CC BY
52
6. Smolentsev S.Yu. Vliyanie probiotika «Sporobakterin» na biokhimicheskiy status porosyat / S.Yu. Smolentsev, A.L. Rozhentsov // Vestnik Mariyskogo gosudarstvennogo universiteta. - 2016. -T. 2, No. 4. - S. 44-48.
7. Khaziakhmetov F.S. Produktivnye pokazateli i morfofiziologicheskoe sostoyanie porosyat-otemy-shey pri ispolzovanii probiotika «Vetom» i raznykh doz probiotika «Vitafort» / F.S. Khaziakhmetov, A.F. Khabirov // Vestnik Kurganskoy GSKhA. - 2017. - No. 1. - S. 61-64.
+
8. Prikaz Ministerstva zdravookhraneniya SSSR N 755 ot 12.08.1977 "O merakh po dalneyshemu sovershenstvovaniyu organizatsionnykh form raboty s ispolzovaniem eksperimentalnykh zhivotnykh".
9. Evropeyskaya konventsiya o zashchite pozvonochnykh zhivotnykh, ispolzuemykh dlya eksperimentov ili v inykh nauchnykh tselyakh. -Strasburg. - 18.03.1986.
10. GOST R 57879-2017 Zhivotnye plemennye selskokhozyaystvennye. Metody opredeleniya par-
ametrov produktivnosti sviney. +
УДК 636.084.1: 087.8 Т.Н. Орлова, Е.Ф. Отт
T.N. Orlova, Ye.F. Ott
ВОЗМОЖНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ В РАЦИОНАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦ В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА ВИТАМИНА В12
THE POSSIBILITY OF USING PROPIONIC BACTERIA IN FARM ANIMAL AND POULTRY DIETS AS A SOURCE OF VITAMIN B12
Ключевые слова: пробиотики, пробиотические препараты, пропионовокислые бактерии, функции про-пионовокислых бактерий, витамин В12, определение концентрации витамина В12, дефицит витамина В12, микрофлора, антагонистическая активность, животноводство, птицеводство.
Пробиотики разделяют на 3 функциональные категории: антимикробные, иммуномоделирующие и метаболические. Все эти качества сочетают в себе пропионовокислые бактерии, что позволяет отнести их к одним из самых полезных микроорганизмов. Основными представителями классических пропионовокислых бактерий, являются виды P. freudenreichii subsp. freudenreichii и P. freudenreichii subsp. shermani¡. Одним из главных свойств пропионовокислых бактерий является их способность активно синтезировать витамин В12. Данный витамин участвует во многих процессах, протекающих в организме. Дефицит витамина В12 в рационах сельскохозяйственных животных и птиц приводит к ухудшению их физиологического состояния и снижению продуктивности. Использование пропионовокислых бактерий в качестве дополнительного обогащения кормов животных и птиц продуктами витамином В12 является актуальным направлением. Сотрудниками лаборатории микробиологии молока и молочных продуктов отдела СибНИИС ФГБНУ ФАНЦА была проведена работа по исследованию штаммов пропионовокислых бактерий видов P. freudenreichii subsp. freudenreichii и P. freudenreichii subsp. shermanii на активность синтеза витамина В12. Штаммы пропионово-
кислых бактерий были взяты из Сибирской коллекции микроорганизмов (СКМ) лаборатории микробиологии отдела СибНИИС ФГБНУ ФАНЦА. Анализ полученных данных показал, что в 1 см3 культуральной жидкости пропионовокислых бактерий содержится 1 мкг витамина В12. Многоштаммовая культура пропионовокислых бактерий была исследована на антагонистическую активность по отношению к таким условно-патогенным микроорганизмам, как Escherichia coli и Clostridium perfringens.
Keywords: probiotics, probiotic products, propionic bacteria, functions of propionic bacteria, vitamin B12, determination of vitamin В12 concentration, vitamin B12 deficiency, microflora, antagonistic activity, animal husbandry, poultry husbandry.
Probiotics are divided into three functional categories: antimicrobial, immunomodulatory and metabolic. All these qualities combine propionic bacteria and this makes them one of the most useful microorganisms. The main representatives of the classic propionic bacteria are the species of Propionibacterium freudenreichii subsp. freudenreichii and P. freudenreichii subsp. shermanii. One of the main properties of propionic bacteria is their ability to actively synthesize vitamin B12. This vitamin is involved in many processes occurring in the organism. Vitamin B12 deficiency in the diets of farm animals and poultry leads to the deterioration of their physiological state and reduced productivity. The use of pro-pionic bacteria as an additional enrichment of animal and poultry feeds with vitamin B12 is an important direction. The
staff of the Milk and Dairy Product Microbiology Laboratory at the Siberian Research Institute of Cheese Making of the Federal Altai Scientific Center of Agro-Biotechnologies carried out the study of propionic bacteria strains of the species P. freudenreichii subsp. freudenreichii and P. freudenreichii subsp. shermanii on the activity of vitamin B12 synthesis. The strains of propionic bacteria were taken from the Siberian
Collection of Microorganisms (SCM) of the Milk and Dairy Product Microbiology Laboratory. The analysis of the data showed that 1 cm3 of the culture liquid of propionic bacteria contains 1 |jg of vitamin B12. The multi-strain culture of pro-pionic bacteria was investigated for antagonistic activity against opportunistic microorganisms as Escherichia coli and Clostridium perfringens.
Орлова Татьяна Николаевна, аспирант, каф. частной зоотехнии, Алтайский государственный аграрный университет; н.с. лаб. микробиологии молока и молочных продуктов, отдел СибНИИС, Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий, г. Барнаул. E-mail: [email protected].
Отт Екатерина Фёдоровна, к.б.н., с.н.с., зав. лаб. микробиологии молока и молочных продуктов, отдел Сиб-НИИС, Федеральный Алтайский научный центр агробио-технологий г. Барнаул. E-mail: [email protected].
Orlova Tatyana Nikolayevna, post-graduate student, Altai State Agricultural University; Staff Scientist, Federal Altai Scientific Center of Agro-Biotechnologies, Barnaul. E-mail: [email protected].
Ott Yekaterina Fedorovna, Cand. Bio. Sci., Senior Staff Scientist, Head, Milk and Dairy Product Microbiology Lab., Federal Altai Scientific Center of Agro-Biotechnologies, Barnaul. E-mail: [email protected].
Введение
Пропионовокислые бактерии (Propionibacterium) впервые были описаны в конце XIX в. Фрой-денрайхом (E. Von Freudenreich) и Орла-Енсеном (Sigurd Orla-Jensen) во время изучения пропионо-вокислого брожения в сыре Эмменталь.
Среди пропионовокислых бактерий (ПКБ) выделяют молочные (классические) и кожные виды. Основными представителями классических про-пионовокислых бактерий являются виды P. freudenreichii subsp. freudenreichii и P. freudenreichii subsp. shermanii. Кожные виды пропионовокислых бактерий (P. acnes, P. avidum и др.) относятся к патогенной микрофлоре и являются возбудителями гнойных воспалений. В статье будем говорить о классических видах Propionibacterium [1].
Пропионовокислые бактерии, по праву, можно отнести к наиполезнейшим микроорганизмам из анаэробов. Если пробиотики разделяют на 3 функциональные категории: антимикробные, иммуномоделирующие и метаболические, то все эти качества можно отнести к пропионовокислым бактериям [2, 3].
Одним из самых важных свойств ПКБ является их способность к активному синтезу витамина В12. Этот витамин обладает высокой биологической активностью и выполняет ряд жизненно важных функций: участвует в клеточном делении, без него невозможен синтез тканей животного организма; необходим для нормального кроветворения и созревания эритроцитов; обеспечивает вступление каротинов в обмен веществ и их превращение в активный витамин А; активизирует запасы железа в организме; участвует в обмене белков, жи-
ров и углеводов; участвует в строительстве защитного миелинового слоя нервов, а также в передаче нервных импульсов; оказывает благоприятное влияние на функцию печени и нервной системы [4].
В тканях животных витамин В12 не образуется, он синтезируется микрофлорой кишечника, откуда поступает в органы, накапливаясь в наибольших количествах в почках, печени и стенке кишечника. Синтезом в кишечнике потребность организма в витамине В12 полностью не обеспечивается, дополнительные количества должны поступать с продуктами животного происхождения. Витамин В12 называют фактором «животного белка». Добавление его к растительным кормам повышает их усвоение и способствует значительному увеличению продуктивности животных и птиц [5].
Признаками нехватки витамина В12 у животных является нарушение обмена веществ, а также дестабилизация функционирования эндокринных и кроветворных органов. Дефицит витамина В12 чаще всего наблюдается у свиней и птиц. Жвачные животные менее подвержены данному заболеванию, так как у них в рубце интенсивно протекают биохимические процессы, связанные с жизнедеятельностью микроорганизмов, при этом синтезируется ряд витаминов группы В, в том числе и витамин В12 [6, 7].
Витамин В12 содержится в разных количествах в лечебных препаратах, получаемых из печени животных. В качестве источника для получения витамина В12 путём микробиологического синтеза можно использовать пропионовокислые бактерии [1].
Многочисленные полезные свойства пропио-новокислых бактерий, их способность к активному синтезу витамина В12 и полное отсутствие у них токсичности позволили рекомендовать их в качестве лечебно-профилактических ветеринарных препаратов и кормовых добавок [2].
В 80-х годах прошлого столетия в качестве дополнительного обогащения кормов животных и птиц пропионовокислыми бактериями и продуктами их метаболизма применяли препарат ПАБК, представляющий собой бульонную культуру P. shermanii и Lactobacillus acidophilus, или препарат «Пропиовит», который был изготовлен на основе клеток P. acnes, выделенных из рубца коровы [1].
В настоящее время, несмотря на достаточно широкий ассортимент, в составе пробиотических препаратов для животноводства и птицеводства не так часто можно встретить пропионовокислые бактерии. Примерами таких препаратов могут служить «Велес» (в составе Lb. plantarum и P. freudenreichii) и «Витацелл» (в составе Lb. acidophilus, Bacillus subtilis, P. shermanii). Одной из главных причин того, что ПКБ, обладающие рядом уникальных свойств, редко включают в состав лечебно-профилактических ветеринарных препаратов, являются особые условия, необходимые для наращивания биомассы пропионово-кислых бактерий и отсутствие специалистов, занимающихся изучением данных микроорганизмов.
Цель работы - изучить многоштаммовую культуру пропионовокислых бактерий на способность продуцировать витамин В12 и проявлять антагонистическую активность по отношению к условно-патогенным микроорганизмам.
Материалы и методы исследования
Исследования проводились в лаборатории микробиологии отдела СибНИИС ФГБНУ ФАНЦА в 2019 г. Объектом исследований служили штаммы пропионовокислых бактерий видов P. freudenreichii subsp. freudenreichii и P. freudenreichii subsp. shermanii из Сибирской коллекции микроорганизмов (СКМ) лаборатории микробиологии молока и молочных продуктов отдела СибНИИС ФГБНУ ФАНЦА.
Культивирование многоштаммовой культуры ПКБ проходило на жидкой лактатной среде при температуре 30оС в течение 72 ч. Определение концентрации витамина В12, продуцируемого штаммами пропионовокислых бактерий, проводи-
лось микробиологическим методом с использованием тест-культуры Escherichia coli 113-3 DSM 1900 (штамм был взят из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГБУ «ГосНИИгенетика», г. Москва) по методике, прописанной биологическим факультетом кафедры микробиологии Московского государственного университета. Для определения достоверности результата для анализа было взято 3 пробы мно-гоштамовой культуры пропионовокислых бактерий [8].
Анализ на антагонистическую активность ПКБ по отношению к таким условно-патогенным микроорганизмам. как E. coli и Cl. perfringens проводили методом «желобка» на чашках Петри с ага-ризованной средой. В «желобок» заливали культуру ПКБ и затем штрихами подводили разведения тест-культуры, которая предварительно наращивалась на специализированной жидкой питательной среде. Максимальная концентрация тест-культуры, по отношению к которой определяли антагонистическую активность ПКБ, составила 108-109 КОЕ/см3, так как более высокая концентрацию клеток 1010-1011 КОЕ/см3 и выше возможна только при получении бактериальных концентратов. По степени роста тест-культуры определяли антагонистическую активность пропионо-вокислых бактерий.
Результаты исследования и обсуждения
Данные, полученные в ходе проведения исследования на активность синтеза витамина В12, показали, что в 1 см3 культуральной жидкости пропионовокислых бактерий содержится 1 мкг витамина В12. Для сравнения, рекомендуемая суточная доза витамина В12 на 1 кг готового корма составляет для молодняка цыплят 10-20 мкг, бройлеров на откорме и для кур-несушек - 15-25, свиней на откорме - 10-20, свиноматок -15-30 мкг.
Анализ на антагонистическую активность показал, что многоштаммовая культура ПКБ обладает подавляющим действием в отношении условно-патогенных микроорганизмов (табл.).
Результаты исследования по изучению про-биотических свойств многоштаммовой культуры ПКБ из коллекции СКМ позволяют использовать в дальнейшем данную культуру при разработке пробиотических препаратов для животноводства и птицеводства в лечебно-профилактических целях.
Таблица
Антагонистическая активность штаммов пропионовокислых бактерий по отношению к условно-патогенным микроорганизмам
Тест-культура условно- Количественное содержание Степень выраженности антагонизма ПКБ
патогенных микроорганизмов тест-культуры, КОЕ/см3 по отношению к тест-культуре
Clostridium perfringens АТСС 13124 (из коллекции испытательной лаборатории КГБУ «АКВЦ») 104 Полное подавление роста
105 Полное подавление роста
106 Полное подавление роста
107 Полное подавление роста
108-109 Полное подавление роста
104 Частичное подавление роста
Escherichia coli spp. (из коллекции СКМ) 105 Частичное подавление роста
106 Частичное подавление роста
107 Частичное подавление роста
108-109 Частичное подавление роста
Библиографический список
1. Воробьёва, Л. И. Пропионовокислые бактерии / Л. И. Воробьёва. - Москва: Изд-во МГУ, 1995. - 288 с. - Текст: непосредственный.
2. Рожкова, Е. П. Классические пропионовокислые бактерии как пробиотики: учебное пособие / Е. П. Рожкова. - Москва: Изд-во биологического факультета МГУ, 2018. - 44 с. - Текст: непосредственный.
3. Kaneko, T., Mori, H., Iwata, M., et al. (1994). Growth stimulator for bifidobacteria produced by Propionibacterium freudenreichii and several intestinal bacteria. J. Dairy Sci. 77 (2): 393-404.
4. Piwowarek, K., Lipinska, E., Hac-Szymanczuk, E., et al. (2018). Propionibacterium spp. - source of propionic acid, vitamin B12 and other metabolites important for the industry. Appl. Microbiol. Biotechnol. 102 (2): 515-538.
5. Рядчиков, В. Г. Основы питания и кормления сельскохозяйственных животных: учебник / В. Г. Рядчиков. - Краснодар: КГАУ, 2014. - 616 с. - Текст: непосредственный.
6. Cousin, F.J., Foligne, B., Deutsch, S.-M., et al. (2012). Assessment of the probiotic potential of a dairy product fermented by Propionibacterium freud-wnreichii in piglets. J. Agric. Food. Chem. 60: 79177927.
7. Arganaraz-Martinez E., Babot J.D., Apella M.C., et al. (2013). Physiological and functional characteristics of Propionibacterium strains of the poultry microbiota and relevance for the development of probiotic. Anaerobe. 23: 27-37.
8. Егорова, Н. С. Практикум по микробиологии: учебное пособие / Н. С. Егорова. - Москва: Изд-во МГУ, 1976. - 307 с. - Текст: непосредственный.
References
1. Vorobeva L.I. Propionovokislye bakterii. -Moskva: Izd-vo MGU, 1995. - 288 s.
2. Rozhkova E.P. Klassicheskie propionovokislye bakterii kak probiotiki: uchebnoe posobie. - Moskva: Izd. Biologicheskiy fakultet MGU, 2018. - 44 s.
3. Kaneko, T., Mori, H., Iwata, M., et al. (1994). Growth stimulator for bifidobacteria produced by Propionibacterium freudenreichii and several intestinal bacteria. J. Dairy Sci. 77 (2): 393-404.
4. Piwowarek, K., Lipinska, E., Hac-Szymanczuk, E., et al. (2018). Propionibacterium spp. - source of propionic acid, vitamin B12 and other metabolites important for the industry. Appl. Microbiol. Biotechnol. 102 (2): 515-538.
5. Ryadchikov, V.G. Osnovy pitaniya i kormleniya selskokhozyaystvennykh zhivotnykh: uchebnik. -Krasnodar: KGAU, 2014. - 616 s.
6. Cousin, F.J., Foligne, B., Deutsch, S.-M., et al. (2012). Assessment of the probiotic potential of a dairy product fermented by Propionibacterium freud-wnreichii in piglets. J. Agric. Food. Chem. 60: 79177927.
7. Arganaraz-Martinez E., Babot J.D., Apella M.C., et al. (2013). Physiological and functional characteristics of Propionibacterium strains of the poultry microbiota and relevance for the development of probiotic. Anaerobe. 23: 27-37.
8. Egorova N.S. Praktikum po mikrobiologii: uchebnoe posobie. - Moskva: Izd-vo MGU, 1976. -307 s.
