Введение к работе
Актуальность проблемы. Лактобациллы - одна из основных групп микроорганизмов, осуществляющих ферментацию в растительной массе при спонтанном силосовании кормов. Бактерии рода Lactobacillus являются также основным компонентом большинства бактериальных заквасок для регулирования процесса силосования.
G целью повшения качества корма и сокращения потерь при силосовании используются многие приемы, в том числе внесение в зеленую массу различных добавок - ферментируемых углеводов, бактериальных заквасок, химических консервантов, ферментных препаратов и др.
В последние года заметно возрос интерес к бактериальным закваскам, что во многом определяется их экологической безопасностью и эффективностью применения при силосовании растительного сырья.
В Беларуси на долю силоса приходится более 30$ заготавливаемых кормов, что обусловливает необходимость производить его ежегодно в объеме не менее 12 млн. тонн. Погодные условия республики, часто неблагоприятные для заготовки кормов, диктуют необходимость максимального увеличения приготовления силоса с использованием консервантов. Целесообразно создание эффективных бактериальных заквасок, чему должны предшествовать соответствующие научные исследования. Такие исследования частично осуществлены в ходе выполнения настоящей работы.
Интенсивное применение азотных удобрений и, как следствие, накопление избыточного нитратного азота в сельскохозяйственной продукции делает актуальным изучение воздействия молочнокислых бактерий на нитраты. Научно-практический интерес представляет также исследование влияния биологических и химических консервантов на процесс силосования растительной массы с повышенным содержанием нитратного азота.
Определяющим этапом в создании бактериальной закваски является подбор эффективных штаммов. Принципиальное значение имеет постоянная селекция продуктивных форм молочнокислых бактерий для производственного силосования (Першина, 1983). Наряду с конструированием усовершенствованных генетических вариантов микроорганизмов актуальньтм остается отбор натуральных штаммов, которые, в отличие от созданных методом генной инженерии, не нуждаются в защите от конкуренции и не несут потенциальной эколо-
гической.опасности (Заварзин,1987; Ries ,1983; Johnston, I9S5; Wiese , 1989). В связи с этим целесообразно выделение из природных источников штаымов молочнокислых бактерий и, в первую очередь, доминирующих в микробном ценозе качественного силоса представителей рода Lactobacillus , изучение их физиолого -биохимических свойств с учетом современного состояния таксономии этой группы микроорганизмов.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - выделение и изучение штаммов бактерий рода Lactobacillus , перспективные для силосования различного растительного сырья. В задачи работы входило:
выделение из растительных источников штаммов рода Lactobacillus;
изучение физиолого-бпохимических свойств, идентификация выделенных штаммов;
отбор культур, перспективных для силосования разного растительного сырья, е том числе с высоким содержанием нитратного азота;
изучение эффективности отобранных штаммов в процессе силосования различного растительного сырья (влияние на микробиологические, биохимические процессы, сохранность питательных веществ с:;лос^)'в сравнении с другими консервантам--:.
Научная новизна работы. Создана коллекция бактерий рода Lactobacillus , выделенных из силосуемых кормов Беларуси, представленная различными штаммами практически всех встречающихся в подобных субстратах видов, которые могут быть использованы в качестве эталонов при идентификации лактобацилл и как компоненты силосных заквасок. У некоторых штаммов найдена редкая для льктобацилл способность восстанавливать нитраты.
Ре?ультаты изучения видового состава бактерий рода Lactobacillus , выделенных из силосуемых кормов, позволяют дополнить список обнаруживаемых в подобных субстратах микроорганизмов видами L. vaccinoBtercus и L. yaraanashiensis . Установлено доминирование.' в процессе ферментации кукурузы, злаковых трав от начала сбраживания до созревания силоса гетерофермен-тативных обяигатных и факультативных видев лактобацилл, что необходимо учитывать при их дифференциации и при подборе штаммов для заквасок.
На основе литературных данных и результатов собственных исследований разработан ключ для дифференциации бактерий рода
Lactobacillus .выделяемых из микрофлоры силоса, значительно упрощающий и ускоряющий процесс идентификации.
Полученные данные углубляют знания о биологии молочнокислых бактерий, дополняют их сведениями о нитратредуктазной активности' бактерий рода Lactobacillus , подтверждают принципиальную возможность использования способных к нитратредукции штаммов для силосования растительного сырья с целью снижения содержания нитратов при сохранении высокого качества получаемого корма. Установлена целесообразность преимущественного использования бактериальных чонсервантов в сравнении с химическими при силосовании растении с повышенным содержанием нитратов.
Практическая ценность работы. Получены и предложены к использованию для силосования кормов штаммы Lactobacillus plan-tarua 3766 и К9, обладающие высокой активностью роста и кисло-тообразования, антагонизмом к возбудителям порчи силоса, широким спектром сбраживаемых углеводов и способностью к редукции нитратов. Использование заквасок на основе отобранных штаммов при заготовке силоса в хозяйствах Могилевской, Витебской областей позволило получить корм I класса.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Республиканской конференции "Проблемы идентификации микроскопических грибов и других микроорганизмов" (Неринга, 1987); Конференции молодых ученых по проблемам биохимии, физиологии и молекулярной генетики микроорганизмов (Пущино-на-Оке, ИБЩ АН СССР, 1988); Всесоюзной школе-семинаре молодых ученых по проблемам эволюции и систематики прокариот (Пущино-на-Оке, ИБШ АН СССР, 1988); ІУ Республиканской научно-теоретической конференции молодых ученых и специалистов-микробиологов "Биология, культивирование и биотехнология микроорганизмов" (Ташкент, 1989): Всесоюзной конференции "Микроорганизмы - стимулятору и ингибиторы роста растений и животных"(Ташкент, 1989); Всесоюзной конференции "Микробиологические процессы при промышленной переработке сельскохозяйственного сырья" (Пущино-на-Оке , 1990); Всесоюзной конференции "Микробиологические и биотехнологические основы интенсификации растениеводства и кормопроизводства" (Алма-Ата, 1990).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, получено положительное решение ВНИИГПЭ на выдачу авторского свидетельства об изобретении.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 156
страницах машинописи, из которых 106 страниц текста, 36 таблиц. 14 рисунков; сптоит из введения, обзора литературы, четырех глав собственных исследований, заключения, выводов, указателя литературы и приложения. Список литературы включает 183 источника, в том числе 78 - зарубежных авторов.
Место проведения работы. Работа выполнена в лабораториях микробиологии почв и биохимии микроорганизмов Института микробиологии АН Беларуси; идентификация бактерий рода Lactobacillus проведенапод руководством к.б.н. В.Л.Беликовой. Оптическая активность молочной кислоты определена в Институте микробиологии им. А. Кирхенштейна Латвийской АН, нитратредуктазная активность лактобацилл - в лаборатории трансформации азота и углерода почвенными микроорганизмами ВНЙЙСЙЛ. Зоотехнический анализ силосуемой массы в соответствии с договорами о творческом сотрудничестве выполнен в Отделе промышленного кормопроизводства БСХА и на кафедре кормления сельскохозяйственных животных Витебского ветеринарного института.