Біотехнологічні методи консервування кормів

Головне питання збереженості кормів − це здійснення процесу консервування з метою підвищення поживної цінності і засвоєння кормів.

Одним із найважливіших способів консервування кормів є силосування. При цьому рослинна маса зберігається у вологому стані в спеціальних ємностях. Корм, більш менш спресований, за ускладненого доступу повітря підлягає бродінню. Він набуває кислого присмаку, стає м'якшим, змінює колір, набуває бурого відтінку і зберігає соковитість. Контроль за процесами ферментації − основна умова зменшення витрат поживних речовин під час консервування.

При силосуванні накопичуються кислоти, що створюються в результаті бродіння вуглеводів рослин під дією мікробів. Цей процес можна поділити на декілька фаз. Перша − фаза розвитку змішаної мікрофлори − характеризується бурхливим розвитком різноманітних груп мікробів, що внесені з кормами у силосну ємність. Звичайно ця фаза короткочасна, і з її закінченням середовище підкислюється, створюються анаеробні умови, пригнічується діяльність більшої частини мікроорганізмів, у тому числі гнилісних. Під час другої фази − фази головного бродіння − основну роль відіграють молочнокислі бактерії, що продукують з вуглеводів молочну і оцтову кислоти. Третя фаза − кінцева − характеризується поступовим відмиранням збудників молочнокислого бродіння, молочна кислота, що накопичується в силосі, починає пригнічувати самі молочнокислі бактерії. Таким чином, силосування завершується.

У силосі можуть також розвиватися і кислотостійкі дріжджі, які суттєво не знижують якість корму. Однак, масове розмноження дріжджів у силосі небажане, оскільки вони забирають цукор і не створюють кислих продуктів.

Важливою завданням біотехнології в галузі кормовиробництва є регулювання мікробіологічних процесів, що здійснюються за приготування кормів. Найбільш ефективний спосіб підвищення якості силосування − використання спеціальних заквасок з чистих культур молочнокислих бактерій. Внесена закваска інтенсифікує процес силосування, пригнічує розвиток гнилісної мікрофлори, підвищує якість силосу, сприяє зберіганню в ньому поживних речовин. На жаль, ця міра виявляється малоефективною в тому разі, коли рослинна культура містить недостатню кількість водорозчинних вуглеводів для підтримки росту бактерій і створення молочної кислоти.

Якість вихідного матеріалу вдається поліпшити шляхом додавання у силосну масу цукрів, крохмалю, сухих компонентів, уведення інших культур, зменшення рН за рахунок неорганічних і органічних кислот, створення умов для розвитку корисних бактерій за рахунок бактеріостатичних речовин − мурашиної і бензойної кислот, нітритів. Повне хімічне консервування і захист білка від розщеплення досягаються за використання формальдегіду. Одночасне використання формальдегіду і мурашиної кислоти пригнічує процеси розщеплення білка у рубці, але збільшує відтік амінокислот у тонку кишку. Мурашина кислота, ймовірно, не покращує перетравність білка, однак за її суміші з формальдегідом спостерігається тенденція до збільшення засвоєння азотовмісних сполук.

Відомо, що збільшений вміст крохмалю у рослинній сировині, з якої готують силос, пригнічує процеси синтезу білка. Для подолання цієї проблеми було створено бактерію, яка здатна здійснювати ефективну ферментацію рослинного матеріалу. Для цього в хромосому бактерії Lactobacillus plantarum (бактерія молочнокислого бродіння) за допомогою кон'югативної плазміди Е.соlі було вбудовано ген а-амілази. Цей ген кодує фермент, який активується під час потрапляння бактерії у кишечник тварини, і таким чином, сприяє засвоєнню силосу з сільськогосподарських культур, що містять багато крохмалю, таких як люцерна.

Досягнення мікробіології відкривають нові перспективи для використання культур бактерій. Стало можливим створення більш придатних штамів молочнокислих бактерій, які в процесі консервування добре виживають і збільшується в загальній масі. Крім того, ці види бактерій здатні пригнічувати ріст дріжджів. Уся сукупність названих факторів забезпечує більшу стабільність силосу до аеробних умов.

Дослідники французького Бюро з вивчення науки і техніки заморських країн (OSTROM) і Національного дослідницького інституту прикладної хімії (IRCHA) розробили метод збагачення білком харчових продуктів, що містять крохмаль, і використовуються як корм для тварин. У зварений харчовий продукт, що містить крохмаль (маніок), який фрагментований і має до 50% води та мінеральних солей, необхідних для росту штаму Aspergillus niger, додають гомогенний засів цього мікроорганізму. Гранулярна і пориста структура крохмалистого матеріалу забезпечує добру дифузію кисню в субстраті, що поступово заростає цвіллю.

Крохмаль руйнується і асимілюється, а субстрат залишається твердим, пористим, і в нього добре проникає повітря. Найкращі результати досягаються за вмісту в маніоковому борошні 55% води і температури ферментації 35...40°С. За подальшого розвитку гриба відбувається швидке окислення, що уповільнюється додаванням суміші солі амонію і сечовини, яка є також джерелом азоту. Оптимальна щільність засіву 2 х 10⁷ спор на 1 г борошна. Приблизно 20% вуглеводів перетворюються на білки. У 40-літровому експериментальному ферментері засвоюється 8 кг сухого субстрату. Після 30 год. ферментації, що здійснюється штамом Aspergillus niger за температури 38°С, вміст білка в крохмалевмісних відходах картоплі зростає з 5 до 18%, а вміст вуглеводів падає з 65 до 28%.

Простота і такі переваги даної технології, як відсутність необхідності стерилізувати субстрат, повнота виходу кінцевого продукту, низька витрата енергії і дуже невеликі капіталовкладення, дозволяють створювати дрібномасштабні установки, пристосовані до умов села або дрібних господарств.

Технологія може мати особливий інтерес у екваторіальних країн − виробників маніоки й інших крохмалевмісних бульбових рослин, поживна цінність яких внаслідок застосування такої технології може значно зрости.

На експериментальній установці для ферментації ємністю 1200 дм було проведено дослідження з метою вивчення надійності процесу, вдосконалення режимів бродіння і аналізу поживної цінності кінцевих продуктів за згодовування свиням і свійській птиці.

У Гелфському університеті (провінція Онтаріо, Канада) було розроблено схожий процес переробки маніокового борошна штамом Aspergillus niger для 3000-літрового ферментера. Бродіння відбувалося за температури 40°С у дуже кислих умовах. Ця дослідна установка перевірялася в Міжнародному центрі тропічного сільського господарства (СІАТ) в Колумбії на предмет отримання збагачених білками харчових продуктів для годівлі великої рогатої худоби. Дослідницька програма була розпочата у 1972 р. Міжнародним дослідницьким центром з розвитку (IDRC) в Канаді спільно з СІАТ і Гелфським університетом. Спочатку мікробіологи використовували штами Aspergillus fumigatus і мутанти цього виду цвілі, проте виявилося, що цей мікроорганізм викликає алергічні реакції у працівників, які зайняті у виробничому процесі. Потім почали використовувати Rhizopus chinensis і, нарешті, Cephalosporium eichorniae.

Кінцевий продукт, отриманий з маніоки під дією цього штаму, містив 49% білка і охоче поїдався експериментальними тваринами. Розроблений процес простий, не дорогий, надійний і добре пристосований до сільської місцевості. Проводилися також дослідження з генетичної модифікації гриба, щоб домогтися деградації целюлозного матеріалу для отримання білків, зокрема з відходів і залишків бананів.

Дата добавления: 2017-02-01