FI101589B - Melassin ja vinassin orgaanisia happoja sisältävä jae ja sen käyttö - Google Patents

Description

101589

Melassin ja vinassin orgaanisia happoja sisältävä jae ja san käyttö

Keksintö koskee vinasseista ja melasseista valmis-5 tettua orgaanisia happoja sisältävää jaetta ja sen käyttöä rehun säilönnässä, mikrobien kasvun ja toiminnan stimuloi-miseksi ja rehun hyväksikäytön parantamiseksi. Jae sisältää mm. useita eri orgaanisia happoja ja lisäksi muita mikrobien kasvua ja fermentointia stimuloivia aineita ja 10 se on käyttökelpoinen mm. rehun säilömiseen, mikrobien kasvun stimuloimiseen, pötsissä tapahtuvan fermentoinnin stimuloimiseen ja mm. märehtijöiden rehunkäytön stimuloimiseen. Jaetta voidaan käyttää sellaisenaan, rehuun sekoitettuna tai jakeen happamuutta kestävän ja happoa tuotta-15 van mikrobin kanssa.

Tausta

Eläinten ravitsemuksen ja toiminnan kannalta rehun asianmukainen säilöminen on ensiarvoisen tärkeätä. Yleensä käytetyssä AlV-menetelmässä rehun pH alennetaan arvoon 20 noin 4, mikä estää mikrobien toimintaa ja vähentää rehun kuiva-aine- ja proteiinitappioita. pH-arvon alentamiseen käytettiin ensin vahvoja epäorgaanisia happoja, mutta tällä hetkellä säilömiseen käytetään ensisijaisesti muurahaishappoa. Vaikka vahvat hapot ovatkin tehokkaita mikro-: 25 bien kasvun inhibiittoreina rehussa, tämä ominaisuus on vähemmän toivottu pötsissä. Lisäksi, jos happo ei pysty täysin inhiboimaan mikrobien kasvua on olemassa se vaara, että haitallisimmat mikrobilajit kilpailun puuttuessa voivat kolonialisoida säilörehun.

30 Useita mikrobi- ja kasviperäisiä tuotteita ja suo loja on käytetty vahvojen happojen vaikutuksen tehostamiseen tai niiden korvaamiseen säilöntäaineina (Bolsen, K. & Heidker, J.I., 1985: Silage Additives USA, Chalcombe Publications, UK). Näitä lisäaineita on usein käytetty hyö-35 dyllisten bakteerien, kuten maitohappobakteerien, kasvun 2 101589 edistämiseen ja siten haitallisten mikrobien, kuten hiivojen, homeiden, klostridien ja koliformien kasvun estämiseen. Maitohappobakteerien käyttöä rajoittaa usein näiden bakteerien kasvun kannalta sopivien hiilihydraattien puu-5 te.

Sokerin prosessoinnin sivutuotteita, melasseja, ja niiden fermentointisivutuotteita, vinasseja, tunnetaan säilörehun lisäaineina ja märehtijöiden ravinnon lisäaineina (Bolsen K. & Heidker J.I., 1985; Haaksma, J., 1987: 10 The influence on growth, energy efficiency and dressing percentage, when in ratios for beef cattle containing pressed pulp soy bean meal protein was replaced by protein from beet vinasse or NPN. Mededeling, Instituut voor Ra-tionele Suikerproduktie, no. 15, 23 pp.; Herold, I., Ta-15 kacs, F., Beri, B & Kota, M., 1987: Influence of chemical and biological conservation agents on silage made from green fodder with a high protein content). Nämä tuotteet ovat korkean typpipitoisuutensa ansiosta olleet tehokkaita nostamaan säilörehun proteiiniarvoa. Melassit ja vinassit 20 eivät kuitenkaan ole riittävän happamia, jotta ne pystyisivät merkittävästi alentamaan rehun pH-arvoa. Ravitsemis-näkökohdista katsottuna niiden korkea kaliumpitoisuus voi aiheuttaa ongelmia liittyen alennettuun magnesium-absorptioon (Tomas, F.M. & Potter, B.J., 1976: The effect and 1 25 site of action of potassium upon magnesium absorption in sheep, Aust. J. Agric. Res., 27, 873 - 880; Fontenot, J.P., Allen, V.G., Bunge, G.E. ja Goff, J.P., 1989: Factors influencing magnesium absorption and metabolism in ruminants. Journal of American Science, 67, 3445 - 3455).

. - 30 Keksinnön lyhyt kuvaus Tämän keksinnön puitteissa on nyt onnistuttu kehittämään vinasseista ja melasseista uusi tuote, jolla on alhainen kaliumpitoisuus ja joka korkean orgaanisten happojen pitoisuutensa ansiosta on hapan.

3 101589

Keksintö koskee siten tätä melassin ja vinassin orgaanisia happoja sisältävää, rehun säilönnässä ja rehun hyväksikäytön parantamiseen käyttökelpoista jaetta, jolle jakeella on tunnusomaista, että se on hapan, sen orgaanis-5 ten happojen pitoisuus on suuri ja kaliumpitoisuus pieni ja se on valmistettu menetelmällä, jossa erotusmelassin tai vinassin pH-arvoa alennetaan lisäämällä happoa ja muodostunut sakka poistetaan, jolloin jää jäljelle mainittu orgaanisia happoja sisältävä jae.

10 Keksintö koskee myös tämän melassin ja vinassin or gaanisia happoja sisältävän jakeen (biohapon) käyttöä, joka jae on hapan, sen orgaanisten happojen pitoisuus on suuri ja kaliumpitoisuus on pieni, ja se on valmistettu menetelmällä, jossa erotusmelassin tai vinassin pH-arvoa 15 alennetaan lisäämällä happoa ja muodostunut sakka poistetaan, jolloin jää jäljelle mainittu orgaanisia happoja sisältävä jae, rehun säilönnässä ja rehun hyväksikäytön parantamiseen sekä mikrobien kasvun ja toiminnan stimuloi-miseen, erityisesti pötsissä tapahtuvan fermentoinnin sti- 20 muloimiseen.

Jae saadaan vinasseista ja melasseista kaliumsaos-tuksen ja valinnaisesti kromatografisten erotuskäsittely-jen avulla, joissa lähtöaineista poistetaan suurin osa kaliumista. Valinnaisesti poistettavan betaiinijakeen mu- 25 kana poistuu muitakin aineita, kuten glyserolia ja mo- nosakkaridej a.

Orgaanisia happoja sisältävä jae valmistetaan siis orgaanisista kasviperäisistä materiaaleista ja sen koostumus vaihtelee huomattavasti käytetystä raaka-aineesta ja 30 käsittelyistä riippuen. Jae muodostuu suureksi osaksi orgaanisista hapoista, kuten maitohaposta, etikkahaposta, pyrrolidonikarboksyylihaposta (PCA), jne., joiden osuus on noin 18 - 45 % kuiva-aineesta. Lisäksi jae sisältää suhteellisen paljon typpipitoisia aineita; jakeen kokonais-35 typpipitoisuus on noin 3-12 % ja aminohappopitoisuus noin 1 - 10 %. Hiilihydraattien kokonaismäärä on noin 5 - 4 101589 35 %. Tuhkan osuus on noin 12 - 30 % kuiva-aineesta. Käsittelystä riippuen betaiinipitoisuus vaihtelee noin 1 -20 %.

Orgaanisia happoja sisältävä jae on tehokas käytet-5 täväksi rehun säilömisessä, mikrobien stimuloimisessa, kuten erityisesti pötsissä tapahtuvan fermentoinnin stimuloimisessa, ja märehtijöiden rehunkäytön stimuloimisessa. Kun jaetta käytetään pötsissä tapahtuvan fermentoinnin stimuloimisessa ja märehtijöiden rehunkäytön stimuloimi-10 sessa, se voidaan lisätä joko rehuun tai säilörehuun. Fermentoinnin tehostamiseksi sitä voidaan myös käyttää sellaisenaan märehtijöiden ravinnon lisäaineena.

Orgaanisia happoja sisältävää jaetta voidaan myös käyttää samanaikaisesti jakeen happamuutta kestävän ja 15 happoa tuottavan mikrobin kanssa rehun säilömisessä. Mikrobit voidaan lisätä joko erikseen tai niitä voidaan käyttää kombinaationa jakeen kanssa. On havaittu, että edellä kuvatun kaltaiset mikrobit toimivat synergistisesti jakeen kanssa. Tämä tietysti tarkoittaa myös sitä, että käytettä-20 essä jaetta sopivien mikrobien kanssa, jakeen määrää voidaan merkittävästi pienentää.

Orgaanisia happoja sisältävä jae ja jakeen happamuutta kestävä, happoa tuottava mikrobi ovat yhdessä tehokkaat rehun säilömisessä, pötsissä tapahtuvan fermen-• 25 toinnin stimuloimisessa ja märehtijöiden rehunkäytön sti muloimisessa. Kun niitä käytetään pötsissä tapahtuvan fermentoinnin stimuloimisessa ja märehtijöiden rehunkäytön stimuloimisessa, ne voidaan lisätä joko rehuun tai säilörehuun. Fermentoinnin tehostamiseksi niitä voidaan myös . 30 käyttää sellaisenaan, yhdistelmänä tai erikseen annostel- « tuina märehtijöiden ravinnon lisäaineina.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Orgaanisia happoja sisältävän jakeen valmistus

Melasseja ja erilaisia kasviperäisiä sokeripitoisia 35 uutteita, kuten sokeriruo'osta ja sokerijuurikkaista saa- 5 101589 tua sokerimehua ja tärkkelyshydrolysaatteja, käytetään raaka-aineena lukuisilla käymisteollisuuden aloilla tuotettaessa alkoholia, hiivaa, sitruunahappoa, glutamii-nihappoa, lysiiniä ja monia muita fermentointituotteita.

5 Kun primäärituote on otettu talteen fermentointiliemestä, jää jäljelle laimea sivutuoteliuos. Kun tämä fermentoinnin laimea sivutuote on väkevöity, sitä nimitetään yleisesti vinassiksi. Muita nimiä ovat CMS (Condensed Molasses Solubles) ja CPL (Complement Proteique Liquide). Perinteiset 10 vinassin käyttöalat ovat olleet poisto jätteenä ympäristöön (usein väkevöimättömänä), käyttö kaliumlannoitteena ja käyttö nautakarjan rehun lisäaineena. Vinassia on käytetty nautakarjan rehun lisäaineena koska se antaa metabo-loitavissa olevaa energiaa halvalla ja toimii myös side-15 aineena. Vinassin arvoa proteiininlähteenä on myös tutkittu (Deleplanque, G. & Maindron, G., 1982: Le C.P.L. et la Pulpe Surpressee Ensilee, Secopal S.A.).

Vinassin kaliumpitoisuus on korkea, mikä voi aiheuttaa ongelmia mm. vinassia saavan eläimen magnesium-20 absorption häiriöinä. Kaliumpitoisuuden alenemiseksi on kehitetty menetelmiä (Lesaffre & Cie., FR 1 497 480, 1967; Beghin-Say, S.A., FR 2 573 088, 1986; Julsingba, J., NL

6 800 313, 1969; ja DE 1 817 550, 1970) . Menetelmät perustuvat kaliumin saostukseen joko suolana tai kaksoissuolana 25 sulfaatti-ionien kanssa oleellisesti neutraaleissa olosuhteissa. Vinassituotteita, joilla on alentunut kaliumpitoisuus, myydään tavaramerkeillä Prouvital, Proteinal, Sirio-nal, Viprotal jne.

Vinassista voidaan myös ottaa talteen arvokkaita • . 30 aineosia. Yhtenä esimerkkinä voidaan mainita betaiini, « • joka voidaan ottaa talteen kromatografisilla erotus menetelmillä, kuten on kuvattu US-patentissa 4 359 430 ja 5 127 957, Heikkilä et ai. Betaiini voidaan myös ottaa talteen käyttämällä ioninvaihtajia, jotka voivat olla joko 35 kationisia tai anionisia. Muita arvokkaita aineosia, joita 6 101589 voidaan ottaa talteen, ovat glyseroli, monosakkaridit, aminohapot ja meripihkahappo. Glyserolin ja glukoosin talteenottoa ja aminohappojen erottamista on kuvannut Burris, B.D., 1986: Recovery of Chemicals such as Glycerol, Dext-5 rose, and Aminoacids from Dilute Broths, International Conference on Fuel Alcohols and Chemicals from Biomass, Miami Beach, Florida. EP-hakemusjulkaisussa 0 411 780 A2, Kampen, kuvataan betaiinin ja glyserolin talteenoton lisäksi mm. meripihkahapon talteenottoa. Näiden arvokkaiden 10 aineosien talteenoton jälkeen jää jäljelle toisenlainen vinassi, jossa jäljelle jääneiden aineosien pitoisuudet ovat kohonneet.

Vinassista ja esimerkiksi edellä kuvatulla tavalla käsitellystä vinassista voidaan kalium poistaa uudella ja 15 taloudellisella menetelmällä, jossa vinassin pH-arvoa alennetaan lisäämällä happoa. Happona käytetään edullisesti epäorgaanista happoa, kuten suolahappoa tai erityisesti rikkihappoa, joka saostaa kaliumin suolan ja/tai kaksois-suolan muodossa. pH säädetään yleensä arvoon noin alle 20 5,0, edullisesti arvoon noin 3,0 - 3,8. Muodostuneet ka- liumsuolat saostetaan tai kiteytetään kontrolloidulla tavalla haihdutuskiteyttimessä ja poistetaan esimerkiksi suodattamalla, dekantoimalla, sentrifugoimalla tai käyttämällä näiden menetelmien yhdistelmää. Jäljelle jäävällä 25 jakeella on korkea orgaanisten happojen pitoisuus, jotka orgaaniset hapot alun perin ovat muodostuneet kasvin toiminnan tuloksena ja/tai erilaisissa kasviuutteiden tai melassien käsittelyssä käytetyissä kemiallisissa ja/tai mikrobiologisissa prosesseissa. Jaetta nimitetään myös . 30 biohapoksi.

Samankaltaista orgaanisia happoja sisältävää jaetta voidaan valmistaa myös jäännöstuotteesta, joka syntyy kun melassista erotetaan sokeri joko täysin tai osittain. Tällaisia prosesseja on kuvattu US-patenteissa 4 359 430 ja 35 5 127 957, Heikkilä et ai. Tätä sivutuotetta nimitetään 7 101589 erotusmelassiksi, jäännösmelassiksi, C.S.B (Condensed separator by-product) jne. Erotusmelassista voidaan haluttaessa poistaa betaiini, monosakkaridit, glyseroli tai muita yhdisteitä kokonaan tai osittain alalla tunnetuin menetel-5 min, joista osa on mainittu edellä. Melasseista saadun jakeen koostumus eroaa jonkin verran vinasseista saadusta jakeesta, sen sokeripitoisuus on yleensä vähän korkeampi ja sen orgaanisten happojen pitoisuus vähän pienempi, mikä osittain johtuu siitä, että erotusmelassin valmistukseen 10 ei kuulu fermentointivaihetta. Vinassin valmistukseen kuuluvassa fermentointivaiheessa mikrobit käyttävät osan sokereista ja muodostavat niistä mm. jonkin verran orgaanisia happoja. Erityisesti voidaan todeta, että melasseista saatu orgaanisia happoja sisältävä jae sisältää yleensä 15 vähemmän maitohappoa ja meripihkahappoa, jota voi muodostua hiivafermentoinnissa sivutuotteena.

Orgaanisia happoja sisältävän jakeen koostumus Alkuperäinen raaka-aine on kasviperäistä materiaalia. Kasvimateriaalin koostumus vaihtelee lajikkeen, maa-20 perän, lannoitteiden, sään ja muiden olosuhteiden mukaan. Kasvimateriaalin prosessoinnissa käytetyt menetelmät vaikuttavat myös välituotteen koostumukseen. Jos saatua välituotetta fermentoidaan, fermentointiprosessi vaikuttaa fermentointituotteen koostumukseen. Vaihtoehtoisesti, jos 25 suoritetaan kromatografinen käsittely, käytetty kromato-grafiamenetelmä vaikuttaa tuotteen koostumukseen. Näiden lisäksi on mahdollista suorittaa erinäisiä muita operaatioita, kuten edellä on kuvattu. Orgaanisia happoja sisältävän jakeen koostumus voi siten vaihdella hyvinkin paljon, . . 30 ja on ymmärrettävää, että tämän keksinnön tarkoituksiin » voidaan käyttää koostumukseltaan hyvin vaihtelevaa jaetta. Keksinnön kannalta olennaista on se, että jae on hapan, sen orgaanisten happojen pitoisuus on suuri ja kalium-pitoisuus on pieni.

8 101589

Esimerkiksi, raaka-aineena voidaan käyttää sokerijuurikasta, jonka koostumus vaihtelee edellä kuvatuista parametreista riippuen. Sokerijuurikkaiden prosessoinnissa käytetyt menetelmät vaikuttavat saadun melassin koostumuk-5 seen ja jatkokäsittelyt, kromatografia- tai fermentointi- prosessi ja siinä käytetyt olosuhteet vaikuttavat saadun tuotteen koostumukseen. Tuotteesta voidaan haluttaessa poistaa esimerkiksi betaiini tai osa siitä. Lisäksi siitä poistetaan ainakin osa kaliumista. Tästä tuotteesta tal-10 teen otettu orgaanisia happoja sisältävä jae, biohappo, on lopullinen tuote, jonka koostumus siis selvästikin vaihtelee .

Joidenkin sokerijuurikkaiden prosessoinnissa saatujen sivutuotteiden tyypillisiä koostumuksia on esitetty 15 taulukossa 1.

« 9 101589 m _ . . . . ._ co -3 η)

Ai n > H -rl 10 «f _ £ C-rUJ — — m

Q «OH *.co''r'«*i,rrH

3 Λ D< Λ oh ω M

ii enαn β)

m W OH O

g O Λ n -o 0 ---------- H β 1 2 « «h'2 3 ν.η«»μ«»ο22 •h ia4J(oa4J0 m,Hr0 co e n jj p H -H o ai c a> (_) > ·ηΛ O 4-1 I—< " “" —1 ' 1 ““ — “™ ““ 1

•H ^ I

CL -h w 5, n fi -h ^ C η«303φ.ωοσιΜΜ_ιη

>1 ldP-r( aU -T^^rHrH^iVJ^rH

4-» £ *i rH P °

H O lö C (D £ > ΓλΜ O P

CU ---------- H 103

Ή rH P -H

<U ιΗ P M Ä _ g s S . hwv®n°3® t? H O 3

O * H 3 H

d fö X 4J > 4-> 4-1----------

d CO

> Φ 3

•H Φ 4-> H

-rH H 10 O H H H CM

d cfl ne a) 1 £ £ •m (Ö H ? d >----------

4-> -H

ffl d Π») co ffl«-d03 n h id |!] " J5

(O · 4-> <0 a.4J o ^ ^ H H CM

H H M n 4J 4J

™ *-· · o oi e ei CO -H u -no O 4-1 CO (L> __________ •H 4-) d -p fi* . in<öOinCM,nocM'r

#r^ CU rn —T rH rH * rH rH rH OH

O CO . ° v

co O CJ

CO p---------- O) Ph

CO -H

O >1 jj) CM 00 P4-) S -gm.incM^vo^j

a -P H O φ H

a» « d n-> s r0 -H----—---— —

Π3 CO

m a) 3 „'{· ^ininTpcoin h _i —h (0-Hfli _. r- .

PO n 3 n ».hohhcm cm H 10 3 (0 3 4_) x -r«4i •n CL)----------

•H CO

P -4iC jj

0) O -H

I—I +4 O d S n W h 44 S a ♦H T3 *H id

• Ό P >1 a A

, -h -h ä a

^ M V -rl >1 P P

id -h «h p o a> O M M -h en H a n

A>f Λί Id -H H d Id H

75 id^4Ä<d*Hj:cg co Λί c-noid3fd D o<dPOidC<d*HAi _j cns^P-H&iHjs O H3oa)gMid3 2 SQSt<cQ<oii;^ (Ό EH ---------- 10 101589 Lähtöaineesta ja käsittelystä riippumatta jakeen orgaanisten happojen pitoisuus on suuri, yleensä noin 18 -45 %, edullisesti 30-45 % kuiva-aineesta. Pääosan orgaanisista hapoista muodostavat pyrrolidonikarboksyylihap-5 po (PCA) ja maitohappo, joita on yhteensä noin 10 - 20 %. Näiden lisäksi jae voi sisältää mm. etikkahappoa, omena-happoa, meripihkahappoa, propionihappoa ja muurahaishappoa pienempinä osuuksina, yleensä alle 1 %. Lisäksi jae sisältää suhteellisen paljon typpipitoisia aineita; jakeen ko-10 konaistyppipitoisuus on noin 5 - 12 % ja aminohappopitoisuus noin 1 - 10 %. Hiilihydraattien kokonaismäärä on noin 5 - 35 %. Tuhkan osuus on noin 12 - 30 % kuiva-aineesta. Käsittelystä riippuen betaiinipitoisuus vaihtelee noin 1 -20 %.

15 Jakeen kaliumpitoisuutta voidaan säätää halutulle tasolle säätämällä lisätyn hapon määrää. Tavallinen ka-liumpitoisuus on noin 3,0-5,5 %. pH on hapan, yleensä alle noin 5,0, edullisesti noin 3,0 - 4,0.

Orgaanisia happoja sisältävän jakeen käyttösovel-20 luksia

Orgaanisia happoja sisältävällä jakeella on kolme erilaista ominaisuutta, joita erityisesti voidaan käyttää hyväksi käytännön sovelluksissa. Jae on hapan tuote, joka on erittäin käyttökelpoinen säilöntäaineena. Erityisesti 25 sitä voidaan käyttää säilörehun valmistuksessa, joko sellaisenaan tai yhdessä sopivien bakteerien, kuten maitohappobakteerien kanssa.

Esimerkiksi vinassista saatu jae voi sisältää maitohappoa (noin 7 paino-%), etikkahappoa (noin 1 paino-%) 30 ja PCA (noin 10 paino-%) . Tämän happaman tuotteen pH on noin 3 - 4 ja kun se lisätään rehuun, kasvimateriaalin pH-arvo laskee ja elintoiminnat vähenevät samalla tavalla kuin käytettäessä tavanomaisia vahvasti happamia säilöntäaineita. Jakeen vaikutus on kuitenkin heikompi kuin perin-35 teisten vahvojen happojen vaikutus, ja näin ollen on käy- 11 101589 tettävä suurempaa annostusta pH-vasteen aikaansaamiseksi. Toinen mahdollisuus on käyttää jaetta yhdessä maitohappo-bakteerien kanssa. Tällöin saavutetaan hyvin merkittävä synergistinen teho samalla kun jakeen käyttömäärää voidaan 5 alentaa. Orgaanisia happoja sisältävän jakeen vaikutuksesta rehun laatu muuttuu merkittävästi paremmaksi kummassakin tapauksessa.

Kun jaetta käytetään rehun säilönnässä yksinomaisena säilöntäaineena, sopivia käyttömääriä ovat noin 15 - 50 10 kg/tonni.

Kun jaetta ja happamuutta kestävää ja happoa tuottavaa mikrobia käytetään yhdessä rehun säilönnässä, jakeen sopiva käyttömäärä on noin 4 kg/tonni tai enemmän.

Todettakoon myös, että sanaa rehu tämän julkaisun 15 puitteissa käytetään yleiskäsitteenä. Rehu voi siten olla esimerkiksi heinä, ruoho, maissi, vilja, palkokasvi yms.

Orgaanisia happoja sisältävällä jakeella on myös havaittu olevan eri mikrobien kasvua stimuloiva vaikutus. Tämä ominaisuus on myös hyödyllinen säilörehun valmistuk-20 sessa, jolloin toivottujen mikrobien kasvua ja toimintaa voidaan stimuloida halutulla tavalla. Tämä ominaisuus on hyödyllinen myös muita sovelluksia ajatellen. Sitä voidaan esimerkiksi käyttää mikrobien kasvun stimulointiin yleensä ja erityisesti erilaisten fermentaatioprosessien stimuloi-25 miseksi. Tähän liittyen on todettu muun muassa, että jakeella on täysin odottamaton stimuloiva vaikutus pötsissä tapahtuviin fermentaatioprosesseihin. Jae on siten erittäin käyttökelpoinen myös rehun hyväksikäyttöä edistävänä aineena.

30 Orgaanisia happoja sisältävän jakeen kolmantena tärkeänä ja yllättävänä ominaisuutena voidaan mainita sen maittavuus ja ruokahalua stimuloiva vaikutus. Tämän vaikutuksensa perusteella jaetta voidaan käyttää eläinten ravinnon lisäaineena mm. makua parantavana aineena. Ruoka-35 halua stimuloivana aineena se edistää eläimen pysymistä 12 101589 hyväkuntoisena. Eläimestä riippuen voi myös olla haluttua lisätä kehomassaa tai tietyn tuotteen, kuten maidon tuottamista.

Esimerkiksi lypsylehmien osalta alhainen kuiva-5 aineen (energian) saanti on huomattava ongelma, erityisesti poikimisen jälkeen kun energian tarve on huipussaan maidon tuotannon nopeasta lisääntymisestä johtuvan suuren energiahäviön takia. Käyttämällä maukkaita ravinto-aineosia, erityisesti yhdessä propyleeniglykolin, glyserolin 10 ja näiden kaltaisten substraattien kanssa, jotka pystyvät vaikuttamaan rasva-aineenvaihduntaan nostamalla veren glu-koosipitoisuutta, voidaan suuressa määrin estää lehmän joutumista ketoosiin (acetonaemia). Antiketogeenisiä aineita ei kuitenkaan pidetä maukkaina ja näin ollen niitä 15 on pakkosyötettävä lehmille, jotka muutenkin kärsivät ruokahaluttomuudesta. Tämä tapahtuu usein kun lehmät ovat liikalihavia ja niitä on ruokittu liikaa lehmän poikimista edeltävänä ummessaoloaikana. Liikaruokinta ennen poikimista on yleinen ongelma maidontuotantoon keskittyneissä maa-20 talouksissa ympäri maailmaa, koska maanviljelijät pyrkivät sopeuttamaan lehmät poikimisen jälkeiseen energianpuutos-vaiheeseen antamalla niille kasvavia määriä konsentraatte-ja ennen poikimista. Tämä johtaa liikalihavuuteen, rasvamaksan muodostumiseen, ruokahaluttomuuteen ja ravinnonoton 25 (energiansaannin) vähenemiseen vasteena nopeasti lisääntyvälle energiantarpeelle poikimisen jälkeen.

Energiansaanti määrää maidontuotannon määrää. Näin ollen, kun orgaanisia happoja sisältävällä jakeella pystytään nostamaan ravinnonottoa, se on erittäin käyttökelpoi-30 nen maidon- ja lihatuotannon edistämiseen ja sillä on kaikki edellytykset nousta tärkeäksi tekijäksi maito- ja lihataloutta ajatellen.

Orgaanisia happoja sisältävän jakeen valmistusta sekä ominaisuuksia ja käyttömuotoja on kuvattu tarkemmin 35 seuraavissa esimerkeissä. Esimerkit on annettu keksinnön 13 101589 havainnollistamiseksi eikä niitä pidä ymmärtää keksinnön piiriä rajoittavina. Esimerkeissä orgaanisia happoja sisältävästä jakeesta on käytetty lyhyempää nimitystä bio-happo.

5 Valmistusesimerkki I

Alkoholinvalmistukseen kuuluvan fermentointivaiheen jälkeen hiiva poistettiin fermentoidusta mäskistä sentri-fugoimalla. Mäski vietiin sitten tislauskolonniin, jossa alkoholi poistettiin. Kolonnin pohjajäännös oli laimeaa 10 vinassia, joka vielä sisälsi noin 0,05 - 1,5 tilavuus-% liukenematonta kiintoainetta. Kiintoaine muodostuu tyypillisesti pienistä hiivasoluista, muista mikrobisoluista, hajonneiden solujen jäännöksistä jne. Liuoksen kuiva-ainepitoisuus vaihteli alueella 6,5 - 13 paino-% ja kalium-15 pitoisuus aluella 10,7 - 11,7 paino-% kuiva-aineesta.

Kiintoainetta sisältävä liuos kuumennettiin lämpötilaan noin 85 - 95 °C. pH säädettiin arvoon noin 6,5 - 7,0 ja liuos selkeytettiin levypakkakirkastusseparaatto-rissa Westfalia SB7 rotaationopeudella 8500 rpm. Sel-20 keytetty vinassi väkevöitiin haihduttimessa kiintoaine- pitoisuuteen noin 59 - 65 % käyttäen pakkokiertohaihdutin-ta (Rosenlew). Kaliumsulfaattikiteitä alkoi muodostua kiintoainepitoisuuden ollessa noin 40 paino-%.

Kaliumsulfaattikiteet poistettiin lietteenä dekan-25 toimalla. Kiteet laskeutuivat pohjalle ja suhteellisen kirkas liuos dekantoitiin päältä. Tässä käytettiin painovoimaan perustuvaa dekantointia. Alan ammattimiehelle on itsestään selvää, että voidaan käyttää myös muita tapoja ja välineitä, kuten esimerkiksi sentrifugidekantteria tai 30 suodatusta. Erotetun kaliumsuolakidelietteen kokonaismäärä oli 16 tilavuus-%.

Kaliumsuolakiteet otettiin talteen lietteestä käyttäen suodatuspuristinta (Seitz Orion), jossa oli paperi-suodatinlevyjä (Carlson). Kiteiden talteenottoon voidaan 35 käyttää myös muita suodattimia tai esimerkiksi korilinkoa, jossa on rei'itetty tai verkkomainen seula.

14 101589

Dekantoitu liuos suodatettiin myös suodatuspuristi-mella (Seitz Orion) käyttäen paperisuodatinlevyjä (Carlson) pienten kiteiden ja jäljelle jääneiden liukenemattomien kiinteiden aineiden poistamiseksi. Apuna käytettiin 5 suodatuksen apuainetta Kenite 300. Suodatus oli huomattavan helppoa ja suodattimen kiintoainetila täytettiin melkein täysin käsittelyn aikana.

Näin saatu kirkastettu vinassi vietiin sitten pi-lot-mittakaavan kromatografiseen erottimeen ja erotettiin 10 kahdeksi fraktioksi; betaiinifraktioksi, joka sisälsi be- taiinia, glyserolia, inositolia, monosakkarideja ja joitakin aminohappoja, ja vinassifraktioksi, josta betaiini oli poistettu mutta joka sisälsi suurimman osan ionisoituvasta materiaalista, suuren molekyylipainon omaavista yhdisteis-15 tä jne.

Vinassifraktio, jonka pH oli noin 6,9 ja kalium-pitoisuus noin 14 I kuiva-aineesta, väkevöitiin kuiva-ainepitoisuuteen noin 59 - 61 % käyttäen pakkokiertohaihdu-tinta (Rosenlew). Haihdutus suoritettiin vakuumissa abso-20 luuttisen paineen ollessa 120 - 200 mbar. Rikkihappoa (96 %) lisättiin hitaasti liuokseen, jotta voitiin ylläpitää hyvä kiteiden kasvunopeus mutta vältettiin uusien kideal-kioiden muodostumista. Neutraloivaa ainetta ei lisätty. Liuoksen lopullinen pH oli noin 3,1. Tässä vaiheessa liete 25 sisälsi noin 20 paino-% kiteitä. Kiteet erotettiin kori-lingolla, jossa oli lävistetty metalliseula (Heine). Kide-kakun kuiva-ainepitoisuus oli 98 %, josta kaliumia oli 34 %; orgaanisen fraktion kaliumpitoisuus oli 4,9 %, orgaanisten happojen pitoisuus 30 % ja aminohappopitoisuus 4 30 %.

Valmistusesimarkki II

Hiivanvalmistukseen kuuluvan fermentointivaiheen jälkeen hiiva poistettiin fermentoidusta emäliuoksesta sentrifugoimalla. Emäliuos oli laimeaa vinassia, joka vie-35 lä sisälsi noin 0,01 -0,8 tilavuus-% liukenematonta kiin- 15 101589 toainetta. Kiintoaine muodostuu tyypillisesti pienistä hiivasoluista, muista mikrobisoluista, hajonneiden solujen jäännöksistä jne. Liuoksen kuiva-ainepitoisuus vaihteli alueella 3-7 paino-% ja kaliumpitoisuus alueella 11,2 -5 13,1 % kuiva-aineesta laskettuna.

Kiintoainetta sisältävä liuos kuumennettiin lämpötilaan noin 85 - 95 °C. Sen jälkeen pH säädettiin arvoon noin 6,5 - 7,0 ja liuos selkeytettiin suurtehokirkastusse-paraattorilla (levypakkakirkastusseparaattori, Westfalia 10 NA7) rotaationopeudella 8500 rpm. Selkeytetty liuos sisälsi tyypillisesti noin 0-0,05 % liukenematonta kiintoainetta. Liukenemattomien kiinteiden aineiden poiston tehokkuus oli tyypillisesti yli 90 %.

Selkeytetty vinassi väkevöitiin valmistusesimerkis-15 sä I kuvatulla tavalla antaen samankaltaiset tulokset.

Kaliumsulfaattikiteet poistettiin valmistusesimer-kissä I kuvatulla tavalla.

Dekantoitu vinassi suodatettiin valmistusesimerkis-sä I kuvatulla tavalla.

20 Tällä tavoin esikäsitelty vinassi erotettiin pilot- mittakaavan kromatografisessa FSB-SMB" -erottimessa valmis-tusesimerkissä I kuvatulla tavalla.

Vinassifraktio, josta betaiini oli poistettu ja jonka pH oli noin 7,5, väkevöitiin kuiva-ainepitoisuuteen 25 noin 68 - 69 % käyttäen pakkokiertohaihdutinta (Rosenlew) . Liuokseen lisättiin tämän jälkeen hitaasti rikkihappoa (96 %), jotta voitiin ylläpitää hyvä kiteiden kasvunopeus mutta vältettiin uusien kidealkioiden muodostamista. Neutraloivaa ainetta ei lisätty. Liuoksen lopullinen pH oli noin 30 3,1. Tässä vaiheessa liete sisälsi noin 20 paino-% kitei tä. Kiteet erotettiin korilingolla, jossa oli lävistetty metalliseula (Heine). Kidekakun kuiva-ainepitoisuus oli 97 %, josta kaliumia oli 32 %. Orgaanisen fraktion kaliumpitoisuus oli 4,1 %, orgaanisten happojen pitoisuus 33 % ja 35 aminohappopitoisuus 2 %.

101589 16

Valnistusesimerkki III

Juurikasmelassi, jonka juurikassokeripitoisuus oli 59 %, betaiinipitoisuus 5,5 % ja kaliumpitoisuus 6,0 % kuiva-aineesta laskettuna, erotettiin teollisessa kromato-5 grafisessa erotuslaitoksessa kolmeksi fraktioksi: 1. juurikassokerifraktioksi, jonka juurikassokeri-pitoisuus oli 90 - 92 % kuiva-aineesta, 2. betaiinifraktioksi, jonka betaiinipitoisuus oli noin 45 - 50 % kuiva-aineesta, ja 10 3. sivutuotefraktioksi, jonka juurikassokeripitoi suus oli noin 22 %, betaiinipitoisuus noin 0,7 % ja kaliumpitoisuus noin 13,9 % kuiva-aineesta laskettuna.

Sivutuotetta, jonka pH oli noin 9,5 -10, väkevöi-tiin kuiva-ainepitoisuuteen noin 70 - 73 % käyttäen moni-15 tehohaihdutussysteemiä, jolloin viimeisessä vaiheessa käy tettiin pakkokiertohaihdutinta (Rosenlew). Rikkihappoa (96 %) lisättiin laimeaan liuokseen ennen haihdutusta. Haihdutuksen jälkeen liuoksen pH oli noin 3,8. Liete sisälsi noin 22 paino-% kiteitä. Kideliete poistettiin dekantoi-20 maila. Sekä dekantoinnin supernatantti (orgaaninen fraktio) että pohjajäännös (kideliete) suodatettiin käyttäen suodatuspuristinta (Seitz Orion) ja Carlson-suodattimia. Supernatantin suodatuksessa käytettiin suodatuksen apuainetta Kenite 300. Pöhjajäännöksen suodatuksessa saadun 25 kidekakun kuiva-ainepitoisuus oli noin 89 %, josta kaliumia oli 30 %. Orgaanisen fraktion kaliumpitoisuus oli 3,9 %, orgaanisten happojen pitoisuus noin 19 % ja aminohappopitoisuus 1 %.

Valmistusesimerkki IV

30 Alkoholinvalmistuksesta saatua juurikaspohjaista vinassia, jonka kaliumpitoisuus oli noin 12 % kuiva-aineesta ja pH oli noin 5,6, väkevöitiin kuiva-ainepitoisuuteen 59 - 61 paino-% käyttäen pakkokiertohaihdutinta (Rosenlew) . Haihdutus suoritettiin vakuumissa absoluuttisen 35 paineen ollessa noin 120 - 200 mbar. Rikkihappoa (96 %) 17 101589 lisättiin hitaasti liuokseen kunnes liuoksen lopullinen pH oli noin 3,1. Tässä vaiheessa liete sisälsi noin 18 paino-% kiteitä. Kiteet poistettiin käyttäen korilinkoa, jossa oli lävistetty metalliseula (Heine). Kidekakun kuiva-aine-5 pitoisuus oli noin 97 %, josta kaliumia oli noin 32 %. Orgaanisen fraktion kaliumpitoisuus oli noin 5,2 %, orgaanisten happojen pitoisuus noin 22 % ja aminohappopitoisuus noin 3 %.

Esimerkki 1 10 Biohapon happamuuteen perustuva säilöminen

Timotei korjattiin, pilkottiin noin 1 cm:n palasiksi, ruiskutettiin halutuilla lisäaineilla ja pakattiin laboratoriomittakaavan siiloihin. Säilöntäaineena käytettiin erilaisia pitoisuuksia biohappoa ja tavanomaisesti käytet-15 tyä määrää muurahaishappoa. Kontrollina oli rehu, johon ei lisätty säilöntäainetta. Kolmen kuukauden kuluttua siilot avattiin ja säilörehun pH määritettiin uuttamalla tietty määrä säilörehua tislattuun veteen ja mittaamalla uutteen pH. Tulokset on esitetty kolmen rinnakkaiskokeen keskiar-20 vona taulukossa 2. Tulokset osoittavat, että biohappo vaikuttaa pH-arvoon, kun käyttömäärä on yli noin 16 1/tonni. Käyttömääränä 32 1/tonni säilörehun pH oli 4,8, eli suurin piirtein samalla tasolla kuin käytettäessä vahvaa muurahaishappoa .

25

Taulukko 2. Biohapon vaikutus säilörehun pH-arvoon _Käsittely_ pH, 3 siilon keskiarvo

Kontrolli 5,5

Muurahaishappo, 4 1/tn 4,5 • 30 Biohappo 8 1/tn 5,7 • ·«

Biohappo 16 1/tn 5,5

Biohappo 32 1/tn__4, 8_ 18 101589

Esimerkki 2

Biohapon happamuuteen perustuva säilöminen

Kun säilörehun valmistuksessa käytettävät olosuhteet ovat heikot, rehu pilaantuu ei-toivottujen mikro-or-5 ganismien ansiosta, jotka aikaansaavat runsasta kaasunmuodostusta. Tällöin osa säilörehun kuiva-aineesta häviää kaasuna ja taloudellinen rehun hyväksikäyttö pienenee. Biohapon vaikutus rehun kuiva-ainetappioon säilömisen aikana on määritetty mittaamalla kaasunmuodostus. Säilömisen 10 alkuvaiheessa näytteitä otettiin päivittäin, myöhemmin, kun kaasunmuodostus hidastui, näytteitä otettiin harvemmin. Rehuna käytettiin tässä kokeessa timoteitä ja raiheinää, joihin lisättiin erilaisia pitoisuuksia biohappoa. Tulokset on esitetty taulukossa 3.

15

Taulukko 3. Biohapon vaikutus säilörehun kuiva-ainetappioon Käsittely Kuiva-ainetappio (%)_ 20__timotei__raiheinä_

Kontrolli 4,3 5,8 4.6 6,2 4.6 6,6

Biohappo 8 1/tn 4 3,6 25 3,8 2,8 __1j_1__2^7_

Biohappo 16 1/tn 2,5 1,6 2.3 1,5 2.4 1,4 30

Tulokset osoittavat, että biohappo aikaansai selvän kuiva-ainetappion vähenemisen jopa niinkin alhaisena käyttömääränä kuin 8 1/tonni sekä timotein että raiheinän oi- 19 101589 lessa kyseessä. Kun käytettiin biohappoa 16 1/tonni, kui-va-ainetappio laski timotein ollessa kyseessä puoleen ja raiheinän osalta neljäsosaan.

Esimerkki 3 5 Maitohappobakteerien stimulointiin perustuva säilö minen

Biohapolla on myös todettu olevan stimuloiva vaikutus maitohappobakteerien kasvuun. Mikäli käytettävä rehu sisältää sopivia maitohappobakteereja, mikrobeja ei tar-10 vitse lisätä hyvälaatuisen säilörehun saamiseksi kuiva-ainetappioiden pysyessä pieninä. Hyödyllisten mikrobien määrä saattaa kuitenkin olla liian pieni, jolloin haitallisten mikrobien kasvu voi stimuloitua biohapon vaikutuksesta, mikä voi johtaa säilörehun pilaantumiseen. Tehok-15 kaiden maitohappobakteerien läsnäolon takaamiseksi rehuun voidaan lisätä sopivia bakteereja, jotka edullisesti on adaptoitu biohappoon.

Eri maitohappobakteerien sopivuus voidaan tarkistaa kasvattamalla ne biohapon läsnäollessa ja ilman sitä. Kek-20 sinnön puitteessa on käytetty mm. kasvualustaa, joka sisälsi ruohouutetta, 1 % glukoosia, 1 % ksyloosia ja valinnaisesti 1 % biohappoa. Kasvu määritettiin 24 tunnin inku-boinnin jälkeen 28 °C:ssa mittaamalla absorbanssi aallonpituudella 600 nm. Vinassiperäisen biohapon stimuloiva 25 vaikutus muutamiin kaupallisiin maitohappobakteerikantoi- hin on esitetty taulukossa 4. Vastaavat tiedot melassi-peräisen biohapon osalta on esitetty taulukossa 5.

20 101589 jrj PQ ^ ro cg »h oo tHi—icrir^ I s < ^ k.

\ »—I r—♦ »—I rH C> w

CQ

-Ι οί 0 a a 01 d λ 3 o 3 Ή

> -Q CO

ro c oooi-Ht^-co .—icDoor—

M 03 μ ΓΠ 'C oo ro rn CM CN CM

c μ ooooo oooo

O) -rH

t3 -H 3 1 <D > 3-) CO o 0) 03 g

a> d <T

-M__ 03 03

X) CO

0 CO

a β

Cu 01 01 M d o d μ o •H d,

03 03 lDCTiOt—ICTi lOOOO

g χ; LO ^ m 'f cm ro co cm cm O V ^ V ·. S N < *· ** CO -H ooooo oooo 3 X3 -μ 3 3 1 -* >

•H CO O

3 0) g > d rtf 3 — o a 03 3 01 — xi -μ -μ g O co co 3 •H *μ Ή '3 X3 ai ai o μ — μ Φ a μ g μ o3 a) O 3 O μ co 3 co μ 3 -H μ 3 — oi μ co :03 μ g μ co 3

μ μ o3 μ 3d +> oi co 3 O

φ -η μ μ μοΐ^~ ·η μ 3 ο θα MC0 U 03 μ g g W CO U Ο Οβ -Η μ φ μ 01 μ CX 3 3 φ H CJ Ο ΟΟ co μ φ>χι d μμ φ > ο ο ομ co φ <J οΐ ο οι · oi οΐ +> οΐ Ο ο μ ο) 03 φ Λοί μ μ J μ μ .V 03 Ο ·Η £Xg .. c μ ιβ μ υ a^dd «μ μ τ3 φ φ μ Μ Λ3 01 0101 Λ3 Ό— Φ μμ > 01 Φ id · Ό μ μ Φ φ μ Dm ·—.μ d ο X) μ co μ μ a a μ co Οι3 ^ CO co 3 Cl· . ΟΦ — — O Φ — -H 3 ^ μ Λ μ Q. n >i CM g CJ n >ι μ CM Φ — oi a -h μ 3 κ d d -h μ κ υ o κ χ! ο οι «μ ο μ μ μ — — «μ μ οι ο οι μ j ο Λί Χ3 BCD -HoJgco BCD g μ -H co g d μ

d O 3 μ CQ μ μ cd O CO ·Ημ μ μ CQ Ο μ < CQ

3 μ > co d μ Χί μ 3 ,κ co μ Τ3 μμι

μ μ 3 μ > cd μ CD μ d .* μ μ μ > β μ d II

3 οι φ μ co μ 3 κ οι φ ομ 3 υ co φ 3 μ οι 2 w ω co cu £ <! > cd Βί ω 12 οι w α Ιζ ω κ

μ ___CQ

21 101589

K

CQ

I ^^CMOLOCM <X>rOi—ICO

\ V. N V V ^ K «ktttaiK

EC r—\ O i—I rH rH »-H rH rH O rH

CQ

+ m o

Oh a rö

G X

G O

G -rH

> XI co nj g ix> oo »r uo ro tr ro n M ro rororocsiroro N M n rsi £r ^ «h ^ ».<*** ci p o o o o o o oooo a» -g n •G G § CU >

G CO O

<v «o S

CU X rff P__

X

r0 ro X} ω O co a g CU ro

r0 X

X

O G

P O

-rH Q, (0 ro O M1 CTi (Ti Oi (H 03

g X LDrH^CNLoro rocMOCN

O V «1 »1 «^ 1 1^ ^ ^ CO -H O O O O O O oooo

G X

P

G 3 I

X >

-H CO O

rö ro S

> X

G ' ' " o

CU

ro ro ro

X P P

O CO CO -—

-rH -rH -H CO

X 0) CU 3

P ·—- P CU

G P £ P O —- CU O G O ro co

co G co G G co G

-H P G (0 P O CU

:t0 rH — P P U

G p rO P £ —- G P rö G f0 CU -HP -G —~ G £ rO -HP cu CO —

CU M co U G G G P £ M co CUOCG

-G -G φ-G to O rö G CU G Φ-G POO

CO G φ> X P P ro G φ> co G P P

to CU PrO O <0 G P 1 tO Pro GCDrOtO

ro CU A<r0 P £ rö G X P X (0 UCu££ P P K M O (U P ro — G Ιβ G O cucu CU X X G ro PCUP ro X G ο·ΡΡ S ta CU X G CU X P <U U Cu G G o

x p co G· P CU P CO O — G G CU

• ΟΦ ^ h_) χ . o Φ -G P P CU

m CU en >1 ch £ ' X O · n >i Ό cg ro

CU -HP G r— hQ-HPCU X

O rO rt P O G X G P'-' rt P CU O G T) O

X X ECU -G rO X <U P co ECU '—’ -G CU G -H

X O S P CQ P CU >ί tO co -HP CQ Co O CQ

G P > co Cl G CO X G M co O fö£

P -G S-G > ro X O O CU G Ai -G P>GtO II

G CO rt G CQPP-GOXCU OG O CO O -G

G s MX WCUWCUWrtJCJ UJH M C/3 X Q X

Eh ____ CQ

22 101589

Esimerkki 4

Maitohappobakteerien stimulointiin perustuva säilöminen

Timotei- ja raiheinä-säilörehua valmistettiin li-5 säämällä biohappoa tai maitohappobakteereja (SSV Bio 2 -tuotteen L. plantarum ja P. pentosaceus) tai molempia. Säilörehun pH määritettiin säilömisen kahdeksana ensimmäisenä päivänä. Maitohappobakteerien lisäyksellä oli huomattava vaikutus pH-kinetiikkaan, sen sijaan biohappo ei täs-10 sä kokeessa rehuun lisättynä käyttömääränä merkittävästi nopeuttanut pH-arvon laskua. Happolisäys kuitenkin vähensi kuiva-ainetappiota sekä timotein että raiheinän ollessa kyseessä. Saadut tulokset pH-kinetiikan osalta on esitetty taulukoissa 6 ja 7, kaasunmuodostuksen osalta taulukossa 15 8. 1 ·

Taulukko 6. Biohapon vaikutus timotei-säilörehun pH-kinetilkkaan 23 101589 Käsittely 1 vrk 3 8 vrk vrk

Kontrolli 5,7 4,5 4,3 5 - " - + maitohappobakteere- 4,7 4,0 4,0

ja, taso I

- " - + maitohappobakteere- 4,4 4,0 3,9

ja, taso II

Biohappo, 8 1/tn 5,7 4,7 4,3 10 - " - + maitohappobakteere- 4,6 4,1 4,0

ja, taso I

- " - + maitohappobakteere- 4,4 4,0 3,9

ja, taso II

Biohappo, 16 1/tn 5,4 4,7 4,3 15 - " - + maitohappobakteere- 4,7 4,1 4,0

ja, taso I

- " - + maitohappobakteere- 4,6 4,0 3,9

ja, taso II

Muurahaishappo, 4 1/tn 4,5 4,5 4,5 20 - " - + maitohappobakteere- 4,5 4,5 4,6

ja, taso I

- " - + maitohappobakteere- 4,5 4,6 4,6

ja, taso II

Taulukko 7. Biohapon vaikutus raiheinä-säilörehun pH-kine- tiikkaan 24 101589 Käsittely 1 vrk 4 vrk 8 vrk

Kontrolli 6,1 5,3 5,6 5 - " - + maitohappobakteere- 4,5 4,0 4,0

ja, taso I

- " - + maitohappobakteere- 4,5 4,0 4,0

ja, taso II

Biohappo, 8 1/tn 6,1 5,4 5,1 10 - " - + maitohappobakteere- 4,7 4,0 4,0

ja, taso I

- " - + maitohappobakteere- 4,3 4,0 4,0

ja, taso II

Biohappo, 16 1/tn 5,5 5,1 4,3 15 - " - + maitohappobakteere- 4,6 4,0 4,0

ja, taso I

- " - + maitohappobakteere- 4,4 4,0 4,0

ja, taso II

Muurahaishappo, 4 1/tn 4,3 4,3 4,2 20 - " - + maitohappobakteere- 4,6 4,6 4,7

ja, taso I

- " - + maitohappobakteere- 4,6 4,6 4,6

ja, taso II

Taulukko 8. Biohapon vaikutus kaasunmuodostukseen 101589 25 Käsittely Kaasun kokonaismuo- dostus (ml/g kuiva-ainetta) __timotei raiheinä 5 Kontrolli 25 33

Maitohappobakteereja, taso II 14 10

Biohappo, 8 1/tn 21 15

Biohappo, 16 1/tn 13 8

Biohappo, 8 1/tn + maitohappo- 11 7

10 bakteereja, taso II

Biohappo, 16 1/tn + maitohappo- 6 6 bakteereja, taso II__

Maitohappobakteereja, taso I = 105 maitohappobakteeria/g 15 tuoretta ruohoa

Maitohappobakteereja, taso II = 106 maitohappobakteeria/g tuoretta ruohoa

Tuloksista ilmenee selvästi, että biohappo on hyvin 20 tehokas säilöntäaine sekä yksin käytettynä suhteellisen suurena käyttömääränä että yhdessä sopivien maitohappobak teerien kanssa, jolloin käyttömäärä voi olla pienempikin. Esimerkki 5 Pötsin fermentaatioprosessien stimulointi : 25 Märehtijöiden ravinnon in vivo -sulavuutta ja ra vinnon hyväksikäyttöä arvioidaan yleensä kaasun in vitro -muodostuksen perusteella (Khazaal et ai., 1993: Anim.

Prod. 57, 105 - 112) . Biohapon aikaansaama kaasunmuodostus määritettiin seuraavalla tavalla.

30 11 näytettä muurahaishapolla (4 1/tonni) käsiteltyä säilörehua, joista kukin sisälsi 1 g kuiva-ainetta, inku-boitiin ehdottomasti anaerobisissa olosuhteissa pötsines-teessä 24 tuntia (pötsisimulointimenetelmä, Van Soest, P., Forage fiber analysis, Agricultural Handbook No. 379, 35 Agricultural Research Service, United States Dept, of 26 101589

Agriculture, 1975). Kolmeen edellä mainituista näytteistä, joista kukin sisälsi 24 % kuiva-ainetta, sekoitettiin ennen inkubointia myös 16 1/tonni biohappoa. Biohapon kuiva-ainepitoisuus oli 60 %, joten jälkimmäisten näytteiden 5 kuiva-ainepitoisuus nousi 4 % (0,04 g) biohapon ansiosta. Kaasunmuodostus mitattiin ruiskulla. Tulokset on esitetty taulukossa 9.

Taulukko 9. Biohapon vaikutus kaasunmuodostukseen 10 pötsisimuloinnissa

Kaasunmuodostus pöt- 24 h 48 h Yhteensä sisimuloinnissa____

Muurahaishapolla 122,4 61,3 183,7 valmistettu säilö- 15 rehu (n=8)____ " + 16 1/t biohappo 136,7 55,7 192,4 (n=3) + 12% - 9% 4,7%

Biohappo lisäsi merkittävästi kaasunmuodostusta in 20 vitro 24 tunnin aikana. Taulukossa 9 esitetty 12 %:n kasvu johtuu todennäköisesti joko lisääntyneestä mikrobiaktiivi-suudesta tai mikrobivalinnasta eikä lisäsubstraatista sinänsä, koska biohapon lisäys kuiva-aineena oli ainoastaan 0,04 g säilörehun sisältämään 1 g kuiva-aineeseen nähden.

; 25 Kaasunmuodostuksena mitattu mikrobiaktiivisuus li sääntyi tässä tutkimuksessa 24 ensimmäisen tunnin aikana ja laski sitten seuraavien 24 tunnin aikana. Tämä voi indikoida sitä, että säilörehun sisältämän kuiva-aineen käytettävissä oleva orgaaninen aine otetaan nopeammin käyt-30 töön, eli että ravinto sulaa nopeammin. Yleensä, mitä no-peammin ravinto sulaa, sitä enemmän eläin syö, mikä vuorostaan johtaa suurempaan energiansaantiin ja parannettuun toimintaan. Tällä on suuri taloudellinen merkitys mm. märehtijöiden tuotannon kannalta.

27 101589

Esimerkki 6

Maittavuus ja ruokahalun stimulointi

Ruohoa leikattiin ja säilytettiin yön yli kylmässä (+ 4 °C) . Seuraavana päivänä sen lämpötila annettiin nous-5 ta huoneen lämpötilaan (+ 18 °C), siihen lisättiin 8 1/-tonnia biohappoa ja sekoitettiin. Tämän jälkeen se tarjottiin 10 sattumanvaraisesti valitulle (lypsävälle) lehmälle, joilla samanaikaisesti oli myös juuri leikattua tuoretta ruohoa tarjolla. Yllättävästi kaikki 10 lehmää alkoi 10 heti syödä biohapolla käsiteltyä, päivän vanhaa ruohoa. Tämä on hyvin epätavallista, koska normaalisti 2-3 lehmää kymmenestä eivät pidä uudesta ruoasta tai kieltäytyvät syömästä sitä, ja erityisesti silloin, kun tuoretta ruohoa on saatavilla. Biohapolla on siten erittäin merkit-15 tävä makua parantava vaikutus.

Esimerkki 7 Tässä esimerkissä säilörehua annosteltiin in vitro -pötsisimulointisysteemiin joko sellaisenaan tai täydennettynä biohapolla. Pötsipuskuri muunneltiin van Soestin 20 menetelmän pohjalta (Forage fiber analysis, Agricultural Handbook no. 379, Agricultural Research Service, United States Dept, of Agriculture, 1975) kaksinkertaistamalla fosfaattipuskurin määrä. Anaerobinen, pelkistetty puskuri-liuos lisättiin anaerobisiin säilörehua sisältäviin seeru-• 25 mipulloihin käyttämällä 33 ml puskuriliuosta 1 g säilöre hun kuiva-ainetta kohti. Suljettuja pulloja inkuboitiin 38 °C:ssa, minkä jälkeen niihin lisättiin homogenisoitua pötsisisältöä 7 ml 1 g säilörehun kuiva-ainetta kohti. Viljelmiä sekoitettiin varovasti 15 minuuttia joka toinen 30 tunti. Kokeissa mitattiin kaasunmuodostus, VFA -pitoisuus eli haihtuvien rasvahappojen määrä sekä mikrobiperäinen biomassa. Mikrobiperäinen biomassa on märehtijän pääasiallinen proteiinilähde, VFA taas on pääasiallinen energianlähde .

28 101589

Kaasunmuodostus määritettiin mittaamalla 24 tunnin aikana kehittyneen kaasun määrä ruiskulla. Haihtuvien rasvahappojen (VFA) määrä mitattiin 48 tunnin jälkeen viljel-mäsuodoksen kapillarielektroforeesilla.

5 Biomassa määritettiin puriinimenetelmällä seuraa- valla tavalla. Pötsiviljelmät, jotka sisälsivät 0,9 g ti-motei-säilörehua tai 0,7 g raiheinä-säilörehua kuiva-aineena laskettuna, sentrifugoitiin muodostuneen biomassan väkevöimiseksi, pelletti pestiin vedellä ja kuivattiin 10 ilmalla 40 °C:ssa. Kuivaan jäännöksen lisättiin 5 ml 70-prosenttista perkloorihappoa ja lasihelmiä, ravisteltiin 37 °C:ssa 60 minuuttia ja inkuboitiin 95 °C:ssa 60 minuuttia. Pelletit hajotettiin, lisättiin 35 ml 0,0285 M NH4H2P04, pulloja ravisteltiin ja inkuboitiin taas 15 mi-15 nuuttia 95 °C:ssa. Uutteet suodatettiin Whatman 41 -suodattimen läpi ja suodosta sentrifugoitiin nopeudella 10 000 rpm (roottori ss-34) 30 minuuttia. 50 μΐ suodosta sekoitettiin 500 pl:aan 0,4 H AgN03 ja 9 ml:aan 0,2 M NH4H2P04 lasisessa sentrifugiputkessa. Tällöin muodostui pu-20 riinisakkaa, jonka annettiin kehittyä yön yli + 4 °C:ssa. Seoksia sentrifugoitiin sitten 40 minuuttia nopeudella 10 000 rpm (roottori ss-34). Supernatantit poistettiin ja pelletit pestiin 10 ml:11a laimennettua H2S04, pH 2. Sakat liuotettiin 10 ml:aan 0,5 N HCl inkuboimalla 95 °C:ssa 30 25 minuuttia. Näissä olosuhteissa puriini liukeni ja AgCl saostui. Kirkastetun supernatantin absorbanssi määritettiin aallonpituudella 260 nm. Puhtaiden bakteeriviljelmien puriinimäärä määritettiin samalla tavalla ja typpimäärä Kjeldahlin menetelmällä, jotta saatiin kerroin puriinimää-. 30 rän muuttamiseksi mikrobitypeksi ja kuiva-aineeksi.

Saadut tulokset on esitetty taulukoissa 10, 11 ja 12.

29 101589

Taulukko 10. Biohapon vaikutus kaasunmuodostukseen in vitro -pötsisimuloinnissa Käsittely Kaasun muodostus 24 h:n aikana (ml/g k.a.) timotei__raiheinä 5 Kontrolli 233 203

Biohappo, 8 1/tn 238 209

Biohappo, 16 1/tn 240 214

Biohappo, 8 1/tn 244 222 + maitohappobakteereja,

10 taso II

Biohappo, 16 1/tn 244 218

+ maitohappobakteereja, taso II

Muurahaishappo, 4 1/tn 258 253 15 ___

Maitohappobakteereja, taso II = 106 maitohappobakteeria/g tuoretta heinää.

20 Taulukko 11. Biohapon vaikutus VFA -pitoisuuteen in vitro- pötsisimuloinnissa Käsittely VFA -kokonaispitoisuus 48 h:n jälkeen (mmol/g k.a.) __timotei__raiheinä

Kontrolli 7, 65 7,27 25 Biohappo, 8 1/tn 8,53 8,01

Biohappo, 16 1/tn 8,32 7,36

Muurahaishappo, 4 1/tn__7, 64_ 7,19 30 101589

Taulukko 12. Biohapon vaikutus pötsin mikrobiraassaan Käsittely Pötsin mikrobimassa _ (mg/g k.a).

timotei raiheinä 5 Kontrolli 74 59

Biohappo, 8 1/tn 76 63

Biohappo, 16 1/tn 77 66

Biohappo, 8 1/tn 77 65

+ maitohappobakteereja, taso II

10 Biohappo, 16 1/tn 79 68 + maitohappobakteereja, taso II___

Maitohappobakteereja, taso II = 10e maitohappobakteeria/g tuoretta heinää.

15

Hyvin merkittävää on, että biohapolla käsitelty säilörehu tuotti jopa 10 % enemmän VFA:ta kuin muurahaishapolla käsitelty säilörehu. Syynä tähän on biohapolla aikaansaatu yleinen stimuloiva vaikutus mikrobifermentaa-20 tioihin ja alhainen kaasunmuodostus pötsifermentaatiossa. Positiivinen vaikutus on vielä arvokkaampi ottaen huomioon, että biohapolla tuotettiin enemmän säilörehua, mitat-: tuna kuiva-aineena kg kohti tuoretta rehua, kuin tunne tuilla säilörehun lisäaineilla. Biohappo pystyi myös nos-25 tamaan mikrobiperäisen biomassan saantoa kaikissa kokeilluissa pitoisuuksissa.

Claims (6)

101589

1. Melassin ja vinassin orgaanisia happoja sisältävän jakeen käyttö, joka jae on hapan, sen orgaanisten hap- 5 pojen pitoisuus on suuri ja kaliumpitoisuus on pieni, ja se on valmistettu menetelmällä, jossa erotusmelassin tai vinassin pH-arvoa alennetaan lisäämällä happoa ja muodostunut sakka poistetaan, jolloin jää jäljelle mainittu orgaanisia happoja sisältävä jae, rehun säilönnässä ja rehun 10 hyväksikäytön parantamiseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen orgaanisia happoja sisältävän jakeen käyttö, tunnettu siitä, että jaetta käytetään rehun säilönnässä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen orgaanisia 15 happoja sisältävän jakeen käyttö, tunnettu siitä, että vaikutusta tehostetaan lisäämällä maitohappobakteereja.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen orgaanisia happoja sisältävän jakeen käyttö, tunnet- 20. u siitä, että jaetta käytetään rehun hyväksikäytön parantamiseen mikrobien toimintaa stimuloimalla.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen orgaanisia happoja sisältävän jakeen käyttö, tunnet-t u siitä, että jaetta käytetään rehun hyväksikäytön pa- • 25 rantamiseen rehun makua parantavana aineena.

6. Melassin ja vinassin orgaanisia happoja sisältävä, rehun säilönnässä ja rehun hyväksikäytön parantamiseen käyttökelpoinen jae, tunnettu siitä, että se on hapan, sen orgaanisten happojen pitoisuus on suuri ja ka- 30 liumpitoisuus pieni ja se on valmistettu menetelmällä, ‘ jossa erotusmelassin tai vinassin pH-arvoa alennetaan li säämällä happoa ja muodostunut sakka poistetaan, jolloin jää jäljelle mainittu orgaanisia happoja sisältävä jae. 101589