CC BY
20
УДК 579.26:573.6]:636
| Код ВАК 06.02.05
£ DOI: 10.32417/1997-4868-2021-215-12-50-58
Скрининг микроорганизмов, способных ускорять процесс микробной трансформации птичьего помета
А. В. Лунева1*
^ 1 Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, Краснодар, Ен Россия
§ * E-mail: albina.luneva@mail.ru о S
W Аннотация. Цель исследований - скрининг коллекционных штаммов микроорганизмов, обладающих ферментативными свойствами для ускорения процессов микробного биоразложения птичьего помета. Методы исследований. Изучали протеолитическую активность выращенных культур согласно ГОСТ 20264.2-88, анализировали общее микробное число в курином помете (КОЕ/мл), определяли аммонийный азот. Результаты исследований. В результате проведенных экспериментов установлено, что самую высокую протеолитическую активность (74,6 ед/г) продемонстрировал штамм Pseudomonas putida 90 биовар А (171). При анализе действия исследуемых коллекционных штаммов на процессы разложения помета выявлено, что наибольшее количество микробных клеток в птичьем помете было достигнуто при использовании Pseudomonas putida 90 биовар А (171): на начало исследований оно составляло 104 КОЕ/мл, а к 15-м суткам было максимальным и составило 1011 КОЕ/мл. Содержание аммонийного азота в обработанном данной культурой помете с 340 мг/л от начала эксперимента снизилось до 174 и 169 мг/л на 15-е и 20-е сутки соответственно, что было наилучшим показателем. При подборе дозы и концентрации штамма-продуцента Pseudomonas putida 90 био-вар А (171) для внесения в птичий помет установлено, что для ускорения процесса биодеструкции птичьего помета оптимальной дозой внесения исследуемой культуры является 4,0 % от массы органического отхода при предварительном разбавлении в 2 раза водой. При этом оптимальное время выдержки помета и исследуемой культуры составляет 15 суток. Научная новизна. Впервые установлено, что при обработке куриного помета коллекционным штаммом Pseudomonas putida 90 биовар А (171) ускоряется процесс его микробной трансформации.
Ключевые слова: подбор, коллекционные микроорганизмы, Pseudomonas, Bacillus, протеолитическая активность, куриный помет, соотношение, биоразложение, аммонийный азот, общее микробное число, время обработки, доза внесения.
Для цитирования: Лунева А. В. Скрининг микроорганизмов, способных ускорять процесс микробной трансформации птичьего помета // Аграрный вестник Урала. 2021. № 12 (215). С. 50-58. DOI: 10.32417/1997-48682021-215-12-50-58.
Дата поступления статьи: 26.08.2021, дата рецензирования: 25.10.2021, дата принятия: 12.11.2021.
Постановка проблемы (Introduction)
В последние годы индустрия птицеводства быстро расширилась не только на территории Российской Федерации, но и по всему миру из-за растущего спроса на продукты животноводства, что, несомненно, привело к увеличению накопления продуктов жизнедеятельности сельскохозяйственной птицы на промышленных предприятиях в десятки раз [1, с. 4953], [2, с. 25], [3, с. 218], [4, с. 33], [5, с. 6]. Массовые от-^ ложения помета сельскохозяйственной птицы вызы-
<N
^ вают серьезные экологические проблемы, включая " неприятный запах, загрязнение почвы и воды, а так. же распространение устойчивости к антибиотикам ^ условно-патогенных и патогенных микроорганизмов, 13 что представляет большую угрозу для здоровья чело-^ века [6, с. 135], [7, с. 5], [8, с. 65], [9, с. 70]. Поэтому
крайне важно продолжать поиск эффективных методов биобезопасности при переработке птичьего помета [10, с. 14].
Компостирование может преобразовывать органические сельскохозяйственные и промышленные отходы в биоудобрения без вреда для окружающей среды и является многообещающим методом удаления отходов промышленного производства [11, с. 3], [12, с. 34]. В процессе компостирования микробные сообщества играют самую важную роль в разложении органических материалов до легкоусвояемых компонентов [13, с. 1].
Общеизвестно, что птичий помет содержит высокое количество азотных компонентов, в частности белков, что обусловлено спецификой кормовых смесей, присутствующих в рационах сельскохозяйствен-
ной птицы [14, с. 60]. В этой связи поиск микроорганизмов, обладающих высокой протеолитической активностью, способных расщеплять и ускорять биодеградацию белка птичьего помета на более простые органические соединения, которые впоследствии, находясь в более доступной форме, будут использоваться аборигенной микрофлорой помета, что обеспечит наилучший технологический эффект утилизации, является перспективной задачей в сфере промышленного птицеводства [15, с. 29].
Целью научно-исследовательской работы является поиск коллекционных штаммов микроорганизмов, обладающих протеолитическими свойствами для ускорения процессов микробного биоразложения продуктов жизнедеятельности сельскохозяйственной птицы (птичьего помета).
Методология и методы исследования (Methods)
Научно-исследовательская работа осуществлялась в лабораториях кафедр биотехнологии, биохимии и биофизики, а также паразитологии, ветсанэксперти-зы и зоогигиены и базах при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Кубанский государственный
аграрный университет имени И. Т. Трубилина»: научно-исследовательский институт прикладной и экспериментальной экологии, а также научно-испытательный центр токсико-фармакологических исследований и разработки лекарственных средств ветеринарного применения, кормовых добавок и дезинфек-тантов (НИЦ Ветфармбиоцентр).
Культуры коллекционных штаммов микроорганизмов, используемых в научно-исследовательских экспериментах, представлены в таблице 1.
Объектом, на который было направлено действие исследуемых микробных коллекционных культур, являлся куриный нативый помет.
При подборе коллекционного штамма, обладающего наилучшими свойствами биоразложения помета, проводили изучение протеолитической активности выращенных культур согласно ГОСТ 20264.2-88, в экспериментах на курином помете, обработанном исследуемыми микроорганизмами, анализировали общее микробное число путем высевов на мясопеп-тонный агар (КОЕ/мл) и содержание аммонийного азота в трех повторностях [16, с. 321-333].
CTQ
a ¡=
b
h-i«
О
г+
п>
0 b ¡3
1
CTQ h-
п>
сл
Таблица 1
Коллекционные штаммы микроорганизмов, используемые в научно-исследовательской работе
Область применения штамма/ синтезируемым продукт Место взятия штамма
Коллекция КубГАУ Коллекция ВКПМ*
Деструктор ароматических соединений Pseudomonas putida ATCC 12633 Pseudomonas putida 90 биовар А (171)
Протеаза нейтральная - Bacillus megaterium BM-11
Bacillus subtilis 203
Bacillus subtilis 103
Протеаза щелочная - Bacillus subtilis 310
Bacillus subtilis «ВНИИгенетика 90»
Протеолитические ферменты - Bacillus licheniformis Л-34
Bacillus mesentericus B-2466
Bacillus subtilis «ВНИИгенетика-45»
* Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов.
Table 1
Collection strains of microorganisms used in research work
<Q>
3 ft
v p
>
2
0
1
Scope of the strain / synthesized product Place of taking the strain
KubSAU collection ARCIM* collection
Destructor of aromatic compounds Pseudomonas putida ATCC 12633 Pseudomonas putida 90 biovar А (171)
Bacillus megaterium BM-11
Protease neutral - Bacillus subtilis 203
Bacillus subtilis 103
Bacillus subtilis 310
Alkaline protease Bacillus subtilis "VNIIgenetics 90"
Bacillus licheniformis L-34
Proteolytic enzymes Bacillus mesentericus B-2466
Bacillus subtilis "VNIIgenetics-45 "
* Russian collection of industrial microorganisms.
s s
о R О
к
и
<u н о s
VO
s ^
о
о s
IQ
Экспресс-анализ на возможность проявления про-теолитических свойств проводили с применением метода полимеразной цепной реакции (ПЦР), используя в качестве матрицы тотальную ДНК отобранных чистых штаммов и праймеры, комплементарные последовательностям генов, кодирующих протеазы, подобные протеолитическим ферментам, в частности, сериновые, аспартатные, треониновые, глутамино-вые, цистеиновые, металлопротеазы и аспарагин.
Результаты (Results)
Культуры микроорганизмов были выбраны с учетом предыдущего опыта, их термотолерантности и назначения. Каждая из привлеченных групп микроорганизмов ответственна за решение определенной задачи: разрушение сложных веществ до легкодоступных субстратов, разложение органического вещества с высвобождением аммонийного азота для последующего перевода его в доступную для растений форму, подавление развития патогенной микрофлоры, консервация питательных веществ образующегося компоста и т. д.
В ходе экспериментальных исследований на первом этапе проводили изучение протеолитической активности взятых для опытов культур микроорганизмов. Результаты протеолитической активности исследуемых коллекционных штаммов представлены в таблице 2.
Результаты изучения ферментативной активности показали, что все штаммы обладают протеолитиче-скими свойствами, так как в той или иной степени продуцировали протеазы. Из штаммов, которые продемонстрировали высокую протеолитическую активность, следует выделить Pseudomonas putida 90 био-вар А (171), Pseudomonas putida ATCC 12633, Bacillus licheniformis Л-34 и Bacillus mesentericus B-2466. Однако наибольшую протеолитическую активность продемонстрировал штамм Pseudomonas putida 90 биовар А (171): она составила 74,6 ед/г, что было выше, чем у Bacillus licheniformis Л-34, на 12,9 ед/г, Pseudomonas putida ATCC 12633 на 16,4 ед/г и Bacillus mesentericus B-2466 - на 19,4 ед/г.
Также для подбора наиболее перспективного штамма по молекулярно-генетическим свойствам проводилось изучение в бактериальном геноме исследуемых культур микроорганизмов генов, кодирующих протеазы различных групп, с использованием полимеразной цепной реакции (ПЦР). Был проведен экспресс-анализ наличия в тотальной ДНК исследуемых коллекционных штаммов, генов, схожих с последовательностями семи важных групп протеоли-тических ферментов (в частности, сериновые, аспар-татные, треониновые, глутаминовые, цистеиновые, металлопротеазы и аспарагин), с использованием специфических праймеров.
Таблица 2
Протеолитическая активность экспериментальных штаммов
Штамм-продуцент Протеолитическая активность, ед/г
Pseudomonas putida ATCC 12633 58,2 ± 2,2
Pseudomonas putida 90 биовар А (171) 74,6 ± 3,1
Bacillus megaterium BM-11 20,2 ± 0,8
Bacillus subtilis 203 39,4 ± 1,7
Bacillus subtilis 103 45,7 ± 1,9
Bacillus subtilis 310 49,3 ± 1,9
Bacillus subtilis «ВНИИгенетика 90» 40,4 ± 1,6
Bacillus licheniformis Л-34 61,7 ± 2,8
Bacillus mesentericus B-2466 55,2 ± 2,3
Bacillus subtilis «ВНИИгенетика-45» 43,3 ± 2,1
Table 2
Proteolytic activity of experimental strains
Producing strain Proteolytic activity, units / g
Pseudomonas putida ATCC 12633 58.2 ± 2.2
Pseudomonas putida 90 biovar A (171) 74.6± 3.1
Bacillus megaterium BM-11 20.2 ± 0.8
Bacillus subtilis 203 39.4 ± 1.7
Bacillus subtilis 103 45.7 ± 1.9
Bacillus subtilis 310 49.3 ± 1.9
Bacillus subtilis «VNIIgenetics 90» 40.4 ± 1.6
Bacillus licheniformis L-34 61.7 ± 2.8
Bacillus mesentericus B-2466 55.2 ± 2.3
Bacillus subtilis «VNIIgenetics-45» 43.3 ± 2.1
Таблица 3
Зависимость биоконверсии куриного помета от времени обработки и используемой культуры
микроорганизма
Коллекционный штамм-продуцент Время исследований, сутки
0 5 10 15 20 25 30
Анализи руемый показатель
ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л
Pseudomonas putida ATCC 12633 104 340 105 302 106 264 109 174 109 169 109 170 108 172
Pseudomonas putida 90 биовар А (171) 104 340 106 281 108 228 1011 132 1011 130 1011 134 1010 129
Bacillus megaterium BM-11 104 340 104 334 104 323 105 307 105 303 105 304 105 301
Bacillus subtilis 203 104 340 104 321 104 304 105 304 105 296 105 289 105 294
Bacillus subtilis 103 104 340 104 326 104 305 105 305 105 304 105 298 105 302
Bacillus subtilis 310 104 340 104 317 105 297 106 288 106 283 106 290 106 289
Bacillus subtilis ВНИИгенетика 90 104 340 104 330 104 320 105 320 105 314 105 310 105 312
Bacillus licheniformis Л-34 104 340 105 311 106 295 106 295 107 273 106 261 105 254
Bacillus mesentericus B-2466 104 340 104 319 105 298 106 298 107 276 106 271 106 268
Bacillus subtilis ВНИИгенети-ка-45 104 340 104 326 105 312 105 312 105 305 105 301 105 297
Помет без обработки 104 340 104 341 104 339 104 338 104 341 104 338 104 335
CTQ
a
b
h-i«
О
г+
П>
0 b
1
CTQ h-
rt>
СЛ
Tflb/e 3
Dependence of the bioconversion of chicken manure on the time of treatment
and the culture of the microorganism used
Research time, days
0 5 10 15 20 25 30
Analyzed indicator
Collectible strain TMC*, cell/g X s * Si TMC*, cell/g s * Si TMC*, cell/g s * Si TMC*, cell/g X s * St TMC*, cell/g X s * Si TMC*, cell/g X s * Si TMC*, cell/g X s * Si
Pseudomonas putida ATCC 12633 104 340 105 302 106 264 109 174 109 169 109 170 108 172
Pseudomonas putida 90 biovar А (171) 104 340 106 281 108 228 1011 132 1011 130 1011 134 1010 129
Bacillus megaterium BM-11 104 340 104 334 104 323 105 307 105 303 105 304 105 301
Bacillus subtilis 203 104 340 104 321 104 304 105 304 105 296 105 289 105 294
Bacillus subtilis 103 104 340 104 326 104 305 105 305 105 304 105 298 105 302
Bacillus subtilis 310 104 340 104 317 105 297 106 288 106 283 106 290 106 289
Bacillus subtilis «VNIIgenetics 90» 104 340 104 330 104 320 105 320 105 314 105 310 105 312
Bacillus licheniformis L-34 104 340 105 311 106 295 106 295 107 273 106 261 105 254
Bacillus mesentericus B-2466 104 340 104 319 105 298 106 298 107 276 106 271 106 268
Bacillus subtilis «VNIIgenetics-45» 104 340 104 326 105 312 105 312 105 305 105 301 105 297
Litter without treatment 104 340 104 341 104 339 104 338 104 341 104 338 104 335
* Total microbial count. *** Ammonium nitrogen.
Проведенные исследования выявили положительные сигналы для всех анализируемых культур микроорганизмов, но в различной степени: у Pseudomonas putida ATCC 12633 - серин-, аспартат-, глутамин-, ци-стеин- и металлопротеазподобные гены; Pseudomonas putida 90 биовар А (171) - серин-, аспартат-, треонин-,
глутамин-, цистеин-, металлопротеаз- и аспарагинпо-добные гены; Bacillus megaterium BM-11 - треонин- и цистеинподобные гены; Bacillus subtilis 203 - серин-, аспартат- и глутаминподобные гены; Bacillus subtilis 103 - серин-, аспартат- и глутаминподобные гены; Bacillus subtilis 310 - серин-, аспартат-, глутамин- и
53
s s
(-4
о
О
к
и
<и H
о s
VO
s «
s
U
о
о s IQ
цистеинподобные гены; Bacillus subtilis «ВНИИге-нетика 90» - серин-, глутамин- и цистеинподобные гены; Bacillus licheniformis Л-34 - серин-, аспартат-, треонин-, глутамин-, цистеин-, и аспарагинподобные гены; Bacillus mesentericus B-2466 - серин-, аспар-тат-, треонин-, глутамин- и цистеинподобные гены; Bacillus subtilis «ВНИИгенетика-45» - серин-, аспартат-, глутамин- и цистеинподобные гены. Полученные результаты говорят о большей предпочтительности использования в качестве штамма-деструктора культуры Pseudomonas putida 90 биовар А (171), так как в структуре его тотальной ДНК были выявлены гены, кодирующие протеолитические ферменты семи различных групп.
Проводилось изучение действия культур исследуемых микроорганизмов на биоразложение куриного помета бесподстилочного содержания в течение 30 дней, при этом в качестве анализируемых показателей каждые пять дней регистрировались общее микробное число (ОМЧ) и содержание аммонийного азота. Для исследований использовали активную микробную культуру взятых для экспериментов штаммов с титром клеток не менее 109 КОЕ/мл. Доза внесения штаммов-продуцентов для скрининга составляла 10,0 % от массы побочного продукта. Зависимость биоконверсии куриного помета от времени обработки и используемой культуры микроорганизма представлена в таблице 3.
Таблица 4
Зависимость биоразложения помета от времени обработки и дозы микробной культуры Pseudomonas putida 90 биовар А (171)
Доза внесения, % Время исследований, сутки
0 5 10 15 20 25 30
Анализируемый показатель
ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л ОМЧ, кл/г Аммонийный азот, мг/л
1,0 104 319 105 303 106 273 107 227 108 201 108 198 107 206
2,0 104 319 106 296 107 259 108 206 109 201 109 194 109 193
3,0 104 319 106 285 108 215 1010 179 1010 164 1010 160 109 155
4,0 104 319 106 278 109 211 1011 132 1011 130 1010 131 1010 133
5,0 104 319 107 277 109 214 1011 130 1011 127 1011 135 1010 131
10,0 104 319 107 274 109 207 1011 126 1011 125 1011 130 1011 132
Помет без обработки 104 319 104 318 104 315 104 317 104 316 104 312 105 309
Dependence of litter biodegradation on treatment of microbial culture Pseudomonas putida 90
Table 4 time and dose biovar A (171)
Application dose, % Research time, days
0 5 10 15 20 25 30
Analyzed indicator
TMC*, cell/g s * ÏÏ ^ TMC*, cell/g s * ÏÏ ^ TMC*, cell/g S * ÏÏ X TMC*, cell/g s * ÏÏ ^ TMC*, cell/g s * ÏÏ ^ TMC*, cell/g s * ÏÏ ^ TMC*, cell/g s * ÏÏ ^
1,0 104 319 105 303 106 273 107 227 108 201 108 198 107 206
2,0 104 319 106 296 107 259 108 206 109 201 109 194 109 193
3,0 104 319 106 285 108 215 1010 179 1010 164 1010 160 109 155
4,0 104 319 106 278 109 211 1011 132 1011 130 1010 131 1010 133
5,0 104 319 107 277 109 214 1011 130 1011 127 1011 135 1010 131
10,0 104 319 107 274 109 207 1011 126 1011 125 1011 130 1011 132
Litter without treatment 104 319 104 318 104 315 104 317 104 316 104 312 105 309
* Total microbial count. *** Ammonium nitrogen.
54
По результатам исследований установлено, что наибольшее количество микробных клеток в птичьем помете достигнуто при использовании микробной культуры Pseudomonas putida 90 биовар А (171): от начала исследований оно было 104 КОЕ/мл, к 15-м суткам составило 1011 КОЕ/мл, а далее титр микрофлоры во всех случаях перестал повышаться, что, скорее всего, обусловлено прекращением действия ферментного комплекса протеолитических микроорганизмов, обеспечивающего активное питание как аборигенной, так и исследуемой микробной культуры (таблица 3).
При анализе содержания аммонийного азота в курином помете выявлено максимальное уменьшение исследуемого показателя к 15-20-м суткам от начала обработки, что коррелирует с динамикой увеличения общего числа микроорганизмов. Наименьший уровень аммонийного азота был зафиксирован при обработке помета микробной культурой Pseudomonas putida 90 биовар А (171), данный показатель с 340 мг/л от начало обработки снизился до 174 и 169 мг/л.
Анализируемые показатели куриного помета, не обработанного микробной культурой, в течение эксперимента существенно не изменились.
Таким образом, результаты исследований показали, что наиболее перспективной культурой для биоконверсии куриного помета из исследуемых коллекционных штаммов является протеолитический штамм-продуцент Pseudomonas putida 90 биовар А (171), при этом по предварительным данным установлено, что оптимальное время выдерживания побочной продукции птицеводства, обработанной данной культурой, составляет 15-20 дней.
Следующим этапом исследований являлся подбор дозы внесения протеолитической культуры Pseudomonas putida 90 биовар А (171) в бесподстилочный нативный куриный помет. Доза внесения культуры варьировала от 1,0 до 5,0 %, максимально используемая в предварительных исследованиях -10,0 %. Титр клеток был максимальным и составлял не менее 109 КОЕ/мл. Результаты исследований продемонстрированы в таблице 4.
Время исследований, сутки
0 5 10 15 20 25 30
Анализируемый показатель
Штамм- j- « S ч « S ч « S 4 « S 4 « S 4 « S 4 « S 4
продуцент: вода § S « b в * § S « b S s S S « b S s S S « b S s S S « b S s § S « b S s § S « b S s
I S .J Is 1 S .J |S 1 S .J Is i S .J Is i S .J Is 1 S .J Is S .J |S
О g я О g C« о g я о g я о g я О g я О g я
< < < < < < <
Без разбавления 104 332 106 279 109 207 1011 128 1011 132 1011 130 1010 137
1:2 104 332 106 285 109 202 1011 131 1011 130 1011 135 1010 132
1:3 104 332 105 289 108 210 1011 133 1011 135 1010 139 1010 136
1:4 104 332 105 297 107 259 109 224 109 219 109 218 108 222
1:5 104 332 105 310 106 288 107 276 107 277 108 252 108 250
Помет без обработки 104 332 104 333 104 330 104 332 104 329 104 330 104 327
Таблица 5
Зависимость биоразложения помета от времени обработки и концентрации культуры
Pseudomonas putida 90 биовар А (171)
CTQ
a ¡=
b
h-i«
О
г+
п>
0 b
1
CTQ h-
п>
сл
Table 5
Dependence of litter biodegradation on treatment time and culture concentration
Pseudomonasputida 90 biovar A (171)
Research time, days
0 5 10 15 20 25 30
Analyzed indicator
Producing strain: water f у У s f У У s f У У £ f У У s f У У £ f У У S f y У s
* ÏÏ 1 * ÏÏ * ÏÏ * ÏÏ * ÏÏ * ÏÎ * ÏÎ
Without dilution with 104 332 106 279 109 207 1011 128 1011 132 1011 130 1010 137
water
1:2 104 332 106 285 109 202 1011 131 1011 130 1011 135 1010 132
1:3 104 332 105 289 108 210 1011 133 1011 135 1010 139 1010 136
1:4 104 332 105 297 107 259 109 224 109 219 109 218 108 222
1:5 104 332 105 310 106 288 107 276 107 277 108 252 108 250
Litter without treatment 104 332 104 333 104 330 104 332 104 329 104 330 104 327
* Total microbial count. ** Ammonium nitrogen.
s s
II
о
О
к
и
<и H
о s ю
« s
II
о
о s т
При анализе зависимости биоразложения помета от времени обработки и дозы микробной культуры Pseudomonas putida 90 биовар А (171) установлено, что разница между общим микробным числом и содержанием аммонийного азота при внесении штамма в дозах 4,0; 5,0 и 10,0 % была незначительной, а максимальное и минимальное значения исследуемых показателей (ОМЧ и уровень аммонийного азота) приходилось на 15-20-е сутки эксперимента. Значимых изменений в курином помете без обработки микробной культурой по показателям ОМЧ и аммонийного азота не выявлено.
Таким образом, с учетом полученных результатов оптимальным значением внесения микробной культуры Pseudomonas putida 90 биовар А (171) была принята доза 4,0 % от массы куриного помета, время выдержки - 15 дней.
Интересно было установить влияние концентрации вносимой протеолитической культуры Pseudomonas putida 90 биовар А (171) в куриный помет. Для постановки эксперимента микробная культура Pseudomonas putida 90 биовар А (171) в титре не менее 109 КОЕ/мл и дозе 4,0 % перед внесением в куриный помет разбавлялась водой в различных соотношениях. Результаты исследований представлены в таблице 5.
Результаты зависимости биоконверсии куриного помета от времени обработки и концентрации клеток культуры Pseudomonas putida 90 биовар А (171) показали, что значения общего микробного числа и аммонийного азота в эксперименте, где протеолитическую культуру разбавляли с водой в соотношении 1:3, не имели значительных различий по сравнению с опытными партиями, где использовали неразбавленную культуру и разведенную в соотношении 1:2 (таблица 5). Разбавление микробной культуры Pseudomonas putida 90 биовар А
(171) водой в 4 и 5 раз привело к снижению ОМЧ и аммонийного азота. Однако с учетом планируемой технологии применения биопрепарата, подразумевающей применение двух жидких микробных композиций, для дальнейших исследований целесообразней использовать микробную культуру Pseudomonas putida 90 биовар А (171) разведенную водой в соотношении 1:2, чтобы получить максимальный и оптимальный ожидаемый технологический результат. Также следует отметить, что наилучшее значение анализируемых показателей приходилось на 15-е сутки исследований. Помет кур, не обработанный исследуемой культурой, изменений не претерпел.
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
Комплекс проведенных научно-исследовательских экспериментов продемонстрировал, что коллекционный штамм Pseudomonas putida 90 биовар А (171) перспективен, обладает высокой протеоли-тической активностью, способен участвовать в процессе биодеструкции куриного помета, оптимальной дозой внесения подобранного штамма является 4,0 % от массы побочного продукта птицеводческой промышленности (с предварительным разведением микробной культуры водой в 2 раза), время выдержки - 15 дней. Pseudomonas putida 90 биовар А (171) может быть рекомендована в качестве компонента при разработке биопрепарата-деструктора для ускорения процесса разложения продуктов жизнедеятельности сельскохозяйственной птицы, в частности птичьего помета.
Благодарности (Aknowledgements)
Исследование выполнено при финансовой поддержке Кубанского научного фонда и Организации в рамках научного проекта МФИ-П-20.1-43/20 от 07.12.2020 г.
Библиографический список
1. Ulimbashev M. B., Temmoev M. I., Konik N. V., Koshchaev A. G., Luneva A. V., Neverova O. P., Saleeva I. P. A new method of biological disposal of poultry droppings // International Journal of Engineering and Advanced Technology. 2019. V. 9. No. 1. Pp. 4953-4956. DOI: 10.35940/ijeat.A2107.109119.
2. Lysenko Yu. A., Koshchaev A. G., Luneva A. V., Omarov R. S., Shlykov S. N. Organic meat production of broiler chickens Hubbard Redbro Cross // International Journal of Veterinary Science. 2021. Vol. 10. No. 1. Pp. 2530. DOI: 10.47278/journal.ijvs/2020.021.
3. Шантыз А. Х., Еганян Е. С., Лунева А. В., Жолобова И. С., Марченко Е. Ю., Лысенко Ю. А. Эффективность применения кормовой добавки в рационе цыплят-бройлеров при изучении ее фармакологических свойств // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н. Э. Баумана. 2021. Т. 245. № 1. С. 218-223.
4. Фисинин В. И., Буяров В. С., Буяров А. В., Шуметов В. Г. Мясное птицеводство в регионах России: современное состояние и перспективы инновационного развития // Аграрная наука. 2018. № 2. С. 30-38.
5. Мартынова Е. И. РОСПТИЦЕСОЮЗ: Итоги 2020 г. подведены и новые цели обозначены // Птица и пти-цепродукты. 2021. № 1. С. 6-7.
6. Фисинин В. И. Мировое и российское птицеводство: реалии и вызовы будущего: монография. Москва : Хлебпродинформ, 2019. 470 с.
7. Мартынова Е. И., Мотина Н. В., Бладыко Н. А Итоги выставки «ПР0ДЭКСП0-2021» // Птица и птице-продукты. 2021. № 3. С. 5-7.
8. Ройтер Л. М., Веденкина Н. А., Еремеева И. В. Аналитические инструменты в оценке рыночного потенциала птицеводства // Птица и птицепродукты. 2021. № 4. С. 64-68.
9. Ройтер Л. М., Еремеева Н. А., Павлова И. М. Рыночный потенциал мяса птицы // Экономика сельского хозяйства России. 2020. № 3. С. 69-79. DOI: 10.32651/203-69.
10. Будрик В. Г., Козак С. С., Козак Ю. А. Научная деятельность ВНИИПП по обеспечению безопасности пти-цепродуктов // Ветеринария и кормление. 2020. № 2. С. 13-17. DOI: 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2020-2-3.
11. Zhang L., Li L., Pan X., Shi Z., Feng X., Gong B., Li J., Wang L. Enhanced Growth and Activities of the Dominant Functional Microbiota of Chicken Manure Composts in the Presence of Maize Straw // Frontiers in Microbiology. 2018. Vol. 9. Pp. 1-11. DOI: 10.3389/fmicb.2018.01131.
12. Меньшенин И. А. Повысить эффективность утилизации отходов птицеводства - это вполне реально // Птица и птицепродукты. 2019. № 2. С. 34-37. DOI: 10.30975/2073-4999-2019-21-2-34-37.
13. Gorliczay E., Boczonadi I., Kiss N. E., Toth F. A., Pabar S. A., Biro B., Kovacs L. R., Tamas J. Microbiological Effectivity Evaluation of New Poultry Farming Organic Waste Recycling // Agriculture. 2021. Vol. 11. Pp. 1-21. DOI: 10.3390/agriculture11070683.
14. Акопян А. Г., Зазыкина Л. А. Обзор рынка биоудобрений животного происхождения // Птицеводство. 2021. № 7-8. С. 60-63. DOI: 10.33845/0033-3239-2021-70-7-8-60-63
15. Петенко А. И., Жолобова И. С., Горковенко Н. Е., Гнеуш А. Н., Антипова Д. В. Микробные ассоциации биогумуса и гуминовых веществ, полученных на основе отходов животноводства // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2020. № 157. С. 27-42.
16. Петербургский А. В. Практикум по агрономической химии. Москва: Изд-во Сельхозлитературы, 1963. 592 с.
Об авторах:
Альбина Владимировна Лунева1, кандидат биологических наук, доцент кафедры паразитологии, ветсанэк-спертизы и зоогигиены, ORCID 0000-0002-4863-3590, AuthorID 668708; +7 918 417-21-38,
albina.luneva@mail.ru
1 Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина, Краснодар, Россия
СtQ
a
b
h-i«
О
Г+
n>
0 b ¡3
1
СtQ h-
n>
СЛ
Screening of microorganisms
which are able to accelerate the process
of microbial transformation of bird droppings
A. V. Luneva1*
1 Kuban State Agrarian University named after I. T. Trubilin, Krasnodar, Russia
*E-mail: albina.luneva@mail.ru
Abstract. The purpose of the research. Screening of collection strains of microorganisms with enzymatic properties to accelerate the processes of microbial biodegradation of bird droppings. Research methods. The proteolytic activity of the grown cultures was studied according to GOST 20264.2-88, the total microbial number in the chicken droppings (CFU/ml) was analyzed, and the ammonium nitrogen was determined. Research results. As a result of the experiments, it was found that the highest proteolytic activity was demonstrated by the strain Pseudomonas putida 90 biovar A (171), which amounted to 74.6 units/g. When analyzing the effect of the studied collection strains on the decomposition processes of droppings, it was revealed that the largest number of microbial cells in bird droppings was achieved using Pseudomonas putida 90 biovar A (171), which was 104 CFU/ml at the beginning of the researches, and was the maximum and amounted to 1011 CFU/ml by the 15th day. The content of ammonium nitrogen in droppings treated with this culture decreased from 340 mg/l from the beginning of the experiment to 174 (15th day) and 169 mg/l (20th day) and it was the best indicator. When selecting the dose and concentration of the strain-producer Pseudomonas putida 90 biovar A (171) under introduction to bird droppings, it was found that to accelerate the process of biodegradation of bird droppings, the optimal dose for applying the studied culture is 4.0 % of organic waste mass with preliminary dilution by 2 times with water. At the same time, the optimal time of droppings keeping and the studied culture is 15 days. Scientific novelty. It was established for the first time that the treatment of chicken manure with the collection strain Pseudomonas putida 90 biovar A (171) accelerates the process of its microbial transformation.
Keywords: selection, collection microorganisms, Pseudomonas, Bacillus, proteolytic activity, chicken droppings, ratio, biodegradation, ammonium nitrogen, total microbial count, processing time, application dose.
For citation: Luneva A. V. Skrining mikroorganizmov, sposobnykh uskoryat' protsess mikrobnoy transformatsii
g ptich'ego pometa [Screening of microorganisms which are able to accelerate the process of microbial transformation
£ of bird droppings] // Agrarian Bulletin of the Urals. 2021. No. 12 (215). Pp. 50-58. DOI: 10.32417/1997-4868-
R 2021-215-12-50-58. (In Russian.)
О
К
Date of paper submission: 26.08.2021, date of review: 25.10.2021, date of acceptance: 12.11.2021.
Eh
О
S References
^ 1. Ulimbashev M. B., Temmoev M. I., Konik N. V., Koshchaev A. G., Luneva A. V., Neverova O. P., Saleeva I. P. S
^ A new method of biological disposal of poultry droppings // International Journal of Engineering and Advanced S Technology. 2019. Vol. 9. No. 1. Pp. 4953-Lysenko Yu. A., Koshchaev A. G., Luneva A. V, Omarov R. S., Shlykov O S. N. Organic meat production of broiler chickens Hubbard Redbro Cross // International Journal of Veterinary О Science. 2021. Vol. 10. No. 1. Pp. 25-Shantyz A. Kh., Eganyan E. S., Luneva A. V, Zholobova I. S., Marchenko ^ E. Yu., Lysenko Yu. A. Effektivnost' primeneniya kormovoy dobavki v ratsione tsyplyat-broylerov pri izuchenii ee farmakologicheskikh svoystv [The effectiveness of the use of a feed additive in the diet of broiler chickens in the study of its pharmacological properties] // Scientific Notes Kazan Bauman State Academy of Veterinary Medicine. 2021. T. 245. No. 1. Pp. 218-223 (In Russian.)
2. Fisinin V I., Buyarov V S., Buyarov A. V, Shumetov V. G. Myasnoe ptitsevodstvo v regionakh Rossii: sovremennoe sostoyanie i perspektivy innovatsionnogo razvitiya [Meat poultry farming in the regions of Russia: current state and prospects of innovative development] // Agrarian science. 2018. No. 2. Pp. 30-38. (In Russian.)
3. Martynova E. I. ROSPTITsESOYuZ: Itogi 2020 g. podvedeny i novye tseli oboznacheny [ROSPTITSESOYUZ: Results of 2020 summed up and new goals set] // Poultry and Chicken Products. 2021. No. 1. Pp. 6-7. (In Russian.)
4. Fisinin V. I. Mirovoe i rossiyskoe ptitsevodstvo: realii i vyzovy budushchego: monografiya [World and Russian poultry farming: realities and challenges of the future: monograph]. Moscow: Khlebprodinform, 2019. 470 p. (In Russian.)
5. Martynova E. I., Motina N. V., Bladyko N. A Itogi vystavki "PRODEKSPO-2021" [Results of the exhibition "PRODEXPO-2021"] // Poultry and Chicken Products. 2021. No. 3. Pp. 5-7. (In Russian.)
6. Royter L. M., Vedenkina N. A., Eremeeva I. V Analiticheskie instrumenty v otsenke rynochnogo potentsiala ptitsevodstva [Analytical tools in assessing the market potential of poultry farming] // Poultry and Chicken Products. 2021. No. 4. Pp. 64-68. (In Russian.)
7. Royter L. M., Eremeeva N. A., Pavlova I. M. Rynochnyy potentsial myasa ptitsy [Market potential of poultry meat] // Ekonomika sel'skogo khozyaystva Rossii. 2020. No. 3. Pp. 69-79. DOI: 10.32651/203-69. (In Russian.)
8. Budrik V. G., Kozak S. S., Kozak Yu. A. Nauchnaya deyatel'nost' VNIIPP po obespecheniyu bezopasnosti ptitseproduktov [Scientific activity of VNIIPP to ensure the safety of poultry products] // Veterinaria i kormlenie. 2020. No. 2. Pp. 13-17. DOI: 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2020-2-3. (In Russian.)
9. Zhang L., Li L., Pan X., Shi Z., Feng X., Gong B., Li J., Wang L. Enhanced Growth and Activities of the Dominant Functional Microbiota of Chicken Manure Composts in the Presence of Maize Straw // Frontiers in Microbiology. 2018. Vol. 9. Pp. 1-11. DOI: 10.3389/fmicb.2018.01131.
10. Men'shenin I. A. Povysit' effektivnost'' utilizatsii otkhodov ptitsevodstva - eto vpolne real'no [To increase the efficiency of utilization of poultry waste -Gorliczay E., Boczonádi I., Kiss N. É., Tóth F. A., Pabar S. A., Biró B., Kovács L. R., Tamás J. Microbiological Effectivity Evaluation of New Poultry Farming Organic Waste Recycling // Agriculture. 2021. Vol. 11. Pp. 1-21. DOI: 10.3390/agriculture11070683.
11. Akopyan A. G., Zazykina L. A. Obzor rynka bioudobreniy zhivotnogo proiskhozhdeniya [Review of the market for biofertilizers of animal origin] // Ptitsevodstvo. 2021. No. 7-8. Pp. 60-63. DOI: 10.33845/0033-3239-2021-707-8-60-63. (In Russian.)
12. Petenko A. I., Zholobova I. S., Gorkovenko N. E., Gneush A. N., Antipova D. V. Mikrobnye assotsiatsii biogumusa i guminovykh veshchestv, poluchennykh na osnove otkhodov zhivotnovodstva [Microbial associations of biohumus and humic substances obtained from animal waste] // Polythematic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2020. No. 157. Pp. 27-42. (In Russian.)
13. Peterburgskiy A. V. Praktikum po agronomicheskoy khimii [Workshop on agronomic chemistry]. Moscow: Izd-vo Sel'khozliteratury, 1963. 592 p. (In Russian.)
Authors' information:
Albina V. Luneva1, candidate of biological sciences, associate professor of the department of parasitology, veterinary sanitary expertise and zoohygiene, ORCID 0000-0002-4863-3590, AuthorID 668708; +7 918 417-21-38, albina.luneva@mail.ru
1 Kuban State Agrarian University named after I. T. Trubilin, Krasnodar, Russia
