyme supplement is administered simultaneously with the chemically pretreated wheat straw, said enzyme supplement may be in the form of a powder that is mixed with the chemically pretreated wheat straw. The resulting mixture is then used to feed the ruminant.
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).According to another embodiment of the invention, the ruminant belongs to the family Bovidae. The family of bovids (Bovidae) includes several subfamilies, in particular, the subfamily Bovinae (of which bovines are a part) and the subfamily Caprines (of which sheep and goats are a part).
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. The improvement in wheat straw degradation can be determined by methods known to those skilled in the art, such as, for example, measurement of dry matter loss by incubation in rumen fluid. Measurement details are provided below in the Examples section.
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. The method according to the invention is particularly advantageous because it surprisingly provides a synergistic effect of the enzyme additive and the chemical pre-treatment of wheat straw on the degradation of wheat straw.
На самом деле влияние на деградацию в рубце больше, чем сумма комбинированных эффектов химической предобработки и только одной ферментной добавки. In fact, the impact on rumen degradation is greater than the sum of the combined effects of chemical pretreatment and enzyme supplementation alone.
На сегодняшний день не известно ни одного способа, улучшающего деградацию до уровня, эквивалентного улучшению, достигаемому способом по изобретению.To date, no method is known that improves degradation to a level equivalent to the improvement achieved by the method according to the invention.
Известно применение химической предобработки и, в частности, щелочной предобработки для обработки пшеничной соломы с целью улучшить её перевариваемость.It is known to use chemical pretreatment, and in particular alkaline pretreatment, to treat wheat straw in order to improve its digestibility.
Известно также применение ферментативной предобработки для улучшения перевариваемости. It is also known to use enzymatic pretreatment to improve digestibility.
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. Until now, the treatments applied to straw, whether chemical or enzymatic, were essentially pre-treatments in the sense that they were carried out before ingestion of animal feed as a pre-treatment of the wheat straw itself.
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. Enzymatic pre-treatment is known to improve the digestibility of straw by animals, but this type of pre-treatment has hardly ever been used because it is too expensive to spray or pre-treat all batches of straw to be fed to the animal. The aim of these pre-treatments was to achieve a better potentization of the food source, which had been little valorized until today. However, the use of enzymatic pretreatments, even though they were of interest in terms of improving digestibility, was not practiced in the agricultural community, because the necessary costs of enzymatic pretreatment are not offset by profits in animal feed.
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.It has already been confirmed in the prior art that a combination of chemical and enzymatic pre-treatment of straw can improve the digestibility of straw and even provide a synergistic effect. However, due to the costs of in situ or ex vivo enzymatic pre-treatment of wheat straw, the combination of the two pre-treatments has never been applied on a farm scale and has so far been considered unacceptable by those skilled in the art.
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 Therefore, the advantage of the present invention is that it has been possible to develop a method that improves the decomposition of straw, and this method can be implemented at the scale of an animal farm without additional work or risky additional costs. On the contrary, the method according to the invention potentiates the use of wheat straw and thus allows the animals
лучше переваривать эту пищу, которая иногда составляет один из основных ресурсов. it is better to digest this food, which sometimes constitutes one of the main resources.
Благодаря способу по изобретению пшеничная солома лучше валоризуется и фермам будет проще стремиться к самообеспеченности кормом без существенных дополнительных затрат. Thanks to the method according to the invention, the wheat straw is better valorized and it will be easier for the farms to strive for self-sufficiency in forage without significant additional costs.
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. The second object of the invention relates to the direct use by ruminants of a rumen enzyme supplement before, after or simultaneously with feeding said ruminant with wheat straw first subjected to alkaline pretreatment, preferably simultaneously with feeding said ruminant, which means that said enzyme supplement was not used in pretreatment. wheat straw.
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. Said cicatricial enzyme supplement is an enzyme mixture containing at least two enzymes. The enzymes used in the enzyme supplement may be glucanases, xylanases, esterases, or carboxymethyl cellulases.
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. In a specific embodiment, the ruminal enzyme supplement is a mixture of glucanase and xylanase, and in particular endo-1,3(4)-beta-glucanase and endo-beta-1,4-xylanase.
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. In accordance with this option, the dose of endo-1,3(4)-β-glucanase can be from 200 units/g straw to 7000 units/g straw, preferably from 4000 units/g straw to 6000 units/g straw, for example, approximately 4670 units/g straw.
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..Similarly, the dose of endo-β-1,4-xylanase can be from 200 units/g straw to 7000 units/g straw, preferably from 4000 units/g straw to 6000 units/g straw, e.g. about 4670 units/g straw..
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.Preferably the ratio of endo-1,3(4)-β-glucanase to endo-β-1,4-xylanase is at least 0.5, preferably at least 0.75, particularly preferably about 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. The ruminal enzyme supplement is in a form suitable for administration to an animal. For example, the enzyme supplement may be in the form of capsules, bolus, powder, granules, or liquid such as, for example, ampoules. Preferably the enzyme supplement is in powder form or liquid form, preferably in powder form.
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. The use according to the invention is particularly advantageous since it improves the degradation of wheat straw in the rumen. Moreover, the simultaneous application creates a synergistic effect in the cicatricial degradation of wheat straw.
Изобретение станет более понятным с помощью нижеследующих примеров, которые являются чисто иллюстративными и ни в коем случае не являются ограничением. The invention will be better understood with the help of the following examples, which are purely illustrative and are not in any way limiting.
Фигурыfigures
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).Fig.1. Comparative evaluation of the effects of aqueous (H 2 O) alone or alkaline (NaOH, 5%) pretreatment, or enzyme supplementation alone (denoted as ((GP + XP) x 10) or a combination of alkaline pretreatment and enzyme supplement (denoted as ((NaOH , 5% + (GP + XP) x 10)) on wheat straw dry matter breakdown (in percent (%) digestibility/breakdown of wheat straw dry matter).
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).The two dotted lines represent respectively the digestibility/dry matter degradation value of wheat straw pretreated with soda (NaOH, 5%) (upper line) and not pretreated (control (C)) (lower line).
ПримерыExamples
Материалы и методыMaterials and methods
1. Приготовление модулей ферментации 1. Preparation of fermentation modules
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).Wheat straw was chopped into 2 cm pieces (straw chopper from Electra) and then fines (dust) was removed using a 1.18 mm sieve (particle separator from Penn State).
После этого отвешивали фракции (3 г) трижды и помещали их в бутылочки, оснащённые модулем измерения давления (от Ankom Technology).Thereafter, fractions (3 g) were weighed three times and placed in bottles equipped with a pressure measurement module (from Ankom Technology).
2. Предобработка2. Preprocessing
Предобработку соломы проводили полувлажным способом в течение 24 часов перед инкубацией с рубцовой жидкостью. Применяли два вида предобработки – предобработку водой (контроль) и химическую предобработку. Straw pre-treatment was carried out in a semi-wet method for 24 hours before incubation with ruminal fluid. Two types of pretreatment were used - pretreatment with water (control) and chemical pretreatment.
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. Pretreatment with water served as a negative control. In fact, the pre-treatment was carried out with a solution of soda in water. Thus, both (i) a negative control pretreated with water only and (ii) a negative control without pretreatment were needed in order to separate the effects of water pretreatment and soda pretreatment, and thus be able to draw a specific conclusion about the effect of applying soda for pretreatment.
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.Chemical pre-treatment is carried out by bringing the wheat straw into contact with a 5% sodium hydroxide (NaOH) solution. 9 ml of solution were used based on 3 g of wheat straw.
3. Добавка3. Additive
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.To recreate in vivo conditions for the co-administration of wheat straw and an enzyme supplement according to the method of the invention, the supplement was added to the modules during incubation with rumen fluid.
Ферментная добавка является смесью двух ферментов в соотношении 1:1:The enzyme supplement is a 1:1 mixture of two enzymes:
- эндо-1,3(4)-бета-глюканазы (далее – GP), имеющей активность 70000 единиц/г и- endo-1,3(4)-beta-glucanase (hereinafter - GP), having an activity of 70,000 units / g and
- эндо-бета-1,4-ксиланазы (далее – XP), имеющей активность 70000 единиц/г.- endo-beta-1,4-xylanase (hereinafter - XP), having an activity of 70,000 units / g.
Ферментные единицы соответствуют количеству фермента, необходимому для: Enzyme units correspond to the amount of enzyme needed to:
- высвобождения 1 микромоля глюкозы в минуту при pH 4,8 и 50°C из ячменного глюкана, субстрата для глюканазы;- release of 1 micromole of glucose per minute at pH 4.8 and 50°C from barley glucan, a substrate for glucanase;
- высвобождения 1 микромоля ксилозы в минуту при pH 5,3 и 50°C из ксилана берёзовой древесины, субстрата для ксиланазы. - release of 1 micromole of xylose per minute at pH 5.3 and 50°C from birch wood xylan, a substrate for xylanase.
Десять доз ферментной смеси ((GP+XP) x 10) соответствуют 0,4 г ферментной Ten doses of enzyme blend ((GP+XP) x 10) corresponds to 0.4 g of enzyme
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.mixture/3 g straw, i.e. 0.2 g GP and 0.2 g XP per 3 g straw, i.e. 4670 units (rounded to the nearest tenth) GP and XP per gram of straw.
4. Получение рубцовой жидкости для ферментации4. Obtaining rumen fluid for fermentation
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. Rumen contents were collected about 2 hours after feeding from dry cows with a rumen cannula; the feeding ration included wheat straw, corn silage and a mineral-vitamin supplement.
После сбора рубцовое содержимое фильтровали через металлическое сито с After collection, the scar content was filtered through a metal sieve with
размером ячеек 1,6 мм с получением рубцовой жидкости. cell size 1.6 mm to obtain scar fluid.
Затем рубцовую жидкость смешивали с буферным раствором с pH = 7 (в соотношении 1:1) для получения инкубационной среды. Последнюю насыщали бескислородным CO2. Then the rumen fluid was mixed with a buffer solution with pH = 7 (in a ratio of 1:1) to obtain an incubation medium. The latter was saturated with anoxic CO 2 .
5. Приготовление модулей ферментации5. Preparation of fermentation modules
Готовили несколько модулей и распределяли их по 4 тестам. Состав различных модулей и их распределение по тестам представлены ниже. We prepared several modules and distributed them over 4 tests. The composition of the various modules and their distribution by tests are presented below.
Тест 1: только предобработанная пшеничная солома Test 1: pre-treated wheat straw only
- 6 модулей, содержащих солому, химически предобработанную щелочным раствором в соответствии с протоколом пункта 2 (см. выше);- 6 modules containing straw chemically pre-treated with an alkaline solution in accordance with the protocol of point 2 (see above);
- 3 модуля, содержащих солому, предобработанную согласно указанному протоколу пункта 2, но с заменой щелочного раствора водой; - 3 modules containing straw pre-treated according to the indicated protocol of paragraph 2, but with the replacement of the alkaline solution with water;
- 3 контрольных модуля, содержащих только солому (далее по тексту – C).- 3 control modules containing only straw (hereinafter referred to as C).
Тест 2: не предобработанная пшеничная солома + ферментная добавка (см. пункт 3 выше)Test 2: unpretreated wheat straw + enzyme supplement (see point 3 above)
- 3 модуля, содержащие не предобработанную солому и 10X концентрированную ферментную добавку ((GP+XP) x 10);- 3 modules containing non-pretreated straw and 10X concentrated enzyme supplement ((GP+XP) x 10);
- 3 контрольных модуля, содержащих только солому (далее по тексту – C).- 3 control modules containing only straw (hereinafter referred to as C).
Тест 3: повторяет тест 2 с целью проверки и подтверждения результатов.Test 3: repeats test 2 to check and validate the results.
Тест 4: предобработанная пшеничная солома (см. пункт 2) и ферментная добавка (см. пункт 3):Test 4: pre-treated wheat straw (see point 2) and enzyme supplement (see point 3):
- 6 модулей, содержащих солому, химически предобработанную щелочным раствором в соответствии с протоколом пункта 2, и 10X концентрированную ферментную добавку ((GP+XP) x 10);- 6 modules containing straw chemically pre-treated with an alkaline solution according to the protocol of point 2 and 10X concentrated enzyme supplement ((GP+XP) x 10);
- 3 контрольных модуля, содержащих только солому (далее по тексту – C).- 3 control modules containing only straw (hereinafter referred to as 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. In each of the tests, unpretreated straw corresponds to straw pretreated according to the same protocol as in point 2, but replacing the alkaline solution with water.
Для каждого теста были подготовлены 3 пустых модуля. Они содержали только инкубационную среду, как описано в пункте 4 настоящего примера. For each test, 3 empty modules were prepared. They contained only the incubation medium as described in paragraph 4 of this example.
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. Each incubation bottle was filled with 200 ml of incubation medium and then saturated with anoxic CO 2 . The amount of pretreated and non-pretreated straw in each module was 3 grams.
6. Измерение распавшегося сухого вещества6. Decomposed dry matter measurement
Бутылочки инкубировали при 39°C в течение 96 часов для ферментации. The bottles were incubated at 39°C for 96 hours for fermentation.
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). After 96 h of incubation, the modules were placed on ice to stop fermentation. The amount of undecomposed dry matter was measured by filtering and drying the incubation residue at 60°C for 4 days (hereinafter referred to as the residue).
Инкубированный субстрат соответствовал предобработанной и не предобработанной пшеничной соломе. The incubated substrate corresponded to pretreated and non-pretreated wheat straw.
Переваримость сухого вещества (в процентах (%)) рассчитывали по следующей формуле: Dry matter digestibility (in percent (%)) was calculated using the following formula:
[инкубированный субстрат – (остаток инкубированного субстрата – остаток в контрольном модуле)] / инкубированный субстрат x 100.[incubated substrate - (residual incubated substrate - residue in the control module)] / incubated substrate x 100.
Результаты для модулей одной и той же обработки представляют собой среднее значение, будь то инкубированный субстрат, остатки инкубированного субстрата или контрольного модуля. The results for modules of the same treatment are the average, whether it is incubated substrate, remains of incubated substrate or control module.
7. Статистический анализ7. Statistical analysis
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. The results of the decomposition of dry matter (in percent (%)) were subjected to analysis of variance using a linear general one-dimensional model of the software for statistical data analysis SPSS® (IBM®, SPSS®, version 22). The model integrates the effects of covariate and products, with the covariate being the dry matter decay of the controls (in percent (%)). For analysis, a log10 conversion of values expressed as a percentage was carried out.
Результаты считались статистически незначимыми, если P > 0,05.Results were considered statistically insignificant if 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).Different letters used for designation - a, b, c - show whether the values are significantly different or not. Thus, the results were considered as not significantly different if they were denoted by the same letter (P>0.05).
Результатыresults
Влияние применения щелочной предобработки и ферментной добавкиEffects of Alkaline Pretreatment and Enzyme Supplementation
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).Fig. 1 indicates a significant effect on the breakdown of dry matter in the rumen of the use of an enzyme supplement in combination with wheat straw pretreated with soda (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. The results show that pretreatment with soda (5%) improves straw degradation in the rumen compared to (i) [no pretreatment] and (ii) [pretreatment with water]. Thus, these results confirm the direct effect of soda used for pre-treatment on the disintegration of straw in the rumen.
Предобработка содой улучшает распад сухого вещества в рубце на 22,3 деления по сравнению с не подвергавшейся предобработке пшеничной соломой (контроль).Pre-treatment with soda improves the breakdown of dry matter in the rumen by 22.3 divisions compared to untreated wheat straw (control).
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).However, a significant increase in dry matter decomposition was not observed in the case of untreated straw in the presence of an introduced enzyme additive ((GP + XP) x 10) compared to untreated wheat straw (control).
В отличие от этого, что совсем удивительно, применение ферментной добавки In contrast to this, which is quite surprising, the use of an enzyme supplement
вкупе с соломой, химически предобработанной содой, обеспечило синергетический эффект на распад сухого вещества в рубце. together with straw, chemically pre-treated with soda, provided a synergistic effect on the breakdown of dry matter in the rumen.
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. The synergistic effect is understood as the fact that the degree of degradation in the rumen of the animal of chemically pretreated wheat straw in the presence of an enzyme additive is higher than the degree of its ruminal decomposition when only chemical pretreatment is carried out, when only an enzyme additive is used, or when using a combination of two treatments, but working independently.
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.In fact, the use of an enzyme supplement ((GP + XP) x 10) coupled with wheat straw pre-treated with soda increases the indicated dry matter breakdown by 13.2 divisions respectively.
Таким образом, способ по изобретению особенно выгоден тем, что он существенно улучшает деградацию пшеничной соломы в рубце, если пшеничная солома была подвергнута химической предобработке.Thus, the method according to the invention is particularly advantageous in that it significantly improves the degradation of wheat straw in the rumen if the wheat straw has been subjected to a chemical pre-treatment.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1854868 | 2018-06-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020142927A RU2020142927A (en) | 2022-06-24 |
RU2787035C2 true RU2787035C2 (en) | 2022-12-28 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4321278A (en) * | 1979-07-03 | 1982-03-23 | The Curators Of The University Of Missouri | Animal feedstuffs and process |
GB2141316B (en) * | 1983-05-30 | 1987-01-07 | Martin Clancy | Animal feedstuff |
WO2002037981A2 (en) * | 2000-10-27 | 2002-05-16 | Michigan Biotechnology Institute | Physical-chemical treatment of lignin containing biomass |
CN101730479A (en) * | 2007-06-29 | 2010-06-09 | 凯敏工业公司 | Enzyme product for ruminants |
RU2457851C2 (en) * | 2008-01-09 | 2012-08-10 | Экским С.А. | Agent for fermentation improvement in ruminant scars |
CN105918615A (en) * | 2016-04-25 | 2016-09-07 | 江苏大学 | Production method of large-scale rice wheat straw microorganism feed |
RU2603266C1 (en) * | 2015-10-28 | 2016-11-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук | Method of productive qualities and safety increase during nursery period |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4321278A (en) * | 1979-07-03 | 1982-03-23 | The Curators Of The University Of Missouri | Animal feedstuffs and process |
GB2141316B (en) * | 1983-05-30 | 1987-01-07 | Martin Clancy | Animal feedstuff |
WO2002037981A2 (en) * | 2000-10-27 | 2002-05-16 | Michigan Biotechnology Institute | Physical-chemical treatment of lignin containing biomass |
CN101730479A (en) * | 2007-06-29 | 2010-06-09 | 凯敏工业公司 | Enzyme product for ruminants |
RU2457851C2 (en) * | 2008-01-09 | 2012-08-10 | Экским С.А. | Agent for fermentation improvement in ruminant scars |
RU2603266C1 (en) * | 2015-10-28 | 2016-11-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук | Method of productive qualities and safety increase during nursery period |
CN105918615A (en) * | 2016-04-25 | 2016-09-07 | 江苏大学 | Production method of large-scale rice wheat straw microorganism feed |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sarnklong et al. | Utilization of rice straw and different treatments to improve its feed value for ruminants: a review | |
JP6667454B2 (en) | Use of enzyme compositions in ruminant feed | |
Wang et al. | Effect of exogenous fibrolytic enzyme application on the microbial attachment and digestion of barley straw in vitro | |
Sheikh et al. | Effect of feeding urea molasses treated rice straw along with fibrolytic enzymes on the performance of Corriedale Sheep | |
Bhasker et al. | Development of appropriate fibrolytic enzyme combination for maize stover and its effect on rumen fermentation in sheep | |
Beauchemin et al. | Recombinant fibrolytic feed enzymes and ammonia fibre expansion (AFEX) pretreatment of crop residues to improve fibre degradability in cattle | |
US20210307360A1 (en) | Process for improving wheat straw degradation | |
Taye et al. | Review on improving nutritive value of forage by applying exogenous enzymes | |
Ranilla et al. | Effects of an exogenous fibrolytic enzyme preparation on in vitro ruminal fermentation of three forages and their isolated cell walls | |
US20160249643A1 (en) | Use of Enzymes to Condition Ruminant Feedstocks | |
Pech-Cervantes et al. | Effects of a xylanase-rich enzyme on intake, milk production, and digestibility of dairy cows fed a diet containing a high proportion of bermudagrass silage | |
RU2787035C2 (en) | Method for improvement of degradation of wheat straw | |
Thakur et al. | Effect of exogenous fibrolytic enzymes supplementation on growth and nutrient utilization in Murrah buffalo calves | |
Van de Vyver et al. | Digestion and microbial protein synthesis in sheep as affected by exogenous fibrolytic enzymes | |
Bhasker et al. | Exogenous fibrolytic enzyme cocktail for improvement of nutrient utilization from sorghum stover in cattle | |
Singh et al. | Use of exogenous fibrolytic enzymes as feed additive in ruminants: A review | |
Hussain et al. | Effect of exogenous fibrolytic enzymes on ruminant performance | |
Grigorova et al. | Effects of exogenous enzyme preparations on protozoan population and cellulolytic activity in the rumen of yearling rams | |
RU2791138C2 (en) | Method for improving wheat straw degradation in rumen | |
RU2666769C1 (en) | Method for fodder producing from plant raw materials with high content of lignified fiber | |
US20230180790A1 (en) | Method for increasing rate and extent of fiber digestion in ruminants | |
Nowers | The effect of exogenous fibrolytic enzymes on fibre digestibility in feedlot lambs | |
KlTMAR | M~ l~~ Approved by | |
de Vyver et al. | Fibrolytic enzymes in ruminant nutrition and their effect on forage cell wall integrity | |
Senthilkumar et al. | Evolving specific non starch polysaccharide enzyme mix to paddy straw for enhancing its nutritive value |