Ферментные препараты

В последние годы большой популярностью стали пользоваться ферментные препараты. Так, мацеробациллин Г3х обладает высокой пектатрансэлиминазной и ксиланазной активностью. Его применение при откорме бычков увеличивает среднесуточный прирост на 15,4 %, снижает затраты кормов на 1 кг прироста на 13,4 %, оказывает выраженное стимулирующее влияние на микрофлору рубца, благоприятно влияет на переваримость питательных веществ и эффективность использования корма, на гематологические и биохимические показатели крови, на состояние здоровья молодняка и качество мясной продукции. Близкими в этом отношении оказались целловиридин Г20х, пектофоетидин П10х, протосубтилин Г3х и амилосубтилин Г3х. Например, введение в рацион дойных коров ферментного препарата амилосубтилина Г3х приводит не только к повышению среднесуточных удоев (на 6,1 - 12,3 %), но и к нормализации сложнейших биохимических процессов: глюконеогенеза и мочевинообразования. Такие мультиэнзимные композиции, как МЭК-1 и МЭК-2 способствуют повышению прироста живой массы телят молочного периода выращивания при снижении затрат кормов. Отечественная биотехнологическая промышленность выпускает и другие мультиэнзимные композиции (МЭК-СХ), которые оказались эффективными по следующим параметрам: лучшее переваривание поступающих питательных веществ, усиление углеводно-липидного и азотистого обменов, увеличение прироста живой массы телят и продуктивности коров, снижение затрат кормов.

Жидкая кормовая добавка фекорд Б, содержащая комплекс гидролитических ферментов – целлюлазу, ксиланазу и β-глюканазу, полученные при ферментации гриба Trichoderma reesei, а также смесь биомасс грибов Trichoderma reesei, Aspergillus awamori и бактерий Bacillus subtilis, стимулирует яйценоскость кур, способствует повышению живой массы цыплят, увеличению переваримости питательных веществ корма молодняком крупного рогатого скота.

Лабораторные и научно-хозяйственные опыты доказали целесообразность использования в качестве добавок к рационам сельскохозяйственных животных и птиц таких мультиэнзимных комплексов как авизим и порзим, ронозим, натуфос и натугрейн бленд, био-фид-вит и био-фит-плюс, роксазим G2-гранулят, оллзайм и др.

Производство ферментных препаратов.Технологические процессы производства ферментных препаратов можно разделить на 2 группы: в первом случае ферментация ведется глубинным методом в жидкой питательной среде, во втором – используется поверхностная культура, растущая на специально подготовленной рыхлой и увлажненной питательной среде.

Основные этапы глубинного метода культивирования продуцентов ферментов:

• получение посевного материала: исходная культура продуцента → маточная культура, выращенная в колбах на качалке → посевная культура, выращенная в инокуляторе → посевная культура, выращенная в посевном аппарате. Объем посевного аппарата обычно составляет до 10 % от объема промышленного ферментатора;
• приготовление питательных сред;
• стерилизация питательных сред с помощью мембран или высоких температур;
• очистка воздуха до и после аэрирования;
• производственное культивирование.

Глубинный метод более совершенен, чем поверхностный, так как легко поддается механизации и автоматизации, легче и проще осуществляется переход к большим масштабам производства. Этот процесс должен проходить в строго асептических условиях, а концентрация ферментов в среде при глубинном культивировании обычно значительно ниже, чем в водных экстрактах поверхностной культуры.

При поверхностном методе культура растет на поверхности твердой увлажненной питательной среды. Недостатками метода является необходимость иметь большую поверхность контакта рыхлой среды с воздухом, что часто отражает неинтенсивный характер процесса. Мойка, стерилизация, перемещение кювет с небольшой высотой слоя, их заполнение и освобождение требует больших затрат ручного труда. Выращивание культуры проходит в неасептических условиях. Преимущества поверхностного метода: конечная концентрация фермента на единицу массы среды более высокая, такие культуры легко выращивать и приводить в товарную форму, снижена потребность в электроэнергии и т.д. Культура микроорганизмов, выращенная поверхностным методом, и культуральная жидкость после глубинного культивирования содержит большое количество балластных веществ: биомассу продуцента, непотребленные компоненты среды, продукты метаболизма. Доля собственно ферментов составляет около 1 % для поверхностных и не более 0,1 % – для глубинных культур.

Витамины

Интенсивного роста и развития, высокой продуктивности и хорошо выраженного конституционального иммунитета удается добиться при оптимальном обеспечении организма животных витаминами: β-каротином, парааминобензойной кислотой, витамином U, витамином Е. Показано, что введение повышенных доз витамина А в рацион коров способствует стабилизации в молоке фракционного состава казеина, сывороточных белков и устойчивости казеинкальцийфосфатного комплекса. Целесообразным оказалось использование повышенных доз витамина Е при тепловых стрессах при выращивании бройлеров. Комплекс фолиевой и аскорбиновой кислот повышает продуктивность свиноматок, нормализует обменные процессы, стимулирует естественные защитные силы организма, а также инициирует многоплодие. Двойная норма витаминов В₁₂ и фолиевой кислоты оказывает положительное влияние на сперматогенез птицы, увеличивает объем и общее количество спермиев в эякуляте, что способствует повышению оплодотворяемости яиц и процента вывода цыплят. Более высоких показателей продуктивности и естественной резистентности животных можно добиться при комплексном использовании витамина С и протосубтилина Г3х, витамина U и смеси ферментных препаратов пектофоетидина П10х и протосубтилина Г3х, витамина К₄ и цеолита, витамина В₁₂ и кобальта.

Производство витаминов. Биотехнологическим путем производят витамин А, D, В₂, В_12, С и др.

Каротиноиды (предшественники витамина А) синтезируются пигментными микроорганизмами из рода Fusarium, Pseudomonas, Sarcina др. Всего известно около 500 каротиноидов, которые продуцируются бактериями, дрожжами и мицелиальными грибами. Они находятся в клеточной мембране микроорганизмов в виде сложных эфиров и гликозидов или в свободном состоянии – в липидных гранулах цитоплазмы.

В основе витамина D лежит скелет эргостерина, который находится в клеточных мембранах эукариот. Так, пекарские или пивные дрожжи содержат 0,2-11 % эргостерина. Под влиянием УФО эргостерин трансформируется в витамин D₂, который легко переходит в D₃. Продуцентами эргостерина также являются аспергиллы и пенициллы. В них содержится 1,2 - 2,2 % эргостерина. Облученные сухие дрожжи используют в животноводстве. В нихсодержится не менее 46% сырого белка, незаменимые аминокислоты (лизин, метионин, триптофан.) и 5000 МЕ витамина D₂ /г.

Витамин В₂ (рибофлавин) продуцируется бактериями, дрожжами и нитчатыми грибами. В настоящее время получают до 0,5 г и более рибофлавина в 1 л среды.

Витамин С синтезируют все растения и животные, кроме обезьян и морских свинок, а также человека. Микроорганизмы витамин С не синтезируют и в нем не нуждаются. Аскорбиновую кислоту получают химико-ферментативным способом. Так, некоторые виды уксуснокислых бактерий образуют полупродукт аскорбиновой кислоты – L-сорбозу. Затем проводят химическую стадию. В результате получается 2-кето-L-гулоновая кислота. Ее подвергают энолизации и трансформируют в L-аскорбиновую кислоту. L-сорбозу также получают ферментацией Gluconobacter oxydans на средах, содержащих сорбат, кукурузный или дрожжевой экстракт при интенсивной аэрации. Выход L-сорбозы составляет 98 % за 2 суток. Культивирование проводят в периодическом или непрерывном режиме.

Витамин В₁₂ (цианкобаламин) продуцируют пропионовые бактерии – Propionibacterium var. Shermanii. На ацетобутиловой и спиртовой бардах с добавлением кобальта и метанола получают кормовой препарат, который содержит витамин В₁₂ и другие ростовые факторы. Здесь биообъектом является смешанная культура метаногенных бактерий.

Пробиотики

Пробиотики – это живые, специально подобранные штаммы микроорганизмов или специфические субстанции микробного, растительного или животного происхождения. Иными словам, пробиотики – это биологические препараты, представляющие собой стабилизированные культуры симбионтных микроорганизмов или продукты их ферментации, которые способствуют росту последних и обладают разносторонним действием (таблица 1).

Так, в первые дни жизни животных пробиотические препараты вводят в заменители молока. Разработаны технологии приготовления сухих заменителей цельного молока с добавлением молочнокислых бактерий, ацидофильной палочки, пропионовокислых бактерий. Испытано профилактическое действие препарата галако (смесь гамма-глобулина, живых лактобацилл и непатогенных штаммов кишечной палочки, высушенных лиофильно с сухим молоком в качестве наполнителя) при заболеваниях пищеварительного тракта телят. Дача ацидофильного молока цыплятам, поросятам и телятам, способствует не только снижению кишечных заболеваний, но и увеличению привесов. Аналогичные данные получены, если цельное молоко заквашивали молочнокислыми бактериями (Str. lactis, Str. cremoris, Str. diacetilactis и L. acidophilus в соотношении 1:1:1:1).

Пробиотические микроорганизмы применяют и для приготовления кормосмесей. Так, при обработке корма для свиней закваской Леснова происходит биотрансформация клетчатки микроорганизмами, синтезируются витамины группы В, а также D, Е, К, микробный белок. Все это повышает у животных переваримость сырого протеина и сырого жира, сухого и органического вещества, улучшает использование азота, увеличивает мясную продуктивность. Приведем другой пример. При использовании живой культуры слизистых бацилл (Bac. mucilagenosus) для силосовании кукурузы получен высококачественный силос, который повышает молочную продуктивность первотелок на 3,1 %, а содержание белка в молоке – на 3,6 %.

Таблица 1 - Спектр активности пробиотиков

Показано, что пропиовит созданный на основе пропионовокислых бактерий усиливает рост и повышает продуктивность птицы, поросят, телят, на 2 - 12 %, облегчает и ускоряет адаптацию животных к различным стресс-факторам. Он эффективен для профилактики желудочно-кишечных заболеваний и при нарушениях минерального обмена. Препараты на основе ацидофильной палочки положительно влияют на яйценоскость, качество яиц и микрофлору пищеварительного тракта птицы. Лиофилизированной культурой ацидофильной палочки является препарат биобактон. Использование биобактона увеличивает сохранность поросят-гипотрофиков, на 3 - 11 %, скорость роста, на 5 - 7 %, нормализует основные показатели периферической крови, способствует снижению затрат на приобретение кормов. Применение культуры молочнокислого стрептококка повышает устойчивость поросят к кишечным болезням. У телят отмечено увеличение живой массы тела, в среднем на 5,3 %, уменьшение частоты диареи, снижение падежа.

Высокую практическую значимость в АПК, в частности в животноводстве, имеют и другие монокомпонентные пробиотики: лактоамиловорин на основе чистой культуры антагонистического штамма лактобациллы, выделенной из химуса слепой кишки поросят, бифидосодержащий препарат бифинорм, целлобактерин, представляющий собой ассоциацию целлюлозолитических микроорганизмов, выделенных из нормальной микрофлоры пищеварительного тракта молодняка жвачных животных, каротинобактерин на основе штамма Rhodococcus BKПМS-916, токарин на основе токоферолсинтезирующего штамма № 100, стрептофагин, содержащий бактериофаги, бактисубтил на основе B. cereus IP 5832 и др. Показано, например, что введение в комбикорма для гусят лактоамиловорина оказало благоприятное влияние на эритропоэз, синтез гемоглобина и обеспечение кислородом обменных процессов. Валовой сбор перопухового сырья увеличился на 7 %, улучшилось качество мяса, в котором стало больше белка, меньше жира и холестерина. Скармливание этого пробиотика оказывает положительное влияние и на биохимические процессы в печени цыплят.

Включение лактоамиловорина в рацион хряков-производителей улучшает их репродуктивные качества, оплодотворяемость свиноматок спермой таких хряков возрастает до 83 - 90 %, против 77 % в контроле. Скармливание лактоамиловорина холостым свиноматкам увеличивает выход живых поросят на 10,8 % и массу гнезда – на 8,9 %. Лактоамиловорин обеспечивает профилактическое (до 86 %) и лечебное действие при диарейных заболеваниях поросят и телят, повышает их сохранность до 95 - 100 % и увеличивает прирост живой массы, на 20 - 30 %.

Приведем еще несколько примеров. Пробиотик целлобактерин предназначен в качестве кормовой добавки для животноводства. Он повышает эффективность использования грубых кормов. Введение в рацион кур-несушек пробиотика целлобактерина позволяет значительно увеличить продуктивность, общую массу снесенных яиц и не уступает по эффективности кормовым ферментным препаратам. При добавлении в корм поросятам целлобактерина среднесуточный прирост их живой массы был выше на 26,8 %, чем у группы аналогов, выращенных по стандартной технологии с применением смеси кормовых антибиотиков медикато. Сохранность опытных поросят составила 83,4 %, а контрольных – 75,3 %. Ежедневное скармливание бычкам сухого целлобактерина увеличило общее количество микроорганизмов и простейших в рубце и их активность, способствовало лучшему поеданию грубых кормов, переваримости сухого вещества и, как следствие, увеличению среднесуточного привеса.

Многие авторы считают весьма перспективным обогащение кишечной микрофлоры животных не одной культурой, а целым рядом специально подобранных штаммов, иными словами использование комплексных пробиотиков. Так, разработаны и внедрены следующие поликомпонентные пробиотические препараты: субтилис и биод-5, содержащие различные штаммы B. subtilis и B. licheniformis, пропиацид на основе пропионовокислых и ацидофильных микроорганизмов, лактобифадол, в состав которого включены ацидофильные и бифидобактерии, лактицид на основе L. acidophilus, L. fermentum и Str. faecium, СБА, содержащий бифидобактерии, фекальный стрептококк и ацидофильную палочку, лаком, в состав которого включены L. acidophilus, P. shermanii, Str. faecium и Str. diacetylactis, выпущены опытные партии препарата реалак, содержащего L. acidophilus, L. fermentum, Bif. globosum и автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae и др.

На основе новейших биотехнологических разработок создана натуральная кормовая добавка естур, состоящая из живых культур Saccharomyces cerevisiae высокой ферментативной активности, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Streptococcus faecium, Bacillus subtilis, а также ферментов, аминокислот, минералов, полисахаридов. Применение этого пробиотика увеличивало среднесуточный прирост телят, на 10,3 - 21,9 %, среднесуточный удой молока, на 10,7 - 11,3 %, а его жирность, на 0,32 - 0,52 %, способствовало снижению числа соматических клеток в молоке, в среднем, в 2,3 раза. В рубце таких телят увеличивалось общее количество микроорганизмов на 74,3 %, инфузорий – на 41,2 %.