CC BY
1379
БИОХИМИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО
УДК 573.6.086.835 Доцент Г.Г. Соколенко,
(Воронеж, гос. аграр. ун-т им. императора Петра I) кафедра биологии и защиты растений, тел. (473) 253 77 88 E-mail: [email protected] директор Б.П. Лазарев, директор по развитию C.B. Миньченко (ООО ПК «МИВОК») тел. 8-950-770-78-19 E-mail: [email protected]
Associate Professor G.G. Sokolenko,
(Voronezh state agricultural university after emperor Peter the great) chair of biology and plant protection, tel. (473) 253 77 88 E-mail: [email protected]
Director B.P. Lazarev, R&D Director S.V. Minchenko (LTD PK «MIVOK») tel. 8-950-770-78-19 E-mail: [email protected]
Пробиотики в рациональном кормлении животных
Probiotics in the rational animal feeding
Реферат. Рассмотрены данные по применению кормовых пробио-тиков в животноводстве, механизмы их действия и значение для повышения качества и безопасности продукции. Пробиотики применяют в скотоводстве, свиноводстве, птицеводстве и рыболовстве для лечения и профилактики инфекционных болезней, повышения резистентности, коррекции нормофлоры после антибиотико - и химиотерапии, профилактики диареи и стресса, стимуляции продуктивности и повышения темпов роста. Они могут успешно применяться для повышения продуктивности животных, переваримости кормов, снижения затрат на единицу продукции и получения экологически чистой животноводческой продукции. В настоящее время пробиотики рассматриваются как альтернатива антибиотикам. Широкое применение антибиотиков приводит к нарушению симбионтных микробных систем в пищеварительном тракте, возникновению дисбактериозов, развитию антибиотикорезистентности у патогенных микроорганизмов и накоплению остаточного количества антибиотиков в животноводческой продукции. Применение пробиотиков после антибиотикотерапии способствует нормализации состава кишечной микрофлоры, улучшению пищеварения, повышению иммунитета и естественной резистентности. Применение пробиотиков позволяет повысить продуктивность животных на 15-20 %, эффективность лечения желудочно-кишечных заболеваний - на 30-40 % и сократить заболеваемость молодняка на 20-30 %. Актуальным направлением биотехнологии является разработка пробиотических препаратов кормового назначения. Применение биотехнологических методов переработки малоценных отходов
(Q Соколенко Г.Г., Лазарев Б.П., Миньченко C.B., 2015
перерабатывающего производства путем микробной биоконверсии с использованием в качестве продуцентов пробиотических микроорганизмов позволяет получать ценные кормовые продукты с повышенным содержанием белка, биологически активных соединений и живых клеток пробиотических культур, создает возможность для получения кормов нового поколения, обладающих высокой кормовой ценностью и пробиотическими свойствами. В Воронежской области для получения кормовых пробиотиков перспективным сырьем является вторичный продукт пищевого производства быстрорастворимого картофельного пюре ООО ПК «МИВОК» - картофельная масса гомогенизированная (ККМГ). Организация производства кормовых пробиотиков на базе предприятия ООО ПК «МИВОК» будет способствовать решению проблемы дефицита кормового белка в Воронежской области и пробиотических кормовых продуктов. Применение кормовых пробиотиков открывает принципиально новые пути повышения качества и безопасности животноводческой продукции, позволяет усовершенствовать существующие системы разведения и кормления сельскохозяйственных животных.
Summary. The article deals with the data on the application of feed probiotics in animal husbandry, the mechanisms of their action and to improve the quality and safety of products. Probiotics used in cattle, swine, poultry and fisheries for the treatment and prevention of infectious diseases, increasing resistance, correction of normoflore after antibiotiko- and chemotherapy, growing and prevention of stress, stimulation of productivity and growth. They can be successfully used for animal productivity, improve the digestibility of feed, lower costs per unit of output and get a clean animal products. Currently, probiotics are seen as an alternative to antibiotics. Widespread use of antibiotics leads to disruption of simbiontyc microbial systems in the digestive tract, a development of antibiotic resistance, the dysbacteriosis of pathogenic microorganisms and the accumulation of residual antibiotics in livestock products. Application of probiotics after antibiotic therapy helps to normalize qualitative and quantitative composition of intestinal microflora, improve digestion and enhance immunity and natural resistance. The use of probiotics can improve animal performance on 15-20 %, the effectiveness of treatment of gastrointestinal disease on 3040 % and reduce the incidence of juvenile fish on the 20-30%. Topical focus of biotechnology is the development of probiotic preparations fodder purposes. The use of biotechnological methods of processing of worthless waste processing production by microbial bioconversion using as producers of probiotic microorganisms produces valuable feed products with high content of protein, biologically active compounds and living cells of the probiotic cultures, creates the possibility to obtain feed a new generation with high forage value and probiotic properties. In the Voronezh region to obtain feed probiotics promising raw material is a secondary product of food production of instant mashed potatoes LTD «MIVOK» Voronezh potato mass homogenised (KKMG). Organization of production of feed probiotics on the basis of the enterprise LTD «MIVOK» will contribute to solving the problem of shortage of protein feed in the Voronezh region and probiotic food products. Application of feed probiotics offers innovative ways to improve the quality and safety of animal products, to improve the existing system of breeding and feeding of farm animals.
Ключевые слова: пробиотики, пребиотики, микрофлора, пищеварение, резистентность, кормление, животноводство.
Keywords: probiotics, prebiotics, microflora, digestion, resistance, feeding, animal breeding.
В настоящее время одним из условий интенсификации животноводства в России является применение концепции рационального кормления животных. Данная концепция предусматривает применение полноценных кормов, обеспечивающих
оптимальное использование генетического потенциала продуктивности животных и получение от них качественной продукции, благополучной в ветеринарно-санитарном отношении. Организация кормления животных должна обеспечивать условия для эффективного использования кормов и регуляции микробиологических процессов пищеварения. Исследованиями установлено, что наряду с биологической ролью сбалансированного питания животных большое значение имеет нормальная микрофлора желудочно-кишечного тракта, дефицит которой негативно влияет на многие функции организма. Современные промышленные технологии животноводства ограничивают контакт животных с естественными донорами нормальной микрофлоры: почвой, водой, растениями. Ограниченный контакт молодняка с матерями, антисанитария ферм, чрезмерная концентрация поголовья на единицу площади, лечение антибиотиками, неполноценные и несбалансированные рационы кормления приводят к нарушению микрофлоры кишечника. Нарушение нормальной микрофлоры пищеварительного тракта ведет к уменьшению всасывания питательных веществ, раздражению кишечных стенок, вызывающему усиленную перистальтику, диарею и снижение переваримости корма. На этом фоне у животных формируются дисбактериозы, снижается естественная резистентность и продуктивность. Оптимальным путем решения этой проблемы является включение в состав кормов пробиотиков.
Пробиотики - кормовая добавка на основе живых микроорганизмов, которая улучшает кишечный микробный баланс [1], обменные и иммунные процессы [2]. Пробиотики созданы на основе видов, входящих в состав нормальной микрофлоры пищеварительного тракта животных, поэтому не имеют отрицательных гигиенических последствий и являются экологически безвредными. Использование пробиотиков в питании животных способствует развитию полезной микрофлоры (нормофло-ры), которая заселяет желудочно-кишечный тракт и способствует нормализации процессов пищеварения и всасывания питательных веществ. Микроорганизмы, входящие в состав нормофлоры, осуществляют синтез витаминов В, С, Д, Е, К, аминокислот, бактериоцинов, угнетающих развитие патогенов, участвуют в обеззараживании токсинов.
В ветеринарии пробиотики используют для микробной коррекции среды кишечника после антибиотико- и химиотерапии, для стимуляции неспецифического иммунитета, профилактики и лечения желудочно-кишечных инфекций. Вскоре после попадания в организм пробиотические микроорганизмы начинают выделять биологически активные вещества, которые оказывают как прямое действие на патогенные микроорганизмы, так и опосредованное - путем активации специфических и неспецифических систем защиты макроорганизма. Пробиотические микроорганизмы активно продуцируют ферменты, аминокислоты, антибиотические вещества и другие физиологически активные субстанции, оказывающие комплексное лечебно-профилактическое действие. Применение пробиотиков позволяет повысить продуктивность животных на 15-20 %, эффективность лечения желудочно-кишечных заболеваний - на 30-40 % и сократить заболеваемость молодняка на 20-30 % [2].
Перспективность применения кормовых пробиотиков определяется потребностями современного животноводства в стимуляторах продуктивности сельскохозяйственных животных, а также ухудшением экологической и санитарно-эпидемиологической обстановки. С 2007 г. в странах Евросоюза введен запрет на использование антибиотиков в составе кормов для животных [3]. В России повышаются санитарно-гигиенические требования к продуктам животноводства, в том числе и к содержанию антибиотиков, что ведет к увеличению спроса на пробиотики. В настоящее время пробиотики рассматриваются как альтернатива антибиотикам. Широкое применение антибиотиков приводит к значительному нарушению симбионтных микробных систем в пищеварительном тракте, возникновению
дисбактериозов, развитию антибиотикорезистеитиости у патогенных микроорганизмов и накоплению остаточного количества антибиотиков в животноводческой продукции. Применение пробиотиков способствует нормализации состава кишечной микрофлоры после антибиотикотерапии [4]. Они могут успешно применяться для повышения продуктивности животных, переваримости кормов, снижения затрат на единицу продукции и получения экологически чистой животноводческой продукции.
Пробиотики оказывают многообразное действие как на микрофлору желудочно-кишечного тракта, так и на обменные функции организма животных. Пробио-тический эффект различных бактерий определяется суммой специфических активностей, которыми они обладают. Молочнокислые бактерии, например, оказывают полезное действие посредством образуемых антибиотиков, продукции органических кислот и изменения величины pH, образования перекиси водорода, снижения окислительно-восстановительного потенциала среды, конкуренции за места адгезии и питательные вещества. Бактерии других систематических групп, в частности рубцовые виды, могут продуцировать биологически активные вещества, необходимые для роста других бактерий, утилизировать вредные продукты обмена и таким образом поддерживать микросреду в пищеварительном тракте. К пробиотикам нового поколения относятся биопрепараты на основе рекомбинантных штаммов микроорганизмов с заданными свойствами, которые получены методами генной инженерии. К ним относятся пробиотики Ветом 1.1. и Субалин, в геном которых встроен ген, ответственный за продукцию лейкоцитарного интерферона.
Микроорганизмы, которые используются для получения пробиотиков, должны удовлетворять следующим требованиям:
- быть нормальными обитателями желудочно-кишечного тракта здоровых животных, непатогенными и нетоксичными;
- быть метаболически активными в экосистеме рубца; в случае приготовления пробиотика для жвачных, переносить пассаж через желудок и метаболизировать в кишечнике моногастричных животных и птицы, увеличивая их рост или резистентность к заболеванию;
- быть способными к адгезии на эпителии и приживлению в пищеварительном тракте, где высоки ферментативные активности, связанные с перевариванием корма, и агрессивная среда;
- быть стабильными и способными длительное время оставаться жизнеспособными при хранении и в производственных условиях.
Большинство бактерий, обладающих пробиотическими свойствами, являются представителями родов Lactobacillus и Bifidobacterium. Ими могут быть виды, представители родов Propionibacterium, Enterococcus, Escherichia, Leuconostoc, Pediococcus, дрожжи Saccharomyces. Эффективность биопрепаратов усиливается при комбинировании нескольких видов микроорганизмов, принадлежащих к разным родам [5].
Все чаще в качестве пробиотических культур стали использоваться спорообразу-ющие бактерии, в особенности из рода Bacillus [6-8]. Способность спорообразующих бактерий оказывать пробиотическое действие привела к разработкам на их основе препаратов, отнесенных к поколению так называемых «самоэлиминирующихся антагонистов», которые удаляются из организма после лечения (Субтилис, Ветом 1.1., Ветом 3.3., Споробакгерин, Целлобакгерин, Биоспорин, Субалин и др.).
Установлено, что бактерии рода Bacillus образуют бактериоцины, подавляющие рост патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, а также образуют субстанции, нейтрализующие бактериальные токсины. Бактерии рода Bacillus при пероральном применении активируют неспецифическую резистентность животных. Некоторые штаммы спорообразующих аэробных бактерий индуцируют в организме животных продукцию эндогенного интерферона не только при
парентеральном, но и при пероральном их введении, который обладает как антивирусным, так и антибактериальным действием. Эти процессы лежат в основе механизма лечебного действия препаратов из культур бацилл.
Апатогенные аэробные бактерии рода Bacillus обладают антагонистической активностью к широкому спектру патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, продуцируют целый ряд ферментов, разлагающих крахмал, пектины, целлюлозу, жиры, белки, которые регулируют и стимулируют процессы пищеварения. Включение споровых пробиотиков в корма способствует повышению эффективности использования корма и продуктивности животных [5]. Способность споровых пробиотиков к синтезу комплекса ферментов обусловливает возможность их культивирования на растительных субстратах, обогащая их белком, витаминами и другими биологически активными веществами. Выделяют 4 поколения пробиотиков [9]:
I поколение - монокомпонентные препараты, содержащие один штамм бакте-
рий;
II поколение - самоэлиминирующиеся антагонисты, к которым относятся пред-
ставители рода Bacillus, главным образом, В. subtilis, В. Licheniformis;
III поколение - комбинированные препараты, состоящие из нескольких штаммов
бактерий (поликомпонентные) или включающие добавки, усиливающие их действие;
IV поколение - иммобилизованные на сорбенте (сорбированные) живые бактерии.
В настоящее время на рынке пробиотиков востребованы комбинированные пробиотические препараты (пробиотики комбинируют с пребиотиками). Пребиоти-ки представляют собой вещества, которые не перевариваются и не всасываются в желудке и тонком отделе кишечника. Они избирательно стимулируют рост и биологическую активность микроорганизмов нормальной кишечной микрофлоры, положительно влияют на состав микробиоценоза. К пребиотикам относят пищевые волокна, пектин, инулин, олигофрукгозу, галактоолигосахариды, лактулозу, соевые пептиды. Комплексы пробиотиков с пребиотическими веществами называются синбиотиками, в которых живые пробиотические микроорганизмы сочетаются с субстратами, стимулирующими их рост.
Препаратами нового поколения являются сорбированные формы пробиотиков. Они содержат бактерии, иммобилизованные на частицах твердого сорбента (угли, цеолиты и кремнеземы). Биологическая активность таких препаратов связана с тем, что микробная масса живых пробиотических бактерий иммобилизована на сорбенте, благодаря чему они лучше выживают и быстрее заселяют кишечник, а сорбент ускоряет дезинтоксикацию и репаративный процесс. Пробиотический препарат Зоонорм состоит из лиофилизированных бактерий Bifidibacterium bifidum, сорбированных на частицах активированного угля и лактулозы [9].
Пробиотики - важный товар на мировом рынке, объем продаж которых оценивается в миллиарды долларов в год. На практике пробиотики применяют: в скотоводстве - для коррекции микрофлоры, повышения живой массы, стимуляции иммунобиологической реактивности телят, стимуляции продуктивности дойных коров; в свиноводстве - для повышения темпов роста поросят, их жизнеспособности, профилактики желудочно-кишечных болезней. Наиболее широко пробиотики применяют в птицеводстве для усиления естественной резистентности, коррекции кишечного микробиоценоза, профилактики диареи и стресса, активизации роста мышечной ткани кур, гусей, перепелов, уток. В рыбоводстве пробиотики применяют для профилактики инфекционных болезней и направленного формирования микробиоценоза личинок на ранних стадиях эмбрионального развития.
Разработка пробиотических препаратов кормового назначения является перспективным направлением микробной биотехнологии. Применение биотехнологических методов переработки малоценных отходов перерабатывающего производства путем микробной биоконверсии с использованием в качестве продуцентов пробиотических микроорганизмов позволяет получать ценные кормовые продукты с повышенным содержанием белка, биологически активных соединений и живых клеток пробиотических культур, создает возможность для получения кормов нового поколения, обладающих высокой кормовой ценностью и пробиотическими свойствами. В Воронежской области имеется сырьевая база для получения кормовых пробиотиков. Перспективным сырьем для их производства является вторичный продукт пищевого производства быстрорастворимого картофельного пюре ООО ПК «МИВОК» - картофельная масса гомогенизированная (ККМГ). ККМГ имеет высокую влажность (83 %) и низкую питательность: сырой протеин - 2,0 %, жир - 0,2 %, безазотистые экстрактивные вещества - 12,0 %, содержание клетчатки - 1,6 % [10]. ККМГ является легко перевариваемым кормом и используется в кормлении крупного рогатого скота, свиней, птицы. Применение технологии микробной биоконверсии позволит повысить пищевую биологическую ценность ККМГ, обогатить белком, витаминами и биологически активными веществами, придать пробиотические свойства. Организация производства кормовых пробиотиков на базе предприятия ООО ПК «МИВОК» будет способствовать решению проблемы дефицита кормового белка и пробиотических кормовых продуктов в Воронежской области. Применение кормовых пробиотиков открывает принципиально новые пути повышения качества и безопасности животноводческой продукции, позволяет усовершенствовать существующие системы разведения и кормления сельскохозяйственных животных.
1. Fuller, R. Probiotics in man and animals. A review / R. Fuller //J. Appl. Bacteriol. - 1989. - Vol. 66. - № 5. - P. 365-378.
2. Тараканов, В.В. Пробиотики. Достижения и перспективы использования в животноводстве [Текст] / Б.В. Тараканов, Т.А. Николичева, В.В. Алешин // Прошлое, настоящее и будущее зоотехнической науки: Тр. ВИЖа. Вып. 62. Т. 3. - 2004.
3. Lammers К. М., Helwig U., Swennen Е., et al. Effect of Probiotic Strains on In-terleukin 8 Production by HT29 / 19A Cells // The Americ. of Gastroent. 2002. - V. 97. № 5. - P. 1182-1186.
4. Гашко, Л.Н. Биологически активные вещества в кормлении свиней [Текст] / Л.Н. Гашко, Е.А. Ефименко, Л.Ф. Соколова, В.Е. Подольников // Зоотехния. - 1999. - № 7. - С. 15-16.
5. Смирнов, В.В. Пробиотики на основе живых культур микроорганизмов [Текст] / В.В. Смирнов, Н.К. Коваленко, B.C. Подгорский, И.Б. Сорокулова // Микробиологический журнал - 2002, Т. 64. - № 4. - С.62-78.
6. Бондаренко, В.М. Дисбиозы и препараты с пробиотической функцией [Текст] / В.М. Бондаренко // Журнал микробиология. - 2004. - № 1. - С. 84-92.
7. Бакулина, Л.Ф. Пробиотики на основе спорообразующих микроорганизмов рода Bacillus и их использование в ветеринарии [Текст] / Л.Ф. Бакулина, Н.Г. Пер-минова, И.В. Тимофеев [и др.] // Биотехнология. - 2001. - № 2. - С. 48-56.
8. Похиленко, В.Д. Пробиотики на основе спорообразующих бактерий и их безопасность [Текст] /В.Д. Похиленко, В.В. Перелыгин // Химическая и биологическая безопасность. - 2007. - № 2. - С. 32-33.
9. Ушакова, Н.А. Поколение пробиотических препаратов кормового назначения [Текст] / Н.А. Ушакова, Р.Ф. Некрасов, В.Г. Правдин [и др.] // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 1. - С. 184-192.
ЛИТЕРАТУРА
- С. 69-73
10. Алехин, Ю.Н. Возможности использования отходов производства сухого вареного быстрорастворимого картофельного пюре в кормлении сельскохозяйственных животных [Текст] / Ю.Н. Алехин, Т.И. Елизарова, Б.П. Лазарев, С.В. Миньченко // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. - 2014. - № 2. - С. 13-18.
REFERENCES
1. Fuller, R. Probiotics in man and animals. A review [Text] / R. Fuller //J. Appl. Bacteriol. - 1989. - Vol. 66. - № 5. - P. 365-378.
2. Tarakanov, B.V. Probiotics. Achievements and prospects of use of livestock [Text] / B.V. Tarakanov, T.A. Nikolicheva, V.V. Alyoshin / / Past, present and future of current science: Tr. VIZa. Iss. 62. Vol. 3. - 2004. - P. 69-73.
3. Lammers, K.M. Helwig, U., Swennen E., et al. Effect of Probiotic Strains on In-terleukin 8 Production by HT29 / 19A Cells / / The America competition, of Gastroent. 2002. - V. 97. -№ 5. - P. 1182-1186.
4. Gaschko, L.N. bioactive substances in feeding pigs[Text] / L.N. Gaschko, E.A. Efimenko, L. F. Sokolov, V.E. Podolnikov // Animal science. - 1999. -№ 7.
- P. 15-16
5. Smirnov V.V. Probiotics through live cultures of microorganisms [Text] / Vladimir Smirnov, N. Kovalenko, V.S. Podhorsky, I.B. Sorokulova // Mikrobiol. log. -2002. Vol. 64. - № 4. -P. 62-78.
6. Bondarenko, V.M. Disbiozy and drugs with probiotic function [Text] / V.M. Bondarenko // Log. mikrobiol. - 2004. - № 1. - P. 84-92.
7. Bakulina, L.F. Probiotics based on spore forming microorganisms of the genus Bacillus and its use in veterinary medicine [Text] / L.F. Bakulina, N.G. Timofeev, I.V. Perminova // Biotechnology. - 2001. - № 2. - P. 48-56.
8. Pokhilenko, V.D. Probiotics based on spore forming bacteria and their safety [Text] / E. Pokhilenko, V.V. Perelygin // Chemical and biological safety. 2007. - № 2.
- P. 32-33.
9. Ushakova, N.A. Generation of probiotic preparations fodder purposes [Text] / N.A. Ushakova, R.F. Nekrasov, V.G. Pravdin // Basic research. 2012. - № 1.
- P. 184-192.
10. Alekhine, Y.N. Of waste dry cooked instant mashed potato in feeding farm animals [Text] / Y.N. Alekhine, T.I. Elizarova, B.P. Lazarev, S.V. Minchenko // Technology of food and processing industry of AGRO-products of healthy nutrition. - 2014. - № 2.
- P. 13-18.
