В последние годы в России отмечается дефицит продуктов животноводства в связи с недостатком переваримого протеина в комбикормовой промышленности. Мировые запасы зерна постепенно сокращаются, а продолжающееся увеличение производства зерновых культур не соответствует росту их потребления, связанного с интенсивным увеличением спроса. Существует также проблема несбалансированности белков в кормах растительного происхождения по аминокислотному составу. В этом случае увеличение рациона не способствует повышению усвояемости питательности и усвояемости корма, при этом его себестоимость сильно возрастает.
В настоящее время представляется актуальным найти такие ферменты, которые обладали бы кормовой ценностью, а также разработать технологию переработки соломы зерновых культур ферментативным способом, что позволило бы проводить гидролиз сырья и культивацию микроорганизмов для получения кормового продукта непосредственно в фермерском хозяйстве, используя отходы своего же производства.
В данной статье отражены результаты исследований фактического использования грибов рода Trichoderma в качестве продуцентов ферментных препаратов, используемых в сельском хозяйстве для приготовления кормов.
Ключевые слова: кормовой белок, переработка зерновых культур, повышение питательной ценности, ферментация
Солома зерновых культур — это целлюлозосодержащий материал, в основном состоящий из полисахаридов и обладающий сравнительно невысокой питательной ценностью.
Отличительной особенностью питательности и химического состава соломы зерновых культур является довольно высокое содержание клетчатки, малое количество протеина и жира, низкое содержание минеральных веществ и практические полное отсутствие витаминов. Более того, в чистом виде солома плохо поедается домашним скотом и имеет низкую переваримость питательных веществ.
По мнению Панфилова В. И. [4, C.45], к главным причинам, ограничивающим переработку растительного сырья, содержащего целлюлозу, биотехнологическими методами с последующим получением белковых продуктов, относятся невысокая рентабельность этих производств, обусловленная недостатками подготовки сырья (высокоотходное производство, низкая технологичность узла кислотного гидролиза, в т. ч. лигнина), низкая экологичность процесса, высокая энергозатратность, недостаточный выход конечного продукта.
М. Н. Манаковым и Победимским Д. Г. [2, C.97–102] было доказано, что проведение глубинного культивирования дрожжей в присутствии неутилизируемой твердой фазы (целлолигнин, лигнин) способствует в определенных условиях повышению фильтруемости микробных суспензий. В данном случае полученный продукт представляет собой растительный углеводно-белковый корм (РУБК), помимо дрожжевого белка содержащий неутилизируемый дрожжами лигнин, который как раз улучшает усвоение кормов и перистальтику кишечника животных.
В последнее время все большое внимание уделяется микробиологическим методам получения полноценных сбалансированных кормов для сельскохозяйственных животных. Высшие и низшие грибы выступают ценными продуцентами белков, способными использовать в качестве субстрата клетчатку, молочную сыворотку, мелассу, сок растений, лигнин, целлюлозосодержащие отходы деревообрабатывающей и пищевой промышленности. Следует отметить, что по содержанию незаменимых аминокислот, белки грибного мицелия сходны с белками сои — они богаты лизином, имеют высокую биологическую усвояемость и ценность. Такие грибы технологичны, нетребовательны к субстрату, устойчивы к экологическому стрессу.
Мицелиальные грибы лучше всего приспособлены к твердофазной ферментации (ТФФ) в силу их физиологических и морфологических свойств: аэробность, апикальный рост, относительно крупные размеры, способность к неограниченному росту на мало увлажнённых субстратах при низкой активности воды, богатый ферментный комплекс, способность расти на разных субстратах.
Известно, что микромицет T. Harzianum способен продуцировать целый комплекс целлюлолитических ферментов: β-глюкозидазы (EC 3.2.1.21), эндо-β-1,4-глюканазы (EC 3.2.1.4) и экзоцеллобиогидролазы (EC 3.2.1.91), которые эффективно секретируются в культуральную среду и осуществляют гидролиз труднорасщепляемых высокомолекулярных растительных полисахаридов.
Способность видов рода Trichoderma утилизировать множество субстратов, технологичность, сравнительно высокая скорость роста и низкая токсичность в отношении животных и растений дают возможность их использовать для разработки кормовых и биологически активных добавок.
Trichoderma вырабатывает внеклеточные целлюлазы и накапливает белок в процессе своего роста. Рекомбинантные штаммы грибов рода Trichoderma занимают лидирующее место среди промышленных продуцентов целлюлолитических ферментов, по причине их высокой секреторной способности и разнообразия состава продуцируемого ферментного комплекса [3, C.36–41].
Так как при культивировании грибов на целлюлозосодержащих субстратах целлюлолитические ферменты непосредственно продуцируются в культуральную жидкость, Садыковой В. С. [5, C.89–91] была исследована возможность использования культуральной жидкости грибов рода T. Harzianum в качестве препарата для ферментативного гидролиза соломы зерновых культур (рис.1).
Рис. 1. Схема получения культуральной жидкости гриба рода Т. Harzianum на питательной среде Чапека
На основе полученных данных была разработана технологическая схема получения культуральной жидкости гриба T. Harzianum на питательной среде Чапека (рис. 1) и технологическая схема получения кормового продукта методом твердофазной ферментации целлюлозосодержащего сырья с использованием культуральной жидкости гриба T. harzianum (рис. 2).
Рис. 2. Технологическая схема получения кормового продукта методом ТТФ целлюлозосодержащего сырья с использованием культуральной жидкости гриба Т. harzianum
Дедковым В. Н. [1, C.43–45] были проведены исследования, в результате которых было утсановлено, что при твердофазном культивировании грибов рода T. Harzianum на ферментолизатах соломы пшеницы и при последующем автолизе этиловым спиртом содержание сырого протеина в кормовых продуктах повышалось до 14,04 % (табл.1).
Таблица 1
Характеристика белково-углеводных продуктов на основе соломы зерновых культур, полученных при последовательном ферментативном гидролизе и последующей ТТФ
|
Период |
Показатели в готовом продукте, % а.с.с. |
|||
|
сырой протеин |
сырая клетчатка |
|||
|
Солома пшеницы |
Солома гречихи |
Солома пшеницы |
Солома гречихи |
|
|
до автолиза |
12,36±0,07 |
9,00±0,09 |
18,96±0,07 |
32,40±0,07 |
|
после автолиза |
14,04±0,09 |
10,64±0,11 |
18,84±0,08 |
31,62±0,15 |
Таким образом, было уставлено, что при использовании грибов T. Harzianum для биоконверсии соломы зерновых культур будут получены белково-углеводные кормовые продукты с содержанием сырого протеина до 14,04 %, а сырой клетчатки до 18,84 % (табл.1).
В заключение отметим, что одним из путей решения проблемы кормового белка является получение его микробиологическим путем.
Нами была уставлена возможность применения грибов рода T. Harzianum в биоконверсии соломы зерновых с целью получения белкового кормового продукта, а также доказана эффективность его использования для животноводства.
Литература:
- Дедков В. Н. Разработка биотехнологии кормового белка из растительного сырья: дисс. … канд. техн. наук: 03.01.06 /В. Н. Дедков. Воронеж, 2014. — 145с.
- Манаков, М. Н. Теоретические основы технологии микробиологических производств / Манаков М. Н., Победимский Д. Г. — М.: Агропромиздат, 1990. — 272с.
- Павловская Н. Е., Гнеушева И. А. Биологическая активность грибов рода Trichoderma и их промышленное применение//Вестник ОрелГау. — 2010. — № 3. — С. 36–41
- Панфилов, В. И. Биотехнологическая конверсия углеводсодержащего растительного сырья для получения продуктов пищевого и кормового назначения: дис.... д-ра техн. наук: 03.00.23 / В. И. Панфилов. М., 2004–371 с.
- Садыкова В. С. Ростстимулирующая активность сибирских штаммов рода Trichoderma в отношении злаковых растений // Иммунопатология, аллергология, инфектология. — 2010. — № 1. — С.89–91
