Защита белка и крахмала в кормовых продуктах от расщепления в рубце - RU2468597C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к животноводству, в частности к кормовому продукту для скота, получению кормового продукта для скота и кормлению скота для увеличения усвоения белков, липидов и крахмала жвачными животными.

Известна обработка кормового продукта для жвачных животных для снижения микробного расщепления потребленного белка в рубце. Из уровня техники известны способы обработки для снижения микробного расщепления белков, включающие: (1) химическую обработку танином, (2) химическую обработку формальдегидом, (3) тепловую обработку, (4) добавление отработанного сульфитного щелока, (5) пеллетизирование лигносульфатом кальция и (6) тепловую обработку в комбинации с редуцирующим сахаром.

Химическая обработка кормового продукта танином описана в патенте США 3507662. В этом патенте описывается способ защиты белкового кормового продукта от расщепления в рубце обработкой кормового продукта водой и таниновым агентом с получением пасты и сушкой при температуре, не превышающей 80 градусов Цельсия. Более поздняя работа Driedger (1972) J. Anim. Sci, 34:465 показала, что танин может быть добавлен в кормовой продукт перед гранулированием, пропуская стадию получения пасты, что все еще эффективно для защиты белка от расщепления в рубце. Driedger использует 20% танина от соевой муки. Однако танины подвержены необратимому окислению и ковалентной конденсации, что может сделать белки недоступными в сычуге (Fergusson, 1974, страница 453 в Digestion and Metabolism in the Ruminant, Univ. New England Publ. Unit, Armidale, New South Wales, Aust), и не нашло широкого коммерческого применения при обработке для защиты белка.

Химическая обработка кормового продукта формальдегидом описана в патенте США 3619200. В этом патенте описывается кормовой продукт для жвачных животных, состоящий из белкового материала, защищенного от расщепления в рубце химической модификацией белка посредством обработки формальдегидом. Формальдегид реагирует с аминогруппами при нейтральном pH с получением метильных групп, которые дополнительно конденсируются с получением метиленовых мостиков. В кислом pH сычуга происходит обратная реакция, делающая белки доступными и освобождая формальдегид (Fergusson, 1975). Hemsley, 1973, Australian J. Biol. Sci. 26:960 сообщает об оптимальной обработке от 0,8 до 1,2% формальдегида. Более высокие уровни ведут к чрезмерной защите белка и снижению отложения азота. Crawford, 1984, J. Dairy Sci. 67:1945 сообщает, что уровень для оптимальной обработки варьирует в зависимости от скорости прохождения кормового продукта через рубец. Поскольку он сильно варьирует, то эффективное применение формальдегида затруднено. Хотя формальдегид разрешен для применения в качестве биоцида в кормовых продуктах в США Управлением по контролю качества пищевых продуктов, медикаментов и косметических продуктов, но не разрешена обработка кормового продукта для жвачных животных для снижения микробного расщепления потребленного белка, липидов или крахмала в рубце.

Тепловая обработка описана в патенте США 3695891. Нагревание белковых кормовых продуктов снижает расщепление за счет снижения растворимости белка и блокировки сайтов атаки ферментами посредством химической модификации. Однако реакция чувствительна, и слишком слабое нагревание не обеспечивает защиту, в то время как слишком сильное нагревание может сделать белок неперевариваемым в нижнем отделе пищеварительного тракта (Sherrod, 1964, J. Anim. Sci. 23:510, and Plegge, 1982, J. Anim. Sci. 55:395).

Добавление отработанного сульфитного щелока в кормовой продукт описано в патенте Larsen, США 4377596. Larsen описывает способ кормления высокопродуктивных молочных коров кормовым продуктом, содержащим отработанный сульфитный щелок от 0,25 до 0,30% от общего веса кормового продукта, что увеличивает продуцирование молока. Кормовой продукт и отработанный щелок Larsen просто смешивает вместе в блендере без какой-либо дополнительной обработки перед скармливанием молочным коровам. Larsen предполагает, что лигнин, присутствующий в отработанном сульфитном щелоке действует как защита белков в кормовом продукте от расщепления микроорганизмами, присутствующими в первых трех отделах желудка коровы. Дополнительно, Larsen предполагает, что древесный сахар (ксилоза) в отработанном сульфитном щелоке может способствовать лучшему перевариванию материалов, присутствующих в зерне и грубом корме, как правило, присутствующих в кормовом продукте. Однако в настоящее время доказано, что лигнин, присутствующий в отработанном сульфитном щелоке, не защищает белок от расщепления микробами в рубце, и древесный сахар (ксилоза) в отработанном сульфитном щелоке необязательно приводит к лучшему перевариванию материалов кормового продукта.

Гранулирование кормового продукта с лигносульфонатом кальция описывается в Stern, Can. J. Anim. Sci. 64 (Suppl.): 27-28 (September 1984). Основываясь на длительных исследованиях in vitro культуры рубца, Stern заключил, что гранулирование соевой муки с лигносульфонатом кальция имеет потенциал для защиты белка от микробного расщепления в рубце. Однако было установлено, что лигносульфонат кальция не является активным компонентом в отработанном сульфитном щелоке, который защищает белок, и в действительности гранулирование с лигносульфонатом кальция per se в результате не защищает белок.

Обработка нагреванием в комбинации с редуцирующим сахаром описана в патентах США 4957748 и 5023091. Для увеличения усваивания белка в кормовом продукте для жвачных животных кормовой продукт, содержащий белок и редуцирующий сахар, смешивают в количествах, подходящих для реакции Майара. Смесь нагревают при температуре, pH и в период времени, достаточные для того, чтобы вызвать раннюю реакцию Майара. Предпочтительно сахар представляет собой ксилозу, полученную смешиванием сульфитного щелока с кормовым продуктом.

В патенте США 5789001 описывается инертный к среде рубца жир для кормового продукта для жвачных животных, полученного с использованием внесения редуцирующих сахаров в мякоть масличных культур и нагреванием для индуцирования неферментативного потемнения. Способ контролируют для гарантии проникновения редуцирующих сахаров внутрь массы дробленых семян масличных культур перед покоричневением. Реакция покоричневения придает белку, окружающему масло, устойчивость к расщеплению бактериями рубца, таким образом инкапсулируя масло в защитную матрицу.

Способы уровня техники, описанные выше, могут быть экономически выгодными при определенных условиях, но важно достичь максимальной экономии стоимости и наилучшего усваивания белка, таким образом увеличивая эффективность потребленного животным белка. Кормовые продукты и способы уровня техники не достигают этих целей, в некоторых случаях обеспечивая белок с пониженной питательной ценностью при попытках увеличить количество белка, фактически перешедшего из рубца в тонкий кишечник жвачных животных, или имеют другие недостатки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

Следовательно, объект настоящего изобретения относится к новому кормовому продукту, увеличивающему эффективность усваивания белков, липидов и крахмала животными.

Другой объект настоящего изобретения относится к новому способу кормления скота для увеличения эффективности усваивания белков, липидов и крахмала животными.

Другой объект настоящего изобретения относится к новому способу получения кормового продукта, который снижает микробное расщепление потребленного белка, липидов и крахмала.

Другой объект настоящего изобретения относится к новой технологии использования мочевиноформальдегидных полимеров (здесь и далее - как «МФ полимеры») для увеличения эффективности усваивания белков, липидов и крахмала животными.

Другой объект настоящего изобретения относится к новому кормовому продукту, демонстрирующему уменьшенное расщепление белков, липидов и крахмала в рубце, таким образом эти ингредиенты могут быть усвоены в нижнем отделе пищеварительного тракта.

Согласно вышеописанным объектам настоящее изобретение представляет собой новый способ использования МФ полимеров, воды и тепла для обработки белковых и крахмальных ингредиентов, таким образом, что белковые, липидные и крахмальные ингредиенты в кормовом продукте более эффективно усваиваются жвачными животными. Также объект настоящего изобретения относится к новому кормовому продукт для животных и способу кормления животных. Комбинирование используемого МФ полимера с нагреванием в течение определенного времени обеспечивает защиту от расщепления в рубце белковых, липидных и крахмальных материалов, но не настолько чрезмерную, как при простом нагревании образца в процессе гранулирования.

Кормовой продукт для животных по настоящему изобретению включает существенное количество продуктов реакции белкового материала с МФ полимерами и крахмального материала с МФ полимерами. Соотношение МФ полимеров к белку и/или крахмалу, температура, время и содержание влаги выбирают для достижения максимальной защиты белков, липидов и/или крахмала для жвачных животных.

Как правило, белки, липиды и крахмалы представляют собой те, которые обнаружены в высококачественных кормовых продуктах. Белоксодержащие кормовые продукты, подходящие для жвачных животных, хорошо известны и включают соевую муку, иную бобовую муку, муку из жмыха семян хлопчатника, муку из перьев, кровяную муку, силос, мясокостную муку, муку из семян подсолнечника, муку из канолы, арахисовой муки, саффлоровую муку, муку из семян льна, муку из семян кунжута, бобовые в начале стадии цветения, рыбопродукты, белковые побочные продукты при производстве пищевых продуктов, такие как барда и пивная дробина, молочные продукты, продукты птицеводства, сено, кукурузу, пшеницу, люцерну, ячмень, мило, сорго, тапиоку и их смеси, наряду с семенами масличных культур, таких как, соя, семена подсолнечника, семена канолы, семена рапса, семена хлопчатника, кукуруза, семена льна, семена сафлоры, семена кунжута и их смеси. Крахмалосодержащие кормовые продукты для жвачных животных также хорошо известны и включают кукурузу, пшеницу, ячмень, мило, сорго, тапиоку и их смеси. Липидосодержащие кормовые продукты для жвачных животных также известны и включают семена масличных культур, такие как соя, семена подсолнечника, семена канолы, семена рапса, семена хлопчатника, кукурузы, семена льна, льняное семя, семена сафлоры, семена кунжута и их смеси.

В одном аспекте настоящее изобретение относится к кормовому продукту для животных, содержащему смесь органических материалов, содержащих, по меньшей мере, один продукт реакции белка кормового продукта и/или крахмала с МФ полимерами, причем содержание МФ полимеров от кормового продукта составляет от около 0,1 до около 3 вес.%, таким образом, что расщепляемость белка кормового продукта и/или крахмала микроорганизмами рубца снижена и отсутствует значительное снижение расщепляемости белка и/или крахмала в пищеварительном тракте после рубца.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу получения кормового продукта для скота, включающему стадии получения смеси белка кормового продукта и/или крахмала с МФ полимерами таким образом, что содержание МФ полимеров от кормового продукта составляет от около 0,1 до около 3 вес.%, и нагревание смеси при температуре, pH, содержании влаги и в течение периода времени, достаточных для снижения расщепляемости белка кормового продукта и/или крахмала микроорганизмами рубца, и отсутствует значительное снижение расщепляемости белка и/или крахмала в пищеварительном тракте после рубца. При этом способе используют pH от около 4,0 до около 10,5, предпочтительно от около 6,0 до 8,5, содержание влаги составляет от около 6 процентов до около 40 процентов, предпочтительно от около 15 процентов до около 25 процентов, температура составляет от около 20 градусов Цельсия до около 150 градусов по Цельсию, предпочтительно от около 80 градусов по Цельсию до около 110 градусов по Цельсию и время составляет от около 20 минут до около 72 минут, предпочтительно от около 30 минут до около 2 часов.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу кормления животных, включающему стадии выбора белоксодержащего и/или крахмалосодержащего кормового продукта, подходящего для жвачного животного, и кормление жвачного животного продуктом реакции белка кормового продукта и/или крахмала с МФ полимерами, таким образом, что содержание МФ полимеров от кормового продукта составляет от около 0,1 процента до около 3 вес.%. Смесь белка и/или крахмала кормового продукта с МФ полимерами нагревают при температуре, pH, содержании влаги и в течение периода времени, достаточных для прохождения реакции, но недостаточных для значительного снижения расщепляемости белка и крахмала в пищеварительном тракте после рубца.

Дополнительно настоящее изобретение относится к кормовому продукту для животных, содержащему инертный к среде рубца липид. Предпочтительно липид представляет собой растительное масло. Следовательно, растительное масло не гидрогенизируется бактериями рубца и не ингибирует переваривание волокон, кроме того, растительное масло усваивается в тонком кишечнике и при определенных обстоятельствах может переходить в молоко животных. Если некоторое количество или все липиды являются растительным маслом, они могут увеличивать в молоке пропорцию липидов, находящихся в мононенасыщенной и полиненасыщенной форме.

Защита достигается образованием ковалентных связей между МФ полимером и белковым органическим материалом, который окружает масло мякоти семян масличных культур. Продукт реакции делает белковый материал устойчивым к бактериальному расщеплению и таким образом инкапсулирует масло в белковую матрицу. Способ включает внесение МФ полимера в мякоть семян масличных культур и нагревание для индуцирования образования связывания. Способ контролируют, чтобы гарантировать проникновение МФ полимера внутрь мякоти семян масличных культур пред инициированием реакции.

Кормовой продукт для животных, содержащий смесь органических материалов, включает, по меньшей мере, один продукт реакции мякоти семян масличных культур и МФ полимера. Содержание МФ полимера от мякоти семян масличных культур составляет с пределах от около 0,1 до около 40 вес.% в зависимости от семян и используемого МФ полимера, таким образом, что общее содержание МФ полимера от всего кормового продукта составляет от около 0,1 до около 3,0 вес.%. Фактическое содержание МФ полимера относительно мякоти семян масличных культур зависит от МФ полимера и от белка. Мякоть семян масличных культур выбирают из соевых бобов, семян канолы, семян хлопчатника, семян подсолнечника, семян льна, семян рапса, кукурузы, льняного семени, семян сафлоры и семян кунжута наряду с их смесями.

Способ получения кормового продукта для животных включает стадии выбора заданных семян масличных культур, дробления семян, нанесения МФ полимера на дробленые семена, проникновение МФ полимера внутрь семян и последующее нагревание смеси при температуре, содержании влаги и в течение периода времени, достаточных для прохождения ковалентного связывания между МФ полимерами и белковым органическим материалом, который окружает масло в семенах масличных культур, таким образом инкапсулируя масло в белковую матрицу. Дробление может быть проведено любым традиционным способом, таким как механический с использованием вальцовой дробилки.

Нанесение МФ полимера предпочтительно проводят в форме раствора любым традиционным способом, таким как распыление, орошение, смешивание или аналогичное им. Преимущественно для проникновения МФ полимера в семена применяют пар. Однако также могут быть применены другие способы, приводящие в результате к проникновению МФ полимера, такие как получение смеси МФ полимера и семян с нагреванием или без нагревания, таким образом, что МФ полимер проникает внутрь семян и позиционируется таким образом, чтобы достаточное количество МФ полимера окружало существенную часть масляных телец, что является причиной связывания более чем половины масляных телец с диаметром от 0,01 до 10 микрометров.

Наконец, смесь нагревают, предпочтительно паром, что в результате приводит к реакции при содержании влаги от около 6 до около 40 вес.%, температуре от около 20°С до около 150°C, и времени от около 20 минут до около 72 часов. Предпочтительно пар не только является причиной проникновения МФ полимеров в семена, но, кроме того, пар ведет в результате к поддержанию подходящего количества тепла для ковалентного связывания. Также следует понимать, что семена могут быть высушены как перед дроблением, так и после дробления для усиления проникновения МФ полимера внутрь семян.

Этот улучшенный, защищенный от расщепления в рубце кормовой продукт может заменять частично или полностью традиционный белоксодержащий и/или крахмалосодержащий кормовой продукт, применяемый для животных, что в результате ведет к улучшению эффективности продуцирования молока, мяса и/или шерсти. А именно увеличенное продуцирование может быть получено с тем же самым содержанием белка и крахмала в кормовом продукте или такое же продуцирование может быть получено при пониженном содержании белка и крахмала в кормовом продукте.

В частности, инертное к среде рубца растительное масло не гидрогенизируется бактериями рубца, таким образом, растительное масло усваивается в пищеварительном тракте после рубца и может переходить в молоко в мононасыщенной и полиненасыщенной форме. В одном варианте воплощения настоящего изобретения семена выбирают и при определенных условиях добавляют белок или жир для получения заданной смеси насыщенных и ненасыщенных липидов в молоке животного.

Как можно понять из приведенного выше описания и описания, приведенного ниже, новый кормовой продукт, способ получения кормового продукта и способ кормления животных имеет преимущество в обеспечении экономичного кормового продукта и способа кормления животных.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Указанные выше и другие признаки настоящего изобретения будут более понятны из следующего детального описания со ссылкой на фигуры:

Фиг. 1 - графическая иллюстрация содержания белка, не расщепленного в рубце, как функции дозы МФ полимера для кормового продукта, нагретого при температуре 100 градусов Цельсия в течение 60 минут.

Фиг. 2 - графическая иллюстрация содержания белка, не расщепленного в рубце, как функции времени для кормового продукта, прореагировавшего с 1 вес.% МФ полимера при температуре 100 градусов Цельсия.

В широком смысле кормовой продукт включает существенное количество продуктов реакции белков с МФ полимерами и крахмалов с МФ полимерами. МФ полимеры хорошо известны как продукт реакции конденсации мочевины и формальдегида. Весовое соотношение формальдегид:мочевина (F:U) в МФ полимере составляет, как правило, от 2,0 до 0,8, предпочтительно от 1,8 до 1,0 и наиболее предпочтительно около 1,6. При более низких соотношениях F:U меньше свободного формальдегида, который является предпочтительным. Также следует отметить, что используемые здесь МФ полимеры иногда обозначают в литературе как «поликарбамид». Они коммерчески доступны из многочисленных источников, таких как Borden Chemical, Inc. под торговой маркой Durite.

Следует четко понимать, что в настоящем изобретении не используют формальдегид для обеспечения непрямой защиты, но вместо этого используют один или более МФ полимер. Формальдегид представляет собой простой альдегид со следующей формулой: Н₂С=O. Мочевина имеет аналогичную структуру, но водородные группы замещены амидными группами: (NH₂)₂C=O. Оба они имеют низкую молекулярную массу.

Мочевиноформальдегидный полимер, с другой стороны, представляет собой полимер с различными молярными соотношениями этих двух мономеров. Структура полимера варьирует в зависимости от соотношения F/U. При этом точная структура различных полимеров известна не полностью, МФ полимеры содержат новые карбоксильные группы (то есть С=O) с отличающейся реакционной способностью по сравнению с карбоксильными группами, как в

формальдегиде, так и в мочевине, то есть H₂C=O+(NH₂)₂С=0----->Н₂С(ОН)-NH-C-NH₂ димер показал отличие С=0 группы; фактически полимер образует комплекс в зависимости от соотношения F/U.

Как правило, белки, липиды и крахмалы представляют собой те, которые обнаружены в высококачественных кормовых продуктах. Белоксодержащие кормовые продукты, подходящие для жвачных животных, хорошо известны и включают соевую муку, иную бобовую муку, муку из жмыха семян хлопчатника, муку из перьев, кровяную муку, силос, мясокостную муку, муку из семян подсолнечника, муку из канолы, арахисовой муки, саффлоровую муку, муку из семян льна, муку из семян кунжута, бобовые в начале стадии цветения, рыбопродукты, белковые побочные продукты при производстве пищевых продуктов, такие как барда и пивная дробина, молочные продукты, продукты птицеводства, сено, кукурузу, пшеницу, люцерну, ячмень, мило, сорго, тапиоку и их смеси, наряду с семенами масличных культур, таких как, соя, семена подсолнечника, семена канолы, семена рапса, семена хлопчатника, кукуруза, семена льна, семена сафлоры, семена кунжута и их смеси. Крахмалосодержащие кормовые продукты для жвачных животных также хорошо известны и включают кукурузу, пшеницу, ячмень, мило, сорго, тапиоку и их смеси.

В этом описании термин «общепринятый кормовой продукт» означает кормовые продукты, в норме скармливаемые жвачных животным. Такие кормовые продукты хорошо известны из уровня техники и включают высококачественный белковые, липидные и крахмальные кормовые продукты, описанные выше, и другие кормовые продукты, которые поскольку они не рассматриваются как высококачественный белковый кормовой продукт, не подходят для обработки. Такие общепринятые кормовые продукты предпочтительно включают семена масличных культур и муку, описанную выше, и наиболее предпочтительно соевую муку, иную бобовую муку, муку из жмыха семян хлопчатника, муку из перьев, кровяную муку, силос, мясокостную муку, муку из семян подсолнечника, муку из канолы, арахисовую муку, саффлоровую муку, муку из семян льна, муку из семян кунжута, бобовые в начале стадии цветения, рыбопродукты, белковые побочные продукты при производстве пищевых продуктов, такие как барда и пивная дробина, молочные продукты, продукты птицеводства, сено, кукурузу, пшеницу, люцерну, ячмень, мило, сорго, тапиоку и их смеси, наряду с семенами масличных культур, таких как, соя, семена подсолнечника, семена канолы, семена рапса, семена хлопчатника, кукуруза, семена льна, семена сафлоры, семена кунжута и их смеси.

Конкретный кормовой продукт может быть выбран по экономическим причинам или причинам, связанным со снабжением, поскольку способы, описанные здесь применимы для белков, липидов и крахмала, как правило, независимо от кормового продукта, стадии осуществления способа те же самые, хотя фактические продукты реакции могут отличаться.

По экономическим причинам этот способ предназначен принципиально для белковых кормовых добавок. В этом описании белковые кормовые добавки представляют собой кормовые продукты, содержащие минимум 20 процентов белка, по меньшей мере 25 процентов которого микробнорасщепляемый белок. Микробнорасщепляемый белок в этом описании представляет собой белок, который расщепляется микробной протеазой.

Аналогично используемый в настоящем изобретение термин «продукт реакции МФ полимеров и белка» и термин «продукт реакции МФ полимеров и крахмала» означает продукт конденсации, полученный реагированием: (1) любого белка и/или крахмала, используемого в кормлении скота, и, как правило, присутствующего в общепринятых кормовых продуктах; и (2) одного или более МФ полимера. Как правило, считается, что реакции проходят между аминогруппами белков и карбонильными группами МФ полимеров.

Этот улучшенный кормовой продукт может быть получен несколькими различными способами, используя различные подходящие общепринятые кормовые продукты и МФ полимеры в качестве сырья. В каждом случае реакция происходит между МФ полимером и белками и/или между МФ полимерами и крахмалами в кормовом продукте, используемом в качестве сырья, которая снижает расщепление белков и крахмала в рубце животного микробами и, следовательно, увеличивает доступность для усваивания белка и крахмала в тонком кишечнике животного.

При потреблении этого продукта происходит меньшее расщепление белка и крахмала микробами рубца и меньший переход в другие азотные соединения, такие как аммоний. Наиболее подходяще кормовой материал смешивать с МФ полимером для усиления реакции. Температуру выбирают вместе с содержанием влаги и временем обработки для увеличения получения соединений, которые противостоят расщеплению микробами рубца, что, несмотря на это, позволяет усваивать их в пищеварительном тракте после рубца.

Считается, что химическая реакция образования этого кормового продукта включает реакцию конденсации между карбонильными группами МФ полимеров и аминогруппами белка и крахмалом. Реакция легко происходит, и температура, содержание влаги и время, требующиеся для оптимального прохождения реакции, могут быть определены с помощью небольших экспериментов.

Считается, что реакция, как правило, протекает при соотношении 1 моля свободных аминогрупп к 1 молю карбонильных групп мочевиноформальдегида и с возможностью прохождения других реакций в кормовом продукте, количество МФ полимера, которое наиболее экономически выгодно для использования в кормовом продукте, может быть определено, даже несмотря на то, что некоторые подходящие кормовые материалы не указаны здесь конкретно. Время, температура и содержание влаги имеют некоторые пределы варьирования, поскольку при некоторых случаях может быть использована более низкая температура при более длительном периоде времени или более высокая температура в течение более короткого периода времени, что продиктовано экономическими соображениями.

Как правило, температура реакции находится от около 20 градусов Цельсия до около 150 градусов Цельсия, предпочтительно от около 80 градусов Цельсия до около 110 градусов Цельсия, и время реакции составляет от около 20 минут до около 72 часов, предпочтительно от около 30 минут до около 2 часов. Количество влаги, оказывающее воздействие на реакцию, и содержание влаги составляет от около 6 процентов до около 40 процентов, предпочтительно от около 15 процентов до около 25 процентов.

Как правило, кормовой продукт получают смешиванием МФ полимера с подходящим кормовым продуктом, содержащим белок и/или крахмал при заданном содержании влаги в контролируемом соотношении с использованием температуры в течение периода времени, подходящих для прохождения реакции сшивания через ковалентные связи. Следовательно, продукты конденсации, образованы реакцией МФ полимера и аминогруппы аминокислоты или белка в соотношении 1:1.

В одном аспекте настоящего изобретения кормовой продукт для жвачных животных содержит смесь органических материалов, содержащую по меньшей мере один продукт реакции белкового кормового продукта и МФ полимера, причем содержание МФ полимера от кормового продукта составляет от около 0,1 до около 3 вес.%, предпочтительно от около 0,25 процентов до около 2,5 вес.% и наиболее предпочтительно от около 0,4 до около 1 вес.%.

В другом аспекте настоящего изобретения кормовой продукт для жвачных животных содержит смесь органических материалов, содержащую по меньшей мере один продукт реакции крахмального кормового продукта и МФ полимера, причем содержание МФ полимера от кормового продукта составляет от около 0,1 до около 3 вес.%, предпочтительно, от около 0,25 до около 2,5 вес.% и наиболее предпочтительно от около 0,4 до около 1 вес.%.

Источник белка или крахмала не важен при условии, что белок и крахмал подходят для животных, и такой белок и крахмал хорошо известны. Как правило, регулируемый уровень pH составляет от 4 до 10,5, и предпочтительно, от 6 до 8,5. pH регулируют любым подходящим способом, включая добавление гидроксида натрия.

В кормовом продукте, по меньшей мере, на 50% и при некоторых условиях на 100% увеличивается эффективность используемого белка, что может быть принято в расчет и использовано как для увеличения прироста массы на диетах, ограниченных по белку, так и для снижения стоимости кормового продукта. Обработанный материал кормового продукта предназначается главным образом для жвачных животных и может быть использован для замены необработанного кормового продукта с высоким содержанием белка. В некоторых случаях соответствующая необработанная белковая кормовая добавка иная, чем кормовой продукт, может быть снижена, и количество обработанной белковой кормовой добавки составляет меньше, чем не обработанной белковой кормовой добавки, поскольку повышена эффективность используемого белка обработанной белковой кормовой добавки.

В другом варианте воплощения настоящего изобретения кормовой продукт включает существенное количество мелких частиц с липидом внутри и покрытием, сформированным из продуктов реакции белковых мембран семян масличных культур и МФ полимера. В предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения семена масличных культур, используемые для получения этого кормового продукта, представляют собой те же, что и присутствующие в высококачественных кормовых продуктах, такие как соевые бобы, семена канолы, семена хлопчатника, кукуруза, семена льна, семена подсолнечника, льняное семя, семена сафлор и семена кунжута.

Этот улучшенный кормовой продукт может быть получен несколькими различными способами, используя различные подходящие белковые семена масличных культур и МФ полимеры в качестве сырья. В каждом случае реакция происходит между МФ полимером и белками семян масличных культур, которая инкапсулирует масло в защитную матрицу, образуя таким образом ячейку из защищающего белка, которая содержит липид, таким образом, что вся ячейка и содержащийся в ней липид не подвергаются расщеплению бактериями рубца животного, но при этом усваиваются в тонком кишечнике или сычуге животного.

Поскольку растительное масло инертно в среде рубца, оно расщепляется в пищеварительном тракте после рубца, некоторая его часть переходит в молоко жвачного животного в полиненасыщенной форме. При усвоении растительного масла «инертного к среде рубца» калорийность кормового продукта может быть увеличена и содержание полиненасыщенного жира в молоке увеличивается, при этом в то же самое время может быть минимизировано образование трансжирных кислот бактериальной гидрогенизацией в рубце. Используемый здесь термин «инертное к среде рубца» означает, что липид защищен от взаимодействия с бактериями рубца и, несмотря на это, доступен для переваривания и абсорбции в пищеварительном тракте после рубца.

Содержание МФ полимера от белковых семян масличных культур составляет от около 0,1 до около 40 вес.% в зависимости от используемых семян и МФ полимера таким образом, что количество составляет от около 1% до около 3% от всего кормового продукта.

Как правило, кормовой продукт получают, сначала выбирая заданные семена масличных культур или смеси семян масличных культур, и затем разрушают кутикулу семян дроблением, например, с использованием вальцовой дробилки. Может быть использован любой способ разрушения или дробления кутикулы семян при условии, что семена не измельчаются до выделения из них масла.

После дробления семена обрабатывают МФ полимером, предпочтительно в растворе, любым традиционным способом для обработки поверхности семян. Например, МФ полимер может быть нанесен распылением на них раствора, орошением, смешиванием или другими средствами.

Далее МФ полимеры в смеси проникают внутрь семян. Это может происходить как при нагревании, так и без нагревания. В случае когда нагревание не проводят, смесь, как правило, оставляют, чтобы она пропиталась в течение периода времени от около одной минуты до около одного часа для гарантии проникновения МФ полимеров внутрь семян. Также для проникновения МФ полимеров в семена может быть использовано нагревание.

В случае когда проводят нагревание, предпочтительно использование пара. Нагревание влаги является причиной чистой миграции влаги с поверхности семян в центр, таким образом перенося МФ полимер вместе с влагой внутрь семян. Это проникновение тепла и МФ полимера за тот же самый период времени создает более однородную защиту частиц семян. Следовательно, при измельчении частиц семян после этого они не теряют защиту от расщепления в рубце белка и растительное масло, содержащееся в них, остается инертным к среде рубца. Таким образом жевание животным не разрушает защиту.

После достаточного проникновения МФ полимеров семена и МФ полимеры нагревают при температуре, содержании влаги и в течение периода времени, достаточных для образования ковалентных связей. В случае когда используют пропитку, смесь может быть нагрета горячим воздухом или нагрета паром. Аналогично в случае когда используют пар для проникновения МФ полимеров, нагревание впоследствии поддерживает образование заданных ковалентных связей. Опять же как нагревание горячим воздухом, так и нагревание паром, использованное для проникновения МФ полимеров, желательно продолжать, используя пар для получения в результате связей. Следовательно, используемый здесь термин «достаточное проникновение» означает, что достаточное количество МФ полимера распределено в семенах масличных культур таким образом, что, по меньшей мере, 30% липидов достаточно защищено после соответствующего нагревания и периода времени для прохождения реакции ковалентного связывания, чтобы липидные семена масличных культур были инертными к среде рубца.

В качестве необязательной стадии семена могут быть высушены перед или после дробления. Как правило, ее проводят нагреванием горячим воздухом. Преимущество сушки семян перед нанесением раствора МФ полимера состоит в том, что сухие семена более легко абсорбируют МФ полимер внутрь, поскольку семена с низким содержанием влаги склонны впитывать раствор МФ полимера внутрь. Однако сушка увеличивает стоимость и, следовательно, не является существенной для защиты липидов по настоящему изобретению.

Полученный в результате продукт включает липидные тельца с размером от половины микрометра до 10 микрометров, но пределы локализации размеров зависят от типа семян масличных культур. В случае соевых бобов размер составляет от 0,5 до 2 микрометров. Эти тельца включают липиды в их in situ натуральной форме, окруженные продуктом реакции из белка и МФ полимера с соотношением продукта реакции к липиду от 1% до 35%. Слой белка более плотный по сравнению со слоем липида и относительно тонкий, он составляет менее 10% диаметра масляного тельца в толщину. Эти тельца, которые защищают масло в продукте реакции белка и МФ полимера, названы здесь защищенными от расщепления в рубце частицами масла.

Как только в обработанных семенах масличных культур образуются частицы масла, защищенные от расщепления в рубце, семена масличных культур могут быть измельчены, поскольку защищенные частицы настолько малы, что основная их часть остается интактной и позволяет получит измельченную муку с маслом, по существу инертным к среде рубца. Тип белков, образующих оболочку вокруг липида, представляет собой олеозин, и продукт реакции белка и МФ полимера имеет соотношение МФ полимера от олеозина от около 0,5 до около 40 вес.% таким образом, что расщепляемость белка кормового продукта микроорганизмами рубца снижается, и значительное количество белка и липидов усваивается в пищеварительном тракте после рубца.

Количество защищенных от расщепления в рубце липидов в кормовом продукте может быть рассчитано по ситуации. Следовательно, количество белка и количество защищенных липидов может быть определено в данном кормовом продукте. Кроме того, в некоторых экспериментах количество защищенных липидов, переходящих без изменения в молоко производящих молоко жвачных животных, может быть определено, и готовая композиция кормового продукта, содержащая, по меньшей мере, некоторое количество защищенных от расщепления в рубце липидов может быть выбрано для изменения характеристик молока до заданных.

Пример полного рациона, содержащего не расщепляемый в рубце белок (НРРБ) и не расщепляемый в рубце жир (НРРЖ), из соевых бобов может представлять собой следующее:

Количества приведены в процентах по сухому веществу. Этот состав обеспечивает 18,9% общего белка и 4,5% добавленных липидов.

Пример полного рациона, содержащего НРРБ из соевой муки, может представлять собой следующее:

Количества приведены в процентах по сухому веществ. Этот рецептурный состав обеспечивает 16,3% общего белка.

Примеры коммерческих кормовых продуктов, которые могут быть использованы по этой технологии, включают Rally и MetaPro от Lake O 'Lakes Purina Feeds LLC. Rally представляет собой рацион с высокой калорийностью (липиды) и MetaPro - рецептурный состав для увеличения эффективности белка (НРРБ).

ПРИМЕР 1

Для тестирования экстрагированную растворителем соевую муку просеивают до размера частиц с диаметром от около 0,8 до 1,7 миллиметров. Часть оставляют без какой-либо обработки, она выступает в роли негативного контроля (Контроль). Вторую часть комбинировали с лигносульфонатом, богатым ксилозой (Xylig^TM), таким как Xylig^TM, содержащим 5% по сухому веществу смеси, обеспечивая около 1% ксилозы. Перед смешиванием в Xylig^TM добавляют достаточное количество воды с получением общего содержания влаги в готовой смеси до 20%. Смесь помещают в укупоренный мерный стакан, быстро нагревают в микроволновой печи до температуры около 95°C, и затем перемещают в конвекционную печь на 60 минут с температурой 105°C. Полученный в результате темно-коричневый (реакция Майара) материал распределяют по бумаге для охлаждения и сушки. Неферментативно покоричневевшую соевую муку (NEBSBM) рассматривают в качестве положительного контроля. Третью часть обрабатывают аналогичным способом, за исключением того, что Xylig^TM заменяют Durite AL3029R^TM, жидким поликарбамидом, полученным от Borden Chemical.

Образцы тестируют на содержание общего белка (СБ), которое выражено в процентах по сухому веществу (СВ). Образцы тестируют на нерасщепляемость белка средой рубца (НРРБ), выдерживая их в пористом мешке из дакрона, подвешенном в рубце молочной коровы, в течение 16 часов, после чего измеряют остаточный общий белок и выражают в процентах от исходного белка, сохранившегося в мешках.

Содержание НРРБ, полученное при обработке 5% Durite^TM, аналогично положительному контролю. Дополнительно обработка Durite^TM азотсодержащим полимером увеличивает содержание общего белка в образце. Это важное преимущество, поскольку практически используемый продукт представляет собой источник белка для жвачных животных.

ПРИМЕР 2

Образцы получали по Примеру 1, за исключением агентов, используемых для обработки. Группа 1- положительный контроль, состоящий из трех различных лотов SoyPass^TM, неферментативно покоричневевшей полученной промышленным способом не расщепляемой в рубце соевой муки. Группа 3- второй положительный контроль, состоящий из лабораторных образцов, обработанных 5% Xylig^TM. Xylig^TM представляет собой лигносульфонат, богатый ксилозой, который вносит около 1% ксилозы и не содержит азот. Обработку проводят способом по Примеру 1, за исключением того, что pH смеси Группы 3 повышают добавлением каустика. Группу 2 обрабатывают 1% и 2% Durite^TMвместо 5% Xylig^TM. Этот пример показывает, что применение Durite^TM вместо Xylig^TM еще раз показало аналогичное содержание НРРБ с повышенным содержанием общего белка.

ПРИМЕР 3

Образцы получали по Примеру 1. Durite^TM применяют в концентрации 0,25; 0,5 и 1,0%, единственный агент для обработки. Результаты указывают, что 0,5% Durite^TMблизко по эффективности к 1,0%-ному.

ПРИМЕР 4

Образцы получали по Примеру 1, за исключением времени нагревания, которое варьирует от одной до 40 минут вместо стандартных 60 минут нагревания. В качестве агентов для обработки используют 1% Durite^TM или 1% ксилозы от Aldrich Chemical. При нагревании только в течение одной минуты Durite^TM получают существенное увеличение НРРБ по сравнению с ксилозой, которая не показала эффекта. После 20 минут нагревания Durite^TM продукт достигает заданного содержания НРРБ, составляющего более чем 70%. Для достижения аналогичного уровня с ксилозой требуется сорок минут нагревания.

ПРИМЕР 5

Образцы получали по Примеру 1, за исключением того, что используемую соевую муку используют такой, как она получена от производителя, не просеивая ее. Дополнительно время нагревания варьируют от 1 до 20 минут. В качестве агентов для обработки используют 0,5 или 1,0% Durite^TM и 5% Xylig^TM. Результаты показывают, что обработка 5% Xylig^TM снижает содержание общего белка по сравнению с обработкой Durite^TM, которая вносит вклад в общий белок. Заданное содержание НРРБ (более чем 70%) достигается только через 10 минут пребывания в печи для Durite^TM по сравнению с 20 минутами, требующимися для Xylig^TM. Durite^TM при 0,5% эффективен, как Xylig^TM при 5%.

ПРИМЕР 6

Образцы получали по Примеру 1, за исключением, того, что используемую соевую муку используют такой, как она получена от производителя, не просеивая ее. Наносят 1% Durite^TM и нагревают в течение 30 минут все образцы. Общее содержание влаги в обработанной смеси варьирует от 10% до 30%. Образцы, содержащие 10% и 30%, получают и тестируют дважды. Результаты показывают, что характеристики остаются удовлетворительными при 30% содержании влаги, хотя при таком содержании есть тенденция к ухудшению. Образец 421-25-3 дополнительно выдерживают в рубце в течение 72 часов, после чего остается только 10,7% исходного сухого вещества. Это указывает на то, что образцы, обработанные Durite^TM, расщепляются.

ПРИМЕР 7

Различные ингредиенты белкового кормового продукта обрабатывают 1% Durite^TMи достаточным количеством воды для повышения общего содержания влаги в смеси до 20%. Соевые бобы, семена канолы и льняное семя грубо измельчают перед обработкой. Муку из канолы используют такой, как ее получили от производителя. Образцы обрабатывают только водой или водой плюс 1% Durite^TM. Эти образцы помещают в укупоренный мерный стакан, нагревают в микроволновой печи до температуры около 95°C и выдерживают в конвекционной печи 60 минут при температуре 105°C. Затем образцы материала распределяют по бумаге для охлаждения и сушки при комнатной температуре.

Эти образцы тестируют на содержание общего белка (СБ) и общего жира (СЖ), оба выражены в процентах по сухому веществу (СВ). Образцы тестируют на не расщепляемость белка и жира (НРБЖР) средой рубца (НРРБ), выдерживая их в пористом мешке из дакрона, подвешенном в рубце молочной коровы, в течение 16 часов. После выдержки оставшиеся сухие вещества тестируют на общий белок и общий жир. Показатели НРРБ и НРРЖ рассчитывают как остаточный общий белок и общий жир, оставшийся в мешке по сравнению с исходно введенным количеством.

Обработка 1% Durite^TMсущественно увеличивает НРРБ в каждом из четырех протестированных ингредиентов кормового продукта. Дополнительно увеличивается НРРЖ дробленых соевых бобов и семян канолы, обработанных Durite^TM.

ПРИМЕР 8

Коммерческий зерновой концентрат для молочного скота обрабатывают 1% Durite^TM и достаточным количеством воды для повышения общего содержания влаги в смеси до 20%. Композиция кормового продукта для молочного скота представляет собой: ячмень 45%; овсяную муку 25%; соевую муку 10%; пшеницу 7%; рапс 5%; мелассу 5%; и витамины 3%. Смесь помещают в укупоренный мерный стакан, нагревают в микроволновой печи до температуры около 95°C и выдерживают в конвекционную печь 60 минут при температуре 105°C. Затем образец материала распределяют по бумаге для охлаждения и сушки при комнатной температуре.

Образцы обработанного и необработанного концентрата для молочного скота тестируют на содержание общего белка (СБ) в процентах по сухому веществу (СВ). Также образцы тестируют на нерасщепляемость белка средой рубца (НРРБ), выдерживая их в пористом мешке из дакрона, подвешенном в рубце молочной коровы, в течение 16 часов. Затем оставшееся после выдерживания нерасщепленное сухое вещество (НРСВ) взвешивают и тестируют на содержание общего белка. Показатели НРРБ и НРРЖ рассчитывают как остаточный общий белок и общий жир, оставшийся в мешке по сравнению с исходно введенным количеством.

Только 21,9% исходного сухого вещества остается нерасщепленным после 16 часов выдерживания в рубце. Оно содержит 1,8 единиц белка и 20,1 единицу других компонентов кормового продукта. Вероятно, что «другой» материал по большей части состоит из неперевариваемых оболочек зерна. Обработка 1% Durite^TM увеличивает RUСВ до 40,5%, который включает 10,5 единиц НРРБ и 30 единиц небелкового материала. Чистое увеличение 9,9 единиц небелкового материала главным образом, включает крахмал - основной компонент зерновых. Следовательно, обработка зерновых концентратов Durite^TM имеет дополнительную выгоду защиты крахмала от расщепления в рубце.

ПРИМЕР 9

Соевую муку гранулируют с использованием различных коммерческих поликарбамидов на основе связывающих агентов и Durite^TM. Поликарбамидные связывающие агенты в порошкообразной форме смешивают с соевой мукой в количестве 1% (по весу). Смесь кондиционируют при температуре 80°C прямым введением пара и экструдируют через 1-1/4×5/32-дюймовую матрицу (L×D). Гранулы быстро остывают до комнатной температуры с использованием испарительного охлаждения потоком воздуха или принудительным потоком воздуха. Жидкий Durite^TM наносят через паропровод таким образом, чтобы распылить его на кормовой продукт в камере кондиционирования. Уровень нанесения Durite^TM составляет 0,9 вес.% (по сухому веществу).

Гранулированные образцы грубо измельчают и тестируют на содержание общего белка и НРРБ, как описано в предшествующих примерах. Гранулирование, проводимое коммерческим поликарбамидом на основе связывающих агентов для гранул, оказывает негативное воздействие на НРРБ. Показатели НРРБ с этими связывающими агентами как среднее составляют 32,9% по сравнению с 40,3% при аналогичном количестве примененного Durite^TM.

ПРИМЕР 10

Для тестирования экстрагированную растворителем соевую муку просеивают до размера частиц с диаметром от около 0,8 до 1,7 миллиметров. Часть оставляют без какой-либо обработки, она выступает в роли негативного контроля (Контроль). Вторую часть комбинируют с 0,75 вес.% сухих веществ. порошкообразного МФ полимера из DYNEA полимеров, под маркой Exp 710. Перед смешиванием в смесь соевой муки/ МФ полимер добавляют достаточное количество воды с получением общего содержания влаги в готовой смеси до 20%. Смесь помещают в кухонную пароварку на 60 минут. Полученный в результате материал сушат в печи в течение 15 минут с температурой 105°C и распределяют по бумаге для охлаждения и сушки. Затем контрольную часть обрабатывают аналогичным способом, за исключением того, что не добавляют МФ полимер.

Образцы тестируют на содержание общего белка (СБ) как процент по сухому веществу (СВ). Также образцы тестируют на нерасщепляемость белка средой рубца (НРРБ), выдерживая их в пористом мешке из дакрона, подвешенном в рубце молочной коровы, в течение 16 часов, после чего измеряют остаточный общий белок и выражают в процентах от исходного белка, помещенного в мешке.

Обработка 0,75% Exp 710 в результате приводит к тому, что содержание НРРБ превосходит контроль. Дополнительно обработка Exp 710 азотсодержащим полимером увеличивает содержание общего белка в образце. Это важное преимущество, поскольку практически используемый продукт представляет собой источник белка для жвачных животных.

Как можно понять из приведенного выше описания, новый кормовой продукт, способ получения кормового продукта и способ кормления животных имеют преимущество в обеспечении превосходного экономичного кормового продукта и способа кормления животных.

Хотя здесь описаны конкретные предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения, в них может быть сделано множество модификаций и вариаций, не выходящих за рамки настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что цель настоящего изобретения, заявленная в формуле изобретения, может быть осуществлена иначе, чем описано.

Реферат

Изобретение относится к животноводству, а именно к кормовому продукту для скота и способу его получения. Согласно изобретению кормовой продукт и мочевиноформальдегидный полимер смешивают в количествах, подходящих для реакции сшивания. Смесь нагревают при температуре, содержании влаги и в течение периода времени, достаточных для ковалентного связывания мочевиноформальдегидного полимера с белками и крахмалами корма. Таким образом обеспечивают защиту белков, крахмала и имеющихся в корме липидов от расщепления микробами рубца. Изобретение позволяет повысить усвоение белков, липидов и крахмала корма жвачными животными. 4 н. и 16 з.п.ф-лы, 2 ил., 10 табл., 10 пр.

Формула