Использование ферментов в животноводстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Ферменты и ферментные системы - регуляторы биохимических реакций, происходящих в организме. В настоящее время известно более 700 ферментов.

Функция ферментов пищеварительного тракта животных заключается в гидролизе компонентов корма: белков, углеводов, жиров, без которого они не могут всасываться. Эндогенные ферменты очень активны. Емкость ферментов у здорового животного значительно больше, чем требуется для процессов гидролиза питательных веществ. Они способны переваривать питательных веществ во много раз больше, чем масса самих ферментов. Например, 1 г пепсина за 2 ч гидролизует 50 ООО г белков корма. Недостаточная для организма выработка типичных ферментов наблюдается у новорожденных животных и при нарушении функции пищеварения.

Все природные корма растительного, животного, микробного происхождения содержат определенный набор ферментов. Однако по сравнению с количеством ферментов, вырабатываемых пищеварительной системой животного, имеют мизерное значение. В зависимости от способов заготовки, переработки, обработки и хранения кормов активность их ферментов может быть полностью уничтожена.

Балансированием рациона и определенной обработкой кормов перед скармливанием можно в значительной степени усилить переваримость питательных веществ пищеварительными ферментами организма. Улучшение качества кормов - важнейшее мероприятие по активации ферментативных процессов в желудочно-кишечном тракте и повышению усвоения питательных веществ организмом. Большие дозы ферментов не играют положительной роли в стимуляции пищеварения. Они, как и обычные кормовые белки, подвергаются перевариванию в желудочно-кишечном тракте животного. Особое значение приобретают ферменты при обработке кормов перед скармливанием для улучшения их качества, поедаемости и усвояемости.

Отечественная промышленность выпускает два вида ферментных препаратов гидролизного действия: микромицетные и бактериальные; неочищенные (х) и очищенные (Зх, 10х и т. д.); выращенные на поверхности питательной среды (П) и глубинные (Г); содержащие амилолитические, протеолитические, пектинолитические, цитолитические и целлюлозолитические ферменты. Применяют пектофоэтидин ГЗх, который содержит ряд ферментов пектино- и целлюлозолитического профиля; целловиридин ГЗх, способствующий повышению питательности рационов с высоким содержанием клетчатки.

Ферменты добавляют в комбикорма и смеси обычно в комбинации с себе подобными. В птицеводстве применяют ферментные препараты комплексного действия (целлюлазного, гемицеллюлазного и пектиназного) в составе комбикормов. В свиноводстве ферменты пектино- и амилолитической природы вводят в зерно - смеси, белково-витаминные добавки, премиксы, комбикорма и запаренные кормосмеси, охлажденные до 40-50 °С. В скотоводстве лучшие результаты достигают при использовании препаратов комплексного действия - пектино- и целлюлозолитического - молодняку живой массой 120 кг и более взрослым животным. В овцеводстве ферментные добавки используют после раннего отъема (40-45 дней), а также ягнятам старше 4 мес.

Содержащиеся в некоторых кормах, плесневых грибах и бактериях ферменты, катализирующие расщепление некрахмалистых полисахаридов, не могут оказать существенного влияния на этот процесс. Необходимы специальные ферментные препараты. Такие ферментные препараты, как Авизим_1100 и 2100, Порзим_8100 и 9100, преимущественно содержат один фермент - бетаглю - коназу, Натуфос - фитазу, Кемзайм - бетаглюконазу, Олзайм ПТ и Кемзайм В-пентозаназу; МЭК-СХ_1, МЭК-СХ_2, МЭК ЦГАП, Эконаза BGP - бетаглюконазу и целлюлазу; Авизим_1300 и 1200 - ксиланазу и бетаглюконазу; Кемзайм «ВК» и Оллзайм Вегпро - целлюлазу и пентозаназу; Хостазим С - целлюлазу, гемицеллюлазу и арабиноксиналазу; Оллзайм БГ - бетаглюконазу, целлюлазу и пентозаназу; Ронозим VP - гемицеллюлазу, пекти - назу и бетаглюконазу; Ронозим G2 - целлюлазу, бетаглюконазу и ксиланазу; Ровабио - бетаглюконазу, ксиланазу и фитазу; МЭК-СХ_3 - ксиланазу, бетаглюконазу и пектиназу; Экозим - целлюлазу, бетаглюконазу, гемицеллюлазу; Натугрейн - ксиланазу, бетаглюконазу, целлюлазу, гемицеллюлазу.

Отечественные и импортные ферментные препараты добавляют при силосовании трудносилосующихся растений и подготовке грубых кормов к скармливанию животным.

Ферментные препараты и их применение

Ферменты - специфические белки, играющие роль катализаторов биохимических и обменных процессов. Действие ферментов обычно направлено как в сторону расщепления сложных молекул веществ, так и в сторону их синтеза (соединения).

Ферменты обнаружены у всех живых существ, начиная от самых примитивных микроорганизмов. В настоящее время известно около 1500 различных ферментов. Совокупное действие ферментов в клетке, ткани, органе обеспечивает нормальный ход обмена веществ в делом. Ферменты действуют при определенных условиях внешней среды, свойственных живым организмам: температуре, рН, объеме. Они обладают очень высокой молекулярной активностью. Например, амилаза слюны, осахаривающая крахмал, проявляет свое действие даже при разбавлении в миллион раз. Многие исследователи отмечают, что при ферментативном катализе реакции часто идут в десятки тысяч, миллион раз быстрее, чем при неорганическом катализе.

Под действием ферментов в желудочно-кишечном тракте животного происходит расщепление питательных веществ корма: сложные углеводы (клетчатка, крахмал) распадаются на простые сахара (белки - на пептиды, аминокислоты; жиры - на высшие жирные кислоты, глицерин). Эти продукты распада превращаются животными в энергию я структурные материалы, необходимые для роста тканей тела, воспроизводства и образования продукции.

Ферменты выделяют из растений, животных и микробов. Наиболее высокоэффективными продуцентами ферментов являются микроорганизмы, поэтому промышленное производство ферментов основано на культивировании их различных штаммов. В настоящее время микробиологическая промышленность выпускает значительное количество ферментов в виде комплексных препаратов, которые используют в различных отраслях народного хозяйства.

В сельском хозяйстве ферментные препараты применяют в рационах животных при заготовке кормов в целях повышения переваримости и усвояемости питательных веществ кормов, повышения продуктивности животных и птиц.

Ферментативный способ гидролиза соломы и обогащение ее протеином дрожжей

ферментный протеин солома лекарственный

Академик Е.Ф. Лискун (1951) неоднократно высказывался в пользу биологической обработки соломы, подчеркивая, что это позволило бы значительно сократить использование зерна на корм скоту. И в настоящее время в связи с промышленным производством пектиназ, целлюлаз и гемицеллюлаз вместо кислот и щелочи стало возможным применить новый ферментативный способ обработки соломы при мягких режимах.

В целях более рационального использования соломы, повышения ее питательной ценности, а также более полной поедаемости и лучшей усвояемости питательных веществ учеными Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева и сотрудниками ВНИИ биотехники разработан состав и способ производства корма из соломы ферментно-дрожжевой обработки.

Сущность метода заключается в гидролизе соломы и обогащении ее протеином дрожжей. Гидролиз осуществляют с помощью отечественных ферментов пектолитичеокого действия, которые нерастворимый протопектин переводят в растворимый, а затем целлюлозолитическими ферментами частично гидролизуют гемицеллюлозу и целлюлозу соломы до Сахаров. Из ферментных препаратов применяют пектофоетидин ГЗх в комплексе с целловиридином ГЗх или глюкаваморином Пх. Затем на сахарах гидролизата из соломы выращивают дрожжи, что позволяет увеличить содержание протеина в 2-3 раза.

Ферментация и дрожжевание тонны соломы обеспечивают содержание протеина в получаемой кормосмеси, аналогичное внесению в солому нескольких центнеров зерна пшеницы.

Повышение питательности соломы и обогащение ее протеином и белком происходят не за счет вносимых добавок, а являются результатом синергического эффекта, когда питательность конечного продукта более чем в 2 раза превышает количество исходного белка и легкопереваримых веществ, имеющихся до ферментации.

Во время ферментации и дрожжевания в каждой тонне сухого вещества соломы образуется значительное количество гескозного сахара (глюкозы), на котором выращиваются пекарские дрожжи, содержащие в своей биомассе полноценный белок.

Производство корма на основе соломы не требует ни дополнительных затрат на строительство кормоцехов, ни специального оборудования, поскольку используется имеющееся типовое оборудование. В хозяйствах такой ферментированный корм приготовляют в кормоцехах, оборудованных смесителями-запарниками типа С_12, за 6-8 ч.

Технология ферментации и дрожжевания соломы

При соответствующей технологии органическое вещество соломы, включающее в себя протопектин, гемицеллюлозу, целлюлозу и лигнин, разрушается комплексным ферментным препаратом на пектиназы, целлюлазы, гемицеллюлазы и целлобиазы. Пектиназа разрушает протопектины до пектовой кислоты и галактурановых кислот, что открывает доступ гидролизуюших ферментов к гемицеллюлозе, а затем к целлюлозе. Гемицеллюлоза разрушается ферментным препаратом гемицеллюлазой до целлюбиозы которая, в свою очередь, расщепляется ферментом целлюбиазой до простого сахара - глюкозы - конечного продукта распада целлюлозы.

Для проведения дрожжевого гидролиза солома и другое целлюлозосодержащее сырье должны быть измельчены на дробилке, увлажнены и пропарены. Ферментативный гидролиз соломы и различных целлюлозосодержащих отходов полеводства проводится при невысокой температуре (30 - 55 °C) и обычном атмосферном давлении, без применения концентрированных кислот и щелочей.

Ферментация соломы

Солому измельчают до величины частиц 2-3 см с расщеплением вдоль волокон. Такое измельчение достигается двойной механической обработкой соломы. Первая обработка производится фуражиром ФН - 1,2 у скирды, вторая - одним из измельчителей грубых кормов типа ИГК-ЗОБ_1, ИГК-ЗОБ_И, ИГК-ЗОБ, ИРТ - 16,5 или ИСК_3 перед дачей скоту.

Предварительная обработка соломы создает более благоприятную ее структуру, несколько увеличивает поверхность ее площади, что способствует более активному доступу ферментов и ускорению частичного гидролиза клетчатки.

Измельченную солому загружают в смеситель-запарник С_12 с помощью наклонного транспортера ТС_40 и горизонтального модернизированного транспортера. После накопления 500-700 кг соломы включают мешалку смесителя, заливают 600-800 л горячей воды и вносят 10-15 кг карбамида (мочевины), 10 - диаммонийфосфата, 10 - монокальцийфосфата, 10 кг - поваренной соли. Пар подают в смеситель-запарник через 5-10 мин после начала загрузки соломы и других компонентов и не прекращают подачу до окончания всего процесса.

В смеситель продолжают загружать солому до нормы 1800-2000 кг. Одновременно вместе с соломой вводят химические добавки, пар и перемешивают до уплотнения массы и дополнительного разрушения клетчатки. Запаривание кормовой массы при температуре плюс 90-100 °С длится 50-60 мин. В течение этого времени мешалка смесителя работает 10-15 мин с перерывами 5-10 мин.

Нагревание кормовой массы необходимо для лучшей пастеризации, растворения минеральных солей и других добавок, а также для дальнейшего разрушения клетчатки соломы под действием пара и аммиака, выделяющегося при разложении мочевины в период ее нагревания. Контроль за температурой массы осуществляют с помощью датчиков, установленных в стенках смесителя, или с помощью термометра, погружаемого в нагреваемую массу на глубину 0,25-0,5 м.

После пастеризации смесь охлаждают до температуры 50-55 °С путем подачи водопроводной воды в количестве 1000-1200 л, а также воздуха. При температуре массы в смесителе выше 55 °С ферменты теряют свои гидролизирующие свойства.

Затем в смеситель засыпают ферментные препараты. Расход препаратов составляет 5 кг на тонну сухой соломы, в том числе целловиридина ГЗх - 2,5 кг, пектофоетидина ГЗх - 2,5 кг. Ферментацию соломенной кормосмеси продолжают в течение 2 ч. В процессе ферментации мешалка смесителя работает по 20 мин с перерывами 10 мин. По окончании ферментации температуру смеси снижают до 28 - 32 °С и в смеситель вводят дрожжевое молоко в количестве 100-150 л. Расход пекарских дрожжей в расчете на 1 т сухой соломы составляет 5 кг.

Для получения дрожжевого молока на 4,5-5,0 т (общий объем одного смесителя) кормосмеси из соломы необходимо взять 30-40 кг муки тонкого помола или 20 кг патоки и тщательно размешать в 100-150 л горячей воды.

В эту жидкую массу при температуре 28-32 °С вносят 10 кг пекарских дрожжей, 0,5 кг ферментных препаратов - глюкаваморина Пх и пектофоетидина ГЗх в соотношении 4:1.

Дрожжевое молоко (суспензию) готовят в инокуляторе, имеющем мешалку, барабатер для подачи воздуха, рубашку для нагревания и охлаждения, или в обычном АЗМ - 0,8. В целях активизации дрожжей дрожжевое молоко выдерживают в инокуляторе 4 ч при кратковременном перемешивании и аэрации воздухом, подаваемым компрессором или воздуходувкой. Процесс дрожжевания обрабатываемой кормовой массы длится 2 ч.

В период дрожжевания происходит нарастание биомассы дрожжей, которые используют для своего питания простые сахара (главным образом глюкозу) и минеральные добавки (диаммонийфосфат и монокальцийфосфат). Снижение концентрации Сахаров в кормовой массе вновь активизирует ферментативный катализ, что усиливает дальнейший гидролиз клетчатки (целлюлозы) соломы. В 1 кг кормовой смеси влажностью 65-70 % содержится 0,35 - 0,40 кг корм. ед. Свежеобработанный корм имеет консистенцию силоса злаковых трав, запах - хлебный, вкус - слабокислый, рН 5,5-6,0.

Такую кормосмесь легко транспортировать. Для раздачи соломы можно использовать кормораздатчики типа КР_3 или КТУ_10. При необходимости корм из соломы ферментно-дрожжевой обработки высушивают до влажности 10-14 % и гранулируют. Гранулы хранят в крафт-мешках или закрытых емкостях. Продолжительность хранения свежего корма - не более суток, сухого корма - до года.

Готовый корм скармливают как в свежем, так и в гранулированном видах крупному рогатому скоту и овцам в количестве до 40-50 % от питательности рациона.

Размещено на Allbest.ru