Результат интеллектуальной деятельности: Биологическая основа микробной кормовой добавки

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в кормопроизводстве для обеспечения лучшего усвоения кормов, профилактики нарушений пищеварения, повышения сохранности и увеличения продуктивности сельскохозяйственных животных - свиней кроликов, коз, овец, лошадей и сельскохозяйственной птицы - уток, гусей, бройлеров, кур-несушек, индюков, цесарок, фазанов, перепелов.

Известен ферментный препарат амилосубтилин, представляющий собой упаренный фильтрат культуральной жидкости бактерий Bacillus subtilis, обладающий амилолитической и дополнительно протеолитической активностью и предназначенный для применения в животноводстве в качестве добавки к кормам, комбикормам и в премиксы [1, 2].

Известен препарат протосубтилин, получаемый при высушивании на распылительной сушилке культуральной жидкости продуцентов Bacillus subtilis, обладающий, главным образом, протеолитической и незначительной амилолитической активностью и используемый в качестве добавки к кормам и в премиксы [1, 3].

Известен препарат целлюлолитического действия целловиридин, образующийся при высушивании упаренного фильтрата культуральной жидкости гриба Trichoderma viride, который применяется в комбикормовой промышленности в качестве энзимной добавки при получении кормов [4, 5].

Известен препарат на основе фильтрата микромицета Penicillium funiculosum, который содержит комплекс ферментов, обладающий целлюлазной и глюканазной активностью. Препарат рекомендован для использования в качестве жидкой кормовой добавки и сухого корма для сельскохозяйственных животных [6].

Существенным недостатком известных ферментных кормовых добавок является то, что они не содержат в своем составе ферменты, необходимые для профилактики заболеваний желудочно-кишечного тракта животных и птицы, в частности хитинолитические ферменты и фермент ЦГТ-азу (циклодекстринглюканотрансферазу).

Известен пробиотик «Пролам» (производитель ООО «Биотехагро») на основе пяти штаммов бактерий Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis, Bifidobacterium animalis и Bacillus sporothermodurans, используемый для профилактики дисбактериозов и повышения естественной резистентности сельскохозяйственных животных, включая птиц и рыб [7, 8].

Известен пробиотический препарат «Биостим», состоящий из девяти штаммов бактерий, среди которых лакто- и бифидобактерии, дрожжи, бактерии pp.Azotobacter и Bacillus [9]. Биодобавка предназначена для повышения сохранности поголовья птицы за счет стимуляции внутренних резервов организма при снижении затрат корма на единицу продукции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту, принятый авторами за прототип, является пробиотическая композиция «Бацелл» (производитель ООО «Краснодарский Биоцентр») на основе штаммов бактерий Rhuminococcus albus, Bacillus subtilis и рода Lactobacillus, применяемый для повышения эффективности профилактики и лечения животных и птицы и сочетающего противомикробную защиту организма со стимулирующим воздействием на него, при одновременном увеличении конверсии корма с высоким содержанием клетчатки [10].

Недостатками перечисленных препаратов на основе микроорганизмов является то, что противомикробная и ферментативная активность обеспечиваются различными штаммами. А многокомпонентность препаратов (большое число штаммов в их составе) усложняет процесс их получения, что, в конечном итоге, повышает стоимость кормовой добавки.

Основная цель изобретения - создание микробной кормовой добавки на основе одного штамма микроорганизмов, оказывающей положительное и комплексное влияние на организм животных и птиц при одновременном увеличении конверсии корма для повышения их продуктивности.

Указанная цель достигается применением известного штамма Paenibacillus ehimensis IB-739 (прежнее название Bacillus sp.739) и запатентованного ранее как антагониста некоторых фитопатогенных грибов [11], продуцента комплекса хитинолитических ферментов и ламинариназы [12], экзополисахарида [13] по новому назначению, а именно для получения кормовой добавки.

Из ранее описанных свойств штамма также известно, что он способен к продукции β-циклодекстринглюканотрансферазы (ЦГТ-азы) [14]. Вместе с тем, какой-либо информации о возможности его использования или применения в животноводстве или кормопроизводстве нам обнаружить не удалось, т.е. положительный результат не являлся очевидным.

Технический результат достигается тем, что в основной рацион или питье животных и птицы добавляют микробную кормовую добавку, состоящую из жизнеспособных клеток и спор бактерий штамма Paenibacillus ehimensis IB-739 и его метаболитов.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

Жидкая кормовая добавка имеет состав:

Жизнеспособные клетки штамма Paenibacillus ehimensis IB-739 - не менее 1×10⁹ КОЕ/мл;

Остатки питательной среды - не более 2-3%;

Вода - до 100%.

Сухая кормовая добавка имеет состав:

Жизнеспособные клетки штамма Paenibacillus ehimensis IB-739 - не менее 2×10⁸ КОЕ/г;

Остатки питательной среды - не более 2-3%;

Прилипатель - 5%;

Наполнитель - до 100%.

В качестве прилипателя используют Na-КМЦ, наполнителя - кормовой мел.

Для наработки культуральной жидкости штамма Paenibacillus ehimensis IB-739 - основы сухой и жидкой формы кормовой добавки готовят бактериальную суспензию клеток штамма путем смыва стерильной водопроводной водой со свежего косяка культуры. Далее инокулируют лабораторную питательную среду с крахмалом суспензией клеток штамма и культивируют на установке для выращивания микроорганизмов в течение 48 часов при температуре 37°С, 160-200 об/мин, рН 7,4÷7,8.

Состав лабораторной питательной среды (К1), масс. %: крахмал картофельный - 1,0; пептон - 0,3; кукурузный экстракт - 0,3; дрожжевой автолизат - 0,3; KН₂РO₄ - 0,2; (NH₄)₂HPO₄ - 0,2; (NH₄)₂SO₄ - 0,2; СаСO₃ - 0,5.

Полученным посевным материалом засевают производственную питательную среду и проводят аэробное культивирование при рН 7,4÷7,8 и температуре 37°С.

Состав производственной среды, масс. %: кукурузная мука - 2,0; кукурузный экстракт - 0,15; KН₂РО₄ - 0,2; (NH₄)₂SO₄ - 0,2; СаСО₃ - 0,15.

Культивирование считается завершенным при достижении титра клеток 2⋅10⁹ КОЕ/мл.

При указанном способе культивирования получают жидкую кормовую добавку на основе водной суспензии культуральной жидкости штамма бактерий Paenibacillus ehimensis IB-739, состоящую из жизнеспособных клеток штамма микроорганизмов и его метаболитов - ферментов. Жидкая кормовая добавка может использоваться в качестве добавки к питью сельскохозяйственных животных и птицы.

Сухую кормовую добавку, представляющую собой порошок с влажностью не более 10%, получают путем смешивания лиофилизированной культуральной жидкости штамма бактерий Paenibacillus ehimensis IB-739 с носителем-адсорбентом и прилипателем. Сухая кормовая добавка может использоваться в качестве добавки к кормам, комбикормам и в премиксы.

Отличительным признаком предлагаемой кормовой добавки является то, что в ее состав входят жизнеспособные клетки и споры штамма бактерий Paenibacillus ehimensis IB-739.

Штамм бактерий Paenibacillus ehimensis IB-739 (BKM B-2680D) является не вирулентным, не токсичным, не обладает токсигенностью, не диссеминирует во внутренние органы, не имеет существенного дисбиотического действия на микрофлору организма.

Микробная кормовая добавка безвредна и не содержит посторонней микробиоты. Безвредность проверена на беспородных белых крысах и мышах, которым перорально вводилась 50%-ная паста кормовой добавки.

Предлагаемая микробная кормовая добавка на основе штамма Paenibacillus ehimensis IB-739 может быть использована для получения высококачественных кормов, повышающих продуктивность и снижающих риск желудочно-кишечных заболеваний животных и птицы.

Изобретение поясняется примерами, поясняющими причинно-следственные связи между признаками кормовой добавки по достигнутым результатам.

Пример 1. Влияние кормовой добавки на показатели живой массы, состояние желудочно-кишечного тракта и деятельность сердечно-сосудистой системы молодняка гусей.

Исытания, проведенные на молодняке гусей линдовской породы, показали, что введение в рацион кормовой добавки обеспечивает дополнительный прирост живой массы на 15,4-16,8%; повышает общий уровень обмена веществ и способствует лучшей реализации их генетического потенциала, о чем свидетельствует динамика изменения морфологических показателей крови гусят - содержание эритроцитов повышается на 3,8%, средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах - на 80%, количество общего белка - на 3,3% на фоне снижения холестерина - на 26,8%; оказывает существенное влияние на содержание патогенной и условно-патогенной микрофлоры желудочно-кишечного тракта гусят, в частности, отмечено снижение содержания кишечной палочки в 2,35 раза, энтерококков - в 1,4-2,1 раза, стафилококков - на 13-30% при сохранении базового уровня бифидобактерий, лактобацилл и клостридий; благотворно влияет на деятельность сердечно-сосудистой системы - снижаются показатели моды, амплитуда моды и вариационный размах, что свидетельствует о сохранности постоянства в системе, устойчивости ритма, а также повышенной активности симпатической нервной системы; оказывает положительное влияние на качество мясной продукции за счет увеличения уровня белка и снижения влаги в мышечной ткани; обеспечивает формирование лучших мясных качеств опытной птицы по убойному выходу и массе потрошеной тушки; приводит к повышению уровня рентабельности на 13,54% по сравнению с контролем.

Пример 2. Влияние кормовой добавки на показатели живой массы молодняка индеек.

Испытания, проведенные на молодняке индеек, показали, что включение в основной рацион кормовой добавки на основе штамма Paenibacillus ehimensis IB-739 у индюшат белой широкогрудой породы (легкий кросс) стимулировало прирост живой массы. Стабильное превышение в живой массе индюшат опытных групп над индюшатами контрольной группы отмечалось через четыре недели применения кормовой добавки (табл. 1). В 42-дневном возрасте показатели живой массы были достоверно выше контроля на 3,7-12,5%. Убойный выход в опытных группах превышал значение контроля на 3,1-5,4%.

Примечание: * - результат отличается от контроля с достоверностью 0,05 и выше.

Пример 3. Влияние кормовой добавки на показатели яйценоскости кур-несушек.

Применение кормовой добавки у кур-несушек породы Кучинская Юбилейная способствовало более раннему началу откладки яиц и увеличивало яйценоскость. Количество собранных за 10 недель яиц в опытных группах было на 6-9,8% выше по сравнению с контролем (табл.2).

При использовании кормовой добавки наблюдалось достоверное увеличение средней массы одного яйца в опытных группах по сравнению с контролем. В соответствии с увеличением их массы в опытных группах на 6-10 неделю наблюдений было получено больше яиц первой категории (91-98% в опыте по сравнению с 48-52% в контроле).

Пример 4. Влияние кормовой добавки на показатели живой массы бройлерных цыплят.

Испытания, проведенные на молодняке бройлерных цыплят кросса «Кобб 500», показали, что включение в основной рацион кормовой добавки способствовало сохранности поголовья цыплят (в контрольной группе она составила 96%, в опытных группах - 98-100%), приросту живой массы цыплят на 13-16%, уменьшало расход корма на 1 кг прироста живой массы (табл.3).

Примечание: * - результат отличается от контроля с достоверностью 0,05. Мясные показатели цыплят, получавших кормовую добавку, были выше контроля: абсолютная масса потрошеной тушки на 15-17%, абсолютная масса всех мышц на 17-18%, бедренных мышц на 17-24%.

Пример 5. Влияние кормовой добавки на показатели живой массы молодняка уток.

Применение кормовой добавки на молодняке уток кросса «Агидель» приводило к приросту живой массы на 6-9% по сравнению с контрольным вариантом. При использовании кормовой добавки заметно снизился средний за весь период расход кормов на 1 кг прироста живой массы утят (табл. 4), что указывает на повышение качества его переваривания и степени усвоения.

Примечание: * - результат отличается от контроля с достоверностью 0,05.

В опытных вариантах в соответствии с увеличением живой и предубойной массы увеличилась и средняя масса потрошеной тушки уток на 10-19%. Использование кормовой добавки приводило к увеличению выхода потрошеной тушки, абсолютного веса мышц на 14-23%, веса грудных мышц на 15-16%, вес бедренных мышц на 17-22%.

Пример 6. Влияние кормовой добавки на показатели живой массы поросят.

Испытания, проведенные на молодняке свиней помеси пород Пьетрен и Дюрок, показали, что применение кормовой добавки увеличило их месячный привес на 9,7-14,0%) (табл.5) при уменьшении расхода корма.

ЛИтЕРАТУРА

1. А.с. СССР №737442, кл. C12D 13/10, 1980.

2. ГОСТ 23635-90.

3. А.с. СССР №1442548, кл. C12N 11/00, 1988.

4. ТУ 11249895-13-13-92. Препарат ферментный "Целловиридин ГЗх".

5. Патент РФ №2165974, кл. C12R 1/885, C12N 1/14, 2001.

6. Патент РФ №2261910, кл. C12N 9/16, C12N 9/24, C12N 9/42, C12N 1/14, A23K 1/165 // (C12N 1/14, С12 R1:80), 1999.

7. Патент РФ №2423870, кл. C12N 1/20, C12N 9/36, C12N 9/36, C12R1:07, 2003.

8. Патент РФ №2539149, кл. А01K 61/00, 2015.

9. Патент РФ №2341100, кл. А23K 1/00, А23K 1/16, А61K 35/74, 2008.

10. Патент РФ №2266747, кл. А61K 35/66, А23K 1/165, 2005.

11. Патент РФ №1743019, кл. А01N 63/00, С12N 1/20, 1993.

12. Патент РФ №2460780, кл. C12N 1/20, С12Р 19/04, 2012.

13. Патент РФ №2213773, кл. C12N 1/20, C12N 9/36, C12N 9/36, C12R1:07, 2003.

14. Федорова П.Ю. Биотехнология получения циклодекстринов полифракционного состава на основе продуцента Paenibacillus ehimensis IB-739: автореф. дис. … канд. биол. наук. Уфа, 2012. - 23 с.