Какие перспективы открываются перед человечеством при использовании микроорганизмов в сельском хозяйстве?
Лекция «Биосинтез»
Микробиологический синтез как раз для того и предназначен, чтобы получать белки и витамины, необходимые для обогащения кормов. Следует, впрочем, оговориться, что белки как таковые не являются обязательной частью кормового рациона, так как в процессе пищеварения белок все равно распадается на свои составные части — аминокислоты, а поэтому в случае надобности может быть заменен этими последними.
Ассимилированные живым организмом аминокислоты превращаются в специфические белки его тела. Как известно, существует великое множество разных белков. Все они состоят из одних и тех же 20—22 аминокислот и различаются между собой лишь соотношением и порядком их расположения в белковой молекуле.
Большинство аминокислот может синтезироваться самим организмом из обычных питательных веществ, но к синтезу некоторых других он не способен. Такие незаменимые аминокислоты должны обязательно содержаться в потребляемой пище, кормах, и притом в определенных соотношениях. Питательная ценность продуктов определяется содержанием в них той аминокислоты, которая в этом соотношении присутствует в наименьшем количестве. Например, в белках пшеницы недостает лейцина. Для получения необходимой дозы этой аминокислоты человеку пришлось бы съедать ежедневно 2,5 килограмма белого хлеба, вводя тем самым в организм 8600 калорий — почти втрое больше нормы. Это вредно. Излишек съеденных питательных веществ часто вызывает ожирение. Но вместо 2,5 килограмма хлеба было бы достаточно 1 килограмма, если к нему добавить 3 грамма лизина.
Такой же большой эффект дает обогащение кормов необходимыми аминокислотами и витаминами. Например, на обычных комбикормах курица-несушка откладывает за год в среднем 80 яиц. После пополнения кормов недостающими аминокислотами, витаминами и микроэлементами яйценосность кур возрастает до 200 и более яиц в год. Цыплята бройлеры на обогащенных комбикормах растут вдвое быстрее контрольных, и через 10 недель вес их достигает в среднем 1360 граммов вместо 584. В результате рационального кормления поросят их суточный привес увеличивается в полтора раза.
Конечно, обогащение кормов несколько удорожает их стоимость, но зато затрата их на 1 килограмм животноводческой продукции резко падает (в 1,5—2,5 раза). В конечном итоге денежные затраты на 1 килограмм продукции значительно снижаются. Таким образом, улучшение кормовых рационов не только повышает продуктивность животноводства и дает экономию кормового сырья, но и снижает себестоимость продукции.
|
|
|
Основой всех кормовых рационов являются материалы растительного происхождения. Но растительное сырье обычно содержит слишком мало таких аминокислот, как триптофан, метионин или лизин, а также витаминов А и D; витамин В в нем вообще отсутствует. Отсюда и вытекает необходимость обогащения растительных кормов, о которой говорилось выше.
Для обогащения могут применяться вещества, получаемые путем химического синтеза. Однако они стоят пока сравнительно дорого. Поэтому весьма целесообразно добавлять к растительным кормам продукты животного происхождения, поскольку их аминокислотный состав сбалансирован лучше. С этой целью обычно применяют отходы от переработки животного сырья: обрат, мясную и рыбную муку и т. д. Но для покрытия всех потребностей животноводства этих отходов, разумеется, недостаточно. И вот тут на помощь приходит микробиологический синтез. Микробные препараты по своему аминокислотному и витаминному составу близки, в связи с чем их можно успешно применять для улучшения кормовых рационов.
Одно из больших преимуществ микробиологического синтеза заключается в том, что сырьем для него могут служить всевозможные отходы, непригодные для непосредственного кормления животных. По этому поводу следует напомнить о необычайном разнообразии физиологии микроорганизмов. В частности, есть среди них и такие «оригиналы», которые питаются нефтью, керосином, светильным газом и другими углеводородами, совершенно непригодными для питания каких-либо других живых существ. Особенно охотно потребляют микробы жидкие парафины, входящие в состав дизельного топлива. Вместе с тем удаление парафиновой фракции из дизельного топлива повышает качество последнего, так как оно перестает застывать на холоде. В настоящее время в ряде стран на этом экономически выгодном сырье начали выращивать кормовые дрожжи. По своему химическому составу такие дрожжи не отличаются от обычных.
|
|
|
|
|
|
Какие перспективы открываются перед человечеством при использовании микроорганизмов в сельском хозяйстве?
Широкое распространение микроорганизмов свидетельствует об их огромной роли в природе. При их участии происходит разложение различных органических веществ в почвах и водоемах, они обусловливают круговорот веществ и энергии в природе; от их деятельности зависит плодородие почв, формирование каменного угля, нефти, многих других полезных ископаемых. Микроорганизмы участвуют в выветривании горных пород и прочих природных процессах. Многие микроорганизмы используют в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Так, хлебопечение, изготовление кисломолочных продуктов, виноделие, получение витаминов, ферментов, пищевых и кормовых белков, органических кислот и многих веществ, применяемых в сельском хозяйстве, промышленности и медицине, основаны на деятельности разнообразных микроорганизмов. Обнаружена способность почвенных микроорганизмов образовывать биологически активные вещества: витамины, аминокислоты, стимуляторы роста растений - ростовые вещества и т.д. Найдены пути использования белка микроорганизмов для кормления сельскохозяйственных животных. Выделены микробные препараты, усиливающие поступление в почву азота из воздуха. Открытие новых методов получения наследственно измененных форм полезных микроорганизмов позволило шире применять микроорганизмы в сельскохозяйственном и промышленном производстве, а также в медицине. Особенно перспективно развитие генной, или генетической, инженерии. Ее достижения обеспечили развитие биотехнологии, появление высокопродуктивных микроорганизмов, синтезирующих белки, ферменты, витамины, антибиотики, ростовые вещества и другие, необходимые для животноводства и растениеводства продукты. В существующих кормовых рационах далеко не всегда достаточно белка, необходимых аминокислот и витаминов. Поэтому необходимо вводить эти вещества в корм в виде тех или иных препаратов, в частности полученных с помощью микроорганизмов. Внимание ученых привлекает вопрос получения кормового белка путем микробного синтеза.
Производство нитрагина и ризоторфина. Эти бактерии в симбиозе с бобовыми культурами способны фиксировать свободный азот атмосферы, превращая его в соединения, легкоусвояемые растением. Микроорганизмы в почве образуют сложный биоценоз, в котором находятся между собой в сложных отношениях.
|
|
|
Биотехнология, микробный белок, производство кормовых дрожжей. Очередной этап развития в некоторых важных направлениях народного хозяйства - биологизация, то есть внедрение микробиологических и биохимических процессов в интересах интенсификации производства, и прежде всего сельскохозяйственного.
Недавно возник и уже прочно вошел в жизнь новый термин биотехнология. По сути дела, это понятие не новое, такие древние производства, как получение спирта брожением, хлебопечение, виноделие, силосование кормов относятся к сфере биотехнологии. В современном понимании биотехнология - многопрофильная область научно-технического прогресса, включающая микробиологический синтез, генную и клеточную инженерию.
Бесконечно многообразный мир микробов открыл пока лишь ничтожную часть своих неисчерпаемых богатств. Микробиологи утверждают, что невидимые существа могут вырабатывать любые известные вещества и им не нужны при этом, как на современных предприятиях, огромные давления и температуры, особо чистые или вредные вещества. Живая клетка безмерно превосходит любой завод необыкновенной слаженностью процессов, ювелирной точностью результатов, экономичностью и рациональностью.
Микробная клетка способна за сутки переработать огромную массу питательных веществ, в 40 раз превышающую ее собственную. Необычайная скорость размножения, возможность синтезировать в больших количествах самые разнообразные вещества и вызывать биохимические процессы, которые не могут осуществлять клетки животных и высших растений, - все эти свойства микробов превращают их в непревзойденных производителей многих ценных продуктов. И прежде всего белка.
Идея получить микробный белок, который по своему аминокислотному составу, пищевым качествам приближался бы к естественному продукту, а то и превосходил его, родилась около 30 лет назад. Представлялись два направления получения белка: для пищи человека и для кормления животных. Второе направление уже полностью освоено. На специальных предприятиях с помощью микроорганизмов получают кормовой белок и другие продукты с целью ликвидации острого белкового дефицита в кормах сельскохозяйственных животных. Оказалось, что микробный белок богат незаменимыми аминокислотами (лизин, треонин, триптофан, метионин, изолейцин, фенилаланин, тирозин). Небольшая добавка его резко улучшает корм.
Способ получения микробного белка - индустриальный, не зависит ни от климата, ни от сезона. Его можно использовать и на Крайнем Севере, и в экваториальных странах. Важно и то, что бактерии, дрожжи, применяемые в биотехнологии, отличаются очень высокой продуктивностью.
Так, нынешние ферментеры, установленные на заводах, за сутки обеспечивают выращивание 28 ... 30 т дрожжевой биомассы, содержащей 11 ... 13 тыс. кг переваримого белка каждый. Значит, дрожжи в таком ферментере образуют белка не меньше, чем 100 тыс. быков. Если бы, например, годовалый теленок мог накапливать биомассу так же быстро, как микроорганизмы, то за сутки он вырос бы настолько, что не уместился бы в помещении площадью 20 м2 .
Высокой скоростью микробиологического синтеза и высоким качеством его продуктов объясняется то, что за последние годы производство кормовых дрожжей, кормовых и ветеринарных антибиотиков увеличилось более чем в 12 раз, ферментных препаратов в 58 раз, освоено производство лизина и ряда других продуктов.
Широкое производство кормовых дрожжей позволит уменьшить дефицит белка в рационе кормления животных. Биомасса дрожжей является одним из наиболее полноценных в биологическом отношении кормов (около 50% ее сухого вещества составляет белок). Дрожжи служат также источником основных витаминов и микроэлементов, 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 значительно увеличивает жирность молока (на 0,15 ... 0,2%). Сухие дрожжи в комбикорме поднимают яйценоскость кур-несушек (на 20 ... 25 яиц в расчете 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 сохранность молодняка. Расчеты показали, что добавление 1 т дрожжей в зерновой рацион позволяет получить дополнительно 1,0 ... 1,6 т мяса (живая масса) и сберечь при этом 7 ... 8 т зерна. В перспективе при выпуске 8 млн т дрожжей экономия зерна достигнет 60 ... 70 млн т в год.
Впервые дрожжи стали выращивать в нашей стране на древесине. Технология заключается в следующем: измельченную древесину подвергают гидролизу, в результате целлюлоза превращается в сахар. Сироп очищают, добавляют минеральные соли и перекачивают в ферментер, где клетки микроорганизмов, питаясь сахаром, интенсивно размножаются. Когда "урожай" созревает, микробная масса направляется на очистку и сушку. Получается порошок, содержащий свыше 50 % белка с примесью витаминов.
Задание: 1. Законспектировать лекцию.
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 133; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!