Способ получения кормовой добавки (варианты) и кормовая добавка (варианты)

Способ получения кормовой добавки (варианты) и кормовая добавка (варианты)

Реферат

Изобретения относятся к области получения кормовых добавок и могут быть использованы в качестве биологически активных кормовых добавок в рационах питания в птицеводстве, животноводстве, звероводстве, рыбоводстве.

Известен способ получения продуктов из древесной хвойной зелени, например натурального хвойного экстракта, хлорофилло-каротиновой пасты и хвойной витаминной муки (RU 2041646, А23К 1/00, 1992.12.30). Способ предусматривает двухстадийную экстракцию древесной зелени пихты и сосны. Это повышает выход экстрактивных веществ, при сохранении биологически активных веществ от разрушения, и позволяет более эффективно использовать отработанную древесную зелень.

Полученные экстракты в дальнейшем могут быть использованы в рационах питания птиц, животных, пушных зверей.

Известен способ переработки грубого растительного сырья, частности хвои, в высокопитательные корма с повышенным содержанием протеина (RU 2088106, А23К 1/12, 1995.03.24). Сущность способа заключается в следующем. Хвойно-веточную массу (ХВМ) измельчают на частицы размером 5×(4-6) см, после этого обрабатывают в диспергаторной установке в течение 7-10 минут, разделяют на фазы, твердую фазу ХВМ инокулируют штаммом гриба Pleurotus ostreatus (Fr), культивирование ведут в течение 16 дней.

Однако хвойная кормовая добавка обладает специфическим хвойным запахом и неприятным жгучим привкусом, которые должны быть замаскированы, чтобы животные могли беспрепятственно потреблять эти вещества. Кроме того, проблемой является дозирование пастообразных веществ и их равномерное распределение в сухих кормах, учитывая их вязкую консистенцию.

С целью маскировки запаха и вкуса экстрактов хвойной зелени, а также с целью удобства и равномерности их дозирования при малых концентрациях было осуществлено микрокапсулирование этих продуктов.

Известно микрокапсулирование экстрактов хвойной зелени (RU №2021736, 1993.07.15, А23К 1/00, 1/14) в оболочку, содержащую желатин и дубитель, при следующем соотношении ингредиентов, масс.%: экстракт хвойной зелени 75,0-92,0, желатин 5,0-20,0, дубитель 0,5-5,0.

В этом патенте в качестве основного биологически активного вещества (БАВ) используется водонерастворимый продукт экстракции хвойной зелени с помощью органических растворителей (бензина) после отделения из экстрактов восков и удаления растворителя и эфирных масел. Микрокапсулирование осуществляют путем формирования в водной среде оболочки из водорастворимого полимера - желатина на поверхности частиц (ядра) концентрата хвойной зелени, предварительно диспергированного в водной среде до размеров 100-2000 мкм. Затем следуют стадии дубления оболочки, промывки капсул, выделения микрокапсул и сушки. Полученный микрокапсулированный препарат устойчив в кислотной среде желудочного сока, но легко гидролизуется в щелочной среде кишечника, где происходит усвоение БАВ. Этот препарат является эффективным, что показано на примерах повышения качества шкурковой продукции на норках, а также на увеличении прироста мясной продукции на цыплятах.

Однако известный способ, несмотря на положительный результат от применения микрокапсулирования, имеет ряд существенных ограничений и недостатков:

- технологический процесс является дорогим из-за его многостадийности и длительности стадий по времени;

- наличие большого количества сточных вод, которые требуют уничтожения, так как они не могут быть использованы повторно;

- большой разброс по основным физико-химическим показателям сырья (из-за сезонности, природы сырья и ареала произрастания), что требует постоянной перестройки технологического процесса на стадиях получения эмульсии и формирования оболочки микрокапсул.

Задачами настоящего изобретения являются устранение указанных выше недостатков технологического процесса получения кормовой добавки.

Поставленные задачи решены следующим образом.

Вариант 1. Способ получения кормовой добавки включает переработку экстрактов хвойной зелени и отличается тем, что осуществляют микрогранулирование нейтрализованного экстракта хвойной зелени с использованием водорастворимой полимерной матрицы-связующего в виде водного раствора, которую совмещают с вышеуказанным экстрактом, а затем полученную смесь вводят каплями в водный раствор сшивающего агента, при этом в качестве полимерной матрицы-связующего используют альгинат натрия или комплекс типа белок-анионный полисахарид, состоящий из желатина и альгината натрия, и в качестве сшивающего агента используют водорастворимые соли кальция (ионы кальция), обеспечивающие получение нерастворимой матрицы микрогранул, причем полученные высушенные гранулы содержат следующие компоненты, масс.% (в пересчете на сухое вещество):

Экстракты из хвойной зелени	70-90
Полимерная матрица-связующее	9-25
Сшивающий агент (в пересчете на ион кальция Са2+)	0,04-0,10

Вариант 2. Способ получения кормовой добавки включает переработку экстрактов хвойной зелени и отличается тем, что осуществляют микрогранулирование нейтрализованного экстракта хвойной зелени с использованием водорастворимой полимерной матрицы-связующего в виде водного раствора, которую совмещают с вышеуказанным экстрактом, а затем полученную смесь вводят каплями в водный раствор сшивающего агента, при этом в качестве полимерной матрицы-связующего используют комплекс типа белок-анионный полисахарид, состоящий из желатина и альгината натрия, и в качестве сшивающего агента используют водорастворимые соли железа, (ионы железа), обеспечивающие получение нерастворимой матрицы микрогранул, причем полученные высушенные гранулы содержат следующие компоненты, масс.% (в пересчете на сухое вещество):

Экстракты из хвойной зелени	70-90
Полимерная матрица-связующее	9-25
Сшивающий агент (в пересчете на ион железа Fe3+)	0,05-0,50.

Кормовая добавка, полученная по способу варианта 1, содержит биологически активное вещество - экстракты хвойной зелени и отличается тем, что она содержит следующие компоненты, масс.% (в пересчете на сухое вещество):

Экстракты из хвойной зелени	70-90
Полимерная матрица-связующее	9-25
Сшивающий агент (в пересчете на ион кальция Са2+)	0,04-0,10.

Кроме того, полимерная матрица-связующее содержит альгинат натрия или альгинат натрия с желатином, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Альгинат натрия	9-25
Желатин	0-10,

и в качестве сшивающего агента водорастворимые или частично растворимые в воде соли кальция.

Кроме того, полимерная матрица-связующее содержит альгинат натрия или альгинат натрия с желатином, взятые в массовом соотношении 4:1 до 3:2.

Кроме того, в качестве источника ионов кальция Са²⁺ используют водорастворимые или частично растворимые в воде соли кальция и различных неорганических кислот - кальция дихлорид, кальция глицерофосфат, а также органических кислот, таких как алифатические, например кальция ацетат, оксикислот, например молочной, глюконовой, ароматических, например бензойной, салициловой, ацетил-о-салициловой, в концентрациях, необходимых для обеспечения в ванне с раствором сшивающего агента концентрации ионов кальция Са²⁺ в пределах 0,4-1,0 масс.%.

Кормовая добавка, полученная по способу варианта 2, содержит биологически активное вещество - экстракты хвойной зелени и отличается тем, что она содержит следующие компоненты, масс.% (в пересчете на сухое вещество):

Экстракты из хвойной зелени	70-90
Полимерная матрица-связующее	9-25
Сшивающий агент (в пересчете на ион железа Fe3+)	0,05-0,50

Кроме того, полимерная матрица-связующее содержит альгинат натрия с желатином, взятые в массовом соотношении 4:1 до 3:2, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Альгинат натрия	6-18
Желатин	2-12,

и в качестве сшивающего агента водорастворимые или частично растворимые в воде соли железа.

Кроме того, в качестве источника ионов железа Fe³⁺ используют водорастворимые или частично растворимые в воде соли железа и неорганических кислот, например соляной, серной, в том числе смешанные соли типа квасцов, в концентрациях, необходимых для обеспечения в ванне с раствором сшивающего агента концентрации ионов железа Fe³⁺ в пределах 0,5-5,0 масс.%.

В предлагаемом способе в качестве экстрактов хвойной зелени могут быть использованы экстракты, полученные из зелени различных хвойных пород с использованием разных экстрагентов. Полученные экстракты переводят в водорастворимую форму путем их нейтрализации водным раствором едкого натра до значения рН 8-10 и тем самым превращают их в водосодержащие пасты. Основными ингредиентами для кормовой добавки в этих пастах являются хлорофилл и производные хлорофилла, каротин и каротиноиды, флаваноиды, полипренолы, а также витамины К, С, Р, витамины группы В, токоферол (провитамин Е).

Микрогранулирование нейтрализованного экстракта хвойной зелени осуществляют применением водорастворимой полимерной матрицы-связующего, которую совмещают с указанным экстрактом, а затем объединенную систему, представляющую собой смесь нейтрализованного экстракта хвойной зелени и полимерной матрицы-связующего в виде водного раствора, вводят каплями в водный раствор сшивающего агента.

Возможны два варианта реализации способа получения кормовой добавки.

В первом варианте в качестве водорастворимой полимерной матрицы-связующего используют либо водный раствор альгината натрия, либо комплекс типа белок-анионный полисахарид, состоящий из желатина и альгината натрия, взятых в массовом соотношении 4:1 до 3:2, и в качестве сшивающего агента используют водорастворимые соли кальция. Последние обеспечивают получение нерастворимой полимерной матрицы микрогранул за счет реакции между ионом кальция Са²⁺ с карбоксильными группами альгината натрия.

Было установлено, что процесс взаимодействия иона кальция Са²⁺ с кислотными группами протекает практически мгновенно, создавая на поверхности микрогранулы барьер, препятствующий дальнейшему более глубокому проникновению ионов Са²⁺ внутрь микрогранулы и образованию более плотно сшитой сетчатой структуры. В условиях формирования гранул желатин играет роль регулятора скорости распада микрогранул в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ).

В качестве источника ионов кальция Са²⁺ используют водорастворимые или частично растворимые в воде соли кальция и различных неорганических кислот, таких как кальция дихлорид, кальция глицерофосфат, а также органических кислот, таких как алифатические (например, кальция ацетат), оксикислот (например, молочной, глюконовой), ароматических (например, бензойной, салициловой, ацетил-о-салициловой) в таких концентрациях, чтобы обеспечить в ванне с раствором сшивающего агента концентрацию ионов кальция Са²⁺ в пределах 0,4-1,0 масс.%. Возможно многократное использование растворов солей кальция с корректировкой концентраций ионов кальция, что обеспечивает практически безотходность процесса.

Во втором варианте в качестве водорастворимой полимерной матрицы-связующего используют комплекс типа белок-анионный полисахарид, состоящий из желатина и альгината натрия, взятых в массовом соотношении 4:1 до 3:2, и в качестве сшивающего агента используют водорастворимые соли железа. В случае применения солей железа в качестве сшивающего агента сшивка полимерной матрицы осуществляется за счет взаимодействия ионов железа с функциональными группами желатина.

При этом скорость процесса сшивания ионами железа меньше, чем при сшивании матрицы, за счет взаимодействия альгината натрия с ионами кальция, что дает возможность регулирования глубины сшивки для управления конечными свойствами микрогранул и режимами технологического процесса.

С физиологической точки зрения, микрогранулирование кормовой добавки обеспечивает эффективность ее сохранения в среде желудочного сока (при рН˜1,5 в присутствии пепсина) в течение не более 1 часа, чтобы не разрушались биологически активные вещества, и, напротив, за счет полной деструкции в среде сока двенадцатиперстной кишки (при рН˜7,5 в присутствии панкреатина) в течение не более 3 часов (чтобы обеспечить всасывание добавки через стенки кишечника).

Поведение микрогранулированной кормовой добавки на основе экстрактов хвойной зелени было проверено при температуре 37°С в среде желудочного и кишечного соков. Данные приведены в таблице 1.

Таблица 1Поведение микрогранулированной кормовой добавки в среде желудочного и кишечного соков (in vitro)
Выдержка в желудочном соке	В течение 1 часа гранулы остаются целыми. Окружающий сок остается прозрачным и бесцветным.
Выдержка в кишечном соке	В течение 50 минут гранулы полностью разрушаются. Окружающий сок начинает окрашиваться в зеленый цвет с самого начала процесса выдержки.

Предлагаемые изобретения поясняются примерами.

В таблице 2 приведены составы, полученные с применением различных водорастворимых солей кальция при различном массовом соотношении между экстрактом хвойной зелени и полимерной матрицей-связующим, а также при различном массовом соотношении между альгинатом натрия и желатином в составе связующего, рецептуры кормовых добавок, отражающие вариации как по содержанию компонентов в микрогранулах, так и по природе и содержанию солей кальция, используемых для пространственной сшивки полимерной матрицы, которые входят в осадительную ванну.

Таблица 2
Компоненты	Содержание компонентов, масс.%
Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5	Пример 6	Пример 7
Экстракт хвойной зелени (в пересчете на сухое вещество)	80	80	85	85	75	75	80
Альгинат натрия (сухое вещество)	15,94	11,98	8,93	11,95	14,97	24,93	15,95
Желатин (сухое вещество)	3,99	7,98	5,97	2,98	9,98	0	3,99
Сшивающий агент (в пересчете на содержание иона Са2+	0,07	0,04	0,10	0,07	0,05	0,07	0,06
Состав ванны с солями кальция
Наименование солей	Содержание соли кальция, масс.%/содержание иона Са2+, масс.%
Пример 1	Пример 2	Пример 3	Пример 4	Пример 5	Пример 6	Пример 7
Кальция дихлорид CaCl2	2,0/0,72
Кальция глицерофосфат СаРО3-O-С3Н5(ОН)2		3,60/0,72
Кальция ацетат (СН3СОО)2Са			1,6/0,4
Кальция бензонат (С6Н5СОО)2Са				3,52/0,5
Кальция глюконат ((СН2OHCHOH)4СОО)2Са					7,6/0,7
Кальция лактат (СН3CHOHCOO)2Са						5,56/1,0
Кальция ацетилсалицилат (СН3-O-СО-С6Н4-СОО)2Са							6,0/0,6

Примечание: любой из приведенных в таблице составов растворов солей кальция пригоден для формирования микрогранул составов, представленных в примерах 1-7.

В таблице 3 приведены составы, полученные с применением различных водорастворимых солей железа при различном массовом соотношении между экстрактом хвойной зелени и полимерной матрицей-связующим, а также при различном массовом соотношении между альгинатом натрия и желатином в составе связующего, рецептуры нескольких кормовых добавок, отражающих вариации как по содержанию компонентов в микрогранулах, так и по природе и содержанию солей железа, используемых для пространственной сшивки полимерной матрицы, которые входят в осадительную ванну.

Таблица 3
Компоненты	Содержание компонентов, масс.%
Пример 8	Пример 9	Пример 10	Пример 11
Экстракт хвойной зелени (в пересчете на сухое вещество)	85	85	80	80
Альгинат натрия (сухое вещество)	8,97	8,97	15,96	15,94
Желатин (сухое вещество)	5,98	5,98	3,98	3,96
Сшивающий агент (в пересчете на содержание иона Fe3+)	0,05	0,05	0,06	0,1
Состав ванны с солями железа
Наименование солей	Содержание соли железа, масс.%/содержание иона Fe3+, масс.%
Пример 8	Пример 9	Пример 10	Пример 11
Железо-калий сернокислый (квасцы) Fe2(SO4)3·KSO4·24H2O	4,55/0,5
Железо сернокислое, гидрат Fe2(SO4)3·9Н2O		2,67/0,5
Железо хлористое FeCl3			1,71/0,6
Железо хлористое, гидрат FeCl3·6H2O				4,76/1,0

Примечание: любой из приведенных в таблице составов растворов солей железа пригоден для формирования микрогранул составов, представленных в примерах 8-11.

ВЫВОДЫ

- Микрогранулы, получаемые по заявленному способу, в эксперименте in vitro показали защитный эффект - сохранность биологически активных компонентов в желудочном соке на уровне микрокапсулированных продуктов, в то время как в среде кишечного сока микрогранулы распадаются быстрее, что способствует их физиологической эффективности.

- Сокращена длительность производственного цикла по сравнению с известным способом (прототипом) со срока не менее 1 суток при любом объеме реактора до кратковременного формирования микрогранул, количество которых ограничено только числом фильер аппарата-гранулятора.

- В отличие от известного способа заявленный способ (варианты) может быть аппаратурно оформлен как непрерывный процесс.

- Практическое отсутствие сточных вод за счет многократного использования растворов сшивающих агентов - солей кальция.

Предлагаемые изобретения найдут применение в отраслях птицеводства, животноводства, звероводства, рыбоводства в рационах питания в качестве эффективной кормовой добавки.

1. Способ получения кормовой добавки, включающий переработку экстрактов хвойной зелени, отличающийся тем, что осуществляют микрогранулирование нейтрализованного экстракта хвойной зелени с использованием водорастворимой полимерной матрицы - связующего в виде водного раствора, которую совмещают с вышеуказанным экстрактом, а затем полученную смесь вводят каплями в водный раствор сшивающего агента, при этом в качестве полимерной матрицы-связующего используют альгинат натрия или комплекс типа белок-анионный полисахарид, состоящий из желатина и альгината натрия и в качестве сшивающего агента используют водорастворимые соли кальция, обеспечивающие получение нерастворимой матрицы микрогранул, причем полученные высушенные гранулы содержат следующие компоненты, мас.% (в пересчете на сухое вещество):

Экстракты из хвойной зелени	70-90
Полимерная матрица-связующее	9-25
Сшивающий агент (в пересчете на ион кальция Ca2+)	0,04-0,10

2. Способ получения кормовой добавки, включающий переработку экстрактов хвойной зелени, отличающийся тем, что осуществляют микрогранулирование нейтрализованного экстракта хвойной зелени с использованием водорастворимой полимерной матрицы-связующего в виде водного раствора, которую совмещают с вышеуказанным экстрактом, а затем полученную смесь вводят каплями в водный раствор сшивающего агента, при этом в качестве полимерной матрицы-связующего используют комплекс типа белок-анионный полисахарид, состоящий из желатина и альгината натрия, и в качестве сшивающего агента используют водорастворимые соли железа, обеспечивающие получение нерастворимой матрицы микрогранул, причем полученные высушенные гранулы содержат следующие компоненты, мас.% (в пересчете на сухое вещество):

Экстракты из хвойной зелени	70-90
Полимерная матрица-связующее	9-25
Сшивающий агент (в пересчете на ион железа Fe3+)	0,05-0,50

3. Кормовая добавка, полученная по способу по п.1, содержащая биологически активное вещество - экстракты хвойной зелени, отличающаяся тем, что она содержит следующие компоненты, мас.% (в пересчете на сухое вещество):

Экстракты из хвойной зелени	70-90
Полимерная матрица-связующее	9-25
Сшивающий агент (в пересчете на ион кальция Са+)	0,04-0,10

4. Кормовая добавка по п.3, отличающаяся тем, что полимерная матрица-связующее содержит альгинат натрия или альгинат натрия с желатином, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Альгинат натрия	9-25
Желатин	0-10

и в качестве сшивающего агента водорастворимые или частично растворимые в воде соли кальция.

5. Кормовая добавка по пп.3 и 4, отличающаяся тем, что полимерная матрица-связующее содержит альгинат натрия или альгинат натрия с желатином, взятых в массовом соотношении 4:1 до 3:2.

6. Кормовая добавка по п.3, отличающаяся тем, что в качестве источника ионов кальция Са²⁺ используют водорастворимые или частично растворимые в воде соли кальция и различных неорганических кислот - кальция дихлорид, кальция глицерофосфат, а также органических кислот, таких как алифатические, например, кальция ацетат, оксикислот, например, молочной, глюконовой, ароматических, например, бензойной, салициловой, ацетил-о-салициловой, в концентрациях, необходимых для обеспечения в ванне с раствором сшивающего агента концентрацию ионов кальция Са²⁺ в пределах 0,4-1,0 мас.%.

7. Кормовая добавка, полученная по способу по п.2, содержащая биологически активное вещество - экстракты хвойной зелени, отличающаяся тем, что она содержит следующие компоненты, мас.% (в пересчете на сухое вещество):

Экстракты из хвойной зелени	70-90
Полимерная матрица-связующее	9-25
Сшивающий агент (в пересчете на ион железа Fe3+)	0,05-0,50

8. Кормовая добавка по п.7, отличающаяся тем, что полимерная матрица-связующее содержит альгинат натрия с желатином, взятых в массовом соотношении 4:1 до 3:2, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Альгинат натрия	6-18
Желатин	2-12,

и в качестве сшивающего агента водорастворимые или частично растворимые в воде соли железа.

9. Кормовая добавка по п.7, отличающаяся тем, что в качестве источника ионов железа Fe³⁺ используют водорастворимые или частично растворимые в воде соли железа и неорганических кислот, например соляной, серной, в том числе смешанные соли типа квасцов, в концентрациях, необходимых для обеспечения в ванне с раствором сшивающего агента концентрацию ионов железа Fe³⁺ в пределах 0,5-5,0 мас.%.