2015-04-30
3995
Важным направлением современной биотехнологии является получение ферментных препаратов на основе культивирование микроорганизмов и использование их в сельском хозяйстве. Сегодня они применяются:
- В процессе приготовления кормов, с целью улучшения их усвояемости сельскохозяйственными животными;
-Для профилактики и лечения желудочных и паразитарных заболеваний у животных.
Основной компонент кормов сельскохозяйственных животных – растительная продукция (зерно, силос, сенаж, грубые корма). Она содержит много труднопереваримых веществ: клетчатки, лигнина, гемицеллюлозы. Даже у жвачных животных, содержащих в преджелудке (рубце) активные штаммы целлюлозоразлагающих микроорганизмов, клетчатка переваривается на 40-65%. Не полностью перевариваются также растительные белки (60-80%), липиды (60-70%), крахмал (70-85%), пектиновые вещества.
Для улучшения переваримости и повышения эффективности использования растительных кормов в рационы сельскохозяйственных животных вводят ферментные препараты (0,1-1,5% от сухой массы корма), полученные из микроорганизмов и содержащие активные комплексы гидролитических ферментов. Препараты микробных ферментов обычно получают из культур бактерий или микроскопических грибов (табл. 12.5). Некоторые виды бактерий (например, Bac. Subtilis) выделяют гидролитические ферменты в культуральную среду. Поэтому эти ферментные препараты производят путём концентрирования их в культуральной жидкости и последующего высушивания.
|
|
|
Если источником ферментов являются микроскопические грибы (Aspergillus, Trichoderma, Fusarium), то ферментный препарат готовят высушиванием поверхностной культуры этих микроорганизмов.
Очищенные ферментные препараты получают экстракцией ферментов из клеток микроорганизмов подходящим растворителем и осаждением фермента этанолом.
Каждый ферментный препарат обозначается определённым буквенным и цифровым индексом. Буква «Г» в названии препарата указывает на то, что он получен из культуральной жидкости при глубинном способе выращивания микроорганизмов.
Таблица 12.5. Важнейшие ферментные препараты, применяемые в животноводстве
| Препарат | Область применения |
| Амилосубтилин Г3х | Добавление к кормовые рационы сельскохозяйственных животных и птиц; получение ферментативных гидролизатов; лечение и профилактика желудочных, паразитарных заболеваний |
| Протосубтилин Г3х | Добавление в кормовые рационы сельскохозяйственных животных, птиц и рыбы; получение ферментативных гидролизатов; лечение и профилактика желудочных и паразитарных заболеваний |
| Глюкаваморин Пх | Добавление в кормовые рационы телят и ягнят, свиней, крупного рогатого скота; при силосовании картофеля, бобовых трав |
| Пектаваморин Пх | Добавление в кормовые рационы сельскохозяйственных животных и птиц; при силосовании картофеля, бобовых трав |
| Пектофоетидин Г3х | Добавление в кормовые рационы сельскохозяйственных животных и птиц; гидролиз БВК, дрожжей и растительных отходов; силосование бобовых трав; |
| Амилоризин Пх | Добавление в кормовые рационы ягнят и при откорме свиней |
| Дрожжелитин Г3х | Получение ферментативных гидролизатов |
| Целловиридин Г3х | Добавление в кормовые рационы крупного рогатого скота и птиц; гидролиз растительных отходов; силосование бобовых трав |
| Гликозидаза Г3х | Добавление в кормовые рационы сельскохозяйственных животных и птиц; получение ферментативных гидролизатов |
| Лизосубтилин Г10х | Получение ферментативных гидролизатов; лечение и профилактика паразитарных заболеваний крупного рогатого скота |
| Протезим Г3х | Добавление в кормовые рационы свиней и птиц |
| Лизоцеллюлозин Г10х | Гидролиз дрожжей и растительных отходов; добавление в кормовые рационы птиц |
| Лизогризеин Г10х | Гидролиз дрожжей и растительных отходов |
| Мальтаваморин Г10х | Гидролиз растительных отходов |
| Целлолигнорин Пх | Гидролиз растительных отходов, силосование бобовых трав |
| Целлокандин Г3х | Гидролиз растительных отходов, силосование бобовых трав |
| Лизоцим Г3х | Добавление в кормовые рационы сельскохозяйственных животных и птиц; лечение и профилактика паразитарных заболеваний |
Буква «П» свидетельствует о том, что ферментный препарат получен из поверхностной культуры микроскопических грибов. Индекс «2» в названии препарата показывает, что это концентрированный сироп, «3» – сухой ферментный препарат, «10» - очищенный ферментный препарат. Индекс «Пх» обозначает, что ферментный препарат представляет собой высушенную поверхностную культуру грибов.
|
|
|
Если источником ферментов являются микроскопические грибы (Aspergillus, Trichoderma, Fusarium), то ферментный препарат готовят высушиванием поверхностной культуры этих микроорганизмов. Очищенные ферментные препараты получают экстракцией ферментов из клеток микроорганизмов подходящим растворителем и осаждением фермента этанолом.
Каждый ферментный препарат обозначается (для предприятия потребителя) определёнными буквенными и цифровыми индексами. Буква «Г» в названии препарата указывает на то, что он получен из культуральной жидкости при глубинном способе выращивания микроорганизмов, тогда как буква «П» свидетельствует о том, что ферментный препарат получен из поверхностной культуры микроскопических грибов. Индекс «2» в названии препарата показывает, что это концентрированный сироп, «3» – сухой ферментный препарат, «10» - очищенный ферментный препарат. Индекс «Пх» обозначает, что ферментный препарат представляет собой высушенную поверхностную культуру грибов.
В рационе крупного рогатого скота значительный удельный вес занимают сочные и грубые корма, богатые клетчаткой, пектиновыми веществами, которые медленно перевариваются микроорганизмами рубца, снижая усвояемость организмом других питательных веществ. Значительное улучшение переваримости этих веществ наблюдается при добавлении в корм ферментных препаратов с активным комплексом гидролитических ферментов, таких как пектофоетидин Г3х и целловиридин Г3х в соотношении 1:1; амилосубтилин Г3х и глюкаваморин Пх. При этом не только повышается общая продуктивность животных, но и на 8-10% снижается расход кормов на единицу произведённой продукции.
При откорме свиней эффективное действие оказывают ферментные препараты с амилолитической и протеолитической активностью – амилосубтилин Г3х, протосубтилин Г3х, амилоризин Пх, глюкаваморин Пх, протезим Г3х.
|
|
|
Особенно важное значение имеет применение ферментных препаратов при кормлении молодняка сельскохозяйственных животных. Так, например, у телят формирование рубца происходит к 2-3-х месячному возрасту, вследствие чего наблюдается слабое переваривание грубых и сочных кормов. Поэтому для замены молока растительными кормами и лучшего их использования в рацион телят целесообразно вводить ферментные препараты пектофоетидин Г3х, амилосубтилин Г3х, протосубтилин Г3х, глюкаваморин Пх, содержащие комплекс амилолитических и протеолитических ферментов.
У поросят-сосунов ферментные системы желудочно-кишечного тракта начинают нормально функционировать лишь в 3-4-х месячном возрасте и для улучшения переваримости питательных веществ корма им рекомендуется добавлять в корм ферментный препарат протезим Г3х.
При кормлении ягнят в целях улучшения переваримости белков и углеводов в их кормовые рационы вводят глюкаваморин Пх и амилоризин Пх,в результате чего приросты живой массы увеличиваются на 11-15%.
Пищеварительные железы птиц не образуют ферменты, катализирующие гидролиз клетчатки и пектиновых веществ, а микрофлора кишечника у них малочисленна, поэтому в их кормовые рационы добавляют ферментные препараты с целлюлозолитической, пактолитической и протеолитической активностью - пектофоетидин Г3х, целловиридин Г3х, амилосубтилин Г3х, глюкаваморин Пх, пектаваморин Пх, протосубтилин Г3х, гликозидазу Г3х, лизоцим Г3х, протезим Г3х. В результате применения указанных препаратов яйценоскость кур повышается на 5%, приросты живой массы бройлеров увеличиваются на 7-15%, тогда как расход корма на создание единицы продукции снижается на 4-7%.
Применение ферментных препаратов также эффективно при кормлении рыб. При добавлении в кормовые рационы рыб протосубтилина Г3х, амилосубтилина Г3х, пектаваморина Пх в количестве 0,1-0,15% значительно улучшается переваримость белков и других питательных веществ корма.
Ферментные препараты используются также в кормопроизводстве, чаще всего при силосовании бобовых трав, картофеля и приготовлении соломоконцентратов. Зелёная масса бобовых трав содержит большое количество буферных веществ (белки, аминокислоты, щелочные соли), которые препятствуют понижению рН в процессе молочнокислого брожения. Кроме того, в ней имеется недостаточно сахаров, являющихся субстратами молочнокислых бактерий. Если путём добавления ферментов обеспечить частичный гидролиз полисахаридов – клетчатки, крахмала, пектиновых веществ, гемицеллюлоз, то образуется больше сахаров для жизнедеятельности молочно-кислых бактерий, в результате в силосуемой массе повышается концентрация молочной кислоты, обеспечивая снижение потерь питательных веществ и улучшение питательных свойств полученного таким путём корма.
|
|
|
Хорошую эффективность показали при силосовании бобовых трав следующие ферментные препараты: целловиридин Г3х, пектофоетидин Г3х, глюкаваморин Пх, пектаваморин Пх, глюкаваморин Пх, целлокандинГ3х, целлолигнорин Пх. Присилосовании картофеля лучше всего применять амилоризин Пх, глюкаваморин Пх, пектаваморин Пх. При этом кормовая ценность получаемой силосной массы повышается на 15-18%.
Для получения соломоконцентратов обычно применяется смесь двух ферментных препаратов пектофоетидина Г3х и глюкаваморина Пх, которые обеспечивают гидролиз полисахаридов. Затем на продуктах гидролиза выращивают кормовые дрожжи. Для лучшего роста дрожжей в соломоконцентрат добавляют мелассу, мочевину, кальциймонофосфат, хлорид натрия, необходимое количество воды. Получаемый таким образом корм имеет консистенцию силоса, а по питательной ценности приближается к хорошему луговому сену. Соломоконцентраты могут быть получены в гранулированном виде и в этом случае могут сохранять свои питательные свойства в течение 1 года. Переваримость клетчатки в таком корме повышается до 75-80%, содержание белков достигает 10-12% от сухой массы.
Ферментные препараты применяются в процессе получения заменителей цельного молока для молодняка крупного рогатого скота из кормовых дрожжей, которые подвергаются гидролизу. В результате гидролиза разрушается клеточная оболочка дрожжевых клеток и микробная масса переводится в легкоусвояемую форму. Также повышается содержание растворимых углеводов, незаменимых аминокислот и полиненасыщенных жирных кислот. Для гидролиза кормовых дрожжей обычно используют препараты – пектофоетидин Г3х, дрожжелитин Г3х, лизосубтилин Г10 х.
Микробные ферментные препараты широко применяются в ветеринарии для лечения и диагностики многих заболеваний сельскохозяйственных животных и птиц. Например, ферменты, способные разрушать клеточную оболочку и обладающие лизирующим действием, используются в лечении бактериальных и других заболеваний (сальмонеллёз и пуллороз у птиц, эндометриты у коров и др.). Для этих целей применяются выпускаемые промышленностью ферментные препараты: лизоцим Г3х, гликозидаза Г3х, лизосубтилин Г10 х, дрожжелитин Г3х.
В результате того, что амилосубтилин Г3х и протосубтилин Г3х оказывают влияние на:
- редукционную способность бактерий в желудочно-кишечном тракте животных;
- количество и подвижность инфузорий;
- переваривание целлюлозы и других трудно усвояемых углеводов, эти препараты используют для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний, в частности алиментарных атоний преджелудков у жвачных животных. Ферменты, содержащиеся в этих препаратах, вызывают также гидролиз оболочек яиц гельминтов.
Наряду с производством ферментных препаратов, выделяемых из микробных клеток, разработаны технологии получения биопрепаратов на основе живых микроорганизмов – симбионтов желудочно-кишечного тракта животных, которые в процессе своей жизнедеятельности синтезируют различные ферменты, витамины, незаменимые аминокислоты, антибиотики, а также вещества, обладающие гормональным действием, и таким образом активно участвуют в процессах пищеварения и синтеза веществ, не образующихся в клетках у животных, защите от микробной инфекции.
Высокоэффективные микробные препараты, широко использующиеся в животноводстве, производятся на основе пропионовокислых (пропиовит) и ацидофильных (пропиацид) бактерий, а также азотобактерий (азотацид).
Пропиовит представляет собой порошок серовато-песчаного цвета, содержащий в 1 г препарата 4-6 млрд. бактерий и 80-100 мкг витамина В12, применяется для профилактики и лечения болезней желудочно-кишечного тракта у телят, поросят, цыплят. При его применении нормализуется рост и развитие молодняка сельскохозяйственных животных, повышается их устойчивость к инфекционным заболеваниям.
Пропиацид и азотацид – сухие препараты комбинированного действия, способствуют образованию в желудочно-кишечном тракте животных уравновешенных биоценозов, особенно они эффективны против дисбактериозов.
Для борьбы с бактериальными и вирусными желудочно-кишечными заболеваниями применяются бактериальные препараты на основе Bac. subtilis, licheniformis, mucilaginosis, которые, действуют как источники биологически активных веществ – ферментов, витаминов, антибиотиков, гормонов.
Ближайшей задачей учёных и специалистов, работающих в области сельскохозяйственной биотехнологии, является:
1. Создание и внедрение в структуру жизнедеятельности желудочно-кишечного тракта животных высокоактивных штаммов микроорганизмов способных к лучшему перевариванию целлюлозы и других углеводов, растительных белков и липидов, сверхсинтезу незаменимых аминокислот и витаминов;
2. Исследования по изучению микробных популяций рубца (преджелудка) жвачных животных, в котором подвергается перевариванию 70-85% всего сухого вещества корма, проходящего через желудочно-кишечный тракт этих животных.
Рубец представляет собой высокоэффективную природную систему непрерывного культивирования анаэробных микроорганизмов – бактерий (Ruminococus, Bacteroides, Butyrivibrio, Clostridium, Eubacterium) и простейших (Diplodinium, Entodinium, Ophryoscolex, Isotricha).
Слизистая оболочка рубца не образует собственных ферментов и процесс переваривания пищи полностью происходит с помощью ферментных белков, вырабатываемых микроорганизмами. В результате жизнедеятельности микрофлоры в преджелудках жвачных животных гидролизуются практически все формы сложных углеводов (крахмал, пектиновые вещества, гемицеллюлозы, клетчатка, дисахариды), белки и липиды, подвергаются брожению моносахариды (глюкоза, фруктоза, манноза). Образующиеся в результате гидролиза сложных веществ моносахариды, аминокислоты и жирные кислоты используются животными в качестве источников энергии и в биосинтетических процессах. Сами микроорганизмы после их отмирания также перевариваются в рубце и становятся для животных источниками полноценных белков, незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов.
