Ржаные отруби, обработанные культуральной жидкостью. Источник: пресс-служба ПНИПУ
В сельскохозяйственной отрасли в корма животных и птиц в больших количествах добавляют антибиотики для снижения заболеваемости. Но их применение имеет и обратный эффект: у скота ухудшается микрофлора кишечника, появляются проблемы с желудочно-кишечным трактом, из-за чего качество получаемых продуктов падает. Кроме того, активное применение антибиотиков в сельском хозяйстве – это риск увеличения устойчивости к ним у людей. Альтернативой могут служить кормовые добавки на основе пробиотиков (бактерий, которые безопасны для человека и участвуют в пищеварении) и синтезированных ими ферментов. Ученые Пермского Политеха разработали уникальную методику синтеза ферментов, расщепляющих крахмал, продуцентом которых являются бактерии вида Bacillus subtilis (сенная палочка). Это позволит создать доступную по цене кормовую добавку за счет переработки отходов пищевого промышленного производства.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология», № 4, 2024. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Для фермеров важно выращивать здоровый, хорошо развитый молодняк для получения качественной продукции. Добавление антибиотиков в корм уничтожает вредоносные микроорганизмы, но их действие затрагивает также и «хороших» бактерий, которые обитают в желудочно-кишечном тракте и помогают переваривать попадающую туда пищу. Это приводит к ухудшению пищеварения скота и болезням. Поэтому все чаще обращают внимание на пробиотические препараты. Механизм их действия, напротив, направлен на заселение кишечника бактериями (пробиотиками), способными контролировать численность патогенной микрофлоры. Они облегчают усвоение питательных веществ за счет выделения ферментов.
Ферменты – это биологические «помощники» (катализаторы), ускоряющие химические реакции, в том числе переваривание пищи. Они создаются живыми организмами – бактериями, например, сенной палочкой (в науке Bacillus subtilis), естественным местом обитания которой является сено. Она активно используется в ветеринарии, медицине и сельском хозяйстве благодаря тому, что вырабатывает много полезных ферментов, не выделяя при этом побочные токсичные вещества.
Ученые Пермского Политеха разработали технологию получения кормовой добавки, которая содержит амилолитические ферменты. Они участвуют в пищеварении и расщепляют крахмал на более простые сахара, которые усваивает организм.
– Стадии производства состоят из следующих этапов. Сначала нужно приготовить жидкую питательную среду, содержащую отруби, и стерилизовать ее. Увеличение концентрации мочевины (как источника азота для роста микроорганизмов) в питательной среде усиливает выработку амилолитических ферментов. Затем готовится посевной материал – культивирование бактерий вида Bacillus subtilis проводится в течение 24 ч при температуре 37 °С, при этом нужно непрерывно перемешивать жидкость и насыщать ее кислородом. Воздух необходимо предварительно стерилизовать и очистить. Далее питательная среда смешивается с посевным материалом, и в течение 5 суток при тех же условиях бактерии производят нужные ферменты, – рассказывает Анна Портнова, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат химических наук.
После этого остается насытить отруби амилазой: смочить их жидкостью, в которой происходила ферментация, и подсушить, чтобы влаги оставалось не более 15%. После этого можно переходить к фасовке.
– Производство кормовой добавки таким способом экономически выгодно, поскольку в процессе используются отходы зернового производства. А обработка отрубей культуральной жидкостью более равномерно распределяет ферменты в корме по сравнению с концентратами ферментных препаратов, – комментирует Елена Кравцова, магистрантка кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ.
Методика ученых Пермского Политеха позволяет эффективно и дешево производить кормовую добавку с содержанием пробиотиков и амилазы. Активность ферментов при таком способе сохраняется на достаточно высоком уровне – до 0,34 ед./г. Благодаря этой разработке отпадает необходимость смешивать концентрированные препараты пробиотиков и ферментов с большими объемами корма, который дают животным. Это возможность отказаться от антибиотиков в сельскохозяйственной отрасли, поскольку наличие в добавке пробиотических микроорганизмов и ферментов способствует более хорошей перевариваемости кормов и улучшению состояния желудочно-кишечного тракта животных и птиц.
Источник информации и фото: пресс-служба ПНИПУ
