CC BY
37
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ
БИОТЕХНОЛОГИЯ (В ТОМ ЧИСЛЕ БИОНАНОТЕХНОЛОГИИ)
БИОТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ МИКРОМИЦЕТОВ И ПРИГОТОВЛЕНИЕ ВЫСОКОБЕЛКОВЫХ КОМБИКОРМОВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ
Мухаммадиев Бахтиёр Курбанмуратович
канд. биол. наук, доц., Ташкентский государственный аграрный университет,
Республика Узбекистан, г. Ташкент, E-mail: mukhammadiev68@mail. ru
Муминова Раъно Далабаевна
канд. с.-х. наук, доц., Ташкентский государственный аграрный университет,
Республика Узбекистан, г. Ташкент
Ахмедова Захро Рахматовна
д-р биол. наук, проф., Институт микробиологии АН РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент
BIOTECHNOLOGY OF PRODUCING BIOMASS OF MICROMYCETES AND PREPARATION OF HIGH-PROTEIN COMPOUND FEEDS FROM VEGETABLE RESIDUES
Bakhtier Mukhammadiev
сandidate of Biological Science, docent Tashkent State Agrarian University,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Rano Muminova
candidate of agricultural sciences, docent Tashkent State Agrarian University,
Republic of Uzbekistan, Tashkent
Zahro Akhmedova
doctor of Biological Science, Professor, Institute of Microbiology, Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты исследований по получению биологически активных веществ, продуцируемых грибами рода Trichoderma.
Данная микробная биомасса отличается тем, что в качестве комплекса биологически активных веществ содержит биомассы с максимальным содержании белка и целлюлазы, полученной при твердофазном культивировании в течение 36 ч. Кормовую добавку вводят в рацион птиц.
ABSTRACT
The article presents the results of studies on the production of biologically active substances produced by the fungi of the genus Trichoderma. This microbial biomass is characterized in that, as complex of biologically active substances, contains biomass maximum protein and cellulases obtained by solid-phase cultivation for 36 hours. The feed additive is introduced into the diet of birds.
Ключевые слова: биологический, активный, продуцент, биомасса, белок, целлюлаза, целлюлоза, твердофазный, культура, корма, рацион.
Keywords: biological, active, producer, biomass, protein, cellulase, cellulose, solid phase, culture, feed, diet.
Библиографическое описание: Мухаммадиев Б.К., Муминова Р.Д., Ахмедова З.Р. Биотехнология получения биомассы микромицетов и приготовления высокобелковых комбикормов из растительных остатков // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. № 6(72). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/9409
№ 6 (72)
Введение. Одной из важнейших проблем сельского хозяйства является использование растительных остатков и отходов зернопроизводства для кормления животных. Однако при использовании отходов сельского хозяйства в качестве корма возникает ряд трудностей, главной из которых является их низкое качество. Поэтому в настоящее время широко проводятся исследования по изучению роли различных видов микроорганизмов, способных интенсивно развиваться и накапливать биомассу на содержащих лиг-ноцеллюлозу отходах сельского хозяйства, обогащая их белком [12; 11; 4; 13; 2; 5; 18].
Материалы и методы исследований. При изучение целлюлолитической активности у полученных протопластных культур исследуемый штамм выращивали глубинным и поверхностным способами культивирования. При изучении условий глубинного культивирования грибов на биосинтез целлюлолити-ческих ферментов и белка исследуемые культуры выращивали в колбах Эрленмейера емкостью 250 мл, со 100 мл среды, помещенных на качалку со скоростью вращения 100-200 об/мин. Грибы выращивали на двух питательных средах - среде Mandels [19] и среде Farid [17]. Для выяснения влияния источников углерода в среде на образование целлюлолитических ферментов и белка исследуемыми культурами последние выращивались на вышеуказанных средах с добавлением в качестве источника углерода камыша, пшеничной соломы, рисовой лузги в количестве 2 %. Для выяснения оптимальной температуры роста и образования целлюлазы и белка про-топластные культуры выращивали при оптимальном значении рН для каждой культуры и температуре 25, 30 и 35 °С. Посевным материалом служили суспензии конидий 7 суточных культур грибов плотностью 1х106 мл. Количество инокулята составляло 2 % от объема среды при глубинном и 20 мл на 100 г субстрата при твердофазном способах культивирования.
Результаты исследований и обсуждение. Изучение содержания белка при выращивании на различных растительных остатках показало, что наибольшее количество белка образует Тпскоёвгша кат21апыш-25/П при поверхностном выращивании на пшеничных отрубях (18 %). Таким образом, использование для гриба Тпскоёвгша катапыш методов регенерации протопластов позволило получить новую протопластную культуру Тпскоёвгша катапыш-25/П, являющуюся высокоактивным продуцентом целлюлолитических ферментов и белка. Мы изучали влияние температуры культивирования в течение 120 час на способность образовать белок грибом Тпско-ёвгша катапыш-25/П на пшеничных отрубях при оптимальном значении рН 5,5-6,0. При оптимальном значении рН 5,5-6,0 среды наиболее высокая способность образовывать биомассу и белок у исследуемых культур наблюдается при 28 °С. Полученные данные показали, что наиболее высокое повышение содержания белка отмечалось на субстрате с добавлением 0,5 % (NH4)2SO4 и 0,1 % NaNOз. Таким образом, подобранная среда с добавлением 0,5 % (NH4)2SO4 и 0,1 % NaNO3 обеспечивает значительное повышение
июнь, 2020 г.
образования белка. Содержание белка на этих субстратах у протопластного штамма значительно выше, чем у исходных штаммов. Необходимо отметить, что при добавлении 0,5 % (NH4)2SO4 к субстрату содержание белка биомассы доходило у Тпскоёвгша кат-апыш-25/П до 40,6 % (табл. 2). На основании полученных данных нами был разработан регламент культивирования штамма Тпскоёвгша кат21апыш-25/П и получения белка биомассы с целью его рекомендации к внедрению в производство. Для получения высокобелковой биомассы рисовые отходы использовались в измельченном виде: рисовая мучка, зерновые отходы риса измельчались в шаровой мельнице до размера частиц 0,20; 0,5; 0,72; 1,0 мм, затем увлажнялись до 40, 60 и 75 % влажности питательной средой следующего состава, г/л: (NH4)2SO4 - 3,0; К2HPO4 -0,5; MgSO4 - 0,05; Caa2 - 0,3; пептон - 2,0; рН - 5,5; водопроводная вода. Изучали биохимический состав полученного белка биомассы. На субстрате варианта отруби + рисовая мучка (1:1) образуется микробная биомасса с содержанием белка 40,6 % от а.с.в. При этом содержание клетчатки снижается с 12,0 % до 4,5 %. Содержание лизина возрастает до 2,64 %, в то время как его содержание в исходном субстрате составляло 1,5 %. Содержание метионина повышается с 0,96 % в исходном субстрате до 1,02 % в полученный микробной биомассе. Целлюлазная активность составляет ед/г: экзо-1,4-р-глюканаза - 42,4; эндо-1,4-р-глюканаза - 78,4; гемицеллюлаза - 84,5; ксила-наза - 85,6; целлобиаза - 86,2. В вариантах отруби + рисовая лузга (1:1) и отруби + рисовая мучка + зерновые отходы риса (1:1:1) разница в содержании протеина по сравнению с исходным субстратом оказалась меньшей. На основании результатов проведенных исследований предложена полупроизводственная технологическая линия по получению нового комбикорма для птицеводства на основе местного вторичного сырья с заменой дефицитных компонентов на микробную биомассу. Технология получения кормовой добавки заключается в выращивании штамма гриба Тпскоёвгша катапыш-25/П в питательной среде с пшеничным отрубями при твердофазной или глубинной ферментации. Биомассу стандартизуют, фасуют и упаковывают. Биомасса и куль-туральная жидкость могут быть предварительно высушены любым известным способом. Кормовой белковый продукт может быть включен в состав рецептуры комбикормов для птиц. Кормовая добавка в качестве комплекса биологически активных веществ содержит биомассу и/или культуральную жидкость, полученную при культивировании штамма гриба Тпскоёвгша кат21апыш-25/П на среде с пшеничный отрубями + рисовой мучкой. Способ выращивания птицы включает введение в нормальный рацион молодняка птицы данной кормовой добавки. Данный метод позволяет повысить продуктивность, естественную резистентность сельскохозяйственных птиц, компенсировать в рационе кормления дефицит аминокислот, витаминов, микроэлементов, повысить усвояемость кормов, нормализовать микрофлору желудочно-кишечного тракта (табл. 1). Задачей данного
метода является создание эффективной и экономичной биологически активной добавки к корму на основе нового штамма гриба Trichoderma harzianum-25/П, более продуктивного по белку и целлюлазе с использованием простой и безотходной технологии производства, позволяющей использовать не только биомассу гриба, но и культуральную жидкость [16; 15; 7; 14; 1; 9; 8; 3; 6; 10]. Добавление к основному рациону птицы предлагаемой кормовой добавки позволяет обогатить корм биологически активными веществами и придает ему лечебно-профилактические свойства, что позволяет повысить продуктивность птицы, увеличить усвоение питательных веществ корма за счет усиления пищеварительных процессов в организме птицы. Предлагаемая кормовая добавка в качестве комплекса биологически активных веществ содержит биомассу и/или культуральную жидкость, полученную при культивировании штамма гриба Trichoderma harzianum-25/П на среде, содержащей пшеничные отруби + рисовую мучку. При поверхностном росте на среде Чапека мицелий темно-зеленый, обратная сторона не окрашена, на 3-й день
роста колонии 10-12 см в диаметре, с концентрическими кругами, фиалоспоры округлые или обратно-яйцевидные 2,8-3,2*2,5-2,8 мкм.
Выводы. Таким образом, полученные результаты показали, что протопластная культура T.harzianum-25/П является перспективным продуцентом грибного белка и может быть использована для обогащения белком растительных отходов как в условиях глубинного, так и твердофазного культивирования. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что применение белка биомассы Trichoderma harzianum-25/П повышает прирост живой массы на 12-14 %. Кормовая добавка для птицеводства, содержащая комплекс биологически активных веществ, продуцируемых Trichoderma harzianum-25/П, отличается тем, что в качестве комплекса биологически активных веществ содержит биомассы максимальные в содержании белка и цел-люлазы, полученной при твердофазном культивировании в течение 36 ч. Кормовую добавку вводят в рацион птиц.
Таблица 1.
Биохимический состав биомассы гриба Trichoderma harzianum-25/П
Содержание органических веществ и микроэлементов белка в биомассы, % Витаминный состав белка биомассы: мг/кг Содержание микроэлементов белка в биомассе, мг/кг: Количество растворимых протеинов белка в биомассе, %
Количество
Сырого протеина 36,1-40 А (ретинол) н/обн Калий 13350 растворимых протеинов
Углеводов 24-26 Б (токоферол) 32 Натрий 5880 В одорастворимых 30,4
в том числе глика-нов 14-20 В1 (тиамин хлорид) 1,3 Кальций 1935 Солерастворимых 32,0
Липидов 8,0-9,0 В2 (рибофлавин) 87,8 Магний 1225 Спирторастворимых 22,2
Нуклеиновых кислот 5,0-6,0 В3(пантотеновая кислота) 145 Железо 922 Щелочераствори-мых 15,4
Минеральных веществ 8,0-10,0 В5(никотиновая кислота) 86,9 Медь 27,5
Витаминов (Е, Н, группа В) 0,040,05 Вб(пиридоксин) 8 Цинк 62,1
аминокислот, (% от а.с.в.) 28-30 Вс (фолиевая кислота) 16,5 Марганец 243
Микроэлементов 1,8-3 В12 (цианокобала-мин) 0,2 Хром 9,4
Н (биотин) 1,1 Никель 9,6
Свинец 3
Кадмий н/обн
Мышьяк 0,09
Таблица 2.
Влияние источников азотного питания на рост и накопление белка исходных штаммов и штамма Тпекойегша йяшяиит-25/П при выращивании на пшеничных отрубях, %
Источник азота Концентрация,% 120 час
Aspergillus terreus-7 Тпекойегша кашаниш-10 Тпекойегша йаш'аиит-25/П
Контроль 13,2
КШз 0,1 20,2 18,8 26,4
0,2 20,4 20,4 28,6
0,3 21,5 20,4 29,4
0,5 20,8 20,6 23,2
№N03 0,1 21,2 21,4 30,3
0,2 20 20,1 25,3
0,3 19,3 17,4 23,2
0,5 18,4 17,6 20,4
N^N04 0,1 16 15,4 19
0,2 19,2 18 24
0,3 19 19 22,4
0,5 18,2 17,6 20,2
(КН4)2ИР04 0,1 16 15,8 19,4
0,2 16 17,5 21,8
0,3 21,4 17,6 23,8
0,5 20,2 16,3 21
(N^^04 0,1 18,4 15,2 30,3
0,2 19,4 17,4 33,4
0,3 20,6 20,5 34
0,5 23,6 23,4 40,6
Мочевина 0.1 17,3 15,8 21
0,2 21 20 24,5
0,3 20,4 20,6 28,4
0,5 20 19,2 22,8
Пептон 0,1 17,2 16,5 26,7
0,2 19,8 17 22
0,3 19,5 19,4 29
0,5 18,5 19 26
Список литературы:
1. Биопрепарат «АНТА-1» - кормовая добавка для бройлерных цыплят // Патент RU № 2110927. А23 К1/165, 20.05.1998 / Аль-Нури Ян Маатасимович.
2. Закордонец Л.А., Супрун С.М., Пустовалова Л.И. Использование фузариев для обогащения кормов // Биотехнология. - 1989. - Т. 5. - Вып. 1. - С. 93-96.
3. Использование бифидобактерий для коррекции микрофлоры пищеварительного тракта у птицы / К.Я. Мото-вилов [и др.] // Тезисы докладов научно-практической конференции ученых НГАУ и Гумбольского университета (г. Берлин). - Новосибирск, 1995. - С. 91-92.
4. Мицелиальные грибы - возможные продуценты кормового белка из соломы / И.Б. Стахеев, Б.Г. Бабицкая, Б.Е. Щерба [и др.] // Микология и фитопатология. - 1985. - Т. 19. - Вып. 3. - С. 229-237.
5. Мухаммадиев Б.К., Курбанмуратова М.Б. Определение белка биомассы гриба Trichoderma harzianum-25/П в смеси субстратам // Вестник Прикаспия. - 2018. -№ 1 (20). - С. 29-32.
6. Отработка технологических процессов изготовления и контроля пробиотика «Авилакт-1 К» / С.В. Калугин [и др.] // Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов. ВНИИТИБП: сб. докладов Международной конференции молодых ученых (Щелково, 5-6 июня 2001 г.). -2001. - С. 88-91.
7. Панфилов В.И. Биотехнологическая конверсия углеводсодержащего сырья для получения продуктов пищевого и кормового назначения: Автореф. ... дис. Д-ра техн. наук. - М., 2004. - С. 19.
8. Препарат, влияющий на тканевой обмен и модулирующий процессы иммунитета в биологических системах, и биологически активная пищевая добавка «Минро-вит» // Патент RU №2092179, 10.10.1997 / Горшина Е.С., Исаакян Л.А., Качалай Д.П., Макарова М.А. [и др.].
9. Препарат, влияющий на тканевой обмен и применение штамма гриба Fusarium sambucinum Fuskel var os-sicolum (berk. et curf) bilai lkz tuj gjkextybz // Патент RU № 2040932, 09.08.1995 / Морозова Г.Р., Морозов А.Л.
10. Препараты для птиц «Авилакт-1 К» и «Авинорм-3» - биофармкомплексы на основе пробиотиков и биологически активных добавок / Л.А. Ковальская [и др.] // Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов. ВНИИТИБП: тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 30-летию института (Щелково, 8-9 июня 2000 г.). - 2000. - С. 345-346.
11. Продуценты белка из рода Penicillium и Trichoderma / Г.Р. Межиня, Г.Т. Султанова, В.Р. Николаева, Х.А. Ма-уриня // Мицелиальные грибы (физиология, биохимия, биотехнология). - Пушино, 1983. - С. 163.
12. Сиверс В.С., Богдан С.Д. Обогащение пшеничной соломы белком микромицеты при твердофазной ферментации // Мицелиальные грибы (физиология, биохимия, биотехнология). - Пушино, 1983. - С. 162.
13. Состав продуктов ферментации соломы злаковых и костры некоторыми мицелиальными грибами / В.Г. Бабицкая [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. - 1989. - Т. 25. - № 2. - С. 211-219.
14. Способ выращивания цыплят-бройлеров // Патент RU № 2156062. А01 К67/02, 20.09.2000 / Супрунов О.В., Баюров Л.И., Каблучеева Т.И., Суднищиков П.В.
15. Технология гидролизных производств / В.И. Шарков, С.А. Сапотницкий, О.А. Дмитриева, И.Ф. Туманов. -М.: Лесная промышленность, 1973. - С. 408.
16. Эрнст П.К., Науменко З.М., Ладинская С.И. Кормовые продукты из отходов леса. - М.: Лесная промышленность, 1982. - С. 13-15.
17. Farid M.A., Shaker H.M., El-Rafai A.M.H. Produktivety of Trichoderma viride 253 cellulase in relation to the composition of the fermentation medium // Chem. Mikrobiol. Technol. Lebensm. - 1984. - V. 8. - № 6. - P. 161-163.
18. Mukhammadiev B.K. Cellulose-destructing soil micromycetes of Uzbekistan and influence of some factors on cel-lulolytic activity and saccharifying ability of Trichoderma harzianum // European science review. - 2018. - № 1-2. - Р. 201-203.
19. Soporose as an inducer of cellulase in Trichoderma viride / M. Mandels [et al.] / J. Bacteriol. - 1962. - V. 83. -Р. 400-408.
