Правильное кормление сельскохозяйственных животных и птиц, таких как курицы, свиньи, коровы, считается очень важной задачей в процессе их выращивания. Раньше в корма добавляли различные антибиотики для поддержки иммунной системы, правильной работы желудочно-кишечного тракта и лечения от паразитов, но вместе с мясом и другими продуктами животного происхождения лекарственные препараты могли попасть и в организм человека, что небезопасно. Поэтому сейчас в качестве альтернативы применяют микробные биопрепораты (пробиотики, пребиотоики и симбиотки). Они экологически безопасны и не вызывают побочных эффектов, а также положительно влияют на микрофлору ЖКТ, что позволяет поддерживать здоровье сельскохозяйственных животных и птиц. Но производство подобных препаратов стоит недешево, в связи с чем ведется поиск более качественного и дешевого заменителя. Ученые Пермского Политеха выявили факторы, которые улучшают биосинтез необходимых ферментов, а также создали технологию, которая позволит сделать продукты питания для животных более полезными.
Сделать корм для животных более полезным поможет исследование Пермского Политеха / ©Getty images
Статья с результатами исследования была опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология». На сегодняшний день в качестве добавки в кормах сельскохозяйственных животных и птиц используют отруби, которые являются отходами зернового производства. Чтобы улучшить усвояемость белковых компонентов, в них добавляют ферментные препараты, за счет чего повышается количество аминокислот и пептидов в составе корма. Такие биопрепараты делаются на основе тканей животных, но их себестоимость очень высока и невыгодна для сельхозпроизводителей. Политехники считают, что ферментный компонент возможно заменить безопасной бактерией вида Bacillus subtilis, которую можно легко выращивать на отходах зернового производства.
«Спорообразующие бактерии рода Bacillus выделяют специальные ферменты, которые «перерабатывают» трудноперевариваемые корма из отрубей в легкоусвояемые белки и аминокислоты. В ходе выполнения работы нами была оптимизирована питательная среда для роста микроорганизмов и продукции протеолитических ферментов. В начальных экспериментах добавляли белок в виде альбумина и казеина. Далее в целях оптимизации нами были выбраны отходы: подсолнечный шрот (побочный продукт при производстве растительных масел) и пшеничные отруби, то есть животный белок был заменен на растительный. А в качестве источника азота вместо пептона и дрожжевого экстракта стали использовать мочевину, чтобы снизить стоимость питательной среды», – рассказывает руководитель проекта, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, кандидат химических наук Анна Портнова.
Во время исследования ученые произвели культивирование бактерией вида Bacillus subtilis в питательной среде, содержащей набор солей, которые обеспечивали потребность микроорганизмов в ионах магния, кальция, натрия и калия, а также пяти процентов отрубей. В качестве источника углерода политехники использовали глюкозу в различных концентрациях. Они внесли культуру бактерий в питательные среды в количестве одного процента. Далее ученые провели инкубирование в термостатической качалке, соблюдая температуру + 37 градусов и скорость перемешивания 130 оборотов в минуту. Каждые 24 часа они определяли количество образующихся аминокислот.
«По результатам культивирования можно сделать вывод, что протеолитические ферменты хорошо действуют на добавленные в среды отходы. Разрушая белки до аминокислот, они преобразуют их в более доступную, легче усвояемую форму для потребления сельскохозяйственными животными. Протеолитическая активность полученной кормовой добавки составляет 0,025 единиц на один грамм отрубей и ее себестоимость ниже, чем у аналога, например, «Протосубтилина». Кроме того, мы рассчитали нормы внесения препарата в корма для птиц. В сравнении с другими добавками, нашу достаточно удобно добавлять в кормовую смесь», – говорит студентка кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Елена Кравцова.
Благодаря данным, которые ученые получили во время эксперимента, был спроектирован биореактор с мешалкой для культуральной жидкости, используемой для обогащения пшеничных отрубей, а также разработана технологическая схема получения кормовой добавки на основе бактерий Bacillus subtilis и отрубей для цели сбережения ресурсов в сельском хозяйстве.
Исследование ученых Пермского Политеха поможет сделать питание сельскохозяйственных животных более полезным и безопасным. Разработка позволит отказаться от профилактического использования антибиотиков в животноводстве, а также сможет решить задачи по импортозамещению в области кормовых добавок для сельского хозяйства. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
