Наставление по использованию белкового кормового продукта, полученного в результате микробиального синтеза дрожжей рода CANDIDA, выделенных из природного биотопа, в рационе перепелов и цыплят-бройлеров различных кроссов

45 Pages·1.793 MB·Russian

by  Артемьева О. А., Колодина Е. Н., Довыденкова М. В., Федер. науч. центр животноводства - ВИЖ им. акад. Л.К. Эрнста

Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение
«Федеральный научный центр животноводства –
ВИЖ имени академика Л.К. Эрнста»

НАСТАВЛЕНИЕ

ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ БЕЛКОВОГО КОРМОВОГО
ПРОДУКТА, ПОЛУЧЕННОГО В РЕЗУЛЬТАТЕ
МИКРОБИАЛЬНОГО СИНТЕЗА ДРОЖЖЕЙ РОДА CANDIDA,
ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ПРИРОДНОГО БИОТОПА, В РАЦИОНЕ
ПЕРЕПЕЛОВ И ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ
РАЗЛИЧНЫХ КРОССОВ

Дубровицы
2020
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 636.5.087.7/.8
ББК 42.22.
Н 32

Печатается по решению Ученого совета ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им. Л.К.
Эрнста от 19 ноября 2019 года, протокол № 8.

Наставление по использованию белкового кормового продукта, получен-
ного в результате микробиального синтеза дрожжей рода CANDIDA, выделен-
ных из природного биотопа, в рационе перепелов и цыплят-бройлеров различ-
ных кроссов / О.А. Артемьева, Е.Н. Колодина, М.В. Довыденкова, Д.А. Ника-
нова, Р.В. Некрасов. – Дубровицы : ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста, 2020. –
с. 44.

ISBN 978-5-902483-60-1

Рецензент:

Фомичев Ю.П. – доктор биологических наук, профессор, ФГБНУ ФНЦ
ВИЖ им. Л.К. Эрнста.

Информация об авторах:

Артемьева О.А. – в.н.с., к.б.н., ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста,
Колодина Е.Н. – с.н.с., к.б.н., ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста,
Довыденкова М.В. – м.н.с., к.с.-х.н., ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста,
Никанова Д.А. – н.с., ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им. Л.К. Эрнста,
Некрасов Р.В. – г.н.с., д.с.-х.н, профессор РАН, ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им.
Л.К. Эрнста.

Наставление служит руководством по правильному и эффективному ис-
пользованию белкового кормового продукта в рационах для сельскохозяй-
ственной птицы. Подготовлено с учетом и обобщением результатов научно-
исследовательской работы по применению белковой кормовой добавки в пти-
цеводстве и предназначено для специалистов в области зоотехнии и кормления,
а также производственных предприятий, ведущих работу в области получения
биологических добавок, научных сотрудников сельскохозяйственного профиля,
аспирантов, преподавателей и студентов ВУЗов и техникумов.

ISBN 978-5-902483-60-1

© ФГБНУ ФНЦ ВИЖ им Л.К. Эрнста, 2020 г.
© Коллектив авторов, 2020 г.
2
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................ 4
1. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ БЕЛКОВОГО КОРМОВОГО
ПРОДУКТА ...................................................................................................... 11
1.1. Характеристика белкового кормового продукта .......................... 11
1.2. В кормлении перепелов ................................................................... 13
1.3. В кормлении цыплят-бройлеров ...................................................... 20
1.3.1. При введении в качестве полноценного белкового кормового
продукта к основному рациону ................................................................... 20
1.3.2. При балансировании по протеину рациона ................................... 27
ВЫВОДЫ ......................................................................................................... 34
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ ........................................................................ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................ 37

3
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ

Производство высококачественной и экологически безопасной про-
дукции, которая отвечает требованиям национальной политики любого
государства, является главной задачей специалистов, занятых в сельском
хозяйстве. Разработка и применение новых кормовых средств и продуктов
биотехнологической и перерабатывающей промышленности является
важным критерием для достижения поставленной цели.
Птицеводство занимает ведущие позиции в мировом сельском хо-
зяйстве. По данным продовольственной и сельскохозяйственной органи-
зации ООН (ФАО) (англ. Food and Agriculture Organization, FAO) ежегод-
ные темпы прироста производства мяса птицы в мире в среднем состав-
ляют 4-6%. Что касается нашей страны, то за последние годы птицеводче-
ская отрасль постепенно выходит из кризиса, привлекаются инвестиции,
осуществляется техническое переоснащение, пересматривается система
нормированного кормления в связи с созданием новых высокопродуктив-
ных кроссов. Прирост объемов производства мяса птицы с 2006 по 2017
гг. в России составил 3552 тыс. т. По предварительному прогнозу к 2020 г.
этот показатель составит 4.9 тыс. тон. При интенсивном развитии птице-
водства полноценное кормление птицы является решающим фактором. По
расчетам для достижения поставленной цели потребуется 23 млн. тонн
сбалансированных комбикормов и 4,5 млн. тонн белковых кормов. В
нашей стране производство кормов для сельскохозяйственной птицы
сдерживается недостатком белковых ингредиентов растительного и жи-
вотного происхождения. В связи с этим, в 2016 году ввоз соевых бобов в
РФ достиг 2 284,9 тыс. тонн, что являлось максимально высоким показа-
телем с 1990 года. Поскольку с 2017 года был запрещен ввоз в Россию со-
евого шрота, произведенного из генно-модифицированной сои, в январе-
августе объемы импорта имели тенденцию к снижению (на 10,1% по от-
ношению к аналогичному периоду 2016 года). Доля же импорта в Россию
в 2017 году кормовой рыбной муки тонкого и грубого помола составила
21%. По оценкам маркетинговой исследовательской компанией
BusinesStat в 2013 году увеличение спроса на кормовой белок составило
16% по отношению к 2012 году. Однако в целом за 2010-2014 гг. объём
4
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
спроса снизился почти на 16%: со 160,3 тыс. т. до 134,8 тыс. т. Основное
снижение спроса связано с сокращением реализации кормового белка на
внутреннем рынке. Если в 2010 году на долю внутренних продаж продук-
ции приходилось 81,2% от объёма спроса, то уже в 2014 году данная доля
опустилась до 44,3%. В свою, очередь доля экспортных поставок за 2010-
2014 гг. выросла с 18,8% до 55,7%. Таким образом, развитие экспортного
потенциала рынка стало основным фактором увеличения внутреннего
производства кормового белка в стране. В натуральном выражении экс-
портные поставки кормового белка из России на международный рынок за
период с 2010 по 2014 гг. выросли в 2,5 раза: с 30,1 тыс. т до 75 тыс. т. По
прогнозам BusinesStat основной рост продолжит обеспечивать потенциал
международного рынка, который в 2019 году составит 143,5 тыс. т. [7, 9,
11].
Российские производители кормового белка активно развивают экс-
портное направление сбыта своей продукции. По итогам 2015 г крупней-
шими покупателями российского продукта стали Беларусь, Турция и
Польша. Реализация кормового белка на внутреннем рынке сокращается.
За 2011-2015 гг. продажи продукции в стране уменьшились на 46,6%: со
104,7 тыс. т до 56 тыс. т. Российские сельхозпроизводители отдают пред-
почтение более дешевым аналогам кормового белка – соевому и подсол-
нечному шроту, рыбной муке. Также развитие внутренних продаж микро-
биологического кормового белка сдерживает открытие в России новых за-
водов и цехов по производству кормовых белков из сырья растительного
происхождения. В 2018-2020 гг. внутренний рынок будет расти в среднем
на 2,4% ежегодно и в 2020 г составит 57 тыс. т. В прогнозируемый период
активно продолжит развиваться экспорт в связи с потенциалом междуна-
родного рынка. По итогам 2020 г объём экспорта достигнет порядка 108,4
тыс. т готовой продукции [8, 9, 11, 16].
Полноценные корма, сбалансированные по всем питательным веще-
ствам залог эффективного процесса воспроизводства. Новые технологии,
биотехнологические разработки, синтез химически активных и незамени-
мых для организма животных компонентов, находят свое применение при
создании перспективных белковых, витаминно-минеральных добавок.
Корма, не содержащие достаточное количество протеина, незаменимых
5
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
аминокислот, макро- микроэлементов в условиях интенсивного развития
сельского хозяйства экономически не выгодно. При недостатке полноцен-
ного протеина в рационе животных снижаются белковые фракции в сыво-
ротке крови, защитные свойства организма, устойчивость к заразным бо-
лезням. Обмен белка теоретически можно рассматривать, как процесс,
изолированный от всего организма, но на практике живой организм ведет
себя как единое целое. Содержание жидкости в тканях имеет обратную за-
висимость с количеством общего белка в крови. Снижение белка в сыво-
ротки крови приводит к изменению распределения воды между кровью и
другими тканями организма [26]. За счет миграции молекул воды, которые
обеспечивают альбумины крови, происходит коллоидно-осмотическая де-
терминация давления крови. Альбумины, содержащиеся в крови, обеспе-
чивают транспорт веществ, которые, не растворяясь в воде, способствуют
выводу антибиотиков и продуктов их распада из организма.
Белки растительного происхождения, в частности зерновые злаки,
бедны лизином, метионином, триптофаном. Установлено, что из комби-
кормов, в состав которых входят компоненты, содержащие животный бе-
лок, куры усваивают более 80% общего лизина, а из чисто растительных
кормосмесей такой же питательности – только 63-76% [24].
Микроорганизмы в качестве источников кормового белка имеют ряд
преимуществ по сравнению с растительными и даже животными организ-
мами. Они отличаются устойчивым содержанием белков, тогда как в рас-
тениях концентрация белковых веществ значительно варьирует в зависи-
мости от условий выращивания, климата, погоды, типа почвы, агротехни-
ки и др. Наряду с белками в микробных клетках образуются и другие цен-
ные в питательном отношении вещества: легкоусвояемые углеводы, липи-
ды с повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот, витами-
ны, макро- и микроэлементы.
Только использование существующих новейших технологий полу-
чения и переработки микробных биомасс на основе существующих про-
дуцентов и поиск новых безопасных микроорганизмов с полезными свой-
ствами раскрывает перспективы создания не только новых поколений
кормов, интенсифицирующих рост молодняка сельскохозяйственных жи-
вотных и птиц, но и лекарственных препаратов, пищевых добавок и новых
6
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
полноценных пищевых продуктов для человека, способных решить про-
блему белкового дефицита.
Идея получить микробный белок, который по своему аминокислот-
ному составу, пищевым качествам приближался бы к естественному про-
дукту, а то и превосходил его, родилась около 30 лет назад. Представля-
лись два направления получения белка: для пищи человека и для кормле-
ния животных. Второе направление уже полностью освоено. На специаль-
ных предприятиях с помощью микроорганизмов получают кормовой бе-
лок.
Оказалось, что микробный белок богат незаменимыми аминокисло-
тами (лизин, треонин, триптофан, метионин, изолейцин, фенилаланин, ти-
розин). Небольшая добавка его резко улучшает корм [1, 5, 6, 7].
Дрожжи - одна из наиболее перспективных групп микроорганизмов
для получения белковых кормовых добавок. Содержание белка в клетках
некоторых штаммов дрожжей составляет от половины до 2/3 сухой массы,
на долю незаменимых аминокислот приходится до 10% (в белках сои, бо-
гатых лизином, его содержится не многим более 6%).
Микробный протеин, синтезируемый дрожжами, по усвояемости и
содержанию аминокислот, превосходит протеин животного происхожде-
ния, повышает биологическую ценность белков других кормов. К тому же,
белок кормовых дрожжей усваивается животным организмом полнее, чем
белок растительного происхождения. Биологическая ценность кормовых
дрожжей обусловлена и содержанием в них витаминов группы В, микро-
элементов и значительного количества жира, в котором преобладают не-
насыщенные жирные кислоты.
Белок кормовых дрожжей переваривается в организме животных на
95%. Сера и ее соединения, входящие в состав, участвуют в биологиче-
ских процессах образования аминокислот. Ферментные системы дрожжей
катализируют процессы усвоения аминокислот и синтеза белка. Фосфор и
кальций, находящийся в составе дрожжей, способствуют нормальному
развитию костного скелета. Витамины группы В, входящие в состав
дрожжей, являются регуляторами метаболизма жиров.
7
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Существует множество дрожжей-продуцентов белка, но наиболее
эффективны среди них дрожжи родов Candida, Hansenula Torulopsis,
Saccharomyces.
Среди штаммов-продуцентов получили распространение виды
дрожжей C. utilis, C. Scottii и C. tropicalis, способные, наряду с гексозами,
усваивать пентозы, а также переносить наличие фурфурола в среде. На
большинстве гидролизных заводов внедрены штаммы кормовых дрожжей
С. scottii, удовлетворительно утилизирующие наиболее трудноусвояемую
арабинозу и развивающиеся при температуре 36–38 °С и рН 4,2–4,6. Ши-
роко используется также совместное культивирование С. scottii и С.
tropicalis, поскольку более урожайные штаммы C. trolicalis, в отличие от
С. scottii, не являются прототрофами и не способны сами синтезировать
все витамины. Состав дрожжей на заводах, перерабатывающих сульфит-
но-спиртовую барду, представлен в основном культурой Candida utilis.
Эта культура используется на сульфитных и гидролизных заводах вслед-
ствие своей неприхотливости и хорошей сочетаемости с высокоурожай-
ной культурой Candida tropicalis [37].
При выращивании кормовых дрожжей на мелассной барде исполь-
зуют дрожжеподобные грибы Candida utilis, Trichosporon cutaneum,
Torulopsis pinus, а на зерновой барде - Candida arboreae, C. tropicalis CK-4.
Вследствие автоселекции в производственном процессе образуются
сложные биоценозы микроорганизмов. При выращивании дрожжей на ме-
лассной барде в состав продуцента входят следующие микроорганизмы:
C. utilis Л-35, C. utilis Л-22, Tor. pinus Л-30, C. tropicalis Л-36, C. curvata Л-
32, C. mesenterica, Tr. cutaneum Л-52. Смешанная культура почти всегда
более продуктивна, чем монокультуры [9].
В производстве белковых продуктов используются дрожжи, полу-
ченные методами рекомбинантных ДНК. Следует отметить, что долгое
время не удавалось найти эффективного способа заставить клетки выбра-
сывать синтезируемый продукт во внеклеточную среду. Если такой про-
дукт не экскретируется, а накапливается в клетках, возникают значитель-
ные сложности в его выделении и очистке: ведь в самой дрожжевой клет-
ке содержится несколько сотен собственных белков и полипептидов. Не-
давно американские ученые предложили метод, с помощью которого
8
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
можно обеспечить не только продуцирование, но и экскретирование нуж-
ного белка клетками дрожжей, отделяя их тем самым от множества внут-
риклеточных балластных белков. Возникла принципиальная возможность
получать в больших количествах синтезированные в дрожжевой клетке
чужеродные белки, которые будут "вбрасываться" в культурную среду и
могут быть легко получены в чистом виде.
В связи с вышеизложенным, актуальным является создание высоко-
продуктивных штаммов дрожжей, способных накапливать значительное
количество белка, быстро наращивать биомассу и эффективно использо-
вать субстрат для своей жизнедеятельности.
По содержанию витаминов дрожжи превосходят все белковые кор-
ма, в том числе и рыбную муку. Кроме того, дрожжевые клетки содержат
микроэлементы и значительное количество жира, в котором преобладают
ненасыщенные жирные кислоты. Так же дрожжи могут быть продуцента-
ми органических кислот. Так, Candida catenulata является продуцентом
изолимонной кислоты, Candida hydrocarbofumarica — фумаровой, Pichia
membranaefaciens – яблочной и др. [28]. Ксеротолерантные дрожжи рода
Zygosaccharomyces и Pachysolen используется в качестве продуцента при
получении сахароспиртов, таких, как глицерин, эритрит и ксилит [29]. С
помощью культур Kluyveromyces marxianus получают β-галактозидазу,
которая применяется в молочной промышленности. Дрожжи Yarrowia
lipolytica используются для получения липолитических ферментов, пред-
ставляющих большой интерес для многих отраслей хозяйства. В послед-
ние годы разработано множество способов получения самых различных
ферментов, синтезируемых дрожжами: пектиназ из Saccharomycopsis
fibuliger, амилаз из Schwanniomyces occidentalis, ксиланаз из Cryptococcus
laurentii, гидролаз L-α-амино-ε-капролактама из криптококков, алкоголь-
оксидазы из Pichiaburtonii, оксидазы D-аминокислот из Trigonopsis
variabilis, фенилаланинаммиаклиазы из Rhodotorula glutinis. У дрожжей
выявлена способность к сверхсинтезу некоторых витаминов группы В, в
частности рибофлавина. Некоторые красные дрожжи используются для
получения каротиноидов, в частности β-каротина, служащего предше-
ственником витамина A, астаксантина, используемого в качестве кормо-
вой добавки в рыбоводстве и животноводстве [30]. В настоящее время
9
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
предложены для практического использования высокопродуктивные
штаммы каротинсинтезируюх дрожжей рода Rhodosporidium и
Rhodotorulla, изучается влияние различных факторов на процессы кароти-
ногенеза [31].
Биомасса дрожжей является одним из наиболее полноценных в био-
логическом отношении кормов (около 50% ее сухого вещества составляет
белок). В ней содержатся все незаменимые аминокислоты, усваивающиеся
лучше, чем белок концентрированных кормов растительного происхожде-
ния. Например, в кормовых дрожжах в 9 - 11 раз больше лизина, в 5 - 7-
метионина, в 2 - 4 - триптофана, чем в фуражном зерне (ячмень, овес).
Дрожжи служат также источником основных витаминов и микроэлемен-
тов, разнообразных ферментов и гормонов, улучшающих обмен веществ и
усвоение белков и углеводов. Практика убедительно доказала высокую
эффективность кормовых дрожжей. Применение их в ряде хозяйств в
жидком виде из расчета 10 - 15 л на голову крупного рогатого скота зна-
чительно увеличивает жирность молока (на 0,15 - 0,2%). Сухие дрожжи в
комбикорме поднимают яйценоскость кур-несушек (на 20 - 25 яиц в рас-
чете на курицу-несушку). Применение сухих дрожжей в комбикормах как
основного источника витаминов группы В влияет не только на увеличение
продуктивности всех видов скота и птицы, но и обеспечивает высокую со-
хранность молодняка. Дрожжи содержат эргостерин, который при облу-
чении дрожжевой суспензии ультрафиолетовым светом превращается в
витамин Д (эргокальциферол), необходимый для нормального кальциево-
го и фосфорного обмена. Облученные дрожжи - полноценный источник
витамина Д для крупного рогатого скота, овец, свиней. Расчеты показали,
что добавление 1 т дрожжей в зерновой рацион позволяет получить до-
полнительно 1,0 - 1,6 т мяса (живая масса) и сберечь при этом 7 - 8 т зер-
на. В перспективе при выпуске 8 млн. т дрожжей экономия зерна достиг-
нет 60 - 70 млн. т в год [1, 8, 4, 48, 55, 51].
Способ получения микробного белка - индустриальный, не зависит
ни от климата, ни от сезона. Его можно использовать и на Крайнем Севе-
ре, и в экваториальных странах. Дорожная карта развития современного
производства кормов должна основываться не только на использовании
готового сельскохозяйственного сырья, но и на отходах их переработки. В
10