В качестве корма для сельскохозяйственных животных часто используют продукты на основе зерновых отходов, которые содержат пробиотики. Спорообразующие бактерии рода Bacillus выделяют специальные ферменты, которые «перерабатывают» трудноперевариваемые корма из отрубей в легкоусвояемые белки и аминокислоты. Ученые из Пермского Политеха разработали технологию, которая позволит сделать продукты питания для животных более полезными. Они выявили факторы, которые улучшают биосинтез необходимых ферментов. Разработка позволит решить задачи импортозамещения кормовых добавок для сельского хозяйства, отказаться от профилактического использования антибиотиков в животноводстве и повысит уровень биологической безопасности продукции.
Отечественные корма для сельскохозяйственных животных станут полезнее / ©Getty images
Результаты исследования ученые опубликовали в сборнике материалов всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Химия. Экология. Урбанистика» (2022).
«Мы предложили получать корма с помощью биоконверсии отходов зернового сырья и изучили, как состав питательной среды влияет на образование протеолитических ферментов, которые производят бактерии.
Именно они позволяют «превращать» корма на основе отрубей в полезные продукты, которые будут легко усваиваться животными», — рассказывает руководитель проекта, доцент кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха, кандидат химических наук Анна Портнова.
Ученые применили в качестве питательного субстрата для микроорганизмов пшеничные отруби, а пробиотиком выступила сенная палочка Bacillus subtilis. Основа для культивирования содержала набор солей, которые обеспечивали потребность бактерий в ионах магния, кальция, натрия и калия, а также пяти процентов отрубей.
В качестве источника углерода исследователи использовали глюкозу в различных концентрациях. Они внесли культуру бактерий в питательные среды в количестве одного процента. Далее ученые провели инкубирование в течение семи суток с помощью термостатированного орбитального шейкера, соблюдая температуру 37 градусов и скорость перемешивания 130 оборотов в минуту. Каждые 24 часа они определяли количество образующихся аминокислот.
«Мы узнали, что при расщеплении белка происходит разрыв его пептидных связей и увеличение карбоксильных и аминных групп. Ферменты действуют на добавленные в питательные среды отруби и разлагают белки до аминокислот. Это позволяет преобразовать корма в легкоусвояемую форму. При добавлении в смесь глюкозы процесс происходит активнее», — поясняет одна из разработчиков, выпускница магистратуры кафедры «Химия и биотехнология» Пермского Политеха Инесса Анашкина.
На основе экспериментальных данных исследователи составили технологическую схему получения кормовой добавки из отходов зернового производства и бактерий Bacillus subtilis. Они провели расчеты для необходимого оборудования и оптимизировали параметры технологии.
По словам биотехнологов, новая кормовая добавка оказывает пробиотический эффект, поддерживая здоровую микрофлору кишечника животных. Разработка позволит отказаться от профилактического использования антибиотиков в животноводстве и повысит уровень биологической безопасности продукции.
