Пробиотики направленного действия для улучшения качества кормов разработали ученые «ФИЦ питания и биотехнологии»

Одним из приоритетных направлений кормопроизводства является обеспечение биологической полноценности кормовых продуктов.

Чтобы корма положительно влияли на здоровье животного, в них добавляют пробиотические микроорганизмы. Такие корма содержат высокое количество белка, биологически активные вещества, высокоактивные микроорганизмы, либо продукты их метаболизма.

Многочисленными исследованиями доказана способность пробиотиков интенсифицировать рост молодняка крупного рогатого скота в среднем на 10-20%, одновременно обеспечивая профилактику специфических заболеваний. Этим объясняется рост интереса к пробиотическим препаратам в России и других странах. 

Однако ряд исследований выявил, что многие препараты, специально созданные для ветеринарии, показывают нестабильность лечебно-профилактического эффекта или вовсе не дают ожидаемых результатов. Это связано с тем, что в кормах используются пробиотики, штаммовый состав которых случаен, не обоснован научно и не подкреплен системой знаний о месте и роли пробиотических препаратов.

Так, для синтезирования в организме животного витамина В₁₂ в корма добавляют пропионовокислые бактерии. Они обладают уникальными биохимическими свойствами, положительно влияют на иммунную систему животных и птицы, не вызывают аллергических реакций. Но не все штаммы этих бактерий сочетаются между собой, соответственно, невозможно и прогнозировать конечный результат их применения.

Заведующий отделом биотехнологии, ферментов, дрожжей, органических кислот и БАД ВНИИПБТ — филиал «ФИЦ питания и биотехнологии», доктор технических наук Галина Волкова: «Ключевой задачей технологии производства кормов на основе ассоциаций пропионовокислых бактерий является обеспечение условий синтеза максимального количества биомассы и витамина В₁₂. При этом в симбиозе с молочнокислыми бактериями эти бактерии приживаются в желудочно-кишечном тракте, выделяют ферменты, повышающие переваримость и использование питательных веществ кормов. В последнее десятилетие значительно продвигаются исследования в направлении изучения биосинтеза и новых функций корриноидов — группы соединений, в который входит витамин В₁₂. Уже хорошо известно, что некоторые штаммы пропионовокислых бактерий (Propionibacterium freudenreichii) способны к естественному образованию и внутриклеточной аккумуляции корриноидов в количествах, превышающих обычные уровни их содержания в клетках. При этом сохраняется возможность направленной перестройки метаболизма пропионовокислых бактерий методами селекции для получения клонов со стабильно высоким уровнем синтеза корриноидов. На основе имеющихся научных предпосылок существует мнение, что регулируемость синтеза корриноидов в период активного развития является элементом физиологической особенности пропионовокислых бактерий. Таким образом, создание ассоциаций пропионовокислых бактерий на основе принципа биосовместимости позволяет получить симбиотические многовидовые композиции, адаптированные к условиям повышенной кислотности желудочно-кишечного тракта животного и получить в составе кормов все необходимые аминокислоты, витамины и достаточное количество бактериального белка».

В связи с этим ученые «ФИЦ питания и биотехнологии» провели исследование, целью которого было установление конкретных показателей биосовместимости пропионовокислых бактерий по биологическим и биосинтетическим свойствам с достижением повышенного синтеза корриноидов. Это позволит создавать обогащенные пищевые ферментированные продукты с заданными свойствами.

«Объектами нашего исследования являлись штаммы пропионовокислых бактерий Propionibacterium acnes Ас-1450/28, Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii Ас-103/12 из коллекции культур ВНИИПБТ и Propionibacterium shermanii К-16 из коллекции МГУ. Выбор именно этих штаммов пропионовокислых бактерий связан с тем, что они синтезируют больше биомассы и витамина В₁₂, чем другие штаммы, также уже доказан их пробиотический эффект. Мы провели селекцию штаммов пропионовокислых бактерий, адаптированных к высоким уровням кислотности среды для повышения эффективности в поддержании кишечного микробиома животных. Затем подобрали оптимальную концентрацию ионов кобальта в питательной среде для повышения синтеза витамина В₁₂. Далее составили двухштаммовые композиции пропионовокислых бактерий на основе биологической совместимости с целью использования биосинтетических свойств двухвидовой композиции штаммов в технологии производства новых эффективных кормовых добавок с пробиотическими свойствами и повышенным содержанием витамина В₁₂. В результате исследования установлено, что ассоциация пропионовокислых бактерий P. acnes Ac-1450/28с и P. shermanii K-16с превосходит две другие пары по скорости накопления биомассы в заданных технологических параметрах. Таким образом, повышаются возможности использования созданной ассоциации для получения кормового продукта, обогащенного витамином В₁₂. Ассоциация штаммов Propionibacterium shermanii К-16с и P. freudenreichii subsp. shermanii Ас-103/12с на 24 часа роста позволяет достигнуть титра 5,5·10⁶ КОЕ/см³. Она может быть использована в комбинации со штаммами молочнокислых бактерий для производства пищевых продуктов», - Галина Волкова.

Исследования по подбору ассоциаций пробиотических бактерий в целях повышения биосинтеза биологически активных веществ и белка — востребованная задача в области микробиологии, кормопроизводства и пищевой биотехнологии. То есть данное исследование важно не только для производства кормов, но и в целом для пищевой промышленности. 

Так, в настоящее время ученые ВНИИПБТ работают над технологией производства ферментированного пробиотического напитка на основе соевой сыворотки с применением данной ассоциации пропионовокислых бактерий. Этот напиток будет предназначен для людей, у которых наблюдается дефицит витамина В12 (часто — вегетарианцы). Запланировано внедрение данной технологии на пищевом предприятии в Нижегородской области.