64921

Біотехнологія виробництва пребіотичного комплексу та його використання у свинарстві

Автореферат

Лесное и сельское хозяйство

Наукова новизна роботи полягає в тому що дисертант уперше розробив біотехнологію одержання нових вітчизняних комплексних пребіотичних компонентів на основі пектину та комплексів параамінобензойної кислоти ПАБК з біометалами.

Украинкский

2014-07-22

594.5 KB

1 чел.

PAGE  1


Теоретич
ний етап

Аналіз стану  проблеми та 

завдання досліджень

Розробка методології 

виконання роботи

Експериментальний етап

Вивчення ефективності    дії ферментних препаратів на субстрати

Обгрунтування принципів підбору біокаталізаторів

Розробка режимів ферментативної

обробки рослинної сировини

Розробка технології одержання металокомплексів з біолігандами

Конструювання обладнання

Вивчення впливу рН, температури, лігандів накомплесоутворення

Спектрометричні методи ідентифікації продукту

птимізація

технологічного процесу

Розробка біотехнології одержання комплексу

Пектовіт

Методи стандартизації та контролю

Вивчення якісних характеристик продукту

Вивчення біологічних властивостей

Науково-господарські дослідження

            Впровадження комплексного пребіотичного препарату Пектовіт

Розробка  рекомендацій, патентування

на продукты

Оцінка економічної ефективності

Виробнича апробація комплексного пребіотика

Сушіння

t = 30 – 50 0С

Подрібнення

Пребіотичний комплекс

Контроль

складу хелатів

Мікрофільтрація

Комплекс

Пектовіт

Підготовка до хелатування

Хелатування

металів

Екстракція

(ферментатив-ний гідроліз)

Нанофільтрація

Хелати ПАБК

Ультра-

фільтрація

ПАБК

Буряковий жом

Мікроелементи

БІЛОЦЕРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КУЗЬМЕНКО ПЕТРО ІВАНОВИЧ

УДК 602.4:636.4.087.7

БІОТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА ПРЕБІОТИЧНОГО КОМПЛЕКСУ ТА ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ

У СВИНАРСТВІ

03.00.20 – біотехнологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Біла Церква – 2010

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в НДІ екології та біотехнології у тваринництві Білоцерківського національного аграрного університету Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук, доцент, Бітюцький Володимир Семенович,   Білоцерківський національний аграрний університет, завідувач кафедри неорганічної та аналітичної хімії

Офіційні опоненти:        доктор ветеринарних наук, професор, 

Нікітенко Анатолій Мефодійович,

Білоцерківський національний аграрний університет, завідувач кафедри гігієни тварин і основ ветеринарної медицини;

кандидат сільськогосподарських наук,

Кушнір Ігор Михайлович,

Державний науково-дослідний контрольний інститут ветеринарних препаратів та кормових добавок, завідувач лабораторії бактеріологічного контролю якості і безпечності ветеринарних препаратів.

Захист дисертації відбудеться 15.12. 2010 року о _11-30_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 27.821.01 у Білоцерківському національному аграрному університеті за адресою: 09117, Україна, Київська обл., м. Біла Церква, Соборна пл. 8/1, ауд._____

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Білоцерківського національного аграрного університету за адресою:  09117, Україна, Київська обл., м. Біла Церква, Соборна пл. 8/1.

 

Автореферат розісланий 14.11.2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради _____________________ В.В. Малина

ЗАГАЛЬНА  ХАРАКТЕРИСТИКА  РОБОТИ

Актуальність теми. У структурі світового виробництва м'яса свинина посідає перше місце, тому невипадково пріоритетним напрямом визначено прискорення розвитку галузі свинарства. Як відомо, за темпами росту поросята значно перевершують молодняк інших сільськогосподарських тварин. Настільки ж висока сприйнятливість їх до будь-яких негативних впливів, зокрема до різних патогенів (Левченко В.І., 2000; Кондрахін І.П., 2006). У житті поросят чітко виділяються періоди, коли  різко зростають захворюваність і смертність. Перші години життя поросят – це час, коли в їхньому організмі відбуваються фізіологічні зміни, спрямовані на пристосування до існування у навколишньому середовищі (Снітинський В.В., 2003; Антоняк Г.Л., 2005;  Мельниченко О. М., 2009) .

Організація годівлі тварин має забезпечувати умови для фізіологічної і морфологічної адаптації травної системи до ефективного використання кормів і регуляції мікробіологічних процесів. Вивчена біологічна роль збалансованої за основними компонентами системи годівлі тварин останнім часом доповнюється функціональним значенням “дружньої” мікрофлори, звичайний дефіцит якої стало необхідним заповнювати штучно. Як мікробіологічна добавка використовуються пробіотики (Коцюмбас І.Я., 2001; Кушнір І.М., 2003; Нікітенко А.М., 2008). Для покращення виживаності у шлунково-кишковому тракті мікробних клітин, а також для активації їх метаболізму, до складу препаратів для корекції мікрофлори включають ще і пребіотики – речовини немікробного походження, що стимулюють та активізують метаболізм корисних представників кишкової мікрофлори (Павлов М.Є. та ін., 2005; Mollea C., 2009). До пребіотиків відносять окремі вітаміни – пантотенову та параамінобензойну кислоти, які використовують як добавку до раціонів, що сприяє підвищенню збереженості та живої маси тварин (Бесулін В.І. та ін., 2001). Широко використовують як пребіотики синтетичні моноцукри та олігоцукри рослинного походження.

Для одержання пребіотиків рослинного походження перевага надається біотехнологічним методам конверсії відходів, оскільки вони є екологічно та економічно доцільними. Біоконверсія дозволяє перетворювати відходи (жом буряку, яблук, кошики соняшників тощо) у високоякісні біопрепарати – кормові продукти, адсорбенти, домішки та ін. (Фадеева И.В., 2009). Важлива роль відводиться пребіотичним продуктам, які забезпечують оптимізацію мікроекологічного статусу організму тварин, тому що саме нормобіоценоз визначає адекватність адаптації різних живих організмів до постійно змінюваних факторів середовища та є запорукою імунобіологічної стабільності і здоров’я тварин у цілому (Семиліна Н.І., 2006). Пребіотики вуглеводної природи окрім стимулювальної функції спроможні проявляти також здатність до захисту мікроорганізмів, виконуючи роль носія. Долаючи фізіологічні бар’єри організму, вони доставляють мікроорганізми до необхідних ділянок травної системи. Включення до складу біологічно активної добавки пробіотичних культур та пребіотичних речовин високомолекулярної вуглеводної природи може забезпечити пролонгованість дії пробіотиків та стимулювати розвиток корисної мікрофлори шлунково-кишкового тракту (Гоцуленко М.І., 2008).

Біокаталіз і біотрансформація становлять перспективні ключові напрями сучасної біотехнології. При цьому необхідно підвищувати безвідходність технологій, враховуючи вимоги щодо зниження енергоємності та захисту навколишнього середовища (Колесников А.С., 2009). Ферментативні технології є одними з найбільш екологічних та ефективних засобів трансформації багатьох видів біологічної сировини для одержання нових класів пребіотиків. Використання ферментів як біокаталізаторів дозволяє суттєво розширити сировинну базу кормовиробництва, збільшити глибину переробки сировини, створити нові види пребіотичних продуктів (Шишков В.Н., 2007; Salazar D., 2007; Nicemol S., 2008).

Застосування біокаталізу полімерів рослинної клітини дозволяє створити умови цілеспрямованого отримання продукту заданого складу на основі контрольованого процесу. Перехід від традиційних хімічних до біотехнологічних методів у багатьох випадках є єдиною можливістю для створення маловідходних технологій та екологічно чистих виробництв  екобіотехнологій (Румянцева Г.Н., 2008).

Дослідження у сфері біокаталізу, що базуються на використанні ферментів з вибірковою дією на субстрати, дозволять запропонувати найбільш ефективні режими гідролізу рослинної сировини, у тому числі відходів цукрової промисловості. Розробка ресурсозберігаючої біотехнології одержання пребіотиків з використанням дешевих, доступних та екологічно нешкідливих біокаталізаторів спрямованої дії для одержання пребіотиків із заданими властивостями є актуальним та перспективним напрямом наукових досліджень.

Звязок роботи з науковими програмами, темами. Наукова  робота є фрагментом науково-дослідної роботи НДІ екології та біотехнології БНАУ з тематики: “Дослідити динаміку важких металів у ланках харчового ланцюга, впровадити рекомендації щодо одержання екологічно чистої продукції і розробити методи конструювання біологічно активних речовин” (№ держреєстрації 0193U042483).

Мета і завдання досліджень. Розробка технології одержання нових пребіотиків на основі рослинної сировини та вивчення ефективності використання комплексної пребіотичної добавки для росту і розвитку поросят-сисунів та поросят після відлучення.

Для досягнення мети були поставлені такі завдання:

1. Дослідити каталітичні властивості мікробних ферментативних препаратів на природних субстратах.

2. Розробити біотехнологію одержання пребіотичних компонентів на основі спрямованого біокаталізу.

3. Синтезувати нові координаційні сполуки на основі біометалів з лігандами, що матимуть пребіотичні властивості.

4.Дослідити можливості заміни екологічно небезпечних та вибухонебезпечних методів на мембранні технології для одержання комплексу пребіотиків.

5. Провести доклінічні дослідження пребіотичного комплексу в модельних дослідах.

6. Встановити вплив комплексного пребіотика на біохімічні, гематологічні, морфологічні, клінічні, зоотехнічні показники організму молодняку свиней.

7. Провести виробничу апробацію ефективності застосування комплексу пробіотиків та пребіотичних інгредієнтів для поросят.

Об'єкт дослідження – біотехнологія виробництва пребіотичного комплексу, доцільність використання та його вплив на організм поросят.

Предмет дослідження – пребіотичний комплекс, його компоненти, поросята, кров, сироватка крові, біохімічні та зоотехнічні показники у поросят.

Методи дослідження: біокаталітичні, біотехнологічні, біохімічні, фізико-хімічні, токсикологічні, морфологічні, гістологічні, клінічні, зоотехнічні, статистично-математичні.

Наукова новизна роботи полягає в тому, що дисертант уперше розробив біотехнологію одержання нових вітчизняних комплексних пребіотичних компонентів на основі пектину та комплексів пара-амінобензойної кислоти (ПАБК) з біометалами. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено доцільність використання ферментів для одержання пектину з бурякового жому. Шляхом спрямованого біокаталізу розроблено ензимну композицію, що проявляє синергізм дії в умовах “обмеженого” біокаталізу, із метою інтенсифікації процесу біоконверсії та отримання продуктів з заданими показниками виходу та якісного складу. Виявлено ферментативний вплив на процес гідролізу та екстрагування пектину із сировини, що призводить до підвищення ефективності процесу за рахунок збільшення проникності клітинних мембран рослинної сировини. Експериментально підтверджено можливість ультрафільтраційного та нанофільтраційного концентрування пектинових екстрактів, що дозволяє отримати розчини із підвищеним вмістом пектину заданих параметрів з використанням екобіотехнологій. Запропоновано новий метод функціоналізації олігоцукрів бурякового жому шляхом уведення в нього металокомплексів ПАБК, що дозволило отримати комплекс із пребіотичними властивостями.  

Практична цінність одержаних результатів. Удосконалено технологічну схему виділення та очищення пектину із рослинної сировини методом використання комплексу біокаталізаторів, ультра- та нанофільтрації. Встановлена пребіотична та висока комплексоутворювальна здатність отриманого пектину з метою одержання комплексного пребіотика. Розроблено методичні вказівки щодо використання пребіотичного комплексу Пектовіт для поросят.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто розроблені схеми лабораторних та виробничих досліджень, власноруч проведено експериментальні дослідження, статистичну обробку та аналіз одержаних результатів, їх обґрунтування та сформульовано висновки. Сумісно з науковим керівником розроблено схеми та методики проведення досліджень з використанням сучасних біотехнологічних методів.

Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертації доповідались, обговорювались і отримали схвалення на науково-практичній конференції “Нові технології та біотехнології у виробництві продукції тваринництва“ (Біла Церква, 2006); Аграрна наука – виробництву: екологічні проблеми сучасного світу та шляхи їх вирішення: (Біла Церква, 2010); науково-практичній конференції  “Наукові пошуки молоді у третьому тисячолітті” (Біла Церква, 2010); Міжнародній науково-практичній конференції “Стан, проблеми та перспективи розвитку сучасної аграрної науки “ (Львів, 2010).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 11 наукових праць, зокрема, 7 публікацій у фахових виданнях ВАК України, 2 – у тезах доповідей наукових конференцій, 1 – у методичних рекомендаціях, подано заявку на винахід (корисну модель).

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, огляду літератури, загальної методики та основних методів досліджень, результатів досліджень та їх обговорення, узагальнення результатів досліджень, висновків та пропозицій виробництву, списку використаних джерел та додатків. Робота викладена на 149 сторінках, містить 20 таблиць, 14 рисунків, 7 додатків. Список літератури включає 246 джерел, у тому числі 121 – іноземні.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. Складається із 4 підрозділів, в яких наведено дані літератури стосовно значення біологічно активних речовин, пробіотиків та пребіотиків для новонародженого молодняку сільськогосподарських тварин. Проведено аналіз дії рослинних олігоцукрів як пребіотиків, існуючих сучасних методів їх одержання, відзначено біотехнологічні аспекти створення комплексних пребіотичних компонентів з використанням екобіотехнологій.

Загальна методика й основні методи досліджень. Дослідження за темою дисертаційної роботи проведені протягом 2000–2009 рр. Експериментальна частина роботи виконана на поросятах великої білої породи. Науково-господарські досліди, апробація, впровадження результатів досліджень виконувалися в навчально-науково-дослідному центрі  БНАУ, ТОВ “Агросвіт“, ВАТ “Терезине” Київської області.   Дослідження проводили за загальною схемою (рис.1).

Рис. 1. Схема досліджень

Основний біотехнологічний об'єкт досліджень представлено ферментними препаратами амілолітичної, протеолітичної та карбогідразної дії вітчизняного виробництва: амілаза, целюлаза, мацераза, протосубтилін; мультиензимна композиція – комплексний препарат, який містить  широкий спектр карбогідраз, як пробіотик – Ентероактив (виробництво БТУ-Центр м.Ладижин).

Активність ферментних препаратів визначали: амілолітичну – за ГОСТ 20264.4-89; протеолітичну – за ГОСТ 20264.2; целюлазну, β-глюкозидазну, пектинтранселіміназну, пектинестеразну  активність оцінювали за ГОСТ 20264.3-81.

Об'єктом досліджень для одержання низькомолекулярного та низькоетерифікованого пектину був буряковий жом. Для дослідження пектинових речовин у сировині використовували метод Г.Н. Румянцевої (2004), кількісне визначення проводили згідно із ТУ 10.963.27-91. Визначали такі показники: масову частку сухих речовин, величину рН екстракту, комплексоутворювальну здатність – трилонометричним титруванням; аналітичні характеристики пектинових сполук – кондуктометричним титруванням. Вивчення пребіотичних властивостей комплексу проводили у ДНДКІ ветпрепаратів та кормових добавок (м. Львів).

Схема одержання металокомплексів пара-амінобензойної кислоти передбачала взаємодію iонів Цинку, Мангану у водному розчині їх солей з водним розчином еквімолярної суміші ПАБК. Дослідження процесів комплексоутворення здійснювали за допомогою універсального іономіра ЕВ-74. Будову металокомплексів та визначення вмісту мікроелементів в розчинах підтверджено даними мікроелементного аналізу (атомно-абсорбційна спектрофотометрія, ААС–3), ГОСТ 30178-96, вивченням електронних спектрів на спектрофотометрі “Specord M 400” (“Karl Zeiss, Jena), інфрачервоні (коливальні) спектри досліджували на спектрофотометрі “Specord M 80”.

Ультрафільтрацію в проточному режимі проводили з використанням сконструйованої модульної установки, що складається з сульфонамідних мембранних блоків. Токсикологічні дослідження створеного пребіотичного комплексу  Пектовіту проведено відповідно до рекомендацій “Токсикологічний контроль нових засобів захисту тварин” (Коцюмбас І.Я. та ін., 2005). 

Дослідження з ефективності комплексного застосування Пектовіту було проведено за схемою: після опоросу свиноматок, поросятам 1-ї дослідної групи з 1- до 8-го дня життя вводили перорально шляхом випоювання через шприц-дозатор пробіотик Ентеро-актив в дозі 0,1 г/кг, поросятам 2-ї дослідної групи аналогічно вводили Пектовіт у дозі 0,3 г/голову, а поросятам 3-ї дослідної групи вводили пробіотик Ентеро-актив у дозі 0,1 г/кг та Пектовіт у дозі 0,3 г/голову. Поросятам контрольної групи вводили фізрозчин. З 10-ї доби про- та пребіотик згодовували з кормом.

Метою другого досліду було вивчення впливу про- та пребіотика на біохімічні та зоотехнічні показники поросят після відлучення. Для проведення експерименту за принципом аналогів було сформовано 4 групи поросят у віці 30 діб: контрольну та три дослідні, по 6 голів у кожній.  Поросятам 1-ї дослідної групи давали пробіотик Ентеро-актив одноразово шляхом змішування з кормом протягом 20 днів у дозі 0,1 г/кг, поросятам 2-ї дослідної групи додавали Пектовіт у дозі 0,5 г/голову, а поросятам 3-ї дослідної групи давали пробіотик Ентеро-актив у дозі 0,1 г/кг та Пектовіт у дозі 0,5 г/голову. Поросята контрольної групи отримували основний раціон.

Для проведення гематологічних та біохімічних досліджень відбирали кров з орбітального венозного синуса на 10-, 20- та 30-ту добу досліджень. Для морфологічних досліджень кров стабілізували гепарином, для  біохімічних – без антикоагулянту із подальшим відділенням сироватки.

Визначення стану обмінних процесів здійснювали за гематологічними та біохімічними показниками поросят, приростами живої маси та збереженістю поголів'я.

У крові визначали вміст гемоглобіну гемоглобінціанідним методом; кількість еритроцитів та лейкоцитів – пробірковим методом у лічильній камері з сіткою Горяєва (Левченко В.І., 2002); вміст гемоглобіну в еритроциті (ВГЕ) та колірний показник (КП) – за таблицями (Маханько А.В., Герасименко В.Г., 1974), лізоцимну і бактерицидну активність сироватки крові – за Марковим Ю.М. зі співавт. (1974). Вміст білка в сироватці крові визначали за Lowry O.H. (1951); вміст сульфгідрильних груп (HS-груп) – за Ellman G., (1959); концентрацію Цинку та Мангану в сироватці крові – методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії на приладі AAS-3 (Хавезов И., 1983).

Показники антиоксидантного статуса: каталазну активність визначали у реакції з молібдатом амонію за методом М.А. Королюк  и др. (1988); супероксиддисмутазну активність визначали за методом, який грунтується на інгібуванні ферментом відновлення нітросинього тетразолію у присутності NADH і феназинметасульфату (Журкин А.Т. и др., 1988).

Уміст сполук з ізольованими подвійними зв’язками (СІПЗ), дієнових кон’югатів (ДК), кетодієнів та сполучених триєнів визначали у гептан-ізопропанольних екстрактах крові тварин за методом, описаним И.А. Волчегорским и др. (1989); гідропероксидів ліпідів – за В.Б. Гавриловым и М.И. Мишкорудной (1983); кількість кінцевих продуктів ПОЛ (ТБК-активних продуктів) у плазмі крові оцінювали за методом Э.М.  Коробейниковой (1989). Кількість відновленого глутатіону (GSН) визначали за методом, який засновано на взаємодії сульфгідрильних груп з реактивом Елмана (1960).

Активність амінотрансфераз (АсАТ; КФ 2.6.1.1), (АлАТ; КФ 2.6.1.2), лужної фосфатази (ЛФ; КФ 3.1.3.1) визначали з використанням стандартних наборів реактивів науково-виробничої фірми “SIMKO”. Дослідження вмісту сечовини проводили за колірною реакцією з діацетилмонооксимом (Marsh W., Miller H., 1965). При забої тварин враховували живу масу, масу туші, забійний вихід. Для оцінки якості м’яса визначали вміст вологи, білка, ліпідів, золи згідно із загальноприйнятими методами.

Результати досліджень опрацьовували за стандартними статистичними методами у програмі Microsoft Excel. Вірогідність різниці між групами оцінювали за критерієм Стьюдента (Плохинский Н.А., 1969).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Розробка методу одержання пектину із вторинної сировини (бурякового жому). Нині спостерігається тенденція до розширення сировинної бази для одержання ферментативно модифікованих інгредієнтів та продуктів за рахунок використання вторинних ресурсів сировини. Враховуючи особливості їх субстратного складу, потрібен новий підхід до механізму використання специфічних ферментів для такої сировини. Останніми роками у практику тваринництва ввійшли функціональні продукти годівлі, в компонентному складі яких присутні такі інгредієнти, як пребіотики, що мають як прямий лактогенний та біфідогенний ефект, так і неселективностимулювальний ріст нормофлори. Подібний спосіб досягнення пребіотично-сорбційного ефекту – створення продуктів комбінованого складу – є дуже перспективним, що відзначено у працях багатьох учених (Смирнова Е.А., 2007; Гоцуленко М.І., 2008). Сучасними дослідженнями встановлена перспективність використання ферментативно модифікованих пектинів різного походження як пребіотичних компонентів, що стимулюють ріст корисної мікрофлори (G. Mandalari, 2008). Пектинові речовини – це лабільні високомолекулярні сполуки, для отримання яких у стані, наближеному до нативного, нами розроблено специфічні умови екстракції  та гідролізу пектиновмісної сировини.

Класична технологія отримання пектину базується на такому способі його виробництва: сировину гомогенізують та гідролізують з використанням кислот або лугів. Суміш відфільтровують, гідролізат осаджують спиртом. Коагулят відділяють на центрифузі з наступним промиванням, фільтрацією та висушуванням. Проте існуючі технології виробництва пектину енергоємні, не задовольняють за економічними показниками, екологічно небезпечні.

В основу розробленої нами біокаталітичної технології екстракції пектину з рослинної сировини покладено спосіб одержання пектину за безвідхідною та екологічно чистою технологією.

Технологічним вирішенням такого способу став біотехнологічний підхід, який базується на використанні на першій стадії ферментів грибного та мікробіального походження, що має низку переваг порівняно з фізико-хімічними методами екстрагування пектину: поліпшуються екологічні умови виробництва, немає потреби використовувати кислотостійке та лужностійке обладнання.

Кислоти та луги як неспецифічний та жорсткий гідролізуючий агент замінюються на селективні біокаталізатори-ферменти, реалізується більш м’яка дія ферментів на субстрати рослинного походження.  Мікробні ферментні препарати протеолітичної та карбогідразної дії впливають на деструкцію арабіно-галактанового комплексу та пов’язаних з ними нерозчинних пектинів, що сприяє більш ефективній екстракції пектину.

Ураховуючи вищевикладене, нами була розроблена технологія отримання бурякового пектину. На першій стадії процесу відбувається сушіння бурякового жому за t = 30–50°С. Такі умови запобігають гідролізу ланцюга полі-D-галактуронової кислоти, в побудові якого беруть участь L-арабіноза, D-галактоза, L-рамноза. На наступній стадії продукт подрібнюється до розміру часточок 1–5  мм, що необхідно для покращення процесу дифузії за екстракції пектинових речовин. Після цього жом заливається водою (гідромодуль 1:5).  Протягом 2 годин відбувається перехід водорозчинних сполук бурякового жому у розчин. Наступна стадія передбачає використання ферментів. Проведеними нами дослідженнями з розробки біокаталітичної технології одержання пектину з бурякового жому встановлено, що ефективність біокаталізу визначається збільшенням виходу низькоетерифікованого пектину.

Найбільший вихід низькоетерифікованого пектину отримано за використання мультиензимної композиції (МЕК): пектинтранселіміназна активність – 1500 од./г, β-глюканазна – 100 од./г, амілолітична – 400 од./г, протеолітична – 200 од./г. Оптимальні показники рН для всіх видів досліджуваних ферментів збігаються із природним рН суміші сировини з водою (6,3 – 6,9), що спрощує біотехнологічний процес – не потрібно використовувати  кислоти та луги для корекції кислотності реакційної суміші. Встановлені режими одержання низькоетерифікованого пектину (СЕ = 15%) з використанням препаратів пектинестерази: t=40°С, доза пектинестерази – 25 од./г пектину, за тривалості процесу – 2 год. Для досягнення ступеня етерифікаціїЕ) 10 % потрібна доза ПЕ50 од./г пектину за тривалості процесу деетерифікації 2,5 год. Мультиензимна композиція для одержання низькомолекулярного пектину характеризується наступними показниками: целюлозолітична активність 450500 од./г, ендополігалактуроназна активність – 9001100 од./г, α-галактозидазна активність  70 од./г, ксиланазна активність – 17502500од./г. Зона дії препарату: рН = 4,06,5, оптимальна температура –50 ºС. Препарат містить комплекс ферментів в оптимально збалансованому співвідношенні, яке забезпечує деструкцію сировини (бурякового жому). На рис. 2 показана залежність ступеня екстракції від температури.

Рис. 2. Вплив температури на процеси екстракції пектину

Відомо, що за традиційного кислотного методу виділення пектину його властивості погіршуються в результаті дії кислот (рН 1,92,0) та високих температур (до 110 ºС). 

Під час використання мультиензимної композиції спостерігали також зменшення молекулярної маси та ступеня етерифікації, що підтверджується літературними даними (Shanthi G., 2008). Встановлено, що для одержання заданих параметрів кінцевого продукту (молярна маса та ступінь етерифікації) необхідне використання обмеженого ферментного біокаталізу пектиновмісної сировини (бурякового жому) 2,5–3 год. (рис. 3).  

Показники ефективності екстрагування пектину та його вихід залежать від співвідношення твердої та рідкої фаз (гідромодуль). Визначено оптимальний гідромодуль для екстракції пектину з бурякового жому – 1:12.

Для порівняння ефективності ферментативного та кислотного гідролізу проводили дослідження процесу гідролізу – екстрагування бурякового жому під дією ферментних препаратів та кислот протягом 2–4 год.  за гідромодуля 1:12, температури 50оС – для ферментних препаратів та 50–70оС – для кислотного гідролізу. Ефективність процесу оцінювали за виходом пектинових речовин у відсотках від умісту їх у жомі.   

Процеси ферментативної та кислотної екстракції було порівняно та встановлено, що за ферментативного гідролізу ефективність була вищою, а виділені пектини мали меншу молекулярну масу та пребіотичні властивості. На підставі отриманих оптимальних параметрів процесу біокаталізу розроблена схема одержання пектину, яка виключає використання кислотного гідролізу.  

Рис. 3. Вплив тривалості ферментативної обробки на вихід пектину

Таким чином, розроблена нами біотехнологія передбачає використання обмеженого каталізу з урахуванням заданих показників якості продуктів біокаталізу. Під час одержання пектину з більшою молекулярною масою процес деструкції протопектину проходить до утворення розчинного пектину, за одержання низькоетерифікованої форми пектину процес деетерифікації обмежують досягненням потрібного ступеня етерифікації.

Одержані пектини мають низький ступінь етерифікації, що визначає їхні специфічні властивості. Однією з важливих властивостей одержаного пектину є висока комплексоутворювальна здатність відносно катіонів металів. 

Основна дія мультиферментного комплексу полягає в деструкції целюлози та протеїнів, крім цього комплекс містить пектинестеразну активність, що дозволяє варіювати ступінь етерифікації пектину, який впливає на його пребіотичні властивості, що залежать від ступеня етерифікації та молекулярної маси. Процес деструкції частково впливає на молекули полімерного ланцюга,  знижує молекулярну масу і розміри комплексу та покращує пребіотичні властивості одержаного  кінцевого продукту.

Наступна стадія: відмивання набубнявілого жому водою (гідромодуль 1:15) за t = 40 – 55°С, протягом  однієї години методом протитоку (очищення від баластних речовин, переважно низькомолекулярних цукрів). Наступна екстракція підготовленої сировини водою (t=60°С). Показник екстрагування пектину та його вихід залежать також від співвідношення твердої та рідкої фаз, тобто від гідромодуля (ГМ). Визначено оптимальний ГМ для бурякового жому – 1:12 (рис. 4), який протягом 1 год. забезпечує перехід у розчинний стан пектинових сполук.

ГМ 1:4

ГМ 1:8

ГМ 1:12

% пектину у рідкій фазі       ▄ % пектину у твердій фазі

Рис. 4. Співвідношення частки розчинного та нерозчинного пектину

залежно від гідромодуля

Для очищення та концентрування пектинового розчину нами запропоновано використання мембранної ультра- та нанофільтрації.  Використання мембранних технологій є одним з ефективних енергозберігаючих методів концентрування розчинів, який одночасно спрощує технологію очищення пектинового розчину та дозволяє уникнути традиційного спиртового осадження пектинів, що погіршує їхні функціональні властивості.    

На стадії концентрування пектинового екстракту на полімерних мембранах (ця стадія замінює енерговитратну стадію випаровування пектину)  в концентраті залишається пектин з молекулярною масою близько 50 КДа, вільний від низькомолекулярних домішок, що зумовлює високий ступінь чистоти кінцевого продукту. Ступінь концентрування за ультрафільтрації 1:8 дає змогу висушувати концентрат у оптимальних умовах (t = 40 – 60 °С) без попереднього осадження пектину етанолом чи іншими реагентами. Концентрат сушать у струмені сухого повітря t≤50 °С та отримують кінцевий продукт.

Використання цієї технології отримання бурякового пектину забезпечує наступні переваги перед існуючими технологіями: виключення з технологічного процесу мінеральних кислот, лугів, токсичних та вибухо-пожежонебезпечних реагентів; усунення небажаного впливу підвищеної температури за рахунок виключення процесу випаровування на стадії концентрування пектинового екстракту, а також додаткове його очищення від низькомолекулярних домішок шляхом нанофільтрації; скорочення терміну одержання цільового продукту; можливість отримання бурякового пектину із заданими параметрами, досить високим виходом та низькою собівартістю.

На підставі використання обмеженого біокаталізу, наступних процесів очищення, концентрування низькомолекулярних пектинових олігоцукрів розроблена нова екобіотехнологія, яка відрізняється від традиційної заміною двох стадій: стадії кислотного гідролізу – на ферментативний та стадії спиртового осадження пектину – на використання мембранних технологій (ультра- та нанофільтрації). Таким чином, поєднання двох підходів – контрольованого ферментативного каталізу та мембранних технологій –  забезпечує збільшення виходу пектину на 28 % порівняно із традиційною технологією. На цей спосіб одержання пектину із рослинної сировини подано заявку на патент.

Технологія одержання металокомплексів пара-амінобензойної кислоти. Синтез нових координаційних сполук на основі  металів з біолігандами дозволяє  підвищити біологічну активність пара-амінобензойної кислоти. Нами розроблено та сконструйовано лабораторний прилад для одержання комплексів пара-амінобензойної кислоти із металами (Цинком, Манганом).

У НДІ екології та біотехнології у тваринництві БНАУ досліджено фізико-хімічні властивості синтезованих координаційних сполук ПАБК з металами.  Для ідентифікації одержаних продуктів на спектрометрі Specord М-400 та Specord IR-80 були зняті  електронні та коливальні (інфрачервоні) спектри утворених комплексів. Окрім смуг в ультрафіолетовій ділянці спектра, забарвлені металокомплекси на основі ПАБК мають смуги поглинання у видимій частині спектра, зумовлені dd* переходами в координуючому іоні металу. Проведені дослідження коливальних спектрів дали змогу встановити, що ІЧ-спектри комплексів ліганда із Цинком в області 1800÷1500 см-1 мають однотипні з комплексом інших металів поглинання. Частота поглинання С=О у комплексах порівнянно з лігандом зменшується в середньому на 50 см-1, що пов'язано із залученням карбонільної групи до координації з металом. Про депротонування ОН-групи та її координацію з металом свідчить зникнення смуги  -ОН (3240 см-1). Присутність же гідратованих молекул води в комплексах обумовлює широку смугу поглинання в діапазоні 3400÷3470 см-1 їхніх ІЧ-спектрів. Смуги в довгохвильовій частині спектрів усіх металопохідних за 470÷410 см-1 є доказом наявності зв'язку Ме–О. Порівняння спектральних характеристик отриманих сполук і вільного ліганда (ПАБК) підтверджує утворення металохелатів.

Одержання комплексної пребіотичної добавки. На наступному етапі роботи досліджено можливість використання жому цукрового буряку як рослинної сировини для отримання комплексного препарату із пребіотичними властивостями. На рис.5 подана технологічна схема одержання комплексу пребіотиків Пектовіту.

Як видно з наведеної схеми, сировина висушується, подрібнюється, піддається ферментативному біокаталізу, екстрагуються пектинові сполуки, одержаний розчин пектину надходить до фільтрувального модуля. Для концентрування та очищення розчинів бурякового пектинового екстракту використано лабораторний пристрій, який складається з ємності для збору очищеного концентрату та двох фільтраційних модулів для ультрафільтрації та нанофільтрації. Високомолекулярні домішки фільтруються крізь ультрафільтраційні мембрани, а низькомолекулярні сполуки – крізь нанофільтри. У результаті двостадійного очищення отримано концентрований розчин пектину із заданою молекулярною масою (30 КДа). Одночасно відбувається одержання комплексів Цинку та Мангану з пара–амінобензойною кислотою та включення їх у пектинову полімерну структуру. Отриманий комплекс Пектовіт складається із пектинових волокон, в середині яких містяться металокомплекси біогенних металів (Цинку, Мангану) з пара–амінобензойною кислотою.

Рис. 5. Технологічна схема одержання пребіотичного комплексу Пектовіту

Пребіотичні властивості комплексу оцінювали за ростом і розвитком пробіотичних культур Bac. subtilis та Lactobacillus acidophіlus. Дослідженнями встановлено, що після 24 год. культивування кількість лактобактерій Lactobacillus acidophіlus у варіантах із умістом пребіотичного комплексу 0,5, 1,0, та 2,0% становила відповідно 18,5∙107 КУО/см3, 22,8∙107 КУО/см3, 14,2∙107 КУО/см3 проти 10,9 ∙106 КУО/см3 у контролі, а кількість Bac. subtilis – 7,5∙107 КУО/см3, 11,1∙107 КУО/см3, 9,2∙108 КУО/см3 проти 4,8 ∙107 КУО/ см3, що більше від контролю відповідно в 17,7; 20,9 та 13,0 разів для Lactobacillus acidophіlus та в 1,6; 2,3 та 1,9 раза для Bac. subtilis. Таким чином, максимальне накопичення біомаси бактерій Lactobacillus acidophіlus та Bac. subtilis спостерігали за їх культивування з додаванням 1 % пребіотичного комплексу.

Ефективність застосування пребіотичного комплексу Пектовіт. Аналіз результатів досліджень свідчить про те, що концентрація гемоглобіну в крові поросят дослідних груп після введення про- та пребіотиків збільшилася порівняно із показниками у контрольній групі, причому в групі, де застосовували пробіотик – на 12,3 % (р<0,01), пребіотик – на 11,6 % (р<0,01), комплекс про- та пребіотиків – на 19,02 % (р<0,001). Після додавання пребіотику або комплексу про- та пребіотиків у крові поросят концентрація Цинку збільшилася порівняно з тваринами контрольної групи відповідно на 11,4% (р<0,05) та 15,3 % (р<0,01), Мангану  на 12,8% (р<0,05) та 16,5 % (р<0,01). Концентрація загальних сульфгідрильних груп у сироватці крові поросят контрольної групи була нижчою порівняно з показниками тварин, яким уводили препарати про- та пребіотичного спрямування. Так, у групах поросят, яким уводили комплекс пробіотиків, цей показник підвищився на 12,9 % (р<0,01). У процесі вивчення концентрації білкових сульфгідрильних груп у сироватці крові поросят дослідних груп визначили більшу їх концентрацію порівняно з контрольною групою відповідно на 12,1 (р<0,01), 14,3 (р<0,01) та  21,4 % (р<0,001).

Проведені дослідження показали, що введення комплексу про- та пребіотиків призводить до підвищення вмісту загального білка у плазмі крові поросят дослідних груп, тобто активується білоксинтезуюча функція печінки. Найвищий вміст білка спостерігали у поросят яким додавали комплекс про- та пребіотиків (p<0,05). Визначення активності гепатоспецифічних ферментів аспартат- та аланінамінотрансферази дозволило виявити у поросят дослідних груп тенденцію до зниження активності АсАТ та АлАТ та оптимізацію коефіцієнта де Рітіса. Уведення комплексу про- та пребіотиків спричиняє суттєве зниження вмісту в крові кетодієнів і сполучених триєнів на 14,8 (p<0,05), 18,4 (p <0,05) та 19,6 % (p<0,01), та загальних гідропероксидів ліпідів на 12,6( p <0,05), 15,2 (p<0,05) та 22,5 % (p<0,01),  одночасно відбувається підвищення активності ферментативного та неферментативного ланцюгів антиоксидантного захисту: супероксиддисмутази на 12,2(р<0,05), 16,1 (p<0,05) та 18,2 % (p<0,01),  вмісту відновленого глутатіону- на 15,3 (р<0,05), 18,1 (p<0,01) та 23,2 % (p<0,001).   

Концентрація сечовини в сироватці крові поросят дослідних груп була значно нижчою, ніж у поросят контрольної групи. Так, уміст сечовини у сироватці крові поросят 1-, 2- та 3-ї дослідних груп був нижчим відповідно на 8,3 (p <0,05), 10,9 ( p<0,05) та 11,8% (р<0,01) порівняно з концентрацією сечовини у сироватці крові тварин контрольної групи. Отримані результати свідчать про зниження інтенсивності катаболізму амінокислот і підвищення ефективності їх використання у біосинтетичних процесах у тканинах поросят дослідних груп, що узгоджується з різницею в інтенсивності росту поросят у відповідних групах.

Інтегральним показником, що характеризує стан адаптаційного процесу після введення препаратів про- та пребіотиків, є жива маса поросят. Встановлено, що після додавання пробіотику, пребіотику та комплексу про- та пребіотиків жива маса поросят була більшою, ніж у у контрольній групі на 12,4 (р<0,05), 14,1 ( p<0,05) та 19,8% (р<0,01). Отже, уведення Ентеро-активу та Пектовіту сприяє створенню в організмі тварин рівня фізіолого-біохімічних процесів, достатнього для підвищення приростів живої маси на статистично вірогідну величину.

У результаті проведеного 2-го досліду встановлена закономірність  впливу пробіотику, пребіотичного комплексу та їх поєднаного використання на динаміку росту поросят і їх збереженість. Виявлено, що найвищу інтенсивність росту спостерігали у поросят, яким додавали Пектовіт: середньодобові прирости цієї групи тварин були на 26,2 % (р<0,001).  більшими порівняно з контролем; у поросят 1- та 2-ї дослідних групи – на 18,4 та 16,7 %. Застосування Пектовіту зумовлювало збільшення кількості еритроцитів на 12,2%(р<0,01)   та вмісту гемоглобіну на 14,1% (р<0,001), підвищення лізоцимної на 4,1 % (р<0,05) та бактерицидної активності сироватки крові на 10,2 % (р<0,01). У сироватці крові збільшився вміст загального білка на 7,8% (р<0,05), Цинку – на 16,2% (р<0,01) і Мангану– на 12,5% (р<0,01),   концентрації сечовини  на 12,7% (р<0,05). Після відгодівлі тварин та контрольного забою було проведено аналіз хімічного складу м’яса свиней. Слід відзначити, що за використання пребіотичного комплексу вміст білка має тенденцію до підвищення, а кількість вологи зменшується, що зумовлює зростання калорійності продукції. У м’ясі дослідних тварин кількість оксипроліну зменшується, внаслідок чого білково-якісний показник підвищується. Досліди з визначення порівняльної біологічної цінності свинини проводилися з використанням інфузорії Tetrahymena pyriformis. Встановлено, що біологічна цінність продукції, отриманої від тварин, які одержували Пектовіт разом з пробіотиком, була на 4,8–6,7% вищою, ніж за використання окремо пробіотика або пребіотика.

Виробниче випробування та економічна ефективність застосування пребіотичного комплексу Пектовіт. Отриманi результати дослiджень свiдчать, що введення Пектовіту у комплексі з пробіотиком Ентеро-актив є більш ефективним. Науково-виробнича апробація підтверджена результатами науково-господарського досліду про позитивний вплив комплексу про- та пребіотика Пектовіту на ріст та збереженість поросят: енергія росту збільшилась на 14,217,4%, збереженість на 10,315,1%. Економічну ефективність застосування комплексу визначали згідно із загальноприйнятими методиками, у результаті чого було встановлено, що фактичний економічний ефект від його використання свиням становив 11,2–14,5 грн. на одну тварину.

 

ВИСНОВКИ

У дисертації теоретично обгрунтовано та викладено сучасні підходи щодо вирішення завдання розробки біотехнології одержання вітчизняних пребіотичних компонентів з метою використання їх разом з пробіотиками для підвищення резистентності та продуктивності поросят.

1. Розроблено нову біотехнологію одержання комплексу пребіотично-сорбційного спрямування, основним компонентом якої є використання біокаталітичних та мембранних технологій. Виконано комплексні дослідження з розробки технологічних процесів мікро-, ультра- та нанофільтрації для очищення та концентрування пребіотичного комплексу.

2. Перевагами розробленої біотехнології перед існуючими є: виключення із технологічного процесу токсичних і вибухо-пожежо-небезпечних реагентів та процесу випаровування на стадії концентрування пектинового екстракту. Доведено можливість отримання цільового продукту (пектину) з дешевої сировини (бурякового жому), скорочення терміну одержання кінцевого продукту.

3. Використання ферментів як біокаталізаторів дозволяє суттєво розширити сировинну базу кормовиробництва, збільшити глибину переробки сировини, отримати нові види пребіотичних продуктів. Перехід від традиційних хімічних до біотехнологічних методів дає можливість створення маловідходних технологій та екологічно чистих виробництв.

4. У результаті проведених досліджень одержано координаційні сполуки пара-амінобензойної кислоти з біометалами; за даними електронних та коливальних (інфрачервоних) спектрів визначено оптимальний спосіб координації ліганда з Цинком та Манганом.

5. Запропоновано новий метод функціоналізації пектинових олігоцукрів шляхом уведення металокомплексів пара-амінобензойної кислоти, що дозволяє отримати біологічно активні похідні цього біополімеру з заданим молекулярно-масовим розподіленням та пребіотичними властивостями. 

6. Дослідженнями встановлено пребіотичний ефект створеного комплексу пребіотиків. Доведено, що внесення Пектовіту збільшує темпи росту  Lactobacillus acidophіlus та Bac. subtilis  в 17,7; 20,9 та 13,0 разів для Lactobacillus acidophіlus та в 1,6; 2,3 та 1,9 раза для Bac. subtilis.

7. Використання Пектовіту поросятам у комплексі з пробіотиком зумовлювало активацію обміну речовин: збільшення кількості еритроцитів на 12,2 % (р<0,01); підвищення вмісту гемоглобіну на 14,1 (р<0,01) та загального білка на 7,8 % (р<0,05); загальних глобулінів – 12,3 % (р<0,05); вмісту Цинку на 11,4  % (р<0,05) та Мангану на 15,1% (р<0,01).

8. Виявлено, що вміст сечовини в сироватки крові поросят дослідних груп був вірогідно меншим, ніж у поросят контрольної групи. Так, у поросят 1-, 2- та 3-ї дослідних груп таке зниження становило відповідно  8,4 (p<0,05), 9,6 (p<0,05) та 11,6 % (p<0,01) порівняно з показниками сечовини в плазмі крові поросят контрольної групи.

9. Уведення комплексу про- та пребіотиків спричинює зниження в крові вмісту кетодієнів і сполучених триєнів на 19,6% (p<0,01) та загальних гідропероксидів ліпідів на 22,5% (p<0,01), з одночасним  підвищенням активності ферментативного та неферментативного ланцюгів антиоксидантного захисту: супероксиддисмутази – на 18,2 % (р<0,01); вмісту відновленого глутатіону – на 23,2 % (р<0,001).

10. Використання поросятам комплексу про- та пребіотиків підвищує інтенсивність їх росту. Поросята-сисуни та поросята після відлучення мали середньодобовий приріст на 18,0 – 24,8 % більший, порівняно з контрольною групою. Збереженість поросят в дослідних групах була вищою, ніж у контролі на 12,5 – 16,4 %.

11. Науково-виробнича апробація підтверджена позитивними результатами науково-господарського досліду щодо впливу Пектовіту на ріст поросят: енергія росту підвищилася на 14,217,4%; збереженістьна 10,3 15,1%. Економічна ефективність застосування Пектовіту становить 11,214,5 грн. на одну тварину.

ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

Для підвищення енергії росту поросят-сисунів і поросят після відлучення та покращення економічної ефективності виробництва свинини рекомендується додавати в раціон тваринам пробіотик за рекомендованою схемою та Пектовіт з кормом по 0,3 – 0,5 г/ голову на добу. Пропозиції виробництву викладені у Рекомендаціях щодо застосування комплексу пребіотиків у свинарстві

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

  1.  Кузьменко П.І. Ріст і розвиток поросят-сисунів під впливом згодовування ПАБК і мінеральних брикетів / П.І. Кузьменко, В.І. Бесулін, В.Ф. Фесенко // Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту. – Біла Церква, 2001. – Вип. 17. – С. 74–79. (Дисертант брав участь у плануванні та проведенні експерименту, підготував роботу до друку).
  2.  Кузьменко П.І. Вплив пара-амінобензойної кислоти (ПАБК) і мінеральних брикетів на якість молозива і молока свиноматок / П.І. Кузьменко, В.Ф. Фесенко // Аграрні вісті. – 2003. № 3. – С. 25–26. (Дисертант брав участь в експериментальних дослідженнях, аналізі одержаних результатів, підготовці матеріалів до публікації).
  3.  Кузьменко П.І. Розробка елементів біотехнології застосування ПАБК і мінеральних брикетів у годівлі свиней / П.І. Кузьменко, В.Ф. Фесенко // Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту. – Біла Церква, 2003. – Вип. 24. – С. 38–41. (Дисертант брав участь у плануванні та проведенні досліджень та написанні статті).
  4.  Кузьменко П.І. Дослідження комплексних сполук біогенних металів спектральними методами / [Кузьменко П.І., Бітюцька Н.В., Маляр Д.Д., Бітюцький. В.С.] // Науковий вісник Львівського нац. ун-ту вет. медицини ім. С.З. Гжицького. – Львів 2010. – Т. 12, № 2 (44), ч. 2. – С. 147–150. (Дисертант розробив схему і особисто провів ряд досліджень, узагальнив результати, оформив роботу до друку).
  5.  Мельниченко О.М., Бітюцький В.С., Кузьменко П.І. Підвищення біобезпеки та якості виробництва металовмісних препаратів для тваринництва // Ветеринарна медицина: міжвід. тем. наук. зб.– Харків, 2010.– Вип. 94 – С. 35-37. (Дисертант брав участь у плануванні і проведенні досліджень, підготував роботу до друку).
  6.  Кузьменко П.І. Біотехнологія одержання комплексу пребіотиків та використання їх для поросят-сисунів / Кузьменко П.І., Бітюцький В.С., Мельниченко О.М. // Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту. – Біла Церква, 2010. – Вип. 4. – С. 20–24. (Дисертант брав участь у плануванні і проведенні досліджень, підготував роботу до друку).

Кузьменко П.І., Бітюцький В.С., Мельниченко О.М. Заявка на винахід (корисну модель) “Спосіб одержання пектину з рослинної сировини”; u 2010 1143 від 27. 09. 2010. (Дисертант провів дослідження, підготував заявку на патент).

  1.  Кузьменко П.І. Використання мультиензимного комплексу для ефективної деструкції  полімерів клітинної стінки рослин при одержанні пектинів / Кузьменко П.І. // Аграрні вісті .– Біла Церква, 2010. – Вип. 1. – С. 13–15.
  2.  Кузьменко П.І. Вплив комплексу про- та пребіотиків на біохімічні показники крові поросят / П.І. Кузьменко // Наукові пошуки молоді у ІІІ тисячолітті: тези доп. наук.-практ. конф. молодих учених, аспірантів та докторантів. – Біла Церква, 2010. – С.69.

   10. Кузьменко П.І. Біотехнологія одержання координаційних сполук мікроелементів з біолігандами та дослідження їх фізико-хімічних властивостей / П. І. Кузьменко, Л.В. Мороз, Д.Д. Маляр // Аграрна наука – виробництву: екологічні проблеми сучасного світу та шляхи їх вирішення: тези доп. VІІІ держ. наук.-практ. конф.  – Біла Церква, 2010. – С.13.

   11. Кузьменко П.І.  Рекомендації щодо застосування комплексу пребіотиків у свинарстві / Кузьменко П.І. – Біла Церква, 2010. – 17 с.

Кузьменко П.І. Біотехнологія виробництва пребіотичного комплексу та його використання у свинарстві. − Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю  03.00.20 – біотехнологія. – Білоцерківський  національний аграрний університет, Біла Церква, 2010.

Дисертація присвячена розробці біотехнології одержання нових пребіотиків на основі рослинної сировини, вітамінів, мікроелементів та  вивченню ефективності використання комплексної пребіотичної добавки для росту та розвитку поросят-сисунів та поросят після відлучення. Розроблено новий пребіотичний комплекс з використанням ферментативних біотехнологій трансформації багатокомпонентних рослинних субстратів, які важко піддаються деструкції. З метою  інтенсифікації процесу біоконверсії та отримання продуктів із заданими показниками виходу та якісного складу розроблено мультиензимну композицію, що проявляє синергізм дії в умовах контрольованого біокаталізу. Встановлено  вплив ферментної композиції на процес гідролізу – екстрагування пектину із сировини, що сприяє підвищенню ефективності процесу за рахунок збільшення проникності клітинних мембран рослинної сировини. Експериментально підтверджено можливість ультрафільтраційного та нанофільтраційного концентрування пектинових екстрактів, що дозволяє отримати розчини із підвищеним умістом пектину заданих параметрів з використанням екобіотехнологій. Доведено переваги розробленої біотехнології перед існуючими: виключення із технологічного процесу токсичних та вибухо-пожежо-небезпечних реагентів, скорочення терміну одержання кінцевого продукту. Встановлена пребіотична та висока комплексоутворювальна здатність отриманого полімерного комплексу.

Використання поросятам комплексу про- та пребіотиків підвищує інтенсивність їхнього росту та збереженість. Науково обгрунтовано та експериментально підтверджено в умовах виробництва в Україні ефективність одержаного пребіотичного комплексу.

Ключові слова: буряковий жом, пектин, пара-амінобензойна кислота, Цинк, Манган, лактобактерії, ультрафільтрація, гемоглобін, еритроцити, адаптація, збереженість поросят, жива маса.

Кузьменко П.И. Биотехнология производства пребиотического комплекса и его применение в свиноводстве. − Рукопись. 

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.20 биотехнология. Белоцерковский националь-ный аграрный университет, Белая Церковь, 2010.

Диссертация посвящена разработке биотехнологии получения новых пребиотиков на основе растительного сырья, витаминов, микроэлементов и  изучению эффективности использования комплексной пребиотической добавки для роста и развития поросят-сосунов и поросят после отъема. Разработанная новая технология, основным компонентом которой является использование биокаталитических и мембранных технологий для получения комплекса пребиотично-сорбционного устремления. Выполнены комплексные исследования по разработке технологических процессов микро-, ультра-  нанофильтрации для очистки и концентрирования пребиотичного комплекса.

Получен новый пребиотичный комплекс с использованием ферментативных биотехнологий трансформации многокомпонентных растительных субстратов, которые трудно поддаются деструкции. Предложен новый метод функционали-зации олигосахаридов свекольного жома путем введения в него металлокомплексов ПАБК, что позволило получить комплекс с пребиотичными свойствами.

С целью  интенсификации процесса биоконверсии и получения продуктов с заданными показателями выхода и качественного состава разработана мультиэнзимная композиция, которая проявляет синергизм действия в условиях контролируемого биокатализа. Установлено  влияние ферментной композиции на процесс гидролиза  экстрагирования пектина из сырья, что приводит к повышению эффективности процесса за счет увеличения проницаемости клеточных стенок растительного сырья. Экспериментально подтверждена возможность ультрафильтрационного и нанофильтрационного концентри-рования пектиновых экстрактов, что позволяет получить растворы с повышенным содержанием пектина заданных параметров.

Использование этой технологии получения свекольного пектина обеспечивает следующие преимущества перед существующими технологиями: исключение из технологического процесса минеральных кислот, щелочей, токсичных и взрыво-пожароопасных реагентов (спиртов, эфиров, кетонов), устранение нежелательного влияния повышенной температуры за счет исключения процесса испарения на стадии концентрирования пектинового экстракта, а также дополнительная его очистка от низкомолекулярных примесей путем нанофильтрации, сокращения срока получения целевого продукта, возможность получения свекольного пектина с заданными параметрами, достаточно высоким выходом и низкой себестоимостью. На основании использования ограниченного биокатализа, следующих процессов очистки, концентрирования низкомолекулярных пектиновых олигосахаридов разработана новая экобиотехнология, которая отличается от традиционной заменой двух стадий: кислотного гидролиза на ферментативный и спиртового осаждения пектина на использование мембранных технологий (ультра- и нанофильтрации). Таким образом, соединение двух подходов – контролируемого ферментативного катализа и мембранных технологий – обеспечивает увеличение выхода пектина в сравнении с традиционной технологией. Основными эффектами комплекса пребиотиков, которые обусловливают перспективность его использования в животноводстве, являются: иммуномодулирующая активность, нормализация метаболизма и поддержка здоровья животных, стимуляция роста и развития, более полное выявление генетического потенциала производительности животных.

Ключевые слова: свекловичный жом, пектин, пара-аминобензойная кислота,  Цинк, Манган, лактобактерии, ультрафильтрация, гемоглобин, эритроциты, адаптация, сохранность поросят, живая масса.

Kuzmenko P. Biotechnology of prebiotic complex production and its applying in pigs farming.– Manuscript.

Dissertation for a Candidate degree in Agriculture on specialty 03.00.20.– Biotechnology.– Bila Tserkva National Agrarian University, Bila Tserkva, 2010.

The dissertation deals with development of biotechnology of obtaining new prebiotics on plant, vitamins and microelements raw materials basis and investigating efficiency of applying complex prebiotic supplement for piglets and shoats. A new prebiotic complex with applying enzyme biotechnology of transforming multicomponent plant substrates which can not be destructed easily has been developed. A new method of sugar beet  olygosugars fictionalization  by adding PABC metal complexes allowing to obtain a complex with prebiotic complexes was suggested.

A multienzyme composition displaying synergism action in controlled biocatalisis aiming to intensify bioconversion process and obtain the desired output and quality indexes has been developed. The influence of the enzyme composition on the process of hydrolysis, pectin extracting from the raw material, which causes increase in the process efficiency  due to increase in the plant raw materials cell walls penetrating has been proved. Possibility of ultraviolet and nanofiltration concentration of pectin extracts has been proved experimentally. It allows to obtain solutions with increased content of desired parameters with applying ecobiotechnologies. Advantages of the developed technology like excluding toxic and plosive reagents from the technological process, reduce in the time of obtaining the final product have been proved. Prebiotic and high complex forming ability of the obtained polymer complex has been proved.

Applying pro- and prebiotic complexes in piglets increases their growth and livability. The efficiency of the obtained prebiotic complex in the industrial production of Ukraine has been grounded and proved experimentally.

Key words: sugar beet cake, pectin, paraaminobenzoy acid, Zink, Manganese, p-amino-benzioc acid, lactobacteriae, ultrafiltration, hemoglobin, erythrocytes, adaptation, pigs livability, live weight, competability.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29388. Пропедевтический этап в системе литературного образования школьников 49 KB
  Важнейшей особенностью предмета является формирование и развитие навыка чтения а также таких качественных характеристик чтения как сознательность и выразительность. Развитие навыка чтения предполагает на первом году обучения становление механизма чтения овладение слоговым и комбинированным способами чтения; на втором году обучения – интенсивное овладение способом чтения целыми словами наращивание темпа чтения освоение способа чтения молча; на третьем году обучения – становление способа чтения целыми словами в темпе соответствующем...
29389. Принципы построения учебных книг по литературному чтению: традиционное и инновационное. Детские книги как особый учебный материал для формирования читателя 23 KB
  Эту функцию выполняет учебник. Учебник рассматривает текст как информационное поле на котором состоится встреча автора и читателя. Типы книг для начальной школы: Обязательные: учебник хрестоматия учебникхрестоматия Факультативные: справочник энциклопедия словари рабочие тетради Принципы организации учебника: тематический по темам жанровый стихи рассказы сезонный Виды вопросов и заданий в учебниках: до текста и после текста репродуктивные на выявление первичного восприятия на анализ на синтез продуктивные...
29390. Урок литературного чтения и его особенности. Моделирование урока литературного чтения в логике одной из образовательных программ (на примере одного литературного произведения) 57 KB
  Урок литературного чтения и его особенности. Моделирование урока литературного чтения в логике одной из образовательных программ на примере одного литературного произведения Современный урок литературного чтения имеет свои особенности: Каждый урок рассматривается как часть более широкой системы литературное развитие школьника Урок – это этап в изучении литературного произведения Урок – это художественнопедагогическое целое содержание форма уока будет определяться жанром и особенностями произведения а так же художественным миром...
29391. Конструктивное исполнение электрооборудования в НГП 30 KB
  Конструктивное исполнение электрооборудования в НГП должно соответствовать условиям его эксплуатации. исполнение характеризуется тем что электродвигатели имеют специальные приспособления крышки кожухи сетки. Водозащищенное IP55 IP56 исполнение электродвигатели недоступны проникновению внутрь струй воды любого направления.
29392. Нерегулируемый ЭП буровых насосов 27.5 KB
  Двигатели брызгозащишенные с влагостойкой изоляцией с самовентиляцией; наверху корпуса двигателя смонтирован возбудитель связанный клиноременной передачей с валом двигателя. Номинальное напряжение двигателя 6 кВ частота вращения 750 об мин. Так как условия пуска двигателя бурового насоса сравнительно легкие момент статического сопротивления на валу двигателя составляет примерно 20 от номинального момента двигателя а время разгона составляет 34 сек в схеме предусмотрен прямой пуск двигателя с наглухо подключенным возбудителем. Для...
29393. Особенности конструкции ЭД станка-качалки 21 KB
  имеют повышенный пусковой момент который обеспечивается за счет специальной конструкции обмотки ротора это может быть или глубокопазная обмотка 10:1 или двойная беличья клетка причем внутренняя клетка выполнена из меди а наружная из латуни имеющей большее удельное сопротивление чем медь. После вытеснения тока на поверхность сечение проводника по которому течет ток уменьшается при этом активное сопротивление обмотки ротора увеличивается и момент развиваемый ЭД при пуске возрастает так как он пропорционален приведенному активному...
29394. Регулируемый ЭП буровых насосов 66.5 KB
  В небольших пределах регулирование скорости электродвигателя буровых насосов можно осуществлять при применении асинхронных двигателей АД с фазным ротором при помощи включении в цепь ротора регулировочных реостатов. При снижении скорости на 2030 скольжение становится равным 0203 и потеря мощности в пусковых реостатах достигнет также 2030. Поэтому в настоящее время реостатный способ регулирования скорости АД не применяется. Схема обеспечивает изменение скорости вращения АД на 40 выше от номинальной.
29395. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ 37 KB
  Синхронные машины обладают свойством обратимости то есть могут работать как генератором так и двигателем.1а изображена схема синхронной машины с явно выраженными полюсами.1 Конструкция и электрическая схема синхронной машины с явно выраженными полюсами а б.
29396. Электрооборудование установок для насосной добычи нефти 237.5 KB
  Глубинный насос 1 станкакачалки подвешивается на колонне насосных труб 3рис. Плунжеру 2 насоса сообщается возвратнопоступательное движение с передачей энергии от балансира станкакачалки при помощи колонны штанг 4. Колонна штанг станкакачалки на устье скважины через шток соединена с головкой балансира 6 станкакачалки. Балансирный и кривошипный противовесы служат для уравновешивания нагрузки подвижной системы станкакачалки и двигателя при ходе колонны штанг вниз и вверх рис.