1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29227
(51) A23K 1/00 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1947.1
(22) 25.12.2013
(45) 15.12.2014, бюл. №12
(72) Раманкулов Ерлан Мирхайдарович; Балпанов
Дархан Серикович; Тен Олег Андреевич; Суюнова
Аягоз Бактжановна
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Национальный
центр биотехнологии" Комитета науки
Министерства образования и науки Республики
Казахстан
(56) RU 2112399 C1, кл. А23K 1/00, С12Р 13/04,
1998
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОЙ
ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ
АМИНОКИСЛОТНОГО КОМПЛЕКСА
(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству
и предназначено для использования в отрасли
кормопроизводства по получению кормовой
добавки на основе штаммов Brevibacterium sp. шт.
92; Escherichia coli шт. 472; Pseudomonas putida.
Возрастающая проблема обеспечения населения
страны в полноценном питании обусловлена, в
основном, низкой продуктивностью
сельскохозяйственных животных. Это связано с
целым рядом причин и, в частности,
неполноценным кормлением, которое не
обеспечивает всех физиологических потребностей
организма в биологически активных веществах. При
этом нарушается обмен веществ, снижается
продуктивность, рост и развитие животных,
возникают различного рода патологии.
Отсюда очевидна необходимость разработки
новых технологий производства биологически
активных и экологически чистых препаратов и их
применение с целью повышения сопротивляемости
организма и защиты его от агрессивных
воздействий среды.
В этом отношении одним из наиболее
перспективных направлений в ветеринарии является
использование аминокислот, как веществ,
выполняющих в организме целый ряд
специфических и жизненно-важных функций.
Штаммы Brevibacterium sp. шт. 92; Escherichia
coli шт. 472; Pseudomonas putida отличаются от
ранее известных штаммов высокой удельной
продуктивностью по аминокислотам.
(19)KZ(13)A4(11)29227

2. 29227
2
Изобретение относится к сельскому хозяйству и
предназначено для использования в отрасли
кормопроизводства.
Данное изобретение относится к новой
аминокислотной кормовой добавке для животных на
основе полученных штаммов Brevibacterium sp. шт.
92; Escherichia coli шт. 472; Pseudomonas putida,
способу получения добавки путем ферментации,
концентрирования и сушки. В корм для животных
добавляют добавки в виде отдельных
ферментативно полученных аминокислот - лизин,
треонин и метионин в соответствии с потребностью
животных.
Простое обезвоживание ферментационной
культуральной жидкости привело к получению
сильно гигроскопического и клейкого концентрата,
который в этой форме не мог быть использован как
кормовое средство для животных. Для того, чтобы
получить сыпучий и стабильный при хранении
продукт, нужно было подмешивать большое
количество самых разнообразнейших добавок в этот
концентрат. В результате этого, однако, во многих
случаях еще более снижалось и без того уже
относительно небольшое содержание аминокислот.
Способ, согласно которому при соблюдении
совершенно специальных условий ферментации
можно получить сырой рабочий ферментационный
бульон, который можно высушивать до твердого и
стабильного продукта. Этот продукт снова
получают в результате обезвоживания всего
ферментационного бульона, однако содержание в
нем L- лизина составляет только лишь от 35 до 48
мас.%, и в соответствии с этим находится заметно
ниже, чем содержание L-лизин-моногидрохлорида.
Оставшаяся в продукте биомасса действует при
этом как добавка для улучшения сыпучести.
[Патенты Англии 0122163 и РФ 2112399]
Задача данного изобретения заключается в том,
чтобы создать добавку к кормовому средству для
животных, которая содержала 3 аминокислоты в
высокой концентрации при небольшом количестве
мешающих побочных продуктов. Такая добавка
должна быть дешевой в изготовлении и как
конечный продукт не должна быть чрезмерно
гигроскопичной или клейкой. Кроме того,
содержание аминокислот должно быть
стандартизировано с помощью простых средств.
Задача состоит, кроме того, в создании способа
получения добавки к корму для животных и его
применении.
Предложенная добавка к корму для животных на
базе аминокислотной ферментационной
культуральной жидкости далее концентрированной
и высушенной биомассы согласно изобретению по
органолептическим, физико-химическим и
биологическим показателям кормовой препарат
соответствует следующим показателям:
Внешний вид - однородный сухой порошок от
светло-бежевого до коричнево-бежевого цвета.
Массовая доля влаги, не более - 5%
Лизин, не менее - 23,8%
Треонин, не менее - 11,9%
Метионин, не менее - 14,3%
Сырой протеин, не менее 40,0%
Зола, не более 5,0%
При получении лизина, треонина, метионина на
основе Brevibacterium sp. шт. 92; Escherichia coli шт.
472; Pseudomonas putida - производных
аминокислот, содержание аминокислот составляет
не менее 50%.
Таким образом, к данному изобретению
относится такая добавка к корму для животных,
которая наряду с несколькими аминокислотами
содержит еще преобладающую часть ингредиентов
ферментационной культуральной жидкости,
относящихся к аминокислотам.
При очень чистых (с обедненным содержанием
органических веществ в осадке) ферментациях
культуральную жидкость высушивали до
пригодного к применению гранулята.
Такую добавку можно затем добавлять в
определенных количествах универсально в
соответствии с содержанием аминокислоты к
каждому корму или к премиксам. Является
целесообразным в определенных кормовых смесях
представлять несколько аминокислот в добавке в
определенном отношении друг к другу так, чтобы с
помощью лишь одной добавки достигалось бы
аминокислотное добавление. Отношение этих
аминокислот может быть получено, например, в
результате смешивания нескольких
аминокислотных ферментационных культуральных
жидкостей или добавок, а также в результате
добавления в определенных дозах преимущественно
небольших количеств чистых аминокислот.
В данном изобретении - это соответствующие
аминокислоты, в частности лизин, треонин,
метионин. Добавка получена посредством
распылительной сушки ферментационной
культуральной жидкости.
Кормовое средство для животных согласно
изобретению в большинстве случаев - это порошок
от светло-бежевого до коричнево-бежевого цвета.
Кормовая добавка стабильна и после хранения
свыше 12 месяцев при температуре 25°С не
отмечается уменьшение содержания аминокислот.
Не склонна к комкованию и легко подмешивается
гомогенно в полное кормовое средство или
предварительные смеси.
Способ отличается тем, что культивируют
микроорганизмы, производящие лизин, треонин и
метионин в ферментационных средах, содержащие
как минимум один источник углерода, один
источник азота, минеральные соли и
микроэлементы, при этом ферментацию
осуществляют таким образом, чтобы в конце ее
получить биомассу с высоким содержанием
активных компонентов аминокислот, причем
добавляемые питательные вещества в конце должны
быть в значительной степени израсходованы.
Биомассу можно предпочтительно полностью
удалять, полученный конечный продукт имеет тогда
особенно высокое содержание аминокислот. Кроме
того, продукт, полученный путем полного удаления
биомассы, особенно пригоден для стандартизации
конечного продукта до постоянного содержания

3. 29227
3
аминокислот. Это особенно необходимо в том
случае, если в отдельных ферментационных
загрузках достигаются различные содержания
аминокислот.
Производящие аминокислоты, для лизина
предпочтительно применяют соответствующие
мутанту видов Brevibacterium sp шт. 92; для
треонина Escherichia coli шт. 472; для метионина шт.
Pseudomonas putida, Штаммы взяты с музейной
коллекции Филиала РГП «Национальный центр
биотехнологии».
Температуру ферментации целесообразно
поддерживать в пределах от 30 до 40°С, величина
pH ферментационной среды - между 6,0-8,0.
Продолжительность ферментации составляет
обычно максимально 48-72 ч.
Для окончательного высушивания
предварительного концентрата использовали
распылительную сушилку Buchi -190.
Поскольку желательна стандартизация
кормового средства для животных согласно
изобретению относительно содержания
аминокислот, то это можно осуществлять,
например, путем соответствующего выбора
количества оставшейся биомассы и/или
соответствующего выделения предварительного
концентрата из различных ферментационных
культуральных жидкостей. Эти предварительные
концентраты являются особенно пригодными, если
они не содержат больше биомассы, так как эти
продукты являются гомогенными.
Последующие примеры поясняют данное
изобретение более подробно.
Объектами ислледования служили штаммы
Brevibacterium sp. шт. 92 - продуцент лизина,
Escherichia coli шт. 472 - продуцент треонина и
Pseudomonas putida - продуцент метионина.
Пример 1. Проведена зависимость выхода
аминокислот от уровня содержания углеводов,
варианты опытов представлены на рисунках 1; 2; 3
На диаграммах представлены варианты опытов,
где варьируется содержание углеводов в
ферментационных средах.
Подобран компонентный состав
ферментационной питательной среды для
культивирования продуцента лизина (Brevibacterium
sp. шт. 92)
- среда ФЛ следующего состава: сахароза -100
г/л; гидролизат БВК - 35 мл; культуральная
жидкость лейцина - 0,2 г/л; сернокислый аммоний
(NH4)SO4 - 35 г/л; KН2РО4 - 1,5; MgSO4·7H2O - 0,5 г;
мел - 30,0 г/л; вода водопроводная - 1 л. pH - 7,0. В
питательной среде варьировали содержание
сахарозы - 20,0; 50,0; 100,0 и 120 г/л.
Подобран компонентный состав
ферментационной питательной среды для
культивирования продуцента треонина (Escherichia
coli шт. 472)
- среда ФТ Адамса следующего состава, г/л:
сахароза - 80,0; (NH4)2SO4 - 25,0; KН2РO4-2,0;
MgSO4·7Н2О - 0,5; СаСО3 - 40,0; пенициллин -
500 ед/мл; вода дистиллированная - 1 л. В
питательной среде варьировали содержание
сахарозы - 40,0, 50,0, 80,0, 90,0, 100,0 г/л.
При содержании углеводов 120 г/л для лизина и
100 г/л для треонина конверсия сахара составляет
30%, остаточные редуцирующие вещества
составляют 20% при этом отмечено снижение
концентрации аминокислот. Поэтому оптимальным
содержанием сахарозы для лизина является 100 г/л,
для треонина 80 г/л.
Подобран компонентный состав
ферментационной питательной среды для
культивирования продуцента метионина
(Pseudomonas putida) г/л; KН2РO4 - 2,0; K2НРO4 - 2,0;
сульфат аммония - 10,0; глюкоза - 100,0; дрожжевой
экстракт - 5,0; антивспениватель - 1; pH 7,0. В
питательной среде варьировали содержание
сахарозы - 60,0, 100,0, 120,0, 140,0 г/л.
Оптимальным содержанием сахарозы для
метионина является 120 г/л.
Пример 2. Отработка режима и условия
культивирования штаммов-продуцентов
аминокислот в полупромышленных условиях.
Условия подбора представлены на рисунке 4.
Условия культивирования отрабатывали на
ферментере Electrolux 130 L. Режим ферментации
контролировался по температурным параметрам, по
работе мешалки, аэрации и продолжительности
культивирования. Оптимальным условием режима
культивирования составило:
- лизина: температура - 32±1°С; аэрация-5 л/мин;
работа мешалки - 240 мин-1; продолжительность
культивирования - 72 ч.
- треонина: температура - 37±1°С; аэрация -
5 л/мин; работа мешалки - 240 мин-1;
продолжительность культивирования - 48 ч.
- метионина: температура - 32±1°С; аэрация-
5 л/мин; работа мешалки - 240 мин-1;
продолжительность культивирования - 72 ч.
В конце ферментации получили съем биомассы с
концентрациями лизина 35,0 г/л; треонина 15,0 г/л;
метионина 12,0 г/л.
Пример 3. Концентрирование проводили
упариванием на роторном испарителе при
температурах: для лизина - 60°С, треонина - 60°С и
метионина 70-100°С, предварительно подкисляли
соляной кислотой и стабилизировали.
Полученный концентрат направляли на
распылительную сушилку Buchi - 190.
Высушивание проводили при двух условиях,
которые представлены на рисунке 5.
Оптимальным условием высушивания на
распылительной сушилке составило 2-е условие.
Выход аминокислот в сухом виде составляет:
лизина - 150 г/кг; треонина - 85 г/кг; метионина -
80,0 г/кг
Массовую концентрацию аминокислот
определяли методом ВЭЖХ с этапом
предколоночной дериватизации Dabs-Cl
Определение массовой концентрации
аминокислот проводили методом
высокоэффективной жидкостной хроматографии
(ВЭЖХ) на приборе ВЭЖХ Perkin Elmer series 200 с
обращенно-фазной колонкой Zorbax Exctend Cl8

4. 29227
4
зернением 5 мкм. Регистрацию пиков вели на УФ-
детекторе при длине волны 436 нм. Время
разделения 20 минут, скорость потока 1,4 мл/мин.
При проведении ферментаций достигнуты
следующие показатели:
- оптимальным является использование
концентрации сахарозы в питательной среде
100,0 г/л; при этом отмечен максимальный выход
лизина - 150 г/кг.
- оптимальным является использование
концентрации сахарозы в питательной среде
80,0 г/л; при этом отмечен максимальный выход
треонина - 85,0 г/л.
- оптимальной является использование
питательной среды мясо-пептонный бульон; при
этом отмечен максимальный выход метионина -
80,0 г/л.
Анализ представленных результатов
свидетельствует о том, что предлагаемый способ
получения кормовой добавки на основе штаммов
Brevibacterium sp. шт. 92; Escherichia coli шт. 472;
Pseudomonas putida - производных, лизина, треонина
и метионина, включающий стадии культивирования
микроорганизмов в ферментативной среде,
концентрирования культуральной жидкости и
дальнейшее высушивание, отличается тем, что в
результате ферментации получают биомассу с
высоким содержанием активных компонентов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения кормовой добавки,
включающий аминокислотный комплекс,
культивирование микроорганизмов в
ферментативной среде, концентрирование
культуральной жидкости и дальнейшее
высушивание, отличающийся тем, что в качестве
аминокислотного комплекса используют штаммы
микроорганизмов Brevibacterium sp. 92, Escherichia
coli 472, Pseudomonas putida - производных, лизина,
треонина и метионина соответственно.

5. 29227
5
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Нгметжанова