Как происходит ферментация. Ферментация и брожение

Приходя в магазин или заходя на ряд тематических сайтов, Вам наверняка приходилось сталкиваться с понятиями сильноферментированный, полуферментированный и другими производными слова «ферментированный». Условное деление всех чаёв по «степени ферментации» является признанным и казалось бы не обсуждаемым. Что тут непонятного. Зелёный – неферментированный, красный сильно, пуэр постферментированный. Но вы же хотите копнуть поглубже? Спросите в следующий раз у консультанта, как он понимает «постферментированный» чай. И наблюдайте.

Вы уже понимаете подвох. Объяснить это слово нельзя. Постферментированный – искусственное словечко, единственной целью которого является совершить манёвр и поставить пуэр в условную систему деления чаёв «по степени ферментации».

Ферментативное окисление

Проблема подобной путаницы связана с тем, что происходит замещение понятия «процессы окисления » на «ферментация ». Нет, ферментация тоже имеет место быть, но вот когда – в этом предстоит разобраться. А пока об окислении.

Что мы знаем о кислороде?

Справа свежий срез яблока. Слева – после окисления на воздухе.

В контексте материала следует отметить высокую химическую активность элемента, а именно окислительную способность. Каждый представляет себе, как с течением времени срез яблока или банана чернеет. Что происходит? Вы разрезаете яблоко, нарушаете там самым целостность клеточных оболочек. Выделяется сок. Вещества в соке взаимодействуют с кислородом и провоцируют протекание окислительно-восстановительной реакции. Появляются продукты реакции, которых до этого не было. Например, для яблока это оксид железа Fe 2 O 3 , имеющий бурый цвет. и именно он отвечает за потемнение.

Что мы знаем о чае?

Для большинства чаёв в технологическом процессе присутствует этап сминания, цель которого разрушить клеточную оболочку (см. статью о). Если провести параллели с яблоком, вещества в соке взаимодействуют с кислородом из воздуха. Но важно отметить, что окислительно-восстановительная реакция не единственная. Чай – органический продукт. В любой живой системе имеются особые соединения энзимы, они же ферменты, ускоряющие химические реакции. Как Вы догадываетесь, они не «стоят в сторонке», а принимают активное участие. Получается целая цепочка химических превращений, когда продукты одной реакции претерпевают дальнейшие химические преобразования. И так несколько раз. Такой процесс называется ферментативным окислением.

Важность кислорода в таком процессе можно понять на примере производства красного чая (полностью окисленного, или, как его ещё называют, «полностью ферментированного чая»). Для поддержания постоянного уровня кислорода в помещении, где производится красный чай, нужно обеспечить смену воздуха до 20 раз в час , при этом делать это стерильно. Кислород – это основа в данном случае.

Пуэр и ферментация в чистом виде

Снова зададимся вопросом: «А что мы знаем о пуэре?» Как он производится? Взгляните на снимки ниже. Да, это будущий шу пуэр, и именно так он делается.

«Водуй» – процесс искусственного состаривания пуэра. Фабрика Джингу.

Что мы видим? Закрытое помещение, огромную кучу чая на несколько тонн, накрытую плотной мешковиной, термометр с отметкой в 38 градусов по Цельсию. Что не видим? Отметку влажности в этом помещении. Поверьте – она там зашкаливает. Как Вы думаете, проникает ли кислород под мешковину в недра скирдяной кучи? Можно ли говорить об окислении? Ответ напрашивается сам собой. Конечно нет! Тогда что происходит с чаем в таких условиях?

Пуэр как продукт жизнедеятельности микроорганизмов

Вы когда-нибудь бывали в подвалах многоквартирных домов старого фонда? Скорее всего нет, но представляете, что можно ожидать. Духота и сырость. По стенам распространяется грибок, а в воздухе летают колонии бактерий и микроорганизмов. Для них высокая температура и влажность – идеальная среда обитания и размножения. Вернемся к скирдяным кучам пуэрного сырья – всё те же идеальные условия. Наличие бактерий – обязательное условие при производстве как шу, так и шен пуэра. Ферменты микроорганизмов влияют на превращения в чае. Таким образом, химические реакции при приготовлении пуэра протекают под воздействием внешних, так и внутренних (от самого чая) ферментов. А вот реакции окисления практически исключены. Это и есть в чистом виде процесс ферментации.

Основные выводы:

• Ферментация в чистом виде протекает только в пуэре . В остальных чаях ферментативное окисление. В красных и улунских этот процесс желателен. В остальных нежелателен и максимально быстро останавливается путем термической обработки.
• Условное деление чаёв «по степени ферментации» не совсем верно.
• При производстве улунского и красного чая наибольшее значение имеет наличие кислорода в воздухе для поддержания реакции окисления, стерильность среды.
• При производстве пуэра наибольшее значение имеют содержание микроорганизмов в чайном сырье, влажность и температура для повышенной их жизнедеятельности.
• Пост-ферментированный чай – искусственное понятие, призванное вписать пуэр в систему деления чаёв по степени ферментации, но не имеющее адекватного физического смысла.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КУЛЬТИВИРОВАНИИ МИКРООРГАНИЗМОВ

В общем смысле, ферментация - это биохимическая переработка сырья под воздействием ферментов, содержащихся в нем самом и в сапротрофах (чайного листа, листьев табака), а также вызываемая микроорганизмами. Однако в нашем случае мы рассматриваем исключительно микробную ферментацию (или микробное брожение).

В этой самой старой из всех методик, применяемых в биотехнологии, для производства желаемых продуктов используются живые клетки или молекулярные компоненты их «производственного оборудования». В качестве живых клеток, как правило, используются одноклеточные микроорганизмы, такие как дрожжи или бактерии; из молекулярных компонентов чаще всего находят применение различные ферменты - белки, катализирующие биохимические реакции.

Ферментация - процесс, в котором происходит преобразование исходного сырья в продукт с использованием биохимической деятельности микроорганизмов или изолированных клеток.

Практически синонимами слова «ферментация» можно считать такие термины, как культивирование, выращивание микроорганизмов, биосинте з (см. )

Следует отличать микробную ферментацию от биокатализа (в котором уже полученный ранее фермент или биомасса микроорганизмов используются как катализаторы биохимического процесса синтеза продукта из исходного сырья и реагентов) и от биотрансформации (в этом процессе также применяется биокатализатор в виде фермента или биомассы микроорганизмов, но исходное вещество по химической структуре мало отличается от продукта биотрансформации).

Итак, разновидность ферментации - микробное брожение - неосознанно использовалось человеком в течение не одной тысячи лет для производства пива, вина, дрожжевого хлеба и консервированных продуктов - квашеных овощей, соленой (на самом деле - ферментированной) рыбы и т.п. Когда в середине 18 века была открыта роль микроорганизмов в брожении и люди осознали, что именно биохимическим процессам их жизнедеятельности мы обязаны существованием всех этих продуктов, применение методов ферментации значительно расширилось. В настоящее время мы используем довольно широкий спектр возможностей природных микроорганизмов, которые обеспечивают производство необходимых нам продуктов, таких как антибиотики, противозачаточные средства, аминокислоты, витамины, промышленные растворители, красители, пестициды и добавки, необходимые для приготовления пищи.

Микробная ферментация, в комбинации с методом рекомбинантных ДНК, используется для изготовления большого количества продуктов биологического происхождения: человеческого инсулина; вакцины против гепатита В; фермента, используемого для изготовления сыра; разлагаемой микроорганизмами пластмассы; ферментов, входящих в состав стиральных порошков и многого другого. Кроме того, ферментеры используются для выращивания культур самых разных животных и растительных клеток.

Ферментация - это совокупность процессов, результатом которых является культуральная жидкость.

Культуральная жидкость (culture broth) [лат. cultus — возделывание, обрабатывание] - сложная многокомпонентная система, в водной фазе которой содержатся клетки-продуценты, продукты их жизнедеятельности, непотребленные компоненты питательной среды и др. На стадии выделения целевого продукта следует учитывать место его локализации: внеклеточное или внутриклеточное. Иными словами, культуральная жидкость - жидкая среда, получаемая при культивировании различных про- и эукариотических клеток in vitro и содержащая остаточные питательные вещества и продукты метаболизма этих клеток.

РОСТ И РАЗМНОЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ НА ЖИДКОЙ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ

При описании процессов ферментации мы не редко упоминаем о "росте" и "размножении" микроорганизмов. Но многие часто путают значения этих слов или ошибочно считают их разными названиями одного и того же процесса. Это не так. Под ростом прокариотной клетки понимают согласованное увеличение количества всех химических компонентов, из которых она построена.

Рост бактерий является результатом множества скоординированных биосинтетических процессов, находящихся под строгим регуляторным контролем, и приводит к увеличению массы (а, следовательно, и размеров) клетки. Но рост клетки не беспределен. После достижения определенных (критических) размеров клетка подвергается делению, т.е. размножается.

Размножение бактерий определяется временем генерации. Это период, в течение которого осуществляется деление клетки. Продолжительность генерации зависит от вида бактерий, возраста, состава питательной среды, температуры и др.

Процесс культивации микроорганизмов - ферментация - начинается с того момента, когда заранее подготовленный посевной материал вводится в реактор. Размножение культуры микроорганизма характеризуется четырьмя временными фазами: лаг-фаза; экспоненциальная; стационарная; вымирание.

Рис.1. Фазы размножения бактериальной клетки на жидкой питательной среде

1)- Лаг-фаза (фаза покоя); продолжительность - 3-4 ч, происходит адаптация бактерий к питательной среде, начинается активный рост клеток, но активного размножения еще нет; в это время увеличивается количество белка, РНК. Во время лаг-фазы метаболизм клеток направлен на то, чтобы синтезировать ферменты для размножения в конкретной среде. Длительность лаг-фазы может быть разной для одной и той же культуры и среды, так как на неё влияет множество факторов. Например, сколько в посевном материале было нерастущих клеток.

2)- Экспоненциальная фаза - это период логарифмического размножения, когда происходит деление клеток с экспоненциальным ростом численности популяции; размножение преобладает над гибелью. Этот период ограничен во времени количеством питательной среды. Питательные вещества кончаются или рост клеток замедляется из-за выделения токсичного метаболита.

Рис. 2. Процесс деления бактериальной клетки

3)- Стационарная фаза. Рост прекращается и наступает так называемая стационарная фаза. Бактерии достигают максимальной концентрации, т.е. максимального количества жизнеспособных особей в популяции; количество погибших бактерий равно количеству образующихся; дальнейшего увеличения числа особей не происходит; Метаболизм продолжается и может начаться выделение вторичных метаболитов. Во многих случаях целью является получение не биомассы, а именно вторичных метаболитов, так как они могут использоваться для получения ценных продуктов и препаратов. В этих случаях ферментация целенаправленно удерживается в стационарной фазе.

4)- Фаза отмирания. Если продолжать ферментацию дальше, клетки постепенно будут терять активность, т.е. вымирать. Это фаза ускоренной гибели; процессы гибели преобладают над процессом размножения, так как истощаются питательные субстраты в среде. Накапливаются токсические продукты, продукты метаболизма. Этой фазы можно избежать, если использовать метод проточного культивирования: из питательной среды постоянно удаляются продукты метаболизма и восполняются питательные вещества.

О СТАДИИ ФЕРМЕНТАЦИИ

Стадия ферментации является основной стадией в биотехнологическом процессе, так как в ее ходе происходит взаимодействие продуцента с субстратом и образование целевых продуктов (биомасс, эндо- и экзопродуктов). Эта стадия осуществляется в биохимическом реакторе (ферментере) и может быть организована в зависимости от особенностей используемого продуцента и требований к типу и качеству конечного продукта различными способами. Ферментация может проходить в строго асептических условиях и без соблюдения правил стерильности (так называемая «незащищенная» ферментация).

Ферментация в жидкой и в твердофазной среде

Культивирование на жидких средах можно разделить на поверхностную и глубинную ферментацию. Поверхностная протекает в кюветах со средой. Кюветы располагают в вентилируемые воздухом камеры. В результате процесса на поверхности среды образуется биомасса в виде пленки или твердого слоя.

Глубинная ферментация происходит во всем объеме жидкой среды. Данный вид ферментации осуществляется как периодическим, так и непрерывным способами.

Твердофазная ферментация , в твердой, сыпучей либо пастообразной среде влажностью от 30 до 80 % осуществляется тремя способами (рис. 3):

• субстрат при поверхностных процессах располагают на подносах тонким слоем (3…7 мм);
• глубинную твердофазную ферментацию проводят в глубоких открытых сосудах, субстрат при этом не перемешивают;
• твердофазная ферментация производится перемешиванием в аэрируемой массе субстрата.

Ферментация (культивирование) может протекать как в аэробных, так и в анаэробных условиях:

Аэробное культивирование применяют в тех случаях, когда в процессе задействованы аэробные микроорганизмы-продуценты. Аэрацию смеси осуществляют подачей воздуха или других газов через газоподводящие трубки, форсунки и т. д.

Анаэробные процессы протекают в герметичных емкостях либо посредством продувания культивируемой среды инертными газами. Конструкция ферментера при анаэробной ферментации проще, чем при аэробной.

Для каждого вида процесса ферментации разработаны различные конструкции ферментеров (рис. 2).

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ФЕРМЕНТАЦИИ

Рис. 3. Классификация процессов ферментации

По признаку целевого продукта процесса ферментация может быть следующих типов:

1. Ферментация, в которой целевым продуктом является сама биомасса микроорганизмов; именно такие процессы часто обозначают словами «культивирование», «выращивание»;
2. Целевым продуктом является не сама биомасса, а продукты метаболизма - внеклеточные или внутриклеточные; такие процессы часто называют процессами биосинтеза;
3. Задачей ферментации является утилизация определенных компонентов исходной среды; к таким процессам относятся биоокисление, метановое брожение, биокомпостирование и биодеградация.

Исходную среду в процессах ферментации или ее основной компонент часто обозначают словом субстрат .

По основной фазе , в которой протекает процесс ферментации, различаются:

1. Поверхностная (преимущ. твердофазная ) ферментация (культивирование на агаровых средах, на зерне, производство сыра и колбас, биокомпостирование и др.);
2. Глубинная (преимущ. жидкофазная ) ферментация, где биомасса микроорганизмов суспендирована в жидкой питательной среде, через которую при необходимости продувается воздух или другие газы;

По отношению к кислороду - различают аэробную, анаэробную и факультативно-анаэробную ферментацию по аналогии склассификацией самих микроорганизмов.

По отношению к свету - световая (фототрофная) и темновая (хемотрофная) ферментация.

По степени защищенности от посторонней микрофлоры - асептическая, условно асептическая и неасептическая ферментация. Иногда асептическую ферментацию называют стерильной, что неверно: в среде есть целевые микроорганизмы, но нет чужеродных.

Вусловно асептической ферментации допускается некоторый уровень попадания посторонней микрофлоры, которая способна сосуществовать с основной или по содержанию не превышает определенного предела.

По числу видов микроорганизмов - различают ферментации на основе монокультуры (или чистой культуры) и смешанное культивирование, в котором осуществляется совместное развитие ассоциации двух или более культур.

ПРОЦЕССЫ ФЕРМЕНТАЦИИ ПО СПОСОБУ ОРГАНИЗАЦИИ :

• периодические;
• непрерывные;
• объемно-доливные;
• периодические с подпиткой субстрата;

Все эти виды ферментации (по способу их организации) легко идентифицировать но способу загрузки сырья и выгрузки продукта.

В периодических процессах загрузка сырья и посевного материала в аппарат производится единовременно, затем в аппарате в течение определенного времени идет процесс, а после его завершения полученная ферментационная жидкость выгружается из аппарата.

В непрерывных процессах загрузка и выгрузка среды протекают непрерывно и одновременно, причем скорость подачи в аппарат свежей питательной среды равна скорости отбора из аппарата ферментационной жидкости. В итоге объем среды в аппарате сохраняется постоянным в течение длительного времени (рис. 4.2), теоретически - бесконечно, а практически - до какой-нибудь неполадки.

В объемно-доливных процессах ферментация в промежутках между загрузкой и разгрузкой аппарата протекает как периодическая, но после некоторого времени, определяемого по состоянию процесса, часть ферментативной среды выгружают и заменяю свежей средой.

В периодическом процессе с подпиткой субстрата часть среды загружается в начале ферментации, а другая часть добавляется Непрерывно по мере протекания процесса (рис. 4.5). Естественным завершением процесса является переполнение аппарата, поэтому необходимо переходить на строго периодический процесс с максимальным объемом среды и быстро завершать его.

БИОРЕАКТОРЫ (ФЕРМЕНТЕРЫ)

Рис. 4. Классификация ферментеров

Для глубинного культивирования бактерий в промышленных и лабораторных условиях применяют биореакторы или ферментеры. Ферментер (биореактор) - это прибор, осуществляющий перемешивание культуральной среды в процессе микробиологического синтеза, представляет собой герметический котел, в который заливается жидкая питательная среда. Ферментеры снабжены автоматическими приспособлениями, позволяющими поддерживать постоянную температуру, оптимальную рН и редокс-потенциал, дозированное поступление необходимых питательных веществ.

Применяется в биотехнологической промышленности при производстве лекарственных и ветеринарных препаратов, вакцин, продуктов пищевой промышленности (ферменты, пищевые добавки, глюкозные сиропы), а также при биоконверсии крахмала и производстве полисахаридов и нефтедеструкторов.

Различают механические, аэрлифтные и газо-вихревые биореакторы, а также аэробные (с подачей воздуха или газовых смесей с кислородом), анаэробные (без подачи кислорода) и комбинированные — аэробно-анаэробные.

ОБЩАЯ СХЕМА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Рис. 5. Схема обычного ферментера

Обычный ферментер представляет собой закрытый цилиндр, в котором механически перемешиваются среда вместе с микроорганизмами. Через него прокачивают воздух, иногда насыщенный кислородом. Температура регулируется с помощью воды или пара, пропускаемых по трубкам теплообменника. Конструкция ферментера должна позволять регулировать условия роста: постоянную температуру, pH (кислотность или щелочность) и концентрацию растворенного в среде кислорода.

1. Подготовка питательной среды

Питательная среда служит источником органического углерода - основного строительного элемента жизни. Микроорганизмы поглощают широкий спектр органических соединений - от метана (СH 4), метанола (СH 3 OH) и углекислоты (СO 2) до природных биополимеров. Кроме углерода клетки нуждаются в азоте, фосфоре и других элементах (K, Mg, Zn, Fe, Cu, Mo, Mn и др.) Важный элемент подготовки питательных сред - стерилизация с целью уничтожения всех посторонних микроорганизмов. Ее проводят термическим, радиационным, фильтрационным или химическим методами.

2. Получение чистых штаммов для внесения в ферментер.

Прежде чем начать процесс ферментации, необходимо получить чистую высокопродуктивную культуру. Чистую культуру микроорганизмов хранят в очень небольших объемах и в условиях, обеспечивающих ее жизнеспособность и продуктивность (обычно это достигается хранением при низкой температуре). Необходимо все время поддерживать чистоту культуры, не допуская ее заражения посторонними микроорганизмами.

3. Ферментация - основной этап биотехнологического процесса.

Ферментация - это вся совокупность операций от внесения микробов в подготовленную и нагретую до необходимой температуры среду до завершения биосинтеза целевого продукта или роста клеток . Весь процесс протекает в специальной установке - ферментере.

По окончании ферментации образуется смесь рабочих микроорганизмов, раствора непотребленных питательных компонентов и продуктов биосинтеза. Ее называют культуральной жидкостью или бульоном .

4. Выделение и очистка конечного продукта.

По завершении ферментации продукт, который желали получить, очищают от других составляющих бульона. Для этого используют различные технологические приемы: фильтрацию, сепарирование (осаждение частиц взвеси под действием центробежной силы), химическое осаждение и др.

5. Получение товарных форм продукта.

Последней стадией биотехнологического цикла является получение товарных форм продукта. Они представляют собой либо смесь, либо очищенный продукт (особенно если он предназначен для использования в медицинских целях).

На заметку:

ФАКТЫ О РАЗМНОЖЕНИИ БАКТЕРИЙ

При благоприятных условиях размножение микроорганизмов идет очень быстро. Считают, что бактерия делится пополам через каждые 20-30 мин. По подсчету ботаника Кона, при беспрепятственном размножении в течение 5 суток потомство одной бактерии средней величины (2 мк длины и 1 мк ширины) заняло бы объем, равный объему всех морей и океанов. Но размножение бактерий ограничено рядом факторов и таких фантастических размеров не достигает.

Чрезвычайно малые размеры бактерий и быстрота их размножения имеют огромное значение для понимания условий взаимодействия между микробами и окружающей средой. Объем воды в 0,001 мл способен вместить до 10 9 бактерий. При внесении такого количества бактерий в 1 мл воды в случае равномерного распределения их по всему объему на 1 л воды придется 10 6 бактерий или 1000 бактерий на 1 мл воды. Вот почему, например, ничтожное (!) количество зараженного болезнетворными бактериями вещества достаточно для распространения инфекционных заболеваний, передаваемых через воду.

Процесс изготовления чая - это последовательность взаимосвязанных шагов, в самом начале которых - свежесорванный лист, а в самом конце - то, что мы в торговле именуем «законченным» или «готовым» чаем. Шесть видов чая (зеленый, желтый, белый, улун, черный, и пуэр) имеют несколько сходных стадий обработки (такие как сбор, первичная сортировка, окончательная обработка, и т.п.), но имеют и нюансы, которые уникальны для одного или нескольких специфически приготовленных чаев. Окисление - это один из наиболее поздно описанных химических процессов, который должен протекать при изготовления одних видов чаев, и должен быть предотвращен при изготовлении других. Можно сказать, что все виды чая разделены на два больших класса в зависимости от того, участвует ли окисление в получении готового продукта, или нет.

Окисление в чае

Сначала дадим определение окислению. Окисление - это биохимический, энзимный процесс, во время которого поглощается кислород и (как следствие) происходит изменения веществ, участвующих в процессе. В случае со свежесобранными чайными листьями чая - веществ, содержащихся в чайных листьях. Окисление может быть спонтанным или контролируемым и приводить как к позитивным, так и к негативным изменениям. Хорошо знакомый пример спонтанного негативного окисления - это то, что случается, когда разрезаешь яблоко или банан, или оставляешь на открытом воздухе отрезанный кусочек листка. Незащищенные клетки поглощают кислород, размягчаются, и становятся коричневыми. Это наиболее простая форма окисления, с которой знакомо большинство людей. Если в процесс окисления не вмешиваться, то фрукт может просто высохнуть или сгнить, в зависимости от атмосферных условий. При простом разрезании яблока на кусочки и сушке их в дегидраторе (влагопоглотителе) можно наблюдать пример контролируемого негативного окисления, происходящего в процессе сушки. Потемнение отрезанной поверхности не считается эстетично привлекательным на рынке, так что изменения цвета иногда корректируют сернистыми соединениями или лимонной кислотой, но даже в этой ситуации (без видимых цветовых изменений) окисление все равно протекает.

Во время производства чая присутствует как спонтанное, так и контролируемое окисление. Спонтанное окисление протекает в течении стадии сушки чайного листа при изготовлении белого, улунского и черного чаев. Стадия контролируемого окисления, требующего особого внимания, является одной из наиболее важных этапов производства как улунов, так и черных чаев. В зеленых и желтых чаях окисление предотвращается методами тщательного пропаривания, сушки и/или прожаривания, которое также часто называют «деферментацией» (de-enzyming).

Окисление - это химический процесс, который требует избытка влажного, богатого кислородом воздуха. В производстве черного чая в помещениях для окисления должно производиться от 15 до 20 обменов увлажненного воздуха в течение часа для гарантированного полного окисление. Полифенолы в листе (чайные катехины) поглощают значительное количество кислорода, особенно в течении ранних стадий окисления. Окисление при производстве чая формально начинается с момента сушки чайного листа как спонтанное, и затем постепенно ускоряется последующими шагами, необходимыми для превращения свежего листа в готовый черный чай. После нескольких подготовительных этапов предварительно подготовленный лист готов для процесса контролируемого окисления, о котором часто ошибочно говорят как о «ферментации». В традиционном окислении сортированный лист рассыпают тонкими слоями (максимум от 5 до 8 см) на полу фабрики, на столах, на пористых поддонах - и это сходно с подсушиванием, которое делается на стадии первичного завяливания. Насыщение кислородом полифенолов начинает серию химических реакций с их участием, в конечном итоге производящих новые ароматические компоненты и обеспечивающие более «плотные» отличительные признаки настоя, характерные для черного чая. Во время первого и наиболее важного периода ферментативного окисления, фермент полифенола оксидазы и пероксидазы (группы окислительно-восстановительных ферментов, использующих в качестве акцептора электронов перекись водорода) воздействует на другие полифенолы, в результате этого воздействия появляются теафлавины. Эти красно-оранжевые соединения в дальнейшем воздействуют на полифенолы, производя теарубигины, они же химически ответственны за изменение цвета листа от зеленого к золотому, медному, коричнево-шоколадному. Теарубигины, тем временем, взаимодействуют с несколькими аминокислотами и сахарами в листе, создавая высокополимерные субстанции, которые развиваются в разнообразные и характерные ароматические компоненты, которые мы и рассчитываем иметь в черном чае.

В основном теафлавины привносят свежесть и яркость во вкус черного чая, в то время как теарубигины обуславливают его крепость, насыщенность и цвет.

В процессе окисления из чайного листа выделяется диоксид углерода и происходит повышение температуры массы окисляющихся листьев. Если температуре листа позволить подняться слишком высоко, то окисление выйдет из-под контроля; если температура слишком низко упадет, то окисление прекратится.

Массив чайных листьев в процессе управляемого окисления называется «дхул» (dhool). Окисление требует от 2 до 4 часов и может контролироваться опытным путем, а не научным. Хотя могут быть технические маркеры для определения ожидаемого завершения процесса, но также существует и множество параметров, характеризующих процесс и наблюдаемых «в живую». Поэтому лучшим методом определения момента полного окисления листа может быть экспертное визуально обонятельное наблюдение.

Чайный мастер должен контролировать толщину и равномерность слоя листьев, следить, чтобы температура была примерно 29 С, относительная влажность - 98%; и обеспечивать постоянную вентиляцию (15 или 20 полных смен воздуха в помещении в час). Также микроклимат должен быть полностью гигиеничен; бактерии могут испортить дхул.

При в процессе окисления обрабатываемый лист (дхул) получает прогнозируемую серию вкусовых параметров, свежий, насыщенный цвет и итоговую крепость. Чайный мастер может управлять окислением дхула в своей особенной манере, корректируя длительность окисления, допуская окисление в комбинации с изменением температуры/влажности в помещении для окисления. Большинство произведенных чаев дают сбалансированный настой в чашке с ярким настоем, хорошим интенсивным ароматом, и густой, насыщенной консистенцией. Когда чайный мастер определяет, что дхул окислился до желаемого уровня («полностью окисленный» - это степень, но не абсолютная), то критическая фаза контролируемого окисления останавливается завершающим процессом производства черного чая: сушкой.

Ферментация в чае

Ферментация - это важный компонент в изготовлении пуэров и прочих выдержанных чаев, таких как Люань, Любао, некоторых улунов, и т.д. Рассказ о ферментации в чаепроизводстве удобнее всего вести на примере производства пуэров. Давайте изучим, что такое ферментация и почему тщательная и искусная ферментация неотделима от производства традиционных высококачественных пуэров. Несмотря на то, что производство пуэров - это одна из старейших и простейших форм чаепроизводства, мир пуэров сложен и обширен настолько, что стал предметом пристального внимания чайных экспертов и требует особой тщательности в изучении. В любом случае мы не будем здесь исследовать специфическую комплексность производства пуэров различных типов, так как в этой статье предлагается рассматривать только более основное описание ферментации и окисления.

Ферментация - это микробная активность (деятельность) с вовлечением тех или иных видов бактерий. По определению ферментация происходит наиболее легко в отсутствии кислорода, хотя для старения незрелого шэн-пуэра идеально некоторое воздействие и окружающей среды. Несмотря на то, что обилие кислорода требуется для большинства стадий при изготовлении чая, подверженность к воздействию кислородом в производстве пуэра часто снижается или устраняется после стадии сушения чайного листа. Лист, который трансформируется в пуэр, должен быть подвергнут воздействию бактерий (или располагает бактериями по природе своей) подходящих для прохождения ферментации.

Как и в случае производства «сброженного» яблочного сидра или сыра Рокфор, необходимые для активности микроорганизмов бактерии начинают естественное воспроизводство на открытом воздухе и\или внутри специального помещения для ферментации (сидровый «домик» или камера для созревания сыров). В случае с пуэром бактерии, требующиеся и для инициирования, и для поддержания брожения находятся в следующих местах.

1. На поверхности самого листа со старых деревьев в первобытном лесу, где растут крупнолистовые деревья - наиболее известные из них в районе Сишуанбаньны на юго-западе провинции Юньнань в Китае.
2. В помещении для производства чая с контролируемым климатом, в которых «сырой (шэн) мао-ча» временно складируется в ожидании прессования; в кучах из «мао-ча» при искусственной ферментации готового (шу) пуэра; или во влажном, насыщенным паром климате, в котором пуэр проходит запрессовку.
3. В сухих прохладных помещениях, где блины шэн пуэра хранятся для пост-ферментации и старения под тщательным контролем.

Во время фазы ферментации в производстве пуэра должно сойтись несколько важных факторов. Во время сбора урожая на самом листе, который соответствует нормам, должны иметься «дикие» бактерии - их может быть очень много или очень мало, и от этого тоже будет зависеть качество чая. Лист предназначенный для того, чтобы стать пуэром («маоча», прошедший сушку-завяливание, обжаривание до «убийства зелени» (sa cheen, шацин), сминание (ro nien, жоунянь), и затем частично высушенный лист), складывают в мешки и располагают эти мешки друг на друге в ожидании прессования в насыщенном бактериями пару; или, в случае готового шу пуэра, сваливается в кучи в помещениях, подвергаясь внешнему воздействию. В отличие от невысоких, пористых куч листьев, собранных для окисления, кучи мао-ча, в которых стимулируется искусственная ферментация шу пуэра, заскирдованы плотно, компактно, и с минимальной площадью открытой поверхности. Куча маоча нечасто перемешивается - чтобы дать «отдых» листьям (и не дать ферментации зайти слишком далеко), снабдить бактерии необходимым им кислородом и обеспечить температуру, желательную для благоприятного роста микробов и заданного преобразования листа. В процессе ферментации пуэра кучи часто накрывают - для того, чтобы повысить температуру происходящих в листьях процессов.

Можно представить легкое замешательство в которое приводит чайных торговцев наблюдение за процессами сушки, окисления и ферментации. Наблюдая перемешивание кучи листьев на полу, кучи листьев в траншеях или на настилах, начинающие чаеторговцы могут быть ошарашены тем, что процессы, происходящие при производстве чая, рудиментарны и кустарны (эта кустарность усугубляется нежеланием китайцев объяснять свои «секреты»). И, хотя за последние 75 лет много чего было описано, четко разделить процессы сушки, ферментации и окисления (и, соответственно, четко ими управлять) пока затруднительно.

Крайне важно, чтобы и потребители и чаеторговцы знали характерные различия окисления от ферментации. Эти процессы должны быть понятны и не должны затеряться в выкрутасах чайной терминологии или маркетинга.

Хорошим признаком, отличающим хорошего торговца, является его понимание сути производства белого, улунского и черного чаев, которые очень зависимы от процессов сушки и окисления. Использование терминов «окисление» и «ферментация» недолжным образом способствует путанице у любителей чая. Вдобавок те, кто правильно может идентифицировать, какой тип пуэра предлагается для закупки, и какие условия необходимы для полного завершения незрелого шэн пуэра в его максимальном развитии (продолжительное вызревание, выдержка, и старение), обеспечивают себя надежной закупочной базой. Для чайных энтузиастов, знание - сила, чайный мир становится все более доступным, и знание гарантирует нам все более качественный чай, и много свяких других радостных моментов настоящего удовольствия от выпитого любимого напитка.

(Еще больше информации о производстве чая и разъяснения окислительных процессов в разных типах чаев можно найти в книге The Tea Story; A Cultural History and Drinking Guide by Mary Lou Heiss and Robert J. Heiss, Ten Speed Press October 2007)

* Формулировку «Нет окисления» следует понимать как «Почти нет окисления». Это такое примечание переводчиков.

Ключевые слова

Аннотация научной статьи по животноводству и молочному делу, автор научной работы - Бабичева Ирина Андреевна, Мустафин Рамис Зуфарович

Изучено воздействие штаммов пробиотических препаратов Бацелл и Лактомикроцикол на рубцовое содержимое . Препараты включают в себя живые лактобактерии, бифидобактерии, незаменимые аминокислоты, органические кислоты, витамины, микроэлементы и биологически активные вещества. Для опыта с микробиологическим препаратом Бацелл были подобраны бычки казахской белоголовой породы, к основному рациону животных опытных групп добавляли пробиотик в дозах 15, 25 и 35 г/гол. в сутки. Препарат Лактомикроцикол вводили в основной рацион молодняка красной степной породы в дозах 10 г/гол/сут. в течение 3 мес.; 10 г в первые 7 сут., затем недельный перерыв и так в течение 3 мес; 10 г в первые 7 сут., затем 1 раз в декаду в течение 3 мес. В ходе исследования было отмечено смещение показателя концентрации водородных ионов в преджелудках животных в кислую сторону на 3,2-3,6% при скармливании Бацелла, что, по мнению авторов, объясняется увеличением концентрации ЛЖК в жидкости рубца бычков на 26,7%. Использование в составе рациона мультиэнзимного препарата Бацелл способствовало снижению концентрации аммиака в рубце, причём это снижение было заметно только у животных, получавших пробиотик в дозах 25 и 35 г/гол.в сутки. Скармливание кормовой добавки Лактомикроцикол также оказало влияние на рубцовое содержимое у подопытных животных. Анализ данных, полученных в результате эксперимента, позволил выявить, что наибольшая концентрация ЛЖК в рубцовой жидкости наблюдалась у бычков, к основному рациону которых добавляли 10 г пробиотика в первые 7 сут., затем делали недельный перерыв и так проводили в течение 3-х месяцев. В содержимом рубца этих животных выявлено больше летучих жирных кислот до кормления (на 3,6-8,6%), а также после кормления (на 2,8-13,4%). Результаты исследования рекомендуется использовать в хозяйствах Оренбургской области и других регионов, имеющих сходные условия содержания и выращивания молодняка крупного рогатого скота казахской белоголовой породы и красной степной породы.

Похожие темы научных работ по животноводству и молочному делу, автор научной работы - Бабичева Ирина Андреевна, Мустафин Рамис Зуфарович

• Воздействие пробиотика на рубцовое содержимое молодняка красной степной породы

  2014 / Никулин Владимир Николаевич, Мустафин Рамис Зуфарович, Биктимиров Ринат Аптлажанович
• 2016 / Христиановский Павел Игоревич, Гонтюрёв Владимир Анисимович, Иванов Сергей Анатольевич

• Биохимические и микробиологические показатели содержимого рубца у бычков при использовании лактоамиловорина и селенита натрия

  2014 / Биктимиров Ринат Аптлажанович

• Характеристика рубцового пищеварения жвачных животных при введении в рацион металлорганических комплексов

  2017 / Курилкина Марина Яковлевна, Холодилина Татьяна Николаевна, Муслюмова Дина Марсельевна, Атландерова Ксения Николаевна, Поберухин Михаил Михайлович

• Особенности рубцового пищеварения бычков при скармливании различных доз кватерина

  2010 / Бабичева Ирина Андреевна

• Влияние жиросодержащей добавки Палматрикс на процессы рубцового пищеварения бычков и эффективность использования ими питательных веществ рациона

  2018 / Левахин Юрий Иванович, Нуржанов Баер Серекпаевич, Рязанов Виталий Александрович, Поберухин Михаил Михайлович

• Содержимое рубца молодняка крупного рогатого скота при скармливании микродобавок селена и йода

  2016 / Прохоров О.Н., Зубова Т.В., Колокольцова Е.А., Сапарова Е.И.

• Влияние различных способов скармливания смесей сахаросодержащих компонентов на течение пищеварительных процессов в рубце

  2011 / Казачкова Надежда Михайловна

• Использование питательных веществ корма бычками при скармливании различных доз пробиотика Бацелл

  2013 / Ворошилова Лариса Николаевна, Левахин Владимир Иванович

• Влияние Ксиланита, Фоспасима и настойки пустырника на метаболические и функциональные показатели в организме кроликоматок при длительной транспортировке

  2016 / Ибрагимова Людмила Леонидовна, Исмагилова Эльза Равильевна

BACTERIAL FERMENTATION OF NUTRIENTS IN THE RUMEN OF CATTLE FED DIETS SUPPLEMENTED WITH PROBIOTIC PREPARATIONS

The effect of strains of the Bacell and Lactomicrotsikol probiotic preparations on the rumen contents of young cattle has been studied. The preparations include live lactobacteria, bifidobacteria, essential amino acids, organic acids, vitamins, minerals and biologically active substances. Kazakh White-Head steers were selected for the trials to test the microbiological Bacell preparation, which was added to the basic diet of animals of experimental groups in the doses of 15, 25 and 35 g/head a day. The Lactomicrotsikol supplement was introduced into the basic diet of the Red Steppe young animals in the doses of 10 g/head during 3 months; 10 g in the first 7 days, then a weekly interval, this mode of feeding being repeated during 3 months; then again 10 g in the first 7 days after the above three months, which was followed by once a decade feeding of the supplement for 3 months more. In the course of studies there was observed a shift of the hydrogen ions concentration index in the animals’ gizzards to the acidic side at 3.2-3.6%, when the Bacell preparation was fed, which is believed to be due to the increase of volatile fatty acids (VFA) concentration in the rumen fluid of steers by 26.7%. The inclusion of the multi-enzyme Bacell preparation into the diet stimulated the decrease of ammonia concentration in the rumen , this reduction having been observed only in animals obtaining the probiotic in doses of 25 and 35 g/day per head. The Laktomicrotsikol supplement fed to the animals influenced the ammonia content in the rumen of animals under study. The analysis of findings obtained as result of trials conducted revealed that the highest concentration of VFA in rumen fluid was observed in steers fed the basic diet supplemented with 10 g of the above probiotic in the first 7 days, followed with a week interval, with this mode of feeding having been repeated during the period of 3 months. In the rumen contents of these animals there was observed more volatile fatty acids before feeding (at 3.6-8.6%), and after feeding (at 2.8-13.4%) the probiotic . It is recommended to use the data, obtained in the course of studies, on the farms of Orenburg region and of other regions with similar conditions of Kazakh White-Head and Red Steppe young cattle management.

Текст научной работы на тему «Бактериальная ферментация питательных веществ в рубце при использовании пробиотических препаратов»

контрольной гр. прослушивали жёсткое везикулярное дыхание, сопровождающееся кашлем. На лапках образовались зачёсы. У двух кроликов был отмечен сильный, громкий, короткий, поверхностный кашель, область гортани припухла, температура тела повысилась (44,2°С), что свидетельствовало о воспалении гортани и трахеи. В III гр. соответствующие признаки ринита были отмечены только у двух особей, остальные находились в здоровом состоянии. У кроликоматок IV и V групп клинические признаки ринита не проявились.

Вывод. Введение перед транспортировкой препарата Ксиланит в дозе 0,45 мл на голову или гомеопатического препарата Фоспасим, 0,4 мл на голову, дважды - перед транспортировкой и после выгрузки в первый день адаптации, далее перорально по 12-13 капель ежедневно в течение 7 сут. предупреждает нарушение метаболических и функциональных изменений в организме и тем самым снижает эмоциональный стресс, улучшает процесс адаптации кроликоматок калифорнийской породы при длительной транспортировке.

Литература

1. Исмагилова Э.Р., Ибрагимова Л.Л. Применение гомеопатического препарата «Фоспасим» для повышения адаптационной способности кроликов при транспортировке // Фундаментальные исследования. 2013. № 8 (ч. 2). С. 376-379.

2. Ибрагимова Л.Л., Исмагилова Э.Р. Гистоструктура миокарда и надпочечников кроликов при транспортировке и применении препарата протектора // Фундаментальные исследования. 2013. № 10 (ч. 3). С. 164-167.

3. Магер С.Н., Напримеров В.А., Смирнов П.Н. Влияние стресс-факторов на воспроизводительную способность крупного рогатого скота // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. 2005. № 2. С. 49.

4. Сапожникова О.Г., Оробец В.А., Славецкая Б.М. Гомеопатическая коррекция стресса // Международный вестник ветеринарии. 2010. № 2. С. 44-46.

5. Крылов В.Н., Косилов В.И. Показатели крови молодняка казахской белоголовой породы и её помесей со светлой аквитанской // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2009. № 2 (22). С. 121-125.

6. Литвинов К.С., Косилов В.И. Гематологические показатели молодняка красной степной породы // Вестник мясного скотоводства. 2008. Т. 1. № 61. С. 148-154.

7. Траисов Б.Б. Гематологические показатели мясо-шёрстных овец / Б.Б. Траисов, К.Г. Есенгалиев, А.К. Бозымова, В.И. Косилов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 3 (35). С. 124-125.

8. Антонова В.С., Топурия Г.М., Косилов В.И. Методология научных исследований в животноводстве. Оренбург, 2011. 246 с.

Бактериальная ферментация питательных веществ в рубце при использовании пробиотических препаратов

И.А. Бабичева, д.б.н., Р.З. Мустафин, к.б.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ

Многообразные превращения питательных веществ в преджелудках жвачных животных происходят под действием различных видов микроорганизмов . При этом, проходя ряд полиступенчатых преобразований, в рубце образуется много метаболитов, одни из которых становятся для организма пластическим и энергетическим материалом, другие же превращаются в микро-биальный полноценный белок, являясь основным источником необходимых биологически активных веществ и незаменимых аминокислот .

Поэтому для обеспечения полигастричных животных нормальным питанием прежде всего следует создать оптимальные условия для развития микрофлоры . Степень интенсивности её жизнедеятельности зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются концентрация водородных ионов среды, состояние стенок слизистой рубца, а также количество метаболитов корма в преджелудках .

Целью исследований было изучение воздействия штаммов пробиотических препаратов Бацелл и Лактомикроцикол на рубцовое содержимое молодняка крупного рогатого скота.

Материал и методы исследования. Для опыта с микробиологическим препаратом Бацелл были

подобраны бычки казахской белоголовой породы. Различия по группам заключались в том, что бычки опытных групп, в отличие от контрольных сверстников, к основному рациону дополнительно получали пробиотик в дозах соответственно 15, 25 и 35 г/гол. в сутки.

Влияние пробиотика Лактомикроцикол на степень интенсивности микробиологических процессов в рубце жвачных оценивали на молодняке красной степной породы. В рацион телят опытных групп включали пробиотик по разработанной схеме.

Исследование по изучению влияния пробиоти-ческих препаратов Бацелл и Лактомикроцикол на рубцовое содержимое бычков проводили в хозяйствах Оренбургской области. В опытах использовали препараты, включающие живые лактобактерии, бифидобактерии, незаменимые аминокислоты, органические кислоты, витамины, микроэлементы и биологически активные вещества.

Результаты исследования позволили установить, что скармливание в составе рациона различного количества кормовой добавки Бацелл, как источника ферментов протеолитического, амилолитического и целлюлозолитического действия, повлияло на степень интенсивности микробиологических процессов (табл. 1).

В частности, концентрация водородных ионов у животных контрольной и I опытной гр. была практически на одном уровне, разница не пре-

1. Концентрация основных метаболитов бактериальной ферментации в рубце животных при употреблении кормовой добавки Бацелл через 3 час. после кормления, (X±Sx)

Показатель Группа

контрольная I опытная II опытная III опытная

рН ЛЖК, ммоль/100 мл Аммиак, ммоль/100 мл 6,89±0,13 7,80±0,10 23,70±0,74 6,87±0,17 8,03±0,13 22,81±0,70 6,65±0,10 9,88±0,11 19,45±0,83 6,68±0,15 9,84±0,11 19,50±0,57

2. Схема опыта при применении кормовой добавки Лактомикроцикол

Группа Количество животных, гол. Исследуемый фактор

Контрольная I опытная II опытная III опытная 10 10 10 10 основной рацион ОР +10 г пробиотика на гол/сут в течение 3 мес. ОР +10 г пробиотика в первые 7 сут., затем недельный перерыв и так в течение 3 мес. ОР +10 г пробиотика в первые 7 сут., затем 1 раз в декаду в течение 3 мес.

3. Биохимические показатели содержимого рубца при скармливании Лактомикроцикола (X±Sx)

Показатель Группа

контрольная I опытная II опытная III пытная

ЛЖК, ммоль/100мл

до кормления через 3 часа 6,4±0,98 8,24±0,27 6,63±1,18* 8,47±0,36 6,95±0,93* 9,35±0,26 6,7±0,27* 8,94±0,23

Аммиак, ммоль/л

до кормления через 3 часа 20,6±0,31 22,67±0,17 20,87±0,61 22,8±0,30 21,6±0,64 24,0±0,12 21,07±0,38* 22,9±0,26

рН до кормления через 3 часа 7,13±0,02 6,79±0,01 7,11±0,01* 6,75±0,01 7,1±0,01* 6,71±0,01 7,11±0,01* 6,73±0,01

Примечание: * - Р < 0,05, разница с контролем достоверна

вышала 0,2-0,4%, тогда как у молодняка II и III I

опытных гр. этот показатель сместился в кислую а

сторону на 3,2-3,6% (Р>0,05). Снижение рН, б

вероятно, связано с увеличением концентрации ч

ЛЖК в жидкости рубца бычков II и III опытных р

гр., которое было на 26,7 и 26,2% (Р>0,05) выше, д

чем у сверстников контрольной гр. Концентрация с летучих жирных кислот в рубце у них находилась на

одном уровне и составила в среднем 9,86 ммоль/л, I

что было выше на 1,83 ммоль/л, или на 22,8% у

(Р>0,05), чем в I опытной гр. г

Использование в составе рациона мультиэн- р

зимного препарата способствовало снижению р

концентрации аммиака в рубце, причём это сни- п жение было заметно только во II и III опытных

гр. Скармливание 15 г/гол/сут этой кормовой до- э

бавки не оказало воздействия на протеолитическую т

активность микрофлоры, что хорошо видно по б содержанию аммиака, которое было практически

одинаковым с контрольными показателями. Раз- б

ница по концентрации аммиака в рубце бычков т

контрольной и II опытной гр. составляла 21,9% ч

(Р<0,05), а молодняка контрольной и III опытной п

гр. - 21,6% (Р<0,05) в пользу контрольной гр. г

Количество образовавшегося через 3 часа после к

кормления аммиака в рубце животных I опытной I

гр. было выше соответственно на 17,3 (Р>0,05) и с

17,0% (Р<0,05), чем у аналогов II и III опытных д

гр., и на 3,9% (Р>0,05) ниже, чем в рубце молод- г

няка контрольной гр. Уменьшение концентрации аммиака в рубце животных II и III гр., видимо, было связано с усилением работы амилолити-ческой микрофлоры, приводящей к снижению рН в кислую сторону и замедлению активности действия протеолитической микрофлоры и их ферментов.

Скармливание кормовой добавки Лактомикро-цикол оказало влияние на рубцовое содержимое у подопытных животных. Бычки контрольной гр. получали основной рацион, питательность которого соответствовала установленным нормам, а в рацион телят опытных групп включали пробиотик по схеме (табл. 2).

Анализируя данные, полученные в результате эксперимента, выяснили, что наибольшая концентрация ЛЖК в рубцовой жидкости наблюдалась у бычков II опытной гр. (табл. 3).

У животных опытных групп в содержимом рубца было больше ЛЖК до кормления на 3,6-8,6%, а также после кормления - на 2,8-13,4%. Полагаем, что большее количество ЛЖК связано с тем, что положительная микрофлора рубцового содержимого более активно участвовала в процессе брожения клетчатки, который ведёт к образованию ЛЖК. Концентрация ЛЖК повлияла на среду рубцового содержимого. Если значение рН рубцового содержимого до кормления у бычков контрольной группы имело слабощелочной характер, то после

кормления среда содержимого рубца стала близка к нейтральной.

Концентрация аммиака до кормления в рубце бычков опытных групп при скармливании Лак-томикроцикола была больше, чем у особей контрольной гр.: I опытной - на 1,3%, II опытной -на 4,85%, III опытной - на 2,85%. Через 3 час. после кормления концентрация аммиака в рубце бычков I опытной гр. превышала показатель в контрольной гр. на 0,57%, II опытной - на 5,87%, III опытной - на 1,01%.

Установлено, что животные опытных групп отличались незначительным снижением уровня рН. При этом повышалась концентрация летучих жирных кислот при незначительном изменении их соотношения. Уровень аммиака и фракционный состав ЛЖК в рубце бычков опытных групп изменялся в пределах физиологической нормы.

Вывод. Препараты Бацелл, Лактомикроцикол положительно воздействуют на микробную ферментацию питательных веществ рубца жвачных животных.

Литература

1. Бабичева И.А., Никулин В.Н. Эффективность использования пробиотических препаратов при выращивании и откорме бычков // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 1 (45). С. 167-168.

2. Левахин В.И., Бабичева И.А., Поберухин М.М. и др. Использование пробиотиков в животноводстве // Молочное и мясное скотоводство. 2011. № 2. С. 13-14.

3. Антонова В.С., Топурия Г.М., Косилов В.И. Методология научных исследований в животноводстве. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2011. 246 с.

4. Миронова И.В., Косилов В.И. Переваримость коровами основных питательных веществ рационов коров чёрно-пёстрой породы при использовании в кормлении пробиотической добавки Ветоспорин-актив // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 2 (52). С. 143-146.

5. Миронова И.В. Эффективность использования пробиотика Биодарин в кормлении тёлок / И.В. Миронова, Г.М. Дол-женкова, Н.В. Гизатова, В.И. Косилов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 3 (59). С. 207-210.

6. Мустафин Р.З., Никулин В.Н. Биохимическое обоснование применения пробиотика при выращивании молодняка КРС // Сборник научных трудов Всероссийского института овцеводства и козоводства. 2014. Т. 3. № 7. С. 457-461.

7. Никулин В.Н., Мустафин Р.З., Биктимиров Р.А. Воздействие пробиотика на рубцовое содержимое молодняка красной степной породы // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 1 (84). С. 96-100.

8. Косилов В.И., Миронова И.В. Эффективность использования энергии рационов коровами черно-пёстрой породы при скармливании пробиотической добавки Ветоспорин-актив // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 2 (52). С. 179-182.

9. Батанов С.Д., Ушакова О.Ю. Пробиотик Бацелл и пробио-тик Лактацид в рационах молочных коров // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2013. № 11. С. 26-34.

10. Мамбетов М.М., Шевхушев А.Ф., Шейкин П.А. Конверсия корма в прирост туши крупного рогатого скота // Вестник ветеринарии. 2002. № 2 (23). С. 60-64.

Эффективность сезонных отёлов коров мясного направления продуктивности

П.И. Христиановский, д.б.н., профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; В.А. Гонтюрёв, к.с.-х.н., ФГБНУ ВНИИМС; С.А. Иванов, председатель, СПК (колхоз) «Аниховский», Оренбургская область

В последние годы интерес к мясному скотоводству у сельхозпроизводителей РФ значительно возрос, причём не только в районах, которые всегда специализировались на мясном скотоводстве. Мясной скот стали разводить во многих областях Нечерноземья - в Брянской, Тульской, Калужской, Тверской и др. областях, т.е. в традиционной зоне молочного скотоводства.

В современных условиях мясное скотоводство может стать рентабельной отраслью производства. Мясной скот может использовать скудные степные пастбища, хорошо переносит высокие и низкие температуры, менее требователен к составу рациона, сохранность молодняка мясных пород обычно выше, чем молочных. Помещения для мясного скота более просты и дёшевы. Кроме того, мясное скотоводство может сочетаться с молочным скотоводством или другими отраслями животноводства, которые будут дополнять друг друга .

В мясном скотоводстве наиболее технологичными являются туровые (сезонные) отёлы. Уплотне-

ние сроков отёлов коров позволяет получать телят в более благоприятный период и в дальнейшем формировать однородные гурты молодняка . В связи с этим была определена цель исследования - изучить эффективность сезонных отёлов коров мясного направления продуктивности.

Материал и методы исследования. Материалом для исследования являлись коровы и нетели казахской белоголовой породы из стада СПК (колхоз) «Аниховский» Адамовского района Оренбургской области. Для достижения сезонных отёлов быки в хозяйстве содержатся в маточных гуртах с января по июль. Ежегодно в сентябре проводится гинекологическое обследование коров на стельность и выявление причин бесплодия. Одновременно выполняется бонитировка маточного поголовья, проводится выбраковка коров по непригодности к воспроизводству и зоотехническим показателям .

При проведении исследования были применены методы ректальной диагностики стельности и анализа производственных показателей.

Результаты исследования. В СПК (колхоз) «Аниховский» растёл коров проходит с ноября по февраль, т.е. в стойловый период. При этом контролируется получение приплода, а сами телята находятся под наблюдением. В марте отёл должен

Использование: микробиологическая и пищевая промышленность. Сущность изобретения: Способ задержки роста бактерий в средах спиртовой ферментации осуществляют добавлением полиэфирного ионофорного антибиотика в ферментационную среду в концентрации 0,3-3,0 частей на миллион. 2 з.п.ф-лы, 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к способу задержки роста бактерий в спиртовых ферментационных средах. Известно, что установки спиртовой ферментации не работают в стерильных условиях и поэтому могут содержать популяции бактерий, которые достигают концентрации от 10 4 до 10 6 микроорганизмов/мл, а в экстремальных случаях и больше. Эти микроорганизмы могут принадлежать к семейству молочных бактерий, но также могут включать и другие виды микроорганизмов, такие как streptococcus, bacillus, pediococcus, clostridium или leuconostoc (см. табл. 1). Все эти бактерии обладают способностью образовывать органические кислоты. Если концентрация бактерий в популяции превышает 10 6 микроорганизмов/мл, образование органических кислот может достичь значительного уровня. При концентрациях выше 1 г/л такие органические кислоты могут препятствовать росту и ферментации дрожжей и приводить к снижению производительности установки на 10-20% или более. В некотором сырье, таком как, вино, сидр, или продукты их производства, такие бактерии могут также превращать глицерин в акролеин, который является канцерогенным соединением попадающим в конечный спиртовый продукт, предназначенный для потребления людьми. Таким образом, для предупреждения отрицательных эффектов, обусловленных избыточным ростом бактерий в ферментационной среде необходимы бактериостатические и/или бактерицидные способы, которые не оказывают отрицательного влияния на процесс ферментации. Известно использование с этой целью антибиотиков, таких как пенициллин, лактоцид, низин, которые вводят в ферментационные среды, в частности, из меласс, крахмала и зерна при производстве спирта (1). Недостаток таких способов заключается либо в невысокой активности антибиотика, либо в том, что некоторые антибиотики (пенициллин) приводят к образованию мутантных штаммов, резистентных к действию антибиотика. Задача изобретения - устранение указанных недостатков. Эта задача решается с помощью предлагаемого способа, согласно которому вводят в ферментационную среду полиэфирный ионофорный антибиотик бактериостатического или бактерицидного агента. Способ настоящего изобретения может быть использован с широким спектром ферментационных сред, в том числе таких, как сок сахарной свеклы, сок сахарного тростника, разбавленная меласса сахарной свеклы, разбавленная меласса сахарного тростника, гидролизат зерновых (например, кукурузы или пшеницы), гидролизат крахмальных клубней (например, картофеля или топинамбура), вино, побочные винные продукты, сидр, а также его побочные продукты. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы любые крахмал- или сахар- содержащие материалы, которые могут быть подвергнуты ферментации с помощью дрожжей с выходом спирта (этанола). Достигаемый в результате контроль за содержанием бактерий или в значительной степени уменьшает проблемы, вызываемые присутствием бактерий и продуцируемых ими органических кислот. Полиэфирные ионофоры, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, не оказывают отрицательного воздействия на дрожжи (saccharomices sp.) и на процесс ферментации. Полиэфирные ионофорные антибиотики, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, представляют собой любые антибиотики, которые не оказывают значительного влияния на дрожжи и которые обладают бактериостатическим и/или бактерицидным действием на бактерии ферментационной среды, продуцирующие органические кислоты. Наиболее полезными в настоящем изобретении являются антибиотики, которые эффективны в отношении бактерий, перечисленных в табл. 1 (см. выше). Предпочтительными полиэфирными ионофорными антибиотиками являются монензин, лазалозид, салиномицин, наразин, мадурамицин и семдурамицин. Более предпочтительными являются монензин, лазалозид и салиномицин, однако, наиболее предпочтительным антибиотиком является монензин. Ферментационные среды, которые могут быть эффективно обработаны по способу настоящего изобретения включают такое сырье, как, например, сок сахарной свеклы, сок сахарного тростника, разбавленная меласса сахарной свеклы, разбавленная меласса сахарного тростника, гидролизат зерновых (например, кукурузы или пшеницы), гидролизат крахмальных клубней (например, картофеля или топинамбура), вино, побочные продукты виноделия, сидр и побочные продукты при его получении. Следовательно, в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы любые крахмал- или сахар-содержащие материалы, которые могут быть подвергнуты ферментации с помощью дрожжей с выходом спирта (этанола). Полиэфирные ионофорные антибиотики являются высокостабильными соединениями. Они не способны легко разлагаться с течением времени или при высокой температуре. Это имеет значение для установок по ферментации, так как: 1. они сохраняют активность в течение многих дней в обычных условиях работы установки ферментации; 2. они сохраняют активность при высоких температурах, имеющих место в процессе ферментативного гидролиза, предшествующего ферментации зерновых или клубней (например, 2 ч при 90 o C или 1,5 ч при 100 o C). Эти соединения коммерчески доступны и поставляются фармацевтическими фирмами. Были проведены опыты с различными полиэфирными ионофорными антибиотиками, такими как монензин, лазалозид и салиномицин, с использованием сырья для ферментации на основе мелассы сахарной свеклы. Проведенные эксперименты подтвердили существование бактериостатических или бактерицидных концентраций, которые лежат в интервале от приблизительно 0,5 до 1,5 частей на миллион. При бактериостатических условиях рост популяции бактерий прекращается и может быть обнаружено, что содержание органических кислот в популяции не увеличивается. При бактерицидных концентрациях популяция бактерий уменьшается и, следовательно, концентрация органических кислот не увеличивается. Согласно способу настоящего изобретения в ферментационную среду вводят бактериостатический или бактерицидноэффективное количество, по меньшей мере, одного полиэфирного ионофорного антибиотика. Предпочтительно, в ферментационную среду вводят, по меньшей мере, один полиэфирный ионофорный антибиотик в концентрации приблизительно от 0,3 до 3 частей на миллион. В наиболее предпочтительном варианте концентрация полиэфирного ионофорного антибиотика составляет приблизительно от 0,5 до 1,5 частей на миллион. Полиэфирный ионофор согласно изобретению предотвращает или ингибирует рост бактерий в ферментационной среде, не влияя при этом на дрожжи, при концентрации до 100 частей на миллион. Бактериальная флора может поддерживаться при концентрации 10 4 микроорганизмов/мл и ниже, что приводит к практически полному прекращению образования органических кислот. Следовательно, бактерии не могут в значительной степени уменьшить спиртовую ферментацию. При этих условиях бактерии обычно не способствуют образованию акролеина. При концентрациях около 0,5 частей на миллион антибиотик обладает бактерицидным действием и, следовательно, делает возможным достижение пониженного содержания бактерий. На фиг. 1 показано уменьшение популяции бактерий в разбавленной мелассе после добавления монензина; на фиг. 2 - влияние монензина на популяцию бактерий в непрерывном процессе ферментации на промышленной установке. Пример 1. Влияние монензина на концентрацию Lachobacillus buchneri. К разбавленной мелассе сахарной свеклы добавляют в различных концентрациях монензин и измеряют кислотность и концентрацию микроорганизмов. Полученные результаты представлены в табл. 2. Пример 2. Стабильность и бактерицидное действие монензина в соке мелассы. В разбавленный сок мелассы, содержащий 10 6 микроорганизмов/мл вводят монензин в концентрации 1 часть на миллион. На фиг.1 показано уменьшение популяции бактерий через 20 дней при температуре 33 o C. Возобновление роста бактерий не наблюдалось. Эти данные показывают, что монензин сохраняет активность в течение 20 дней при температуре 33 o C в нормальных условиях работы установки ферментации. Пример 3. Промышленное использование монензина. Еще один пример настоящего изобретения представлен на фиг.2. Он относится к установке спиртовой ферментации, которая работает в непрерывном режиме. Ферментационной средой является меласса, содержащая 14% сахара (около 300 г/л). Скорость потока составляет 40-50 м 3 /ч, температура - 33 o C. На 7 день загрязненность микроорганизмами превышает 10 6 микроорганизмов/мл. На 8 день начинают обработку введением в бродильный аппарат активного количества монензина (растворенного в этаноле). Эту концентрацию монензина поддерживают в течение 24 ч введением обогащающего сырья, содержащего монензин в той же концентрации. На 9 день добавление монензина в сырье прекращают. Сразу же после начала обработки популяция бактерий начинает быстро уменьшаться. Это снижение продолжается до 10-го дня, то есть в течение 24 ч после окончания обработки. На этой стадии монензин вымывается из ферментационной среды и рост бактерий медленно возобновляется. Он поддается контролю в течение последующих 15 дней, однако, это обусловлено уменьшенным уровнем загрязнения после обработки.

Формула изобретения

1. Способ задержки роста бактерий в средах спиртовой ферментации путем добавления антибиотика в ферментационную среду, отличающийся тем, что в качестве антибиотика используют полиэфирный ионофорный антибиотик. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиэфирный ионофорный антибиотик добавляют в ферментационную среду в концентрации 0,3 3,0 млн -1 . 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что антибиотик добавляют в ферментационную среду на основе сока или мелассы сахарной свеклы или сахарного тростника, либо крахмального гидролизата из хлебных злаков или клубневых культур, либо сред виноделия или изготовления сидра.