Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время производится множество продуктов функционального питания, лекарственных средств, биологически активных добавок и других объектов, которые содержат микроорганизмы пробиотического действия (Лыкова, 2004; 2005; Данилевская, 2005; Похиленко, Перелыгин, 2007; Перепелкин, 2010). Такие препараты, например, созданные на основе бактерий рода Bacillus, используются для профилактики микотоксикозов, в качестве компонентов вакцин и минерально-витаминных добавок, при переработке и биологическом обеззараживании органических отходов, для получения биоорганических удобрений и пр. (Бугаенко, 1999; Неустроев и др., 2007; Нгуен, Разумовская, 2009).
Пробиотические препараты способны улучшать процессы пищеварения, обмен веществ, продуктивность животных, получать экологически безопасные продукты питания (Vassalo et al., 1997; Zani et al., 1998; Adami, Cavazzoni, 1999; Kyriakis et al., 1999).
В последнее время особую актуальность для сельского хозяйства и пищевой промышленности приобрели пробиотические препараты липолитического действия, так называемые моющие или чистящие пробиотики. Они используются для удаления жировых отходов на различных технологических стадиях производства продуктов питания, обеспечивают комфортные условия в местах содержания скота и птицы, препятствуют возникновению незаразных и заразных болезней, легко биоразлагаемы, безвредны для окружающей среды, не требуют специальных технологий утилизации, способствуют трансформации навоза, птичьего помета, остатков кормов, отработанной подстилки и пр., и, в конечном счете, повышают продуктивность.
Представителями подобной группы пробиотиков являются препараты серии «Экофрэнд», которые сравнительно недавно поступили на российский рынок, и ряд их возможных биотических свойств, а также механизмов действия еще не привлек должного внимания (Калмыкова, Медведченко, Нилова, 2005). Исходя из этого, оценка ранее неизвестных, но практически значимых эффектов указанных пробиотических препаратов является весьма актуальной задачей.
Цель исследования – изучить физико-химические свойства препаратов серии «Экофрэнд» и оценить их влияние на биотрансформацию навоза крупного рогатого скота, посевные качества семян, показатели крови и молока животных и продукцию биодизельного топлива.
Задачи исследования:
1. В сравнительном аспекте изучить физико-химические характеристики препаратов серии «Экофрэнд» (очиститель коровьих сосков, очиститель коровьих ног, универсальный стабилизатор стойла, универсальный очиститель стойла).
2. Изучить влияние навоза крупного рогатого скота, биотрансформированного пробиотиками, на посевные качества зерновых культур.
3. Исследовать влияние препаратов серии «Экофрэнд» на организм лабораторных мышей по некоторым параметрам системы GLP;
4. Выявить изменения качественного состава молока коров под действием пробиотических препаратов.
5. Изучить влияние пробиотиков, коллоидного золота и растворов редкоземельных металлов на продукцию и качество биодизельного топлива, полученного из отходов жировых производств.
Научная новизна. Впервые установлено, что обработка семян пшеницы, ячменя и кукурузы вытяжками из навоза, биотрансформированного пробиотиками серии «Экофрэнд», или растворами редкоземельных металлов (лантана, празеодима, неодима) в концентрации 510-9 г/л, существенно, в среднем, на 31,5 % или
13,0 % соответственно повышает дружность их прорастания. Под влиянием указанных воздействий наблюдается тенденция к увеличению всхожести и энергии прорастания указанных зерновых культур.
Впервые показано, что пробиотические препараты серии «Экофрэнд», изученные по некоторым параметрам Good Laboratory Practice (GLP), не изменяют основные параметры жизнедеятельности белых лабораторных мышей, т. е. являются биобезопасными. Установлено, что эти препараты, за исключением универсального очистителя стойла, не влияют на физико-химические свойства и ферментный спектр молока коров.
На основе этиловых и метиловых эфиров подсолнечного масла, а также отходов масложирового и маслоэкстракционного производства (фуз, соапсток, жмыхи подсолнечника, льна, рыжика, расторопши) получено биодизельное топливо и определены его основные физико-химические параметры. Впервые установлено, что пробиотические препараты серии «Экофрэнд», особенно универсальный очиститель стойла, стимулируют образование биодизеля из растительного масла, фуза или соапстока. Предложен способ увеличения продукции биодизельного топлива из жиросодержащих продуктов и отходов жировых производств (патент РФ
№ 2440416).
Практическая значимость. Предложено использовать навоз, биотрансформированный пробиотиками серии «Экофрэнд», а также растворы редкоземельных металлов в концентрации 510-9 г/л для повышения посевных качеств семян пшеницы, ячменя и кукурузы. Показана возможность получения биодизельного топлива не только из растительного масла, но и отходов (фуз, соапсток, жмыхи масличных культур) жировых производств, что позволяет в перспективе использовать различные жиросодержащие отходы при производстве топлива.
Результаты научных исследований включены в каталог разработок Саратовского центра научно-технической информации (информационный листок
№ 006-2010, 2010 г.), используются на предприятиях ЗАО «Жировой комбинат»
г. Саратова и ООО «Энгельсторгсервис» г. Энгельса, что подтверждено актами о внедрении научно-исследовательской опытно-конструкторской работы (2011 г.).
По материалам диссертационной работы опубликована монография «Пробиотики в пищевой промышленности и сельском хозяйстве» (в соавт. с Блиновым В.А., Буршиной С.Н.). Полученные научные данные используются в учебном процессе при чтении лекций, проведении лабораторных работ для студентов и слушателей ФПК, при написании дипломных работ в ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова».
Основные положения, выносимые на защиту:
1. В препаратах серии «Экофрэнд» отсутствуют ионы тяжелых металлов, нитраты и нитриты; для стабилизатора стойла и очистителя стойла характерна отчетливо выраженная щелочная среда, а для очистителя коровьих сосков и очистителя коровьих ног – нейтральная или слабокислая среда. В препаратах содержится незначительное содержание общего белка и высокая концентрация небелкового азота.
2. Обработка семян пшеницы, ячменя и кукурузы вытяжками из навоза, биотрансформированного пробиотиками серии «Экофрэнд», или растворами редкоземельных металлов (лантана, неодима, празеодима) в концентрации 510-9 г/л улучшает их посевные свойства.
3. Препараты серии «Экофрэнд» не оказывают аллергенного и раздражающего действия на организм лабораторных мышей, не изменяют их этологию, массу внутренних органов и метаболический статус. Все препараты, за исключением универсального очистителя стойла, не изменяют физико-химический состав и ферментативную активность молока коров.
4. Разработана технология получения биодизельного топлива из отходов жирового (фуз, соапсток) и маслоэкстракционного (жмыхи масличных культур) производства. Такие отходы являются перспективными сырьевыми источниками для получения биодизельного топлива.
5. Энзимопробиотические препараты серии «Экофрэнд», растворы редкоземельных металлов увеличивают продукцию биодизельного топлива из отходов жировых производств.
Работа выполнена на кафедре биотехнологии и химии ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» в рамках научно-исследовательской темы: «Научно-производственная оценка эффективности биотехнологической конверсии кормов, лекарственных средств, органических отходов в повышении продуктивности и качества продукции животноводства и растениеводства».
Апробация работы. Результаты научных исследований представлены на: Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития АПК» (Саратов, 2006); ежегодных Всероссийских и Международных научно-практических конференциях «Вавиловские чтения» (Саратов, 2006; 2008; 2009); ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Саратовского ГАУ (Саратов, 2007; 2009; 2010; 2011); Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию со дня основания биотехнологического факультета Саратовского ГАУ (Саратов, 2009); III Международном конкурсе научных работ молодых ученых в области нанотехнологий (Москва, 2010); Всероссийском конкурсе «Поддержка высокотехнологичных инновационных молодежных проектов» (Москва, 2011); Международной научно-практической конференции «Организационно-экономические аспекты модернизации агропродовольственного сектора» (Саратов, 2011); первой Интернет-конференции Саратовского ГАУ «Приоритетные направления модернизации аграрной экономики: тенденции, проблемы, перспективы» (Саратов, 2011); IV Российском Форуме «Российским инновациям – российский капитал» и IX ярмарке бизнес-ангелов и инноваторов (Оренбург, 2011); научно-практической конференции «Роль молодежи в инновационном развитии АПК Саратовской области» второй специализированной агропромышленной выставки «САРАТОВ-АГРО. 2011» (Саратов, 2011).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 работы, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, и 1 патент.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, двух глав: обзора литературы и собственных исследований, включающей объект, материалы и методы исследований, результаты исследований и их обсуждение, а также заключения, выводов, практических предложений и списка использованных литературных источников. Работа изложена на 157 страницах, иллюстрирована 25 таблицами, 24 рисунками, содержит 3 приложения. Список использованных литературных источников включает 203 наименования, в том числе 34 зарубежных.
