Способ получения композиции для кормления животных

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК и ) 481 АЗ 9) 55 С 12 Р 13/ ТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ СССР Е ИЗО Я АТЕНТУ ится к биотехнол ций для кормлени рощ йце(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИИДЛЯ КОРМЛЕНИЯ ЖИВОТНЫХ(57) Использование; биотехнология, Сущность изобретения; культивирование осуществляют лизинпродуцирующих микроорганизмов в среде, содержащей источники углерода и азота, Затем проводят концентри Изобретение относ гии получения компози животных,Целью изобретения является ние способа и повышение питател ности целевого продукта, Лизин является важнейшей аминокислотой для животных, имеющих одну брюшную полость, который используется главным.образом для кормления животных,Лизин может быть получен либо химическим, либо биохимическим путем, Хотябиохимические способы в экономическомотношении более интересны, чем химические способы, но экстракция лизина приэтих способах происходит с относительнонебольшими выходами и требует использования особых установок и дорогостоящихпродуктов,рование, дегидрирование сусла и выделение концентрата лизина. В качестве источника углерода используют вещества, содержащие 80 - 100 сахарозы или глюкозы. В качестве источника азота используют сульфаты аммония и аммиак, При культивировании лизинпродуцирующих микроорганизмов поддерживают концентрацию источника углерода 5 - 15 г/л, концентрацию источника азота 1-5 г/л, значение рН поддерживают 7,3 путем добавления серной кислоты, а культивирование прекращают при достижении концентрации сахаров в сусле 2 г/л и содержания сухих веществ 10 - 20 О, Концентрирование сусла ведут до 50 - 70 О сухого вещества,Лизин в случае его использования для кормления животных смешивается с различными продуктами питания, такими как зерно, состав которых определен довольно плохо. В таких условиях использования нет необходимости в очищенном лизине.Было показано, что концентрированные сусла процессов брожения, являющиеся источником лизина, обладают такими же питательными свойствами, как и очищенный лизин. Биомасса и различные компоненты среды брожения, необходимые для получения лизина, или различные их продукты не оказывают никакого вредного действия на животных, Однако эти сусла после их концентрирования до получения достаточного содержания лизина для желаемого использования представляют собой вязкие жидкости, смешивание которых с кормами для животных может представлять трудность.Полностью дегидрэтированные сусла брожения образуют пастообрэзные массы, липкие и очень гигроскопичные, работа с которыми в связи с этими характеристиками затруднительна,Было обнаружено, что из концентрированного сусла, приготовленного в результате выращивания в определенных условиях микроорганизма, являющегося и родуцентом лизина, возможно получение в производственных масштабах и воспроизводимым образом композиции, имеющей высокое содержание лизина и обладающей свойствами, необходимыми для использования в кормах животных.Композиция, соответствующая настоящему изобретению, имеет следующие свойства: повышенное содержание лизина, которое в расчете на лизиновое основание обычно составляет от 35 до 48 вес. О ; стойкость к влажному воздуху даже при условиях более неблагоприятных, чем условия, обычно имеющие место при использовании композиции без значительного изменения механических свойств, в частности, таких, как образование комков ипи агломератов или возникновение явлений склеивания. Так, например, при выдержке в течение 120 часов при температуре 25"С в атмосфере с относительной влажностью 90 поглощение влаги данной композицией составляет от 5 до 10 и эквивалентно поглощению влаги кристаллическим хлоргидратом лизина, В атмосфере с относительной влажностью 70 опоглощенйе влаги обычно составляет от 2 до 5 ; стойкость при хранении продуктов. Уменьшение содержания лизина не превышает 5 после хранения в течение месяца при температуре 40 С и является нулевым после 6 мес хранения при температуре 25" С,Физические свойства, определяемые обычными методами, следующие: жидкотекучесть, определяемая либо с помощью устройства типа песочных часов с калиброванными отверстиями (время истечения 50 граммов продукта составляет от 40 до 45 секунд в устройстве, имеющем отверстие диаметром 5 мм), либо в испытании с углом наклона, обычно составляющим от 30 до 35 О, либо в испытании с углом наклонной плоскости, который обычно составляет от 28 до 30; отсутствие тенденции к агломерировэнию, определяемое в испытании с образованием комков с использованием прибора для измерения сжатия: способность к примешиванию в готовых кормах и в предварительных смесях, приготовленных для кормления животныхРавномерность подачи композиции измеряется по распределению ее содержания в кормах, которое обычно менее 5% независимо от дозы ввода лизина, содержание ко торого в расчете на лизиновое основаниеможет изменяться от 0,05 до 20 Стойкость в готовых кормах и/или впредварительных смесях после ввода данного продукта: после двух месяцев хране ния при температурах. которые могутдостигать 50 С, уменьшение содержания лизина обычно менее 10 и после шести месяцев хранения при температуре 25"С никакого уменьшения содержания лизина 15 не происходит.Обычно композиция, соответствующаянастоящему изобретению. может быть определена следующим образом: тонкий порошок цветом от розовато-бежевого до 20 коричневого, кажущаяся плотность в пределах от 0,4 до 0,6.Процентный составСухая масса 95 98Лизин (в форме основания) 35 48Белки 10-15 (1) Свободные аминокислоты иные, чем лизин 1-3 (2) Молочная кислота 0.5-3 (3) 30 Другие кислоты, в которых число атомов углеродэ составляет менее 8 2-10 (3) Полисахариды, опигосахариды 2 7 (4) 35 Жиры, масла 1 .6 (5)Вода 0,5-3Минеральные вещества 10-25 25(1) Содержание белков определяется,40 исходя из содержания органического азота, который в свою очередь определяетсяклассическими методами (общий азот минус неорганический азот), Определяется содержание азота, соответствующего лизину45 и другим свободным аминокислотам, которые определены количественно с помощьюхроматографии с использованием ионообменной смолы или с помощью колориметрии,50 (2) Количественный анализ с помощьюаппаратуры БИОТРОНИК.(3) Количественный анализ посредствомгазовой хроматографии фазе после отделения.55 (4) Количественный анализ восстанавливающих сахаров после гидролиза.(5) Количественный анализ золы. содержащей серу. Источниками минеральныхнаполнителей являются компоненты среды брожения и компоненты. участвующие вменьшей мере один источник ассимилируемого углерода и один источник ассимилиру 30 Особенно важно использовать такой источ- "ник углерода, который обеспечивает весо 45 получении соли лизина по мере его образования.В связи с различием состава углеродсодержащих субстратов, используемых в среде брожения, и изменений, происходящих в ходе всего процесса брожения, свойства композиции, соответствующей настоящему изобретению, могут отличаться от указанных выше свойств, но так, что они не выходят за пределы объема данного изобретения,Композиция, отвечающая данному изобретению, может быть получена из сусла брожения, являющегося источником лизина.Лизин получается путем выращивания микроорганизма, дающего большой выход лизина, принадлежащего к разновидности микроорганизмов ВгечЬас 1 гит или СогупеЬастгцт в среде, содержащей по емого азота и минеральные соли, при температуре в пределах от 25 С до 40"С при величине рН от 5 до 8. Обычно источниками углерода и азота являются составные смеси, такие как мелассы свеклы или сахарного тростника, кукурузные экстракты или продукты гидролиза соевой муки. Однако при использовании таких смесей концентрированные сусла после их конечной дегидратации образуют продукть 1, не обладающие требуемыми характеристиками.Было установлено, что для получения желаемого результата необходимо. чтобы среда культивирования, среда инокуляции и продукционная среда включали менее сложные компоненты, содержание и свойства которых могут легко регулироваться. вое отношение способного к брожению вещества к полностью высушенному материалу более 80, принимая во внимание, что способные к брожению вещества представляют собой материалы, которые эффективно метаболизируют в ходе брожения, если даже они не ассимилируют непосредственно источник углерода. В качестве источников углерода можно назвать глюкозу,сахарозу, продукты гидролизэ крахмала и другие смеси, которые вводят насыщенное ассимилируемым углеродом вещество достаточно высокой степени чистоты, Другие компоненты, необходимые для роста микроорганизма и продуцирования лизина, вводятся предпочтительно в форме практически чистых или менее концентрированных веществ,Операция брожения должна осуществляться таким образом, чтобы концентрация 10 15 5055 основных реагентов в среде поддерживалась постоянной, Таким образом, можно регулировать не только образование лизина,но и образование побочных продуктов, являющихся результатом метаболизма штамма-продуцента, и даже их возможныеизменения. которые играют важную рольдля свойств конечной композиции,Кроме того, для образования соли лизина по мере того, как происходит образова.ние самого лизина, особенно желательновводить в ходе брожения неорганическуюкислоту, такую как серная кислота или фосфорнея кислота, либо непрерывно, либо последовательными дозами, Для удобстваполучения может осуществляться при вводев среду брожения соли аммония, такой как.сульфат аммония в присутствии аммиакаили аммиака в присутствии кислоты, такойкак серная кислота, таким образом, чтобыподдерживалось постоянное содержаниеионов аммония и регулировалась величинарН,Продолжительность процесса брожения обычно составляет от 30 до 100 ч, причем брожение прекращается, когдаконцентрация ассимилируемых углеродистого субстрата и азотистого субстрата становится довольно низкой, например, когдаконцентрация остаточного сахара становится менее 2 г/л. При осуществлении процесса таким образом концентрация сусламожет поддерживаться без какого-либопредварительного разделения,.Содержание сухого экстракта в суслеброжения до его концентрирования обычносоставляет от 10 до 20 мас. %.Сусло брожения, содержащее от 10 до20 мас. 0 сухого экстракта, подвергаетсяконцентрированию согласно общепринятым способам в таких условиях температуры, давления и продолжительностипроцесса, которые вызывают разложениеживых микроорганизмов без разложениялизина. Так, например, концентрировайиеможет осуществляться в выпарном аппарате с тонким слоем, нагреваемым паром стемпературой 130 С, при этом температураконцентрированного сусла может достигатьзначения 110-120 С.Обычно концентрирование осуществляется до тех пор, пока содержание сухогоэкстракта в сусле не будет составлять от 50до 70 мас. .Полученный таким путем концентратзатем дегидратируется обычными способами,используемыми для операции данного типа,.при желании после ввода присадок для облегчения превращенйя продукта в его ко,нечную форму при таких условиях, чтобы непроисходило значительного изменения ха-. рактеристик и состава продукта. Так, например, дегидратация может осуществляться путем распыления, перемешивания-гранулирования, сушки-выкрашивания, азеотропной дегидратации в присутствии подходящего растворителя.Обычно дегидратация осуществляется при таких условиях, что конечный продукт 10 не разлагается. Так, например, при осуще. ствлении азеотропной перегонки концентрированное сусло смешивают с химически совместным и пригодным для кормов растворителем, после чего происходит пере- гонка предпочтительно под вакуумом, Для 15 этого особен м желательно испольэовать в качестве растворителя парафиновое масло,обладающее характеристиками пищевого продукта. После того, как завершается азеотропная перегонка, дегидратированная композиция, соответствующая настоящему 20 изобретению, имеет форму суспензии в растворителе, от которого она отделяется путем фильтрации и затем высушивается,Характеристики композиции, соответствующей настоящему изобретению, опре 25 деляются в значительной мере химическим составом получаемого продукта, Эти характеристики зависят также от структуры твер 30 дого вещества, получаемого в конце процесса дегидратации. Особенно желательно осуществлять процесс таким образом, чтобы получаемыйПри используемой среде брожения и кислоте, вводимой в ходе брожения, лизин в конечном продукте имеет форму соли, например, форму сульфата.Независимо от используемого способа дегидратации, получаемый продукт непос 40 45 редственно используется для ввода в кормдля животных. Продукт, получаемый предлагаемымспособом, отличается чрезвычайно высокой стойкостью, После шести месяцев хранения при температуре, близкой к 25 ОС, содержа 50 ние лизина в конечном продукте не изменяется,Продукт, соответствующий настоящему изобретению. особенно пригоден для использования в кормах животных. Это твер дый продукт и он не превращается в вязкую массу при воздействии влаги и в связи с этим он прекрасно перемешивается с кормовыми продуктами для животных. Ввиду стойкости получаемого продукта, кормовые продукт имел степень кристалличности,близкую к 50 (измеренную методом дифракции рентгеновских лучей), микропористость,близгую 0,3 смз/г, и удельную поверхность,близкую 0,5 м 2/г. продукты могут быть приготовлены задолго до их использования.Кормовые композиции, содержащие продукт, отвечающий настоящему изобретению, используемые для кормления как цыплят, так и поросят, имеют эффективность, равноценную. эффективности очищенного хлоргидрата лизина.П р и м е р. В бродильныи чан емкостью 20 л, снабженный системой перемешивания и аэрации, вводят 3 л воды и 250 г экстракта кукурузы.Смесь стерилизуют путем барботирования через нее пара с температурой 120 С в течение 20 минут, После охлаждения при 35 С объем содержимого бродильного чана доводится до 5 литров путем добавления стерильной воды.Приготавливают в форме стерильных растворов;8 л раствора глюкозы концентрацией 650 г/л,1 л раствора сульфата аммония концентрацией 500 г/л,2 л аммиачного раствора концентрацией 15(вес/об),0,15 л раствора фосфата лейцина, содержащего 10 г лейцина,0,1 л соевого масла.Величину рН доводят до 7,30 за счет ввода стерильного аммиака. Бродильный чан засевают 500 см разведенного инокузлума, полученного в двухлитровой колбе с использованием среды разведения, аналогичной описанной выше среде.Перемешивание осуществляют со. скоростью 500 об/мин и аэрацию со скоростью 600 л/ч,В среду брожения вводят раствор глюкозы таким образом, чтобы содержание глюкозы в растворе составляло от 5 до 15 г/л, аммиачный раствор для поддержания величины рН, равной 7,30, и раствор сульфата аммония так. чтобы концентрация ионов аммония составляла от 1 до 5 г/л.Для контроля пенообраэования в среду брожения вводят раствор фосфата лейцина в количестве 3 см /ч в соевом масле, этот ввод осуществляется периодически.После выдержки в течение 50 ч при температуре 35 С получают примерно 12 л среды, содержащей 70 г/л лизина в расчете на лизиновое основание и 15 мас. % сухого экстракта.Сусло, содержащее 15% сухого экстракта, концентрируется в условиях вакуума в выпарном аппарате с тонким слоем, нагреваемом паром с температурой 130"С. Температура среды поддерживае-ся примерно 90 С, Концентрирование продолжается до1804481 Сульфатные ионы врасчете на Н 50)Вода)4 51.2 Составитель И. МарченкоТехред М,Моргентал . Корректор И. Шмакова Редактор Заказ 1071. Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101 получения концентрата. содержащего 60 вес. ,6 сухого экстрактаВ колбе, снабженной мешалкой и содержащей 2 л парафинового масла, точка кипения которого превышает 160 С, пере мешивают концентрат, содержащий 60), сухого экстракта, и затем осуществляют вакуумную перегонку (4-3,3 кПа), отделяя водный конденсат.В конечном счете получают суспензию 10 порошка в масле с температурой, близкой 100 С.Этот порошок отделяют путем фильтрации, затем высушивают в сушильной печи. Таким образом получается 245 г продукта, 15 имеющего следующие характеристики;Тонкий порошок цветом от розовато-бежевого до более темного коричневогоКажущаяся плотность 0,52Содержание лизина 20в форме основания) 44Процентный составСухая масса примерно 97Белки 13Масло, жиры 1,2 25Минеральные вещества 3,8Общий фосФор 0,35Общие аминокислоты(кроме лизина) 2,5 Формула изобретения Способ получения композиции для кормления животных, включающий культивирование лизинпродуцирующих микроорганизмов в среде, содержащей источники углерода и азота, концентрирование, дегид рирование сусла и выделение концентрата лизина, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения способа и повышения питательной ценности целевого продукта, в качестве источника углерода используют вещества, содержащие 80-100;4 саха розы или глюкозы, в качестве источника азота - сульфаты аммония и аммиак, причем при культивировании лиэинпродуцирующих микроорганизмов поддерживают концентрацию источника углерода 5-15 г/л, концентрацию источника азота 1-5 г/л, значение рН поддерживают 7,3 путем добавления серной кислоты, а культивирование прекращают при достижении концентрации сахаров в сусле 2 гlл и содержания сухих веществ 10-20; и концентрирование сусла ведут до 50 - 70; сухого вещества.