CC BY
13УДК 636.52/.58.087.8 AGRIS: Q02
ВЛИЯНИЕ СОЕВО-КУКУРУЗНОГО СООТНОШЕНИЯ В ПИТАТЕЛЬНОМ СУБСТРАТЕ НА АКТИВНОСТЬ ПРОБИОТИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ
©Шишкин В. В., ORCID: 0000-0001-5524-1651, канд. с.-х. наук, Дальневосточный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства, г. Благовещенск, Россия, shishkin-vi@mail.ru ©Усанов В. С., ORCID: 0000-0002-4288-9835, канд. с.-х. наук, Дальневосточный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства, г. Благовещенск, Россия, usanov-1989@bk.ru ©Шишкина Г. Ю., ORCID: 0000-0003-0513-7885, Дальневосточный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства,
г. Благовещенск, Россия
INFLUENCE OF SOY-CORNER RATIO IN THE NUTRIENT MEDIUM ON THE GROWTH OF PROBIOTIC CULTURE
©Shishkin V., ORCID: 0000-0001-5524-1651, Ph.D., Far Eastern Research Institute of mechanization and electrification of agriculture, Blagoveshchensk, Russia, shishkin-vi@mail.ru ©Usanov V., ORCID: 0000-0002-4288-9835, Ph.D., Far Eastern Research Institute of mechanization and electrification of agriculture, Blagoveshchensk, Russia, usanov-1989@bk.ru ©Shishkina G., ORCID: 0000-0003-0513-7885, Far Eastern Research Institute of mechanization and electrification of agriculture, Blagoveshchensk, Russia
Аннотация. Производство соево-кукурузного кормового субстрата, предназначенного для выращивания пробиотических культур в условиях Приамурья, является актуальным вопросом. Экспериментальные данные доказывают, что в соево-кукурузном субстрате содержатся микроэлементы, необходимые для нормального развития и жизнедеятельности микроорганизмов. В статье представлены описание и результаты многофакторного эксперимента, проведенного с целью определения влияния количества соевого молока и кукурузного бульона на активность микроорганизмов в субстрате.
Abstract. The production of soybean-corn fodder substrate intended for growing probiotic crops in the Priamurye region is a topical issue. Experimental data prove that the soy-corn substratum contains trace elements that allow the normal development of the vital activity of microorganisms. The article describes the results and results of a multifactorial experiment conducted to determine the effect of the amount of soy milk and corn broth on the activity of microorganisms in the substrate.
Ключевые слова: субстрат, культивирование, соя, кукуруза, пробиотические микроорганизмы, факторы, математическая модель.
Keywords: substrate, cultivation, soybean, corn, probiotic microorganisms, factors, mathematical model.
Без нормальной микрофлоры невозможны полноценное пищеварение и усвоение пищи, поддержание постоянства внутренней среды организма, его защиты от патогенной микрофлоры. Число полезных бактерий, сосуществующих с макроорганизмом, примерно на два порядка превышает численность клеток самого макроорганизма [1].
В последнее время интерес к проблеме применения пробиотиков в ветеринарной практике и в кормлении сельскохозяйственных животных значительно повысился. Идет поиск новых видов микроорганизмов, перспективных для использования в составе пробиотических препаратов, совершенствуется технология их производства, создаются новые биопрепараты оригинального состава. Наблюдается устойчивая тенденция замещения пробиотическими препаратами антибиотиков, которые наиболее широко применяются в животноводстве с целью профилактики и лечения кишечных инфекций [2].
Эффективные среды для культивирования бактерий могут быть изготовлены с применением питательных основ из достаточно широкого спектра взаимозаменяемых субстратов животного, растительного или иного происхождения. Основу, содержащую необходимые нутриенты, можно использовать в качестве универсального базового компонента при конструировании бактериологических сред различного назначения. При этом появляется возможность разработки унифицированных комплексов питательных сред для производственного применения. Питательная среда в данном случае, как структурная единица унифицированного комплекса, должна состоять из 2 частей: постоянной (универсальной), включающей базовый субстрат, а также переменной (специфичной), зависящей от потребностей конкретного производственного штамма бактерий. Приготовление такой среды может включать раздельную подготовку обеих частей, а их сведение можно осуществлять непосредственно перед или в ходе культивирования микроорганизмов [3].
Соя — самая ценная бобовая культура, ее зерно богато белком, витаминами и энергией, содержит 32-45% протеина, до 20% жира, но сравнительно мало углеводов [4].
Кукуруза, как источник энергии (70% углеводов), превосходит все зерновые корма злаковых, но отличается наименьшим содержанием сырого протеина (до 10%). Как и все злаковые зерновые корма, она содержит довольно большое количество витаминов группы В и особенно много — витамина Е (135 мг/кг). Сравнительно низкая растворимость протеина (25-30%) делает ее ценным компонентом [5].
Целью исследования является разработать технологию приготовления питательного субстрата на основе сои и определить его оптимальный состав, обеспечивающий наилучшую активность биомассы микроорганизмов. Задачи исследования: провести обзор литературы и патентный поиск по теме исследования, обосновать влияние времени варки кукурузы на вытяжку углеводов в бульон, определить степень влияния значимых факторов и технологию получения питательного субстрата и сохранность пробиотических культур, разработать технологический регламент на получение питательного субстрата на основе зерна сои.
Материалы и методы исследований:
Для получения исходных данных выполнен обзор информации, проведен регламентационный поиск по следующим направлениям: пробиотичекие микроорганизмы, субстраты на основе зерна сои, способы получения пробиотических добавок, технология приготовления питательных сред. Результаты патентных исследований подтвердили отсутствие информации об опыте факторов исследуемых процессов, влияющих на выбор компонентов, в целях получения питательного субстрата на основе зерна сои.
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice http ://www.bulletennauki.com
Т. 4. №8. 2018
В целях оптимизации состава компонентов соево-кукурузного субстрата, для получения наилучшей сохранности микроорганизмов был проведен многофакторный эксперимент.
Из теоретических исследований было установлено, что в 100 г коровьего молока среднее содержание сырого протеина составляет 3,4 г в то время, как в 100 г соевого молока сырого протеина 5,2 г. Поэтому чтобы состав полученного субстрата был максимальным приближен к составу коровьего молока, по сырому протеину, уровень варьирования соевого молока был принят 300 мл., что в общем объеме 500 мл составило 60%. Содержание сырого протеина при таком соотношении составляет 3,12 г в 100 г субстрата.
Повышать уровень соевого молока не целесообразно, так как это экономически неэффективно, кроме того, при повышении содержания сырого протеина в субстрате, будет невозможно выдержать сахаро-протеиновое соотношение, на основании которого и устанавливались уровни варьирования фактора, кукурузный бульон [6].
Экспериментальным путем установлено, что содержание простых углеводов в 100 мл кукурузного бульона составляет 6,56 грамма, а содержание белков в соевом молоке в пределах 5,11 г на 100 мл продукта [6], (clck.ru/E3v8W). Это позволяет говорить о возможности варьирования количеством белка и простых углеводов, путем изменения объемов кукурузного или соевого бульонов в общем субстрате. Кроме этого в них содержаться микроэлементы, необходимые для нормального развития и жизнедеятельности микроорганизмов.
На основании теоретического изучения объекта исследования, анализа существующей информации были выбраны параметры оптимизации (у) значимых факторов количество не активных микроорганизмов, а также факторы (х) и их уровни варьирования (Таблица 1). Количество не активных микроорганизмов рассчитывали путем разности общего кол-ва микроорганизмов и колониеобразующих единиц в 1 мл продукта.
Таблица 1.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РОСТ МИКРООРГАНИЗМОВ И ИХ НАМЕЧЕННЫЕ УРОВНИ ВАРЬИРОВАНИЯ
Факторы Обозначение Уровень варьирования
-1 0 +1
Количество соевого бульона, мл Количество кукурузного бульона, мл Х2 100 200 300 20 40 60
Обработку результатов многофакторного эксперимента проводили согласно известной методике [7].
Результаты исследований и их обсуждение В результаты опытов показывают, что состав опытного субстрата влияет на активность микроорганизмов при культивировании (Таблица 2).
В результате статистической обработки результатов эксперимента было получено адекватное уравнение регрессии:
у2 = 54966669 + 36922222,22х1 + 113566662x2 + 113566662х|
170349993x2x2
В раскодированном виде уравнение регрессии приняло следующий вид:
y2 = -1835944369 + 23082554 x С + 113566662 x К - 1362799,944 x С x К - 56783,331 x С2 - 1419583,275 x tf2 + 3406,99986 xC2xi + 17034,9993 xCxtf2 - 42587498 x C2 x К2
На основании полученного уравнения регрессии в программе Sigma Plot была построена поверхность отклика и ее сечение (Рисунки 1-2).
Таблица 2.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
№ гыта Уровни варьирования Кол-во не активных микр-ов в 1 мл продукта, у On Делители du ь, F
1 -1 -1 3,77х107 1,18х 109 9 130677777,8
2 0 -1 2,09х108 2,22х 108 6 36922222,22 6,05
3 +1 -1 7,38х107 -2,03: 108 18 -11255555,56 1,69
4 -1 0 1,23х108 8,30х 107 6 13838888,89 0,85
5 0 0 9,73х107 4,04х 107 4 10100000 0,30
6 +1 0 2,32х108 2,52х 108 12 20977777,78 3,91
7 -1 +1 8,71х107 -1,79х 108 18 -9927777,778 1,31
8 0 +1 1,53х108 -1,05х 108 12 -8738888,889 0,68
9 +1 +1 1,64х108 -6,81 108 36 -18927777,78 9,55
Рисунок 1. Поверхность отклика количества не активных микроорганизмов 1 мл субстрата в зависимости от количества соевого молока и кукурузного бульона.
60
55
50 -
го ^
о
-О
Е^ 45 ю
еу 40
О 35 J
35 1e+8
о
30 -
25
20
2e+8
100
150 200 250
количество соевого молока
300
кол-во не активных микроорганизмов
Рисунок 2. Сечение поверхность отклика количества не активных микроорганизмов в зависимости от количества соевого молока и кукурузного бульона.
Заключение
Из полученного уравнения регрессии была построена поверхность отклика и ее сечение, показывающее количество не активных микроорганизмов в зависимости от количества соевого молока и кукурузного бульона в субстрате.
Из графиков видно, что минимальное количество не активных микроорганизмов в 4*107 достигается при их культивировании в субстрате с соевым молоком 160-200 мл или 8,17-10,22 г белков; а кукурузного бульона 34-45 или 2,23-2,3 г простых углеводов.
Список литературы:
1. Плохинский Н. А. Биометрия. М.: Изд-во МГУ, 1970. 367 с.
2. Панин А. Н., Малик Н. И. Пробиотики - неотъемлемый компонент рационального кормления животных // Ветеринария. 2006. №7. С. 20.
3. Несчисляев В. А., Арчакова Е. Г., Моховикова В. Б., Белова И. В. Разработка питательных сред для производства пробиотических препаратов // Фундаментальные исследования. 2007. №12-2. С. 349-349.
4. Бабич А. А. Соя - культура XXI века // Вестник с.-х. науки. 1991. №7. С. 21-37.
5. Фурцев С. Г., Саяпина Т. А. Установка для приготовления соевого молока в хозяйстве // Тр. ДальНИПТИМЭСХ. Новосибирск, 1991. С. 36-37.
6. Усанов В. С., Шишкин В. В., Шишкина Г. Ю. Влияние термической обработки кукурузы на углеводную составляющую субстрата // Агропромышленный комплекс: Проблемы и перспективы развития. Сб. трудов. ФГБНУ ВО ДальГАУ Благовещенск, 2018. С. 259-261.
7. Максимов В. Н. Многофакторный эксперимент в биологии. М.: Изд-во Моск. ун-та,
1980.
References:
1. Plokhinsky, N. A. (1970). Biometrics. Moscow, MGU, 367.
2. Panin, A. N., & Malik, N. I. (2006). Probiotics - an integral component of rational animal feeding. Veterinariya, (7), 20.
3. Neschislyaev, V. A., Archakova, E. G., Mokhovikova, V. B., & Belova, I. V. (2007). Development of nutrient media for the production of probiotic preparations. Fundamentalnye issledovaniya, (12-2), 349-349.
4. Babich, A. A. (1991). Soya - culture of the XXI century. Vestniks.-kh. nauki, (7), 21-37.
5. Furtsev, S. G., & Sayapina, T. A. (1991). Installation for the preparation of soy milk in the farm. Tr. DalNIPTYMESH. Novosibirsk, 36-37.
6. Usanov, V. S., Shishkin, V. V., & Shishkina, G. Yu. (2018). Influence of heat treatment of maize on carbohydrate constituent of substrate. Agroindustrial complex: Problems and prospects of development. Sat. works. FGBNUINDALGAU. Blagoveshchensk, 259-261.
7. Maksimov, V. N. (1980). Multifactorial experiment in biology. Moscow: Mosk. University.
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 25.0 7.2018 г. 29.0 7.2018 г.
Ссылка для цитирования:
Шишкин В. В., Усанов В. С., Шишкина Г. Ю. Влияние соево-кукурузного соотношения в питательном субстрате на активность пробиотической культуры // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4. №8. С. 94-99. Режим доступа: http://www.bulletennauki.com/shishkin (дата обращения 15.08.2018).
Cite as (APA):
Shishkin, V., Usanov, V., & Shishkina, G. (2018). Influence of soy-corner ratio in the nutrient medium on the growth of probiotic culture. Bulletin of Science and Practice, 4(8), 94-99.
