RU2791226C1 - Method for obtaining fodder concentrate - Google Patents
Method for obtaining fodder concentrate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791226C1 RU2791226C1 RU2022111735A RU2022111735A RU2791226C1 RU 2791226 C1 RU2791226 C1 RU 2791226C1 RU 2022111735 A RU2022111735 A RU 2022111735A RU 2022111735 A RU2022111735 A RU 2022111735A RU 2791226 C1 RU2791226 C1 RU 2791226C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nutrient medium
- suspension
- units
- activity per
- dry matter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к биотехнологии, микробиологической и перерабатывающей промышленности, в частности, получению кормового концентрата путем микробной трансформации сырья.The invention relates to biotechnology, microbiological and processing industries, in particular, to the production of feed concentrate by microbial transformation of raw materials.
Уровень техникиState of the art
Несмотря на активное развитие рынка кормовых препаратов, агропромышленный комплекс испытывает нехватку в дешевых комплексных кормовых добавках, содержащих белки, аминокислоты, углеводы, минеральные вещества. Большинство из них, как правило, имеют высокую стоимость, для снижения которой необходимо использовать недорогой, но полноценный по химическому составу и безопасный питательный субстрат для ферментации микроорганизмами - продуцентами биологически ценных соединений.Despite the active development of the market for feed preparations, the agro-industrial complex is experiencing a shortage of cheap complex feed additives containing proteins, amino acids, carbohydrates, and minerals. Most of them, as a rule, have a high cost, to reduce which it is necessary to use an inexpensive, but chemically complete and safe nutrient substrate for fermentation by microorganisms - producers of biologically valuable compounds.
Традиционные способы получения кормовой биомассы, основанные на использовании питательных сред, полученных из гидролизатов растительного сырья, углеводородов нефти и низших спиртов, имеют ряд экологических недостатков. Питательные среды требуют трудоемкой очистки от лигногуминовых примесей, фурфурола, оксиметилфурфурола, скипидара и других соединений, тормозящих рост микроорганизмов. При получении кормовой биомассы на углеводородах также необходимы тщательная очистка субстрата от парафинов нефти, использование значительного количества воды, в том числе для охлаждения теплообменных устройств.Traditional methods of obtaining fodder biomass, based on the use of nutrient media obtained from hydrolysates of plant materials, oil hydrocarbons and lower alcohols, have a number of environmental disadvantages. Nutrient media require laborious purification from lignohumic impurities, furfural, hydroxymethylfurfural, turpentine and other compounds that inhibit the growth of microorganisms. When obtaining fodder biomass on hydrocarbons, it is also necessary to thoroughly clean the substrate from oil paraffins, use a significant amount of water, including for cooling heat exchangers.
Микробиологические производства характеризуются большим расходом воды для приготовления питательной среды и роста микроорганизмов с образованием после извлечения микробной биомассы культуральной жидкости. Последняя содержит органические и минеральные вещества, которые сливаются в канализацию или водоемы, загрязняя окружающую среду. Поэтому для восполнения дефицита кормовой биомассы, необходимы новые сырьевые материалы и технические решения, направленные на экономию воды, снижение себестоимости, повышение кормовой ценности продукта, ресурсосбережение и обеспечение экологической безопасности производства.Microbiological productions are characterized by a large consumption of water for the preparation of a nutrient medium and the growth of microorganisms with the formation of a culture liquid after the extraction of microbial biomass. The latter contains organic and mineral substances that are discharged into sewers or water bodies, polluting the environment. Therefore, in order to fill the deficit of feed biomass, new raw materials and technical solutions are needed to save water, reduce costs, increase the feed value of the product, save resources and ensure environmental safety of production.
Известен способ получения белковой кормовой добавки, предусматривающий применение в качестве питательной среды послеспиртовой барды, в которую добавляют крахмалсодержащее сырье в количестве 1-8% (отруби или мука или их смесь в любом соотношении), последующий гидролиз суспензии с выдерживанием смеси в течение 1 ч при pH 4,0-5,5 и температуре 60-100°C, внесение азота, фосфора, железа и магния, выращивание дрожжей Candida retilis, получение биомассы, подвергнутой термообработке при температуре 90-100°C в течение 1 ч и высушиванию на распылительной сушилке (Пат. РФ № 2159287, 2000 г.). Недостатками способа являются длительность процесса гидролиза, значительные энергозатраты и водопотребление, высокое содержание клетчатки - 11,5-28,6% на сухое вещество.A known method for producing a protein feed additive, which involves the use of post-alcohol stillage as a nutrient medium, to which starch-containing raw materials are added in an amount of 1-8% (bran or flour or a mixture thereof in any ratio), subsequent hydrolysis of the suspension with keeping the mixture for 1 hour at pH 4.0-5.5 and a temperature of 60-100°C, the introduction of nitrogen, phosphorus, iron and magnesium, the cultivation of Candida retilis yeast, the production of biomass subjected to heat treatment at a temperature of 90-100°C for 1 hour and drying on a spray dryer (Pat. RF No. 2159287, 2000). The disadvantages of this method are the duration of the hydrolysis process, significant energy and water consumption, high fiber content - 11.5-28.6% on dry matter.
Известен способ получения биомассы микроорганизмов, включающий приготовление питательной среды, содержащей крахмал и целлюлозосодержащее растительное сырье - некондиционное зерно и отходы мукомольного производства, проведение его ферментативного гидролиза с использованием в качестве биокатализатора мультиэнзимной композиции при температуре 50-70°C в течение 20-180 мин и pH среды 4,5-5,5. Засев гидролизата проводят штаммами культур Endomycopsis fibuligera, Aspergillus niger. Недостатками способа являются сложность приготовления многокомпонентного состава питательной среды, использование в качестве продуцента биомассы плесневых грибов рода Aspergillus, являющихся возбудителями поверхностного микоза и аспергиллеза, поражающего респираторный тракт, легкие и околоносовые пазухи. Летальность при диссеминированном аспергиллезе достигает 80%. (Пат РФ № 2112 806, 1998г).A known method for obtaining biomass of microorganisms, including the preparation of a nutrient medium containing starch and cellulose-containing vegetable raw materials - substandard grain and flour mill waste, its enzymatic hydrolysis using a multi-enzyme composition as a biocatalyst at a temperature of 50-70 ° C for 20-180 minutes and The pH of the medium is 4.5-5.5. Seeding of the hydrolyzate is carried out with culture strains of Endomycopsis fibuligera, Aspergillus niger . The disadvantages of the method are the complexity of preparing a multicomponent composition of the nutrient medium, the use of mold fungi of the genus Aspergillus as a biomass producer, which are the causative agents of superficial mycosis and spergillosis , which affects the respiratory tract, lungs and paranasal sinuses. Mortality in disseminated aspergillosis reaches 80%. (Pat RF No. 2112 806, 1998).
Описан способ получения биомассы кормовых дрожжей, включающий кислотный гидролиз кофейного шлама при рН 0,8-1,3, температуре 118-123°С в течение 30 мин, выращивание на полученном гидролизате дрожжей Saccharomyces cerevisiae, отделение биомассы от культуральной жидкости фильтрацией до содержания сухих веществ 40-50 % и высушивание биомассы при температуре 105°С. (Пат РФ № 2 393 719, 2010 г.). Недостатками способа являются присутствие в составе кормового продукта остаточных компонентов кофейного шлама, неусвояемых дрожжами, и низкое содержание белковых веществ - 10,6-15,7 г/л.A method for obtaining fodder yeast biomass is described, including acid hydrolysis of coffee sludge at a pH of 0.8-1.3, a temperature of 118-123°C for 30 minutes, cultivation on the obtained hydrolyzate of the Saccharomyces cerevisiae yeast, separation of the biomass from the cultural liquid by filtration to a dry content. substances 40-50% and drying of the biomass at a temperature of 105°C. (Pat RF No. 2 393 719, 2010). The disadvantages of the method are the presence in the composition of the feed product of residual components of coffee sludge, indigestible by yeast, and the low content of protein substances - 10.6-15.7 g/l.
Известен способ получения кормовых дрожжей, предусматривающий засев сока шиповника винными дрожжами Saccharomyces vini, добавление минеральных компонентов, ферментацию, получение, разбавление культуральной жидкости водой, внесение минеральных солей, водного экстракта хвои ели, культивирование дрожжей Candida utilis, выделение биомассы и ее сушку (Пат. РФ № 2 580 160, 2016 г.). Недостатками способа являются сложность, многоэтапность приготовления питательного субстрата и культивирования дрожжей, использование условно патогенных дрожжей Candida, способных вызывать кандидоз.A known method for producing fodder yeast, involving the inoculation of rosehip juice with wine yeast Saccharomyces vini , the addition of mineral components, fermentation, production, dilution of the cultural liquid with water, the introduction of mineral salts, an aqueous extract of spruce needles, the cultivation of Candida utilis yeast, the isolation of biomass and its drying (Pat. RF No. 2 580 160, 2016). The disadvantages of this method are the complexity, the multi-stage preparation of the nutrient substrate and the cultivation of yeast, the use of conditionally pathogenic yeast Candida capable of causing candidiasis.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения кормовой микробно-растительной добавки, предусматривающий приготовление питательной среды с использованием сывороточных вод, высвободившихся после извлечения крахмала и белковых компонентов из зерновых, в которые вносят нерастворимый остаток, образующийся в процессе получения белка, в количестве 2-5% к массе сыворотки и мезгу, остающуюся после извлечения крахмала А, в количестве 2-7% к массе сыворотки, засев микроорганизмов, ферментацию, термическую обработку и высушивание суспензии (Прототип Пат. RU № 2 673 125, 2018 г.). Недостатком данного способа является использование в составе питательной среды сыворотки, образующейся после выделения крахмала и белка из зерновых культур, нерастворимого остатка и мезги, отличающихся низким качеством, из-за присутствия большого количества плохо усваиваемых клетчатки и невыделенного крахмала. Это отражается на урожайности биомассы и физико-химических показателях кормового концентрата: массовой доле белка, биологической ценности и усвояемости.Closest to the proposed method is a method of obtaining a feed microbial-vegetable additive, involving the preparation of a nutrient medium using whey water released after the extraction of starch and protein components from cereals, into which an insoluble residue formed during protein production is introduced in an amount of 2-5 % by weight of whey and pulp remaining after extraction of starch A, in an amount of 2-7% by weight of whey, inoculation of microorganisms, fermentation, heat treatment and drying of the suspension (Prototype Pat. RU No. 2 673 125, 2018). The disadvantage of this method is the use of whey as part of the nutrient medium, which is formed after the isolation of starch and protein from cereals, insoluble residue and pulp, which are of poor quality due to the presence of a large amount of poorly digestible fiber and unextracted starch. This is reflected in the yield of biomass and the physicochemical parameters of the feed concentrate: the mass fraction of protein, biological value and digestibility.
Проблема заключается в создании способа получения кормового концентрата биоконверсией сыворотки зернобобовых культур и модифицированного нерастворимого остатка, образующихся как вторичные продукты их глубокой переработки при выделении белковых концентратов.The problem lies in the creation of a method for obtaining a feed concentrate by bioconversion of the whey of leguminous crops and a modified insoluble residue, which are formed as secondary products of their deep processing during the isolation of protein concentrates.
Технический результат достигается тем, что к гороховой или нутовой муке при соотношении 1:10÷1:15 добавляют воду или другие реагенты, извлекают из муки растворимые белковые соединения любым способом, а высвободившиеся сывороточные воды с химическим составом, содержащим 3-20 % сухих веществ (СВ), азотистых веществ 7-22%, восстанавливающих сахаров: глюкозы - 4-43%, фруктозы - 10-15%, галактозы 4-5% от общего количества углеводов, засевают дрожжами и ферментируют. После окончания ферментации суспензию термически обрабатывают и высушивают. В качестве продуцента биомассы для ферментации сывороточных вод применяют монокультуры родов Geotrichum, Saccharomyces, Bacillus или их консорциум, составленный в любом соотношении в количестве 5-10% к массе питательной среды, после ферментации суспензию нагревают до температуры 90-100°С в течение 10-20 мин и высушивают.The technical result is achieved by the fact that water or other reagents are added to pea or chickpea flour at a ratio of 1:10÷1:15, soluble protein compounds are extracted from the flour by any method, and the released whey water with a chemical composition containing 3-20% solids (CB), nitrogenous substances 7-22%, reducing sugars: glucose - 4-43%, fructose - 10-15%, galactose 4-5% of the total amount of carbohydrates, seeded with yeast and fermented. After the end of fermentation, the suspension is thermally treated and dried. As a biomass producer for the fermentation of whey water, monocultures of the genera Geotrichum, Saccharomyces, Bacillus or their consortium, composed in any ratio in the amount of 5-10% by weight of the nutrient medium, are used, after fermentation, the suspension is heated to a temperature of 90-100 ° C for 10- 20 min and dry.
Технический результат достигается также тем, что в сывороточные воды вносят твердый нерастворимый остаток в количестве 2-10% от их массы, образующийся, наряду с сывороткой, в процессе извлечения белка из экстракта, проводят кислотный гидролиз суспензии при рН 1,8-3,0 с выдерживанием в течение 10-30 мин при температуре 60-129°С или последовательный ферментативный гидролиз с целлюлолитическим и амилолитическим ферментными препаратами в концентрации 50-170 и 2-5 ед. активности на 1 г сухого вещества, соответственно, в течение 3,0-4 часов при 50-60°С и рН 5,0-6,0 при перемешивании; по окончании обработки рН суспензии доводят до 4,3, вносят водные растворы ксиланазного и глюкоамилазного ферментных препаратов из расчета 50 и 2,5 ед. активности на 1 г сухого вещества, обработку осуществляют в течение 3 часов при 55°С при перемешивании, полученную питательную среду обрабатывают при температуре 90-120°С в течение 10-20 мин, охлаждают, засевают монокультуры или их композиции.The technical result is also achieved by the fact that a solid insoluble residue is introduced into whey water in the amount of 2-10% of their mass, which is formed, along with whey, in the process of extracting protein from the extract, acid hydrolysis of the suspension is carried out at pH 1.8-3.0 with incubation for 10-30 min at a temperature of 60-129°C or sequential enzymatic hydrolysis with cellulolytic and amylolytic enzyme preparations at a concentration of 50-170 and 2-5 units. activity per 1 g of dry matter, respectively, for 3.0-4 hours at 50-60°C and pH 5.0-6.0 with stirring; at the end of the treatment, the pH of the suspension is adjusted to 4.3, aqueous solutions of xylanase and glucoamylase enzyme preparations are added at the rate of 50 and 2.5 units. activity per 1 g of dry matter, treatment is carried out for 3 hours at 55°C with stirring, the resulting nutrient medium is treated at a temperature of 90-120°C for 10-20 minutes, cooled, monocultures or their compositions are sown.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в:The technical result of the invention is:
- улучшении качества питательной среды и целевого продукта, достигаемого в результате повышения степени конверсии (модификации) нерастворимого остатка, содержащего крахмал, некрахмальные полисахариды и белки, в легкоусвояемые микроорганизмами водорастворимые восстанавливающие сахара и пептиды (аминокислоты) за счет проведения кислотного или ферментативного гидролиза;- improving the quality of the nutrient medium and the target product, achieved as a result of increasing the degree of conversion (modification) of the insoluble residue containing starch, non-starch polysaccharides and proteins, into easily digestible water-soluble reducing sugars and peptides (amino acids) by microorganisms due to acid or enzymatic hydrolysis;
- использовании вместо сыворотки зерновых культур более полноценной сыворотки зернобобовых культур (гороха, нута), содержащей большее количество усвояемых незаменимых аминокислот, растворимых углеводов, минеральных веществ;- the use of more complete whey of leguminous crops (peas, chickpeas) instead of the whey of grain crops, containing a greater amount of digestible essential amino acids, soluble carbohydrates, minerals;
- повышении массовой доли биологически полноценного белка, растворимых волокон, минеральных веществ в составе кормового концентрата, его усвояемости за счет более сбалансированного состава питательной среды и подбора рода микроорганизмов;- increasing the mass fraction of biologically complete protein, soluble fibers, minerals in the composition of the feed concentrate, its digestibility due to a more balanced composition of the nutrient medium and the selection of the type of microorganisms;
- введении в состав консорциума микроорганизмов спорогенной Bacillus subtilis для придания продукту пробиотических свойств;- introduction into the consortium of microorganisms of sporogenousBacillus subtilis forgiving the product probiotic properties;
- возможности получения новой линейки дешевых, но полноценных по составу, кормовых средств для животных, птицы, аквакультуры;- the possibility of obtaining a new line of cheap, but complete in composition, feed products for animals, poultry, aquaculture;
- снижении стоимости целевого кормового продукта и нагрузки на биосферу в результате безотходного способа переработки жидкого побочного продукта, высвобождающегося при производстве пищевого белка.- reducing the cost of the target feed product and the load on the biosphere as a result of a waste-free method for processing a liquid by-product released during the production of food protein.
Сыворотка и нерастворимый осадок бобовых культур, образующиеся при получении пищевого белкового концентрата, по составу превосходят сыворотку и нерастворимый осадок, которые высвобождаются при производстве крахмала и белка из зерновых культур (тритикале, овса, ячменя) по аналогичной технологии. В сыворотке из зернобобовых культур (горох, нут) в сумме содержится больше низкомолекулярных восстанавливающих сахаров (глюкоза, фруктоза, ксилоза, арабиноза, галактоза) и, соответственно, меньше высокомолекулярных соединений углеводной природы, к которым следует отнести и декстрины различной молекулярной массы (Фиг. 1). Последние будут труднее превращаться под действием ферментов микроорганизмов в новые синтетические вещества биомассы. Более активному синтезу биомассы будет способствовать и в 1,35-3,40 раза более высокое количество азотистых веществ, включая истинный белок, в сыворотке и в гидролизате, необходимых для построения биологически полноценных белков кормового продукта за счет большего их содержания и в исходном сырье зернобобовых, по сравнению с зерновыми культурами (тритикале, овес, ячмень) (20,1-24,0%, против 9,9-12,8%). Некрахмальные полисахариды (клетчатка, гемицеллюлозы), крахмал и, частично, белки нерастворимого остатка в процессе предварительного кислотного или ферментативного гидролиза гидролизуются с образованием более мелких восстанавливающих сахаров (гексоз, пентоз) и аминокислот и служат более эффективными питательными компонентами для микроорганизмов за счет меньшей их молекулярной массы.Whey and insoluble sediment of legumes, formed during the production of food protein concentrate, are superior in composition to whey and insoluble sediment, which are released during the production of starch and protein from cereals (triticale, oats, barley) using a similar technology. The whey from leguminous crops (peas, chickpeas) in total contains more low molecular weight reducing sugars (glucose, fructose, xylose, arabinose, galactose) and, accordingly, less high molecular weight carbohydrate compounds, which include dextrins of various molecular weights (Fig. 1). The latter will be more difficult to transform under the action of microbial enzymes into new synthetic biomass substances. A more active synthesis of biomass will also be facilitated by a 1.35-3.40 times higher amount of nitrogenous substances, including true protein, in the whey and in the hydrolyzate, which are necessary to build biologically complete proteins of the feed product due to their greater content in the raw materials of legumes. , compared with cereals (triticale, oats, barley) (20.1-24.0% vs. 9.9-12.8%). Non-starch polysaccharides (fiber, hemicelluloses), starch and, in part, proteins of the insoluble residue in the process of preliminary acid or enzymatic hydrolysis are hydrolyzed to form smaller reducing sugars (hexose, pentose) and amino acids and serve as more effective nutritional components for microorganisms due to their lower molecular weight. masses.
Полученный по разработанному способу на основе новой питательной среды кормовой концентрат превосходит аналогичный концентрат из зерновых культур по массовой доле белка (в 2,1 раза), меньшему содержанию липидов (в 2-5 раз), большему количеству растворимых волокон (на 40%), меньшему, соответственно, нерастворимых волокон и большей массовой доле золы (в 1,3-1,8 раза), отражающей содержание минеральных веществ, что положительно сказывается на питательности и усвояемости концентрата; последняя выше у нового концентрата на 12-17%, по сравнению с прототипом (Фиг. 2). Растворимые и нерастворимые волокна кормового концентрата нормализуют работу желудочно-кишечного тракта, способствуют детоксикации нежелательных соединений, выведению тяжелых металлов и радионуклидов, обеспечивая повышенную усвояемость кормов.The feed concentrate obtained by the developed method on the basis of a new nutrient medium surpasses the similar concentrate from grain crops in terms of protein mass fraction (2.1 times), lower lipid content (2-5 times), more soluble fibers (40%), less, respectively, insoluble fibers and a greater mass fraction of ash (1.3-1.8 times), reflecting the content of minerals, which positively affects the nutritional value and digestibility of the concentrate; the latter is higher in the new concentrate by 12-17% compared to the prototype (Fig. 2). Soluble and insoluble fibers of the feed concentrate normalize the functioning of the gastrointestinal tract, promote the detoxification of unwanted compounds, the removal of heavy metals and radionuclides, providing increased feed digestibility.
Введение в состав консорциума микроорганизмов спорогенного пробиотика Bacillus отдельно или с продуцентами родов Geotrichum, Saccharomyces, придает кормовому концентрату профилактические качества, так как его ферменты способствуют более полному перевариванию кормов, а синтезируемые пептиды и непептидные вещества с широким спектром противомикробной активности стимулируют нормальный рост кишечной микрофлоры (Севустьяненко А.В., 2016; Феоктистова Н.В. и др., 2017).The introduction of the sporogenous probiotic Bacillus into the composition of the consortium of microorganisms separately or with producers of the genera Geotrichum, Saccharomyces, gives the feed concentrate preventive qualities, since its enzymes contribute to a more complete digestion of feed, and synthesized peptides and non-peptide substances with a wide spectrum of antimicrobial activity stimulate the normal growth of intestinal microflora ( Sevustyanenko A.V., 2016; Feoktistova N.V. et al., 2017).
Способ предусматривает следующие технологические операции:The method includes the following technological operations:
К гороховой или нутовой муке при соотношении 1:10÷1:15 добавляют воду или другие реагенты, извлекают из муки растворимые белковые соединения любым способом, а к высвободившимся сывороточным водам с химическим составом, включающим 3-21% сухих веществ (СВ), из них азотистых веществ 8,62-22,48% и восстанавливающих сахаров (глюкозы, фруктозы, галактозы, арабинозы, ксилозы, мальтозы) 48,11-67,48% от общего количества углеводов, вносят нерастворимый остаток в количестве 2-10 % к их массе, проводят кислотный гидролиз суспензии при рН 1,8-3,0 с выдерживанием в течение 10-30 мин при температуре 60-129°С или ферментативный гидролиз целлюлолитическим и амилолитическим ферментными препаратами в концентрации 50-170 и 2-5 ед. активности на 1 г сухого вещества, соответственно; обработку осуществляют 3,0-4,0 часа при 50-60°С и рН 5,0-6,0 при перемешивании; по окончании обработки рН суспензии доводят до 4,3-5,0, вносят ксиланазный и глюкоамилазный ферментные препараты из расчета 50-70 и 2-4 ед. активности на 1 г сухого вещества, обработку осуществляют в течение 3-4 часов при 55-60°С при перемешивании; полученную питательную среду обрабатывают при температуре 90-120°С в течение 10-20 мин, охлаждают и засевают монокультурами родов Geotrichum, Saccharomyces, Bacillus или их консорциумом, составленным в любом соотношении в количестве 5-10% к массе питательной среды, после ферментации суспензию нагревают до температуры 90-100°С в течение 10-20 мин и высушивают до влажности 5-10 %.Water or other reagents are added to pea or chickpea flour at a ratio of 1:10 ÷ 1:15, soluble protein compounds are extracted from the flour by any method, and to the released whey water with a chemical composition, including 3-21% dry matter (DS), from of nitrogenous substances 8.62-22.48% and reducing sugars (glucose, fructose, galactose, arabinose, xylose, maltose) 48.11-67.48% of the total amount of carbohydrates, contribute an insoluble residue in the amount of 2-10% to their mass, acid hydrolysis of the suspension is carried out at pH 1.8-3.0 with keeping for 10-30 minutes at a temperature of 60-129 ° C or enzymatic hydrolysis with cellulolytic and amylolytic enzyme preparations at a concentration of 50-170 and 2-5 units. activity per 1 g of dry matter, respectively; processing is carried out for 3.0-4.0 hours at 50-60°C and pH 5.0-6.0 with stirring; at the end of the treatment, the pH of the suspension is adjusted to 4.3-5.0, xylanase and glucoamylase enzyme preparations are added at the rate of 50-70 and 2-4 units. activity per 1 g of dry matter, processing is carried out for 3-4 hours at 55-60°C with stirring; the resulting nutrient medium is treated at a temperature of 90-120 ° C for 10-20 minutes, cooled and inoculated with monocultures of the genera Geotrichum, Saccharomyces, Bacillus or their consortium, compiled in any ratio in the amount of 5-10% by weight of the nutrient medium, after fermentation, the suspension heated to a temperature of 90-100°C for 10-20 minutes and dried to a moisture content of 5-10%.
Пример 1Example 1
К гороховой муке при соотношении 1:10 добавляют воду или другие реагенты, извлекают из муки растворимые белковые соединения любым способом, а к высвободившимся сывороточным водам с химическим составом, включающим 3-21% сухих веществ (СВ), из них азотистых веществ 8,62-22,48%, восстанавливающих сахаров (глюкозы, фруктозы, галактозы, арабинозы, ксилозы, мальтозы) 48,11-67,48% от общего количества углеводов, вносят нерастворимый остаток в количестве 2% от их массы, проводят кислотный гидролиз суспензии при рН 3,0 с выдерживанием в течение 10 мин при температуре 60-129°С или ферментативный гидролиз с целлюлолитическим и амилолитическим ферментными препаратами в концентрации 50 и 2 ед. активности на 1 г сухого вещества, соответственно; обработку осуществляют 3,0 часа при 50°С и рН 5,0 при перемешивании; по окончании обработки рН суспензии доводят до 4,3, вносят ксиланазный и глюкоамилазный ферментные препараты из расчета 50 и 2,5 ед. активности на 1 г сухого вещества, обработку осуществляют в течение 3 часов при 55°С при перемешивании; полученную питательную среду обрабатывают при температуре 90-120°С в течение 10-20 мин, охлаждают и засевают монокультурой Geotrichum fermentans в количестве 5% к массе питательной среды, после ферментации суспензию нагревают до температуры 90°С в течение 10 мин и высушивают.Water or other reagents are added to pea flour at a ratio of 1:10, soluble protein compounds are extracted from the flour by any method, and to the released whey water with a chemical composition that includes 3-21% dry matter (DM), of which nitrogenous substances 8.62 -22.48%, reducing sugars (glucose, fructose, galactose, arabinose, xylose, maltose) 48.11-67.48% of the total amount of carbohydrates, an insoluble residue is added in the amount of 2% of their mass, acid hydrolysis of the suspension is carried out at pH 3.0 with incubation for 10 minutes at a temperature of 60-129°C or enzymatic hydrolysis with cellulolytic and amylolytic enzyme preparations at a concentration of 50 and 2 units. activity per 1 g of dry matter, respectively; processing is carried out for 3.0 hours at 50°C and pH 5.0 with stirring; at the end of the treatment, the pH of the suspension is adjusted to 4.3, xylanase and glucoamylase enzyme preparations are added at the rate of 50 and 2.5 units. activity per 1 g of dry matter, the treatment is carried out for 3 hours at 55°C with stirring; the resulting nutrient medium is treated at a temperature of 90-120°C for 10-20 minutes, cooled and inoculated with a Geotrichum fermentans monoculture in an amount of 5% by weight of the nutrient medium, after fermentation, the suspension is heated to a temperature of 90°C for 10 minutes and dried.
Высушенный кормовой концентрат представляет собой рассыпчатый порошок светло-кремового цвета с приятным запахом дрожжей. Концентрат содержит на СВ: белка 47%, углеводов 35%, из них растворимых волокон 17%, липидов 10%, золы 8%.The dried feed concentrate is a friable powder of light cream color with a pleasant smell of yeast. The concentrate contains on the SV: protein 47%, carbohydrates 35%, of which soluble fibers 17%,
Пример 2Example 2
К нутовой муке при соотношении 1:12 добавляют воду или другие реагенты, извлекают из муки растворимые белковые соединения любым способом, а к высвободившимся сывороточным водам с химическим составом, включающим 3-21% сухих веществ (СВ), из них азотистых веществ 8,62-22,48%, восстанавливающих сахаров (глюкозы, фруктозы, галактозы, арабинозы, ксилозы, мальтозы) 48,11-67,48% от общего количества углеводов, вносят нерастворимый остаток в количестве 4,5% от их массы, проводят кислотный гидролиз суспензии при рН 2,5 с выдерживанием в течение 15 мин при температуре 60-129°С или ферментативный гидролиз с целлюлолитическим и амилолитическим ферментными препаратами в концентрации 90 и 3 ед. активности на 1 г сухого вещества, соответственно; обработку осуществляют 3,5 часа при 55°С и рН 5,5 при перемешивании; по окончании обработки рН суспензии доводят до 4,5, вносят ксиланазный и глюкоамилазный ферментные препараты из расчета 60 и 3 ед. активности на 1 г сухого вещества, обработку осуществляют в течение 3,5 часов при 60°С при перемешивании, полученную питательную среду обрабатывают при температуре 90-120°С в течение 10-20 мин, охлаждают и засевают монокультурой Geotrichum candidum в количестве 6,5% к массе питательной среды, после ферментации суспензию нагревают до температуры 90°С в течение 10 мин и высушивают.Water or other reagents are added to chickpea flour at a ratio of 1:12, soluble protein compounds are extracted from the flour by any method, and to the released whey water with a chemical composition that includes 3-21% dry matter (DM), of which nitrogenous substances are 8.62 -22.48%, reducing sugars (glucose, fructose, galactose, arabinose, xylose, maltose) 48.11-67.48% of the total amount of carbohydrates, make an insoluble residue in the amount of 4.5% of their mass, carry out acid hydrolysis suspensions at pH 2.5 with aging for 15 minutes at a temperature of 60-129°C or enzymatic hydrolysis with cellulolytic and amylolytic enzyme preparations at a concentration of 90 and 3 units. activity per 1 g of dry matter, respectively; processing is carried out for 3.5 hours at 55°C and pH 5.5 with stirring; at the end of the treatment, the pH of the suspension is adjusted to 4.5, xylanase and glucoamylase enzyme preparations are added at the rate of 60 and 3 units. activity per 1 g of dry matter, treatment is carried out for 3.5 hours at 60°C with stirring, the resulting nutrient medium is treated at a temperature of 90-120°C for 10-20 minutes, cooled and inoculated with Geotrichum candidum monoculture in the amount of 6, 5% by weight of the nutrient medium, after fermentation, the suspension is heated to a temperature of 90°C for 10 min and dried.
Высушенный кормовой концентрат представляет собой рассыпчатый порошок светло-кремового цвета с приятным запахом дрожжей. Концентрат содержит на СВ: белка 53%; углеводов 29%, из них растворимых волокон 14%; липидов 8%; золы 10%.The dried feed concentrate is a friable powder of light cream color with a pleasant smell of yeast. The concentrate contains on SV: protein 53%; carbohydrates 29%, of which soluble fiber 14%;
Пример 3Example 3
К гороховой муке при соотношении 1:13 добавляют воду или другие реагенты, извлекают из муки растворимые белковые соединения любым способом, а к высвободившимся сывороточным водам с химическим составом, включающим 3-21% сухих веществ (СВ), из них азотистых веществ 8,62-22,48%, восстанавливающих сахаров (глюкозы, фруктозы, галактозы, арабинозы, ксилозы, мальтозы) 48,11-67,48% от общего количества углеводов, вносят нерастворимый остаток в количестве 7,0% от их массы, проводят кислотный гидролиз суспензии при рН 2,0 с выдерживанием в течение 20 мин при температуре 60-129°С или ферментативный гидролиз с целлюлолитическим и амилолитическим ферментными препаратами в концентрации 130 и 4 ед. активности на 1 г сухого вещества, соответственно; обработку осуществляют 4,0 часа при 55°С и рН 6,0 при перемешивании; по окончании обработки рН суспензии доводят до 4,7, вносят ксиланазный и глюкоамилазный ферментный препарат из расчета 65 и 3,5 ед. активности на 1 г сухого вещества, обработку осуществляют в течение 3,5 часов при 60°С при перемешивании; полученную питательную среду обрабатывают при температуре 90-120°С в течение 10-20 мин, охлаждают и засевают культурами Saccharomyces uvarum и Bacillus licheniformi в соотношении 3:1 в количестве 8% к массе питательной среды, после ферментации суспензию нагревают до температуры 90°С в течение 10 мин и высушивают.Water or other reagents are added to pea flour at a ratio of 1:13, soluble protein compounds are extracted from the flour by any method, and to the released whey water with a chemical composition that includes 3-21% dry matter (DM), of which nitrogenous substances 8.62 -22.48%, reducing sugars (glucose, fructose, galactose, arabinose, xylose, maltose) 48.11-67.48% of the total amount of carbohydrates, an insoluble residue is added in the amount of 7.0% of their mass, acid hydrolysis is carried out suspensions at pH 2.0 with aging for 20 minutes at a temperature of 60-129°C or enzymatic hydrolysis with cellulolytic and amylolytic enzyme preparations at a concentration of 130 and 4 units. activity per 1 g of dry matter, respectively; processing is carried out for 4.0 hours at 55°C and pH 6.0 with stirring; at the end of the treatment, the pH of the suspension is adjusted to 4.7, the xylanase and glucoamylase enzyme preparation is added at the rate of 65 and 3.5 units. activity per 1 g of dry matter, the treatment is carried out for 3.5 hours at 60°C with stirring; the resulting nutrient medium is treated at a temperature of 90-120°C for 10-20 minutes, cooled and inoculated with cultures of Saccharomyces uvarum and Bacillus licheniformi in a ratio of 3:1 in an amount of 8% by weight of the nutrient medium, after fermentation, the suspension is heated to a temperature of 90°C for 10 min and dry.
Высушенный кормовой концентрат представляет собой рассыпчатый порошок светло-кремового цвета с приятным запахом дрожжей. Концентрат содержит на СВ: белка 59%; углеводов 24%, из них растворимых волокон 7%; липидов 5%; золы 12%.The dried feed concentrate is a friable powder of light cream color with a pleasant smell of yeast. The concentrate contains on SV: protein 59%; carbohydrates 24%, of which
Пример 4Example 4
К нутовой муке при соотношении 1:15 добавляют воду или другие реагенты, извлекают из муки растворимые белковые соединения любым способом, а к высвободившимся сывороточным водам с химическим составом, включающим 3-21% сухих веществ (СВ), из них азотистых веществ 8,62-22,48%, восстанавливающих сахаров (глюкозы, фруктозы, галактозы, арабинозы, ксилозы, мальтозы) 48,11-67,48% от общего количества углеводов, вносят нерастворимый остаток в количестве 10% от их массы, проводят кислотный гидролиз суспензии при рН 1,8 с выдерживанием в течение 30 мин при температуре 60-129°С или ферментативный гидролиз с целлюлолитическим и амилолитическим ферментными препаратами в концентрации 170 и 5 ед. активности на 1 г сухого вещества, соответственно; обработку осуществляют 4,0 часа при 60°С и рН 5,5 при перемешивании; по окончании обработки рН суспензии доводят до 5,0, вносят ксиланазный и глюкоамилазный ферментные препараты, из расчета 70 и 4 ед. активности на 1 г сухого вещества, обработку осуществляют в течение 4 часов при 60°С при перемешивании; полученную питательную среду обрабатывают при температуре 90-120°С в течение 10-20 мин, охлаждают и засевают культурами Saccharomyces cerevisiae и Bacillus subtilis в соотношении 1:1 в количестве 10% к массе питательной среды, после ферментации суспензию нагревают до температуры 90°С в течение 10 мин и высушивают.Water or other reagents are added to chickpea flour at a ratio of 1:15, soluble protein compounds are extracted from the flour by any method, and to the released whey water with a chemical composition that includes 3-21% dry matter (DM), of which nitrogenous substances are 8.62 -22.48%, reducing sugars (glucose, fructose, galactose, arabinose, xylose, maltose) 48.11-67.48% of the total amount of carbohydrates, an insoluble residue is added in the amount of 10% of their mass, acid hydrolysis of the suspension is carried out at pH 1.8 with incubation for 30 minutes at a temperature of 60-129°C or enzymatic hydrolysis with cellulolytic and amylolytic enzyme preparations at a concentration of 170 and 5 units. activity per 1 g of dry matter, respectively; processing is carried out for 4.0 hours at 60°C and pH 5.5 with stirring; at the end of the treatment, the pH of the suspension is adjusted to 5.0, xylanase and glucoamylase enzyme preparations are added, at the rate of 70 and 4 units. activity per 1 g of dry matter, the treatment is carried out for 4 hours at 60°C with stirring; the resulting nutrient medium is treated at a temperature of 90-120°C for 10-20 minutes, cooled and inoculated with cultures of Saccharomyces cerevisiae and Bacillus subtilis in a ratio of 1:1 in an amount of 10% by weight of the nutrient medium, after fermentation, the suspension is heated to a temperature of 90°C for 10 min and dry.
Высушенный кормовой концентрат представляет собой рассыпчатый порошок светло-кремового цвета с приятным запахом дрожжей. Концентрат содержит на СВ: белка 65%, углеводов 18%, из них растворимых волокон 10%, липидов 2%, золы 15%.The dried feed concentrate is a friable powder of light cream color with a pleasant smell of yeast. The concentrate contains on the SV: protein 65%, carbohydrates 18%, of which
Белки концентратов содержали 18 аминокислот: глютаминовую, аспарагиновую кислоты, глицин, пролин, лизин и др. Скор для всех незаменимых аминокислот обоих концентратов из вторичных продуктов переработки зернобобовых культур был выше 100% (Фиг. 3), что указывало на высокую биологическую ценность концентратов. У концентрата из биомассы зерна тритикале скор для треонина, лизина, лейцина, изолейцина, валина и ароматических аминокислот был также выше 100%, тогда как у незаменимых серосодержащих аминокислот (цистина+метионина), гистидина и триптофана прототипа скор был меньше 100% (51-90%), что указывает на биологическую неполноценность белков последнего концентрата.The proteins of the concentrates contained 18 amino acids: glutamic, aspartic acids, glycine, proline, lysine, etc. The score for all essential amino acids of both concentrates from the secondary products of processing of leguminous crops was above 100% (Fig. 3), which indicated a high biological value of the concentrates. In the triticale grain biomass concentrate, the score for threonine, lysine, leucine, isoleucine, valine and aromatic amino acids was also above 100%, while for the essential sulfur-containing amino acids (cystine + methionine), histidine and tryptophan of the prototype, the score was less than 100% (51- 90%), which indicates the biological inferiority of the proteins of the last concentrate.
Жирнокислотный состав нутового концентрата был представлен 10 компонентами, горохового - 30 соединениями, среди которых на долю жирных кислот у первого концентрата приходилось 92,5%, у второго концентрата - 97,0%. У нутового концентрата соотношение суммы насыщенных (25,40%) и ненасыщенных жирных кислот (67,09%) равнялось 1:2,6, содержание омега-6 жирных кислот (линолевой кислоты) - 41,26%, у горохового концентрата, соответственно, соотношение 1:3 (23,5/71,67) и омега-6 жирные кислоты - 19,73%, соотношение насышенные: ненасыщенные жирные кислоты у зерновых культур (прототипа) 27/73:43, равное 1:2,7. Содержание цис-изомеров в концентратах из зернобобовых культур 91-93%, транс-изомеров - 5-7%, соотношение насыщенные: ненасыщенные жирные кислоты - 1:2,6-1:3,0. Таким образом, по составу и виду жирных кислот оба концентрата, как и концентраты из вторичных продуктов переработки зерновых культур, приближаются к пищевым маслам и жирам, в частности к соевому маслу.The fatty acid composition of chickpea concentrate was represented by 10 components, pea - 30 compounds, among which the share of fatty acids in the first concentrate accounted for 92.5%, in the second concentrate - 97.0%. In chickpea concentrate, the ratio of the sum of saturated (25.40%) and unsaturated fatty acids (67.09%) was 1:2.6, the content of omega-6 fatty acids (linoleic acid) was 41.26%, in pea concentrate, respectively , the ratio of 1:3 (23.5/71.67) and omega-6 fatty acids - 19.73%, the ratio of saturated: unsaturated fatty acids in cereals (prototype) 27/73:43, equal to 1:2.7 . The content of cis-isomers in concentrates from leguminous crops is 91-93%, trans-isomers - 5-7%, the ratio of saturated:unsaturated fatty acids - 1:2.6-1:3.0. Thus, in terms of the composition and type of fatty acids, both concentrates, as well as concentrates from by-products of cereal processing, approach edible oils and fats, in particular, soybean oil.
Минеральный состав концентратов включает макро- и микроэлементы (Фиг. 4). В концентратах из зернобобовых культур содержится значительно больше натрия, калия, магния, кобальта, цинка, меди, марганца, кобальта, никеля, и меньше железа и хрома. На значительно большее содержание минеральных элементов в концентратах из зернобобовых культур (гороха и нута) указывает большая величина зольности новых белковых концентратов.The mineral composition of concentrates includes macro- and microelements (Fig. 4). Concentrates from legumes contain significantly more sodium, potassium, magnesium, cobalt, zinc, copper, manganese, cobalt, nickel, and less iron and chromium. A significantly higher content of mineral elements in concentrates from leguminous crops (peas and chickpeas) is indicated by a high ash content of new protein concentrates.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2791226C1 true RU2791226C1 (en) | 2023-03-06 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2580160C2 (en) * | 2014-07-02 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова" | Method for preparation of fodder yeast |
RU2673125C1 (en) * | 2017-06-28 | 2018-11-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН | Method for producing microbe plant supplement for animals |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2580160C2 (en) * | 2014-07-02 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова" | Method for preparation of fodder yeast |
RU2673125C1 (en) * | 2017-06-28 | 2018-11-22 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН | Method for producing microbe plant supplement for animals |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
DELYUS SHARIPOV, Features of concentrate feeding in an automatic milking system with free cow traffic, BIO Web of Conferences 27, 00010 (2020) FIES 2020, c.1-4 https://doi.org/10.1051/bioconf/20202700010. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11078500B2 (en) | Method for the simultaneous production of ethanol and a fermented, solid product | |
Spalvins et al. | Single cell protein production from waste biomass: review of various agricultural by-products | |
Godoy et al. | Agricultural residues as animal feed: protein enrichment and detoxification using solid-state fermentation | |
Nasseri et al. | Single cell protein: production and process | |
Upadhyaya et al. | Microbial protein: a valuable component for future food security | |
US20160374364A1 (en) | Method of and system for producing a high value animal feed additive from a stillage in an alcohol production process | |
US10820610B2 (en) | Ingredients for animal feed compositions | |
Zhou et al. | Corn steep liquor: Green biological resources for bioindustry | |
Raziq et al. | 02. Single cell protein (SCP) production and potential substrates: A comprehensive review | |
CN111345395A (en) | Production method of fiber-containing ruminant fermented feed | |
US20210284700A1 (en) | Barley Protein Production Process | |
EP2958438A1 (en) | Mycotoxin-binders | |
Ugbogu et al. | A review of microbial protein production: prospects and challenges | |
WO2019121697A1 (en) | Process for industrial production of food-graded fungal biomass | |
US20200109428A1 (en) | Process for producing high protein biomass from starch-containing cereal materials by yeast strains | |
RU2791226C1 (en) | Method for obtaining fodder concentrate | |
CN102058018A (en) | Animal feed additive and application thereof | |
Shinya et al. | Bioprocess development with special yeasts for cassava bagasse enrichment nutritional to use in animal feed | |
Heringer et al. | Valorization of spent Brewers yeast in the integrated production of the fungal exopolysaccharide (1→ 6)-β-D-glucan (lasiodiplodan) and single-cell protein | |
Dumitrache et al. | Protein Sources for Animal Feed: Yeast Biomass of Beer and/or Wine-Review | |
RU2673125C1 (en) | Method for producing microbe plant supplement for animals | |
Ravi et al. | Assessment of microbial biomass for production of ecofriendly single-cell protein, bioenergy, and other useful products | |
JP2023039161A (en) | Method for producing high-protein soybean meal | |
JP2021137001A (en) | High protein rapeseed meal producing method | |
Younes | Single Cell Protein: Production and Process |