CC BY
159
УДК 633.1:636.085.533:636.085.66
В.Н. Дедков, И.А. Гнеушева, аспиранты
Н.Е. Павловская, доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО Орел ГАУ
БИОКОНВЕРСИЯ СОЛОМЫ ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР ГРИБАМИ РОДА ТМСНОБЕКМА В КОРМОВЫЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ ЖИВОТНОВОДСТВА
Изучали возможность применения культуральной жидкости грибов рода Trichoderma в качестве препарата для ферментативного гидролиза соломы злаковых культур (соломы пшеницы и гречихи). Установлено, что использование грибов рода Trichoderma в биоконверсии соломы злаковых культур позволяет получить белковоуглеводные кормовые продукты для животноводства с более высоким содержанием «сырого» протеина и меньшим количеством «сырой» клетчатки в сравнении с необработанной соломой.
Ключевые слова: биоконверсия, солома пшеницы, солома гречихи, Trichoderma, кормовой продукт.
Одним из перспективным направлений в технологии получения белково-углеводньых кормовых продуктов на сегодняшний день является
рациональное использование вторичньых продуктов переработки растительного сырья. В качестве дополнительного ресурса для производства кормовых продуктов для животноводства перспективным
является применение соломы злаковых культур [4].
Наиболее современным способом накопления белка является биотехнологический, основанный на действии ферментов микробного происхождения, имеющий ряд преимуществ: увеличение выхода
белка, улучшение экологических условий
производства, снижение энергозатрат на получение единицы продукции [3].
Грибы рода ТпеЬоёегша известны1 как активные биодеструкторы лигноцеллюлозных комплексов.
Микромицет способен продуцировать целлюлолити-ческие ферменты, эффективно гидролизовать выгсокомолекулярные труднорасщепляемые
растительные полисахариды: (целлюлозу,
гемицеллюлозу, лигнин) [2].
ТпеЬоёегша продуцирует внеклеточные
целлюлазы и накапливает белок за счет своего развития. Грибы: технологичны:, нетребовательны: к субстрату, устойчивы к экологическому стрессу [1].
Целью данного исследования являлось получение белково-углеводных кормовых продуктов для животноводства из соломы злаковых культур при использовании грибов рода ТпеЬоёегша.
Материалы и методика исследований
Исследование проводилось в центре
коллективного пользования «Орловский
региональный центр сельскохозяйственной биотехнологии» Орловского государственного аграрного университета (Орел ГАУ) на инновационном оборудовании.
Материалами микробиологической переработки служили вторичные отходы: сельскохозяйственного производства - солома злаковых культур (пшеницы: и 102
Examine the possibility of the culture fluid of fungi Trichodema as a preparation for enzymatic hydrolysis of straw cereals (wheat straw, and buckwheat). It was established that the use of fungi Trichoderma in the bioconversion of cereal straw provides a protein-carbohydrate products for animal feed with a higher content of "raw" protein and less "raw" fiber in comparison with untreated straw.
Key words: bioconversion, straw, Trichoderma, food product.
wheat straw, buckwheat,
влажности 6-8% и
гречихи), высушенные до измелыченные до d 1,5-2,0 мм.
В работе исполызовалисы грибы: рода Trichoderma, посевной материал которых выращивали на агаризованной среде Чапека при температуре 28°С, 5 суток в термостате.
Кулытуралыная жидкосты грибов рода Trichoderma быша получена при его кулытивировании на природной питателыной среде (пшеничные отруби), целлюлолитическая активносты которой составляла 24,0 ед/мл.
В качестве посевного материала для твердофазной ферментации, спорово-мицелиалыную суспензию микромицета филытровали и разбавляли из расчета 1х106 спор на 1 грамм субстрата.
Определение «сырого» протеина в сырые проводили методом Кыелыдаля (ГОСТ 13496-4-93), «сырой» клетчатки - с помощыю системы Fibertek 1070, целлюлолитической активности по ГОСТ Р 53046-2008, редуцирующих веществ (РВ) -
фотометрическим методом по методике (Вешняков и др., 2008).
Токсичносты кормовых добавок оценивали с помощыю тест-организмов Tetrachimena pyriformis на стандартной питателыной среде по ГОСТ 28178- 89.
Статистическая обработка выполнена с исполызованием программы Microsoft Office Excell.
Результаты и их обсуждение
Посколыку при кулытивировании грибов на целлюло'осодержащих субстратах целлюлолити-ческие ферменты секретируются непосредственно в кулытуралыную жидкосты, нами была исследована возможносты исполызования кулытуралыной жидкости грибов рода Trichoderma в качестве препарата для ферментативного гидроли'а соломы 'лаковых кулытур.
Для ферментативной обработки кулытуралыную жидкосты стандартизовали, предварителыно разбавляя ее таким образом, чтобы: на 1 грамм субстрата приходилосы 10 единиц целлюлолитической
активности. Клетки гриба от культуральной жидкости не отделяли. Режим ферментативного гидролиза следующий: 10% суспензия субстрата (после
термогидролиза), перемешивание 100-150 об/мин., рН 5,0-5,4, |-500С. Эффективность деструкции оценивали
по накоплению редуцирующих веществ в
ферментализате.
Динамика накопления редуцирующих веществ при ферментолизе соломы злаковых культур
культуральной жидкостью Тг1еЬоёегша представлена в таблице 1.
Таблица 1 - Динамика накопления редуцирующих веществ (РВ) при ферментолизе соломы злаковых культур
культуральной жидкостью Triеhoderшa
Показатель Время ферментолиза, мин
15 30 45 60 75 90 120 150 180 210 240
РВ, мг/мл Солома пшеницы
2,11 ±0,08 3,42 ±0,06 4,94 ±0,12 6,92 ±0,09 8,80 ±0,07 10,21 ±0,12 14,23 ±0,14 14,20 ±0,09 14,22 ±0,08 14,22 ±0,11 14,20 ±0,04
РВ, мг/мл Солома гречихи
1,98 ±0,08 2,96 ±0,12 3,12 ±0,05 5,87 ±0,06 7,94 ±0,04 10,32 ±0,12 12,24 ±0,06 12,21 ±0,14 12,29 ±0,12 12,18 ±0,09 12,19 ±0,08
Результаты исследований показали, что концентрация редуцирующих веществ в течение 120 мин инкубирования быша максимальной и составила
12,24-14,23 мг/мл. При экспозиции реакционной среды1 свыше 120 минут ее содержание оставалось практически на постоянном уровне.
Повышение степени биоконверсии соломы злаковых культур проводили методом твердофазной ферментации спорово-мицелиальной суспензии микромицета на стерильном субстрате в лабораторном реакторе Biostat A plus (V3 л) в стерильных условиях 60% по влажности субстрата
при высоте слоя 60 мм, температуре 30°С, рН 4,5 и аэрации.
Каждые 12 часов субстрат увлажняли стерильным раствором минеральных солей, отводя тем самым и продукты: гидролиза, способные репрессировать
активность целлюлолитических ферментов
микромицета.
Культивирование проводили до начала
споруляции культуры (до образования воздушного мицелия над поверхностью субстрата). Результаты: биоконверсии соломы злаковых культур
представлены: в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты биоконверсии соломы злаковых культур твердофазным методом ферментации суспензией грибов
рода Тпе1^егша
Показатели биоферментации Время биоферментации, час
24 48 72 96 120
Солома пшеницы!
РВ, мг/мл нач. 14,23±0,14
РВ, мг/мл 15,20±0,09 15,96±0,04 16,12±0,08 18,47±011 18,49±0,09
«сырой» белок, % а.с.с. нач. 4,52±0,09
«сырой» белок, % а.с.с. 5,02±0,12 7,14±0,05 9,36±0,07 12,36±0,07 12,40±0,08
«сырая» клетчатка, % а.с.с. нач. 34,02±0,84
«сырая» клетчатка, % а.с.с. 30,92±0,12 26,12±0,13 21,06±0,09 18,96±0,07 18,94±0,02
Солома гречихи
РВ, мг/мл нач. 12,24±0,06
РВ, мг/мл 12,96±0,05 14,12±0,08 14,94±0,09 15,24±0,07 15,21±0,05
«сырой» белок, % а.с.с. нач. 2,95±0,08
«сырой» I белок, % а.с.с. 3,04±0,07 5,12±0,14 7,86±0,12 9,00±0,09 8,90±0,07
«сырая» клетчатка, % а.с.с. нач. 44,95±1,28
«сырая» клетчатка, % а.с.с. 41,38±0,11 39,14±0,23 37,86±0,14 32,40±0,07 32,38±0,09
Через 96 часов ферментации отмечается
максимальное количество редуцирующих веществ в гидролизате соломы злаковых культур и составляет
15,24-18,47 мг/мл. При этом содержание «сырого» протеина увеличилось в 2,7-3,1 раза, «сырой»
клетчатки уменьшилось в 1,4-1,8 раз.
Для повышения содержания усвояемого белка в полученном продукте исследовали возможность обогащения ферментолизата соломы злаковых культур продуктами автолиза продуцентов белка грибов рода Tгiеhodeгшa. Для этого гетерогенную массу выдерживали в течение 23 часов при 1-50-55°С,
используя в качестве мембранотропного «индуктора» автолиза 70° этиловый спирт в концентрации 1% от объема субстрата (табл. 3).
Таблица 3 - Характеристика белково-углеводных продуктов на основе соломы злаковых культур, полученный при последовательном ферментативном гидролизе и последующей твердофазной ферментации грибами рода Тпс1^егта
Полученные в результате исследований данные показывают, что при твердофазном культивировании грибов рода ТпсЬоёегта на ферментолизатах соломы злаковых культур и при последующем автолизе с использованием 70° этилового спирта, содержание «сырого» протеина в кормовых продуктах повышалось до 10,64- 14,04%.
Методом биотестирования установлена токсикологическая безопасность полученных кормовых добавок, о чем свидетельствует интенсивное накопление численности и активности Те^асЫтепа руп1шт18 в течение 72 часов экспонирования образцов.
Таким образом, при использовании грибов рода ТпсЬоёегта в биоконверсии соломы злаковых культур (пшеницы и гречихи) возможно получение белково-углеводных кормовых продуктов для животноводства с содержанием «сырого» протеина до 10,64-14,04%, «сырой» клетчатки до 18,84-31,62%. По стандартной методике определена биологическая безопасность полученных продуктов.
Выводы
1. При ферментолизе соломы злаковых культур культуральной жидкостью ТпсЬоёегта концентрация редуцирующих веществ в течение 120 мин инкубирования была максимальной и составила
12,24-14,23 мг/мл.
2. Через 96 часов биоконверсии соломы злаковых
культур твердофазным методом ферментации суспензией грибов рода ТпсЬоёегта отмечается максимальное количество редуцирующих веществ в гидролизате соломы злаковых культур (15,24-18,47 мг/мл). При этом содержание «сырого» протеина увеличилось в 2,7-3,1 раза, «сырой» клетчатки
уменьшилось в 1,4-1,8 раз.
3. Использование грибов рода ТпсЬоёегта в биоконверсии соломы злаковых культур позволяет получить белково-углеводные кормовые продукты для животноводства с более высоким содержанием «сырого» протеина и меньшим количеством «сырой» клетчатки в сравнении с необработанной соломой.
Литература
1. Алимова, Ф.К. Биотехнология. Промышленное
применение грибов рода ТпсЬоёегта: учебно-
методическое пособие / Ф.К Алимова, Д.И. Тазетдинова, Р.И. Тухбатова - Казань: УНИПРЕСС ДАС, 2007. - 234 с.
2. Гнеушева, И.А. Биотехнологические методы обработки растительного сырья / И. А. Гнеушева, Н.Е. Павловская // Инновационный потенциал молодых ученых - АПК Орловской области. Сборник материалов региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 35-летию Орловского государственного аграрного университета. - Орел: Изд-во Орел ГАУ, 2010. - С. 66-68.
3. Перегудов, С.И. Микробиологическая переработка растительных отходов / С.И. Перегудов // Комбикорма, 2005. - № 2.
4. Стейнифорт, А.Р. Солома злаковых культур. Пер. с англ. / А.Р. Стейнифорт. - М.: Колос, 1983. -
С. 77-178.
Показатели в готовом продукте, % а.с.с.
Период «сырой» протеин «сырая» клетчатка
Солома пшенищы Солома гречихи Солома пшенипы 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
Вестник ОрелГ Ay
август
№4(37)
2012
Теоретический и научно-практический журнал. Основан в 2005 году
Учредитель и издатель: Федеральное государственное бюджетное обраовательное учреждение высшего профессионального обраования «Орловский государственный аграрный Университет»________________________________________________________
Редакционный совет:
Парахин Н.В. (председатель) Амелин А.В. (зам. председателя) Астахов С.М.
Белкин Б.Л.
Блажнов А.А.
Буяров В.С.
Гуляева Т.И.
Гурин А.Г.
Дегтярев М.Г.
Зотиков В.И.
Иващук О.А.
Козлов А.С.
Кузнецов Ю.А.
Лобков В.Т.
Лысенко Н.Н.
Ляшук Р.Н.
Мамаев А.В.
Масалов В.Н.
Новикова Н.Е.
Павловская Н.Е.
Попова О.В.
Прока Н.И.
Савкин В.И.
Степанова Л.П.
Плыгун С.А. (ответств. секретар,) Золотухина О.А. (редактор)
Адрес редакции:
302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69.
Тел.: +7 (4862) 45-40-37 Факс: +7 (4862) 45-40-64 E-mail: [email protected] Сайт журнала: http://ej.orelsau.ru Свидетельство о регистрации ПИ 9ФС77-21514 от 11.07.2005 г.
Специалист регионального методического центра по УДК: Служеникина А.М. Технический редактор: Мосина А.И.
Сдано в набор 15.07.2012 г. Подписано в печат, 30.08.2012 г. Формат 60x84/8. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Объём 16 усл. печ. л.
Тираж 300 экз. Издател,ство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бул,вар Победы, 19. Лицензия ЛР 9021325 от 23.02.1999 г.
Журнал рекомендован ВАК Минобрнауки России для публикаций научны1х работ, отражающих основное научное содержание кандидатских и докторских диссертаций
Содержание номера
Общее земледелие
Соколов М.С., Соколов Д.М. К оценке биобезопасности экологических ресурсов и
производства трансгеншых растений..................................................... 2
Степанова Л.П., Тихойкина И.М., Шамараева В.С., Рыбин П.И., Степанова Е.И. Влияние нетрадиционных удобрительных форм на биогенность и биологическую активность
почвы................................................................................. 7
Лысенко Н.Н., Макеева Т.Ф., Прудникова Е.Г., Хилкова Н.Л. Влияние удобрений и фунгицидов на фитосанитарное, физиологическое состояние и продуктивность зерновых
культур............................................................................... 14
Мельник А.Ф. Повышение эффективности адаптивных технологий выращивания озимой
пшеницы............................................................................... 21
Абакумов Н.И., Бобкова Ю.А. Влияние основной обработки и гербицида «Тризлак» на фитосанитарное состояние посевов, урожайност, и качество зерна озимой
пшеницы............................................................................... 26
Черный E.C., Степанова Л.П., Цыганок Е.Н., Коренькова Е.А., Степанова Е.И. Экологоагрономическая оценка влияния жидких органических удобрений и отходов производства на
плодородие серых лесных почв.......................................................... 30
Кемов К.Н., Стифеев А.И. Состояние почвенного покрова в зоне влияния хвостохранилища Михайловского ГОКа и использование мелиорантов для повышения продуктивности овса и
люцерны1.............................................................................. 36
Кирсанова Е.В., Борзенкова Г.А., Тиняков Л.А., Мусалатова Н.Н., Суханов С.С. Эффективност, защитностимулирующих композиций для обработки семян зерновых,
зернобобовых и крупяны1х культур в условиях Орловской области......................... 39
Лопачёв Н.А., Стебаков В. А., Наумкин В.Н. Гречиха в биологизированном севообороте
Орловщины1............................................................................ 46
Пожарский С.М., Лысенко Н.Н. Насекомые-фитофаги, болезни кормовых бобов и
мероприятия по их контролю в Орловской области........................................ 50
Титова Е.М., Внукова М.А. Влияние биопрепаратов на продуктивност,
ячменя................................................................................ 58
Васильчиков А.Г. Изучение эффективности изолятов ризобий сои различного
географического происхождения......................................................... 61
Басов Ю.В., Ко*явина К.Н. Изучение фитотоксичности ионов свинца на модел,ных
системах.............................................................................. 64
Павловская Н.Е., Костромичева Е.В, Кулешова Е., Горькова И.В., Гагарина И.Н.
Ячмень - источник антибиотиков........................................................ 70
Гурин А.Г., Сычева И.И. Оптимизация минерал,ного питания при доращивании саженцев
садово-декоративных культур........................................................... 73
ж ивотноводство
Балакирев Н.А., Нигматуллин Р.М., Тинаева Е.А. Интер,ерные особенности кроликов
основные пород, разводимых в Российской Федерации..................................... 76
Масалов В.Н., Дедкова А.И., Сергеева Н.Н. Современное состояние свиноводства в
Орловской области..................................................................... 80
Учасов Д.С., Ярован Н.И., Сеин О.Б. Влияние пробиотика «Проваген» и его комбинаций с хотышецкими природныши цеолитами и фумаровой кислотой на морфо-биохимический состав
крови и продуктивность свиноматок..................................................... 84
Климова С.П., Шендаков А.И., Шендакова Т.А. Влияние степеней инбридинга на
молочную продуктивность чёрно-пёстрого голштинизированного скота...................... 86
Самусенко Л.Д., Химичева С.Н. Продуктивность и состав молока коров, основные пород в
Орловской области..................................................................... 90
Сидоренко О.В. Зернофуражное производство как фактор развития животноводческой
отрасли............................................................................... 92
Киселев Л.Ю., Левенец И.А., Плиева Т.Х. Определение оптимал,ной дозы препарата
«Костомикс Форте» при выращивании цыплят.............................................. 99
Дедков В.Н., Гнеушева И.А., Павловская Н.Е. Биоконверсия соломы злаковых кул,тур
грибами рода trichoderma в кормовы1е продукты для животноводства...................... 102
Габаев М.С., Гукежев В.М. Эффективност, испол,зования естественных горных пастбищ
карачаевскими овцами.................................................................. 105
Каничева И.В. Микробиоценоз содержимого толстого отдела кишечника ягнят раннего
возраста.............................................................................. 107
Соболев А.И., Гуньчак Е.В. Эффективност, испол,зования селена в составе комбикормов
для гусят, выращиваемых на мясо....................................................... 110
Экономика АПК
Полянин А.В. Трудовой и экономический потенциалы субъектов ЦФО РФ и расчет
конкурентных преимуществ.............................................................. 113
Звягинцева Ю.А., Титаренко В.В. Механизм и особенности воспроизводства основных фондов на сельскохозяйственные предприятиях......................................... 121
© ФГБОУ ВПО Орел ГАУ, 2012
