По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 636.087.8:636.084.52 DOI:10.33920/sel-05-2001-07

Bacillus Megaterium: продуцент аминокислот и пробиотик для сельскохозяйственных животных (обзор)

Н. П. Буряков д-р биол. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева», Россия, г. Москва, E-mail: kormlenieskota@gmail.com
С. А. Щукина канд. с.-х. наук, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева», Россия, г. Москва, E-mail: svetmix@bk.ru
К. А. Горст аспирант, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева», Россия, г. Москва, E-mail: ksengo87@gmail.com

В индустрии кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных активно применяются различные направления микробиологического синтеза. Более 50 лет промышленное производство аминокислот осуществляется при помощи биотехнологий, ежегодные темпы роста производства составляют 5–7 %. Аминокислоты получают промышленно в ходе ферментации с использованием высокоэффективных штаммов различных видов бактерий. По мере прогрессивного развития микробиологических технологий и изучения состава микрофлоры животных происходит открытие новых видов микроорганизмов-продуцентов полезных веществ, в т. ч. вида Bacillus megaterium, которые относятся к бактериям-полипродуцентам, т. к. их клетки способны нарабатывать множество веществ различной химической природы: аминокислоты, протеазы, антибиотики, пептиды, витамины, бактериоцины и ряд других соединений. Они обладают высокоэффективной системой синтеза и транспорта белков из клетки, растут на различных доступных и недорогих углеродных субстратах и непатогенны в отношении растений, животных и человека и не вырабатывают в среду щелочных протеаз. Bacillus megaterium стабильны в широком диапазоне рН и при воздействии высоких температур, и таким образом стабильно сохраняют свои свойства в ходе производственных циклов, а также при хранении и транспортировке получаемых продуктов. Затраты на выращивание Bacillus megaterium относительно невысоки, и при хорошем выходе продукта и относительно малой ресурсоемкости производства делает его экономически рентабельным. Пробиотики на основе Bacillus megaterium, а также штаммы бактерии с повышенным синтезом лимитирующих аминокислот – перспективные для индустрии кормления животных направления прикладного микробиологического синтеза.

Литература:

1. Буряков Н. П. Кормление высокопродуктивного молочного скота: монография / Н. П. Буряков. – М.: Изд-во «Проспект», 2009. – 416 c.

2. Ленинджер А. Основы биохимии. – В 3-х тт. / А. Ленинджер; пер. с англ.; под ред. акад. В. А. Энгельгардта и проф. Я. М. Варшавского. – М.: Мир, 1985. – Т. 1. – С. 137–140; 108–120; 137–140; Т. 2. – С. 571– 594; Т. 3. – С. 823–825.

3. Макарцев Н. Г. Кормление сельскохозяйственных животных: учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. / Н. Г. Макарцев. – Калуга: Изд-во «Ноосфера», 2012. – 642 с.

4. Метцлер Д. Биохимия. – В 3-х тт. / Д. Метцлер; пер. с англ.; под ред. А. Е. Браунштейна, Л. М. Гинодмана, А. Е. Северина. – М.: Мир, 1980. – Т. 1. – С. 80–103; Т. 2. – С. 81–131.

5. Омаров М. Доступность аминокислот в белковых кормах / М. Омаров и др.// Животноводство России. – 2007, Апрель. – С. 27–28.

6. Страйер Л. Биохимия. – В 3-х тт. / Л. Страйер; пер. с англ.; под ред. А. Е. Северина. – М.: Мир, 1984. – Т. 1. – С. 18–24; Т. 2. – С. 233–247.

7. Caly L. D. Alternatives to Antibiotics to Prevent Necrotic Enteritis in Broiler Chickens: A Microbiologist’s Perspective / L. D. Caly et al. // Frontiers in Microbiology. – 2015, December. – Vol. 6. – P. 1336.

8. David M. H. Catalytic Properties of Bacillus Megaterium Amylase / M. H. David // Starch. – 1987. – Vol. 39 (12). – P. 436–440.

9. Eppinger M. Genome Sequences of the Biotechnologically Important Bacillus megaterium Strains QM B1551 and DSM319 / M. Eppinger et al. // Journal of Bacteriology. – 2011, August. – Vol. 193 (16). – P. 4199–4213.

10. Grafkova J. Penicillin G acylase – synthesis, regulation, production / J. Grafkova, L. Sobotkova // Ceska Slov Farm. – 2002, January. – Vol. 51 (1). – P. 6–10.

11. Kalaimathi R. V. Effectiveness of a Bacillus megaterium, as a probiotic in Salmonella typhimurium induced infection in rats / R. V. Kalaimathi // Journal of Pharmacy Research. – 2015. – Vol. 9 (2). – P. 177–181.

12. Leuchtenberger W. Biotechnological production of amino acids and derivatives: current status and prospects / W. Leuchtenberger, K. Huthmacher, K. Drauz // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2005. – Vol. 69. – Article #1. – https://doi.org/10.1007/s00253005-0155-y.

13. Loshon C. A. Bacillus megaterium Spore Protease: Purification, Radioimmunoassay, and Analysis of Antigen Level and Localization During Growth, Sporulation, and Spore Germination / C. A. Loshon, P. Setlow // Journal of Bacteriology. – 1982, April. – P. 303–311.

14. Makkar H. P.S. FAO. Probiotics in animal nutrition – Production, impact and regulation / Ed. H.P. S. Makkar, Y. S. Bajagai, A. V. Klieve et al. – FAO. – Rome, 2016. –Animal Production and Health. – Paper No. 179. – P. 7–14; 48–50.

15. Meryandini A. Effect of Probiotic Bacillus megaterium PTB 1.4 on the Population of Intestinal Microflora, Digestive Enzyme Activity and the Growth of Catfish (Clarias sp.) / A. Meryandiniet et al. // Hayati Journal of Biosciences. – 2016, October. – Vol. 23 (4). – P. 168–172.

16. Patel S. The current trends and future perspectives of prebiotics research: a review / S. Patel, A. Goyal // Biotech. – 2012. – Vol. 2. – P. 115–125.

17. Rahman M. Effects of probiotics and enzymes on growth performance and haematobiochemical parameters in broilers / M. Rahman, A. Mustari, M. Salauddin, M. Rahman // Journal of the Bangladesh Agricultural University. – 2013. – Vol. 11 (1). – P. 111–118.

18. Vary P. S. Bacillus megaterium – from simple soil bacterium to industrial protein production host // P. S. Vary, D. Jahnet et al. // Applied Microbiology and Biotechnology. – 2007, October. – Vol. 76 (5). – P. 957–967.

19. Vary P. S. Bacillus Megaterium – Protein Production System / P. S. Vary // MoBiTec GmbH. – 2016. – 35 p.

20. Wittman C. Getting the big beast to work – Systems biotechnology of Bacillus megaterium for novel high-value proteins / C. Wittman et al. // Journal of Biotechnology. – 2013, January. – Vol. 163 (2). – P. 87–96.

В современном животноводстве и кормлении животных практическая микробиология занимает значимую позицию. Различные направления микробиологического синтеза активно применяются в индустрии кормов и кормовых добавок. Так, например, уже более 50 лет промышленное производство аминокислот осуществляется при помощи биотехнологий, ежегодные темпы роста производства составляют 5–7 %. В процессе микробиологического синтеза аминокислоты получают в ходе ферментации с использованием высокоэффективных штаммов различных видов бактерий, например Escherichia coli, как правило, на углеводных питательных средах из сахаров (патока, сахароза или глюкоза) [12]. Развитие рынка было особенно динамичным для лимитирующих кормовых аминокислот, которые добавляют в комбикорма сельскохозяйственных животных и птицы: метионин, лизин, треонин, триптофан, валин и др. По мере прогрессивного развития микробиологических технологий и изучения состава микрофлоры животных происходит открытие новых видов микроорганизмов-продуцентов полезных веществ. В их числе Corynebacterium glutamicum, Bacillus megaterium и др., на основе которых создаются кормовые добавки и пробиотики.

B. megaterium – палочковидные, грамположительные аэробные мезофильные спорообразующие бактерии рода Bacillus с широким ареалом обитания, галофильные. Открытие бактерии принадлежит Антону де Бари (1884 г.). Бактерия была названа megaterium (в пер. с греческого значит «большое животное») в связи со своим большим размером примерно в 100 раз больше, чем E. Coli длина палочек B. megaterium до 4 мкм, диаметр – до 1,5 мкм. Величина генома B. megaterium – 5,8 мегабаз, содержание Г+Ц (37,5 %), оптимум температуры – 30–37 °С.

В. megaterium вместе с некоторыми другими видами рода Bacillus, в т. ч. Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus amyloliquefaciens, Brevi bacillus brevis и Bacillus clausii образуют очень ценную с индустриальной точки зрения группу микроорганизмов. Они обладают высокоэффективной системой синтеза и транспорта белков из клетки, растут на различных доступных и недорогих углеродных субстратах (не строго специфичны к субстрату).

Для Цитирования:
Н. П. Буряков, С. А. Щукина, К. А. Горст, Bacillus Megaterium: продуцент аминокислот и пробиотик для сельскохозяйственных животных (обзор). Ветеринария сельскохозяйственных животных. 2023;10.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: