ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЛКОВОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ШТАММОВ-ПРОДУЦЕНТОВ Β-1,4-МАННАНАЗЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 63.636

Сельскохозяйственные науки

Трубников Денис Владимирович, канд. биолог. наук, доцент, декан факультета ветеринарной медицины ФГБОУ ВО Курская ГСХА Петрова Светлана Николаевна, док. с.-х. наук, доцент, проректор по научной работе и инновациям ФГБОУ ВО Курская ГСХА Трубникова Елена Владимировна, док. биолог. наук, зав. научно-исследовательской лаборатории «Генетика» ФГБОУ ВО Курский государственный университет Белоус Александр Сергеевич, канд.мед. наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Генетика» ФГБОУ ВО Курский

государственный университет Данилова Мария Андреевна, научный сотрудник ФГБУН Институт общей

генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук Жукова Марья Андреевна, студентка 4 курса, лечебного факультета ФГБОУ ВО Курский государственный медицинский университет Минздрава России, научно-исследовательская лаборатория «Генетика» ФГБОУ ВО Курский

государственный университет Воробьёв Александр Сергеевич, магистр 1 курса естественно-географического факультета ФГБОУ ВО Курский государственный университет

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЛКОВОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ШТАММОВ-ПРОДУЦЕНТОВ В-1,4-МАННАНАЗЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

Аннотация: в статье представлен обзор результатов исследований, посвященных характеристике Р-1,4-маннаназ из продуцентов различного происхождения и практическому применению в сельском хозяйстве в качестве кормовой биодобавки с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных животных.

Ключевые слова: белковая кормовая добавка, продуценты, маннан, сельскохозяйственные животные.

Abstract: the article provides an overview of the results of studies devoted to the characterization of P-1,4-mannanases from producers of various origins and their practical use in agriculture as a feed supplement in order to increase the productivity of farm animals.

Key words: protein feed additive, producers, mannan, farm animals.

Актуальность: создание продуцентов ферментов кормового назначения является одной из важнейших задач современной биотехнологии. На текущий момент Р-1,4-маннаназа не является традиционным компонентом премиксов для кур, свиней и рыб. Тем не менее, в последние годы появился целый ряд сообщений о высокой эффективности использования этого фермента в кормлении. Наличие массы таких публикаций обусловливает актуальность составления обзора достижений в этом перспективном направлении биотехнологии.

Маннан - растительный полисахарид, образованный остатками моносахарида - маннозы, содержащийся в клетках высших растений, дрожжей, плесневых и других грибов, водорослях [4; 7]. Маннан в основном присутствует в четырех различных формах: линейный маннан, галактоманнан, глюкоманнан и галактоглюкоманнан. Маннаны составляют значительную часть растительного сырья многих видов производства. Как правило, они являются побочными, и часто, нежелательными компонентами технологических процессов, соответственно для снижения риска их негативного влияния требуется устранение маннанов.

Р-маннаназой называют фермент, гидролизующий Р-1,4-гликозидную связь маннана, которая присутствует во всех формах полисахарида. Наряду с Р-маннаназой, в расщеплении боковых цепей Р-маннанов принимают участие следующие ферменты [1]:

1. ß-маннозидаза, катализирующая отщепление концевых ß-D-маннозных остатков в ß-D-маннозидах;

2. ß-Глюкозидаза, катализирующая расщепление 1,4-ß-гликозидных связей в ^восстанавливающихся концах олигосахаридов, образованных из глюкоманнанов и галактоглюкоманнанов под действием ß-маннаназы;

3. а-Галактозидаза, гидролизующая концевые невосстанавливающие а-галактозные остатки в галактоманнанах и галактоглюкоманнан.

Большинство промышленно используемых ß-маннаназ имеет микробное происхождение. В природе имеется большое разнообразие микроорганизмов, способных эффективно разлагать ß-маннаны. В качестве популярных источников ß-маннаназ можно назвать грамположительные (роды Bacillus, Clostridium) и грамотрицательные бактерии (Klebsiella oxytoca, Vibrio spp., Pseudomonas spp.), также грибы-дейтеромицеты родов Aspergillus, Penicillum, Trichoderma. В литературе описан ряд экспериментов по скринингу образцов природных материалов на присутствие микроорганизмов - продуцентов маннаназ, затем подбор оптимальных условий для их культивирования, выделение и очистка фермента, наработанного в процессе роста организма-продуцента [3]. В качестве источников ß-маннана при этом традиционно используются камеди рожкового и горохового дерева.

Помимо производства комбикормов, ß-маннаназы находят практическое применение в целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности, в производстве синтетических моющих средств [2].

Добавление ферментативных препаратов, имеющих в составе ß-1,4-маннаназу, в рацион сельскохозяйственных животных, позволяет улучшать физиологическое состояние животных, повышать кормовую эффективность компонентов корма, снижать затраты на кормление.

Маннаны содержатся во многих растительных кормах, и, несмотря на их небольшое относительное содержание в них, оказывают ряд негативных эффектов, а именно понижают общую питательность корма и эффективность его использования. Часто маннаны связаны с другими углеводами

(глюкоманнаны, галактомананы), образуя сложные химические комплексы, которые не поддаются гидролизу ферментами, присутствующими в панкреатическом секрете кур свиней и других продуктивных животных помимо жвачных. Дополнительное отрицательное действие Р-маннана на кормовую эффективность зерновых кормов является их способность повышать вязкость химуса тонкого кишечника, что замедляет пищеварение и провоцирует рост условно-патогенных микроорганизмов. Ряд этих факторов обуславливает необходимость применять ферментативные препараты в качестве биодобавок к кормам. Промышленные Р-маннаназы имеют высокую термоустойчивость, широкий диапазон рН, что облегчает их введение в состав кормов для животных с применением грануляции на распылительной сушке.

В исследовании (Ауоо1а et а1., 2015) установлено благотворное влияние Р-1,4-маннаназы на морфологию тонкого кишечника индеек и бройлеров, а именно на слизистую оболочку. Зафиксировано увеличение ширины кончика кишечных ворсинок на 36%, глубина крипт увеличилась на 32%, площадь поверхности ворсинок на 34%. Таким образом, увеличение всасывающей площади слизистой оболочки улучшает абсорбцию микро- и макроэлементов. Р-1,4-маннаназа ингибирует секрецию муцина, представляющего собой гликопротеин, содержащий кислые полисахариды [4]. Выполняя защитную функцию, муцин одновременно является субстратом для размножения бактерий, поэтому уменьшение его секреции может снизить риск распространения патогенов в кишечнике.

Выводы. Производство и практическое применение Р-1,4-маннаназы в изготовлении сельскохозяйственных кормов является перспективным направлением в связи с возможностью использовать корма с низкой себестоимостью в сочетании с Р-1,4-маннаназой, при этом улучшать физиологическое состояние животных и повышать их продуктивность.

Библиографический список:

1. Радиф Зеяд Халоф Радиф Разработка биотехнологии маннозы и манносодержащих гидролизатов из растительного сырья и исследование их биологических функций: дис. ... канд. техн. наук: 03.01.06. - Воронеж, 2018. -116 с.

2. Черемушкина И.В. Оптимизация условий биосинтеза Р-маннаназы грибного происхождения / И.В. Черемушкина, Н.А. Некрасова, С.Н. Черняева [и др.] // Вестник ВГУИТ. - 2013. - № 2. - С. 206-210.

3. Черенков Д.А. Р-маннаназы различного происхождения: получение, характеристика и перспективы практического применения / Д.А. Черенков, О.С. Корнеева, Е.П. Анохина // Успехи современной биологии. - 2010. - Т. 130. - № 2. - С. 190-199.

4. Ayoola, A. A., Malheiros, R. D., Grimes, J. L., and Ferket, P. R. (2015). Effect of dietary exogenous enzyme supplementation on enteric mucosal morphological development and adherent mucin thickness in Turkeys. Front. Vet. Sci. 2:45.doi: 10.3389/fvets.2015.00045.

5. Dawood A, Ma K. Applications of Microbial P-Mannanases. Front Bioeng Biotechnol.2020;8:598630.Published 2020 doi:10.3389/fbioe.2020.598630.

6. Govil, K., Nayak, S., Baghel, R., Patil, A., Malapure, C., and Thakur, D. (2017). Performance of broiler chicken fed multicarbohydrases supplemented low energy diet. Vet. World 10:727. doi: 10.14202/vetworld.2017.727-731.

7. Latham, R., Williams, M., Walters, H., Carter, B., and Lee, J. (2018). Efficacy of P-mannanase on broiler growth performance and energy utilization in the presence of increasing dietary galactomannan. Poult. Sci. 97, 549-556. doi: 10.3382/ps/pex30.