Пробиотики – как один из компонентов кормового белка в сельском хозяйстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ

ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет»

Факультет биотехнологии и ветеринарной медицины

Кафедра биотехнологии

Курсовая работа

По дисциплине: «Биотехнология пробиотиков»

Пробиотики - как один из компонентов кормового белка в сельском хозяйстве

Автор проекта:

Кирьяк А.А.

Направление «Биотехнология», магистратура

Руководитель работы:

к.т.н., Дедков В.Н.

Орел - 2015



Содержание

пробиотик сельскохозяйственный животноводство кормовой

Введение

1. Влияние пробиотиков, пребиотиков, симбиотиков на продуктивные качества сельскохозяйственных животных

2. Значение кормового белка для животноводства

3. Рынок кормовых добавок в России

4. Темпы роста производства кормовых добавок за рубежом

5. Разновидности кормового белка

6. Темпы роста производства кормовых добавок в России

Список литературы



Введение

С целью обеспечения экологической безопасности продуктов питания в странах Европейского союза запрещено применение антибиотиков при выращивании сельскохозяйственных животных и получении продукции животноводства. Поэтому во всем мире, в том числе и России, идет активная разработка и внедрение безопасных, эффективных пробиотических препаратов, как альтернативы антибиотикам.

Пробиотические препараты имеют в своем составе живые микроорганизмы и вещества микробного происхождения (метаболиты), способные при естественном способе введения корректировать функцию нормальной микрофлоры кишечника. Нормальная микрофлора кишечника предотвращает активацию факторов патогенности у грамотрицательных кишечных микроорганизмов и сдерживает рост их численности. Кроме того, эти препараты обладают выраженными антагонистическими свойствами против условно-патогенных микроорганизмов.

В настоящее время в качестве пробиотиков используют препараты, содержащие в основе живые бифидо-лактобактерии, также спорообразующие аэробные бактерии, которые реально оказывают положительное влияние на здоровье и продуктивность животных.

В последние десятилетия разработаны пробиотические препараты на основе биологически активных уникальных природных штаммов бактерий Bacillus subtilis, обладающих широким спектром антагонистического действия против многих патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, ферментативной и интерферониндуцирующей активностями, а также иммуностимулирующими свойствами. Препараты на основе штаммов бактерий Bacillus subtilis эффективно применяются в животноводстве для профилактики и лечения дисбактериозов, болезней органов дыхания, воспроизводства, гнойно-некротических ран, микотоксикозов и в повышении иммунобиологической реактивности организма животных [7].

Несмотря на широкое применение спорообразующих аэробных бактерий в птицеводстве, в доступной литературе отсутствуют сообщения об использовании их в обработке инкубационных яиц и влиянии на микробиологическую безопасность продукции. Разработка новых пробиотических препаратов с широким спектром применения предопределяет актуальность дальнейших исследований по изучению возможности использования штаммов бактерий Bacillus subtilis в птицеводстве.

Целью курсовой работы является изучение прибиотиков - как основного компонента кормового белка.



1. Влияние пробиотиков, пребиотиков, симбиотиков на продуктивные качества сельскохозяйственных животных

Пробиотики - это живые микроорганизмы и продукты их ферментации, обладающие антагонистической активностью по отношению к патогенной микрофлоре и способствующие микробному балансу в кишечнике [7].

На основе живых лактобактерий, бифидобактерий, стрептококков разработан целый ряд пробиотиков, которые используют для поддержания и восстановления микробиоценоза пищеварительного тракта животных и птицы.

Пробиотические препараты можно разделить на несколько групп:

- монокомпонентные -- содержат один вид живых бактерий: ацидофильная бульонная культура (АБК), бифидумбактерин ветеринарный, бифинорм, галлиферм, лактоамиловорин, ромакол, стрептоэколакт, фитобактерин, целлобактерин;

- поликомпонентные -- содержат несколько видов живых бактерий: лаком, лактицид, саратовская-3, стрептобифид, интестивит, фагосан, биосан, бифацидобактенин, бифидумбактерин, споровит;

- комбинированные -- кроме живых микроорганизмов содержат стимуляторы роста симбионтных бактерий, иммуностимуляторы и др.: апиник, реалак, бактонеотим, иммунобак, лактоферон.

В нашей стране в качестве пробиотиков применяют также пропионовоацидофильную бульонную культуру (ПАБК), лакгобактерин, ацидофилин, бифилакт, пропиовит, пропиацид. азотацид, колибактерин, СБА, СТФ-1/56, препарат бактерин-SL и др., за рубежом -- еугалан (Австралия), колифлорал, эугален (Австрия), нормофлор (Болгария), лактомикс (Венгрия), омнифлора (Германия), лактози (Италия), омнифлора, биолактиль, миобифидис, комфиллюс, лиобифидус, бифидаген, бактисубтиль (Франция), севакол, лакто, галакто (Чехия, Швейцария), лактиферм, пигфес (Швеция) и др. В США и Японии используют пробиотические препараты из живых микроорганизмов родов Lactobacillus, Streptococcus и Bacillus.

Пробиотики оказывают свое действие на организм хозяина через различные медиаторы, которые представляют собой либо компоненты микробной клетки, либо продукты метаболической активности пробиотических штаммов или нормальной микрофлоры кишечника.

Эти медиаторы, достигая места своего приложения в нервной, гормональной, иммунной или иных тканях, органах и системах макроорганизма, прямо или опосредованно взаимодействуют в них с соответствующими рецепторами, структурами или ферментами, следствием чего являются благоприятные для организма хозяина изменения в его биохимических, поведенческих реакциях или физиологических функциях . Следовательно, пробиотики на основе живых микроорганизмов можно рассматривать, как небольшие фабрики, производящие множество разнообразных биологически активных соединений - медиаторов, участвующих в восстановлении и поддержании здоровья животных [11].

Позитивный эффект пробиотиков на организм хозяина проявляется как на местном уровне через нормализацию микробной экологии пищеварительного тракта, так и системно.

Механизмами положительного эффекта пробиотиков на макроорганизм по мнению И.Б. Куваевой являются: ингибирование роста потенциально вредных микроорганизмов в результате продукции антимикробных субстанций; конкуренция с ними за рецепторы адгезии и питательные вещества; активация иммунно-компетентных клеток и стимуляции иммунитета. Стимуляция роста представителей индигенной флоры в результате продукции витаминов и других ростостимулирующих факторов; нормализации рН, нейтрализации токсинов.

Изменение микробного метаболизма, ведущего к повышению или снижению синтеза и активности бактериальных ферментов и, как следствие этого, продукции соответствующих метаболитов (например, летучих жирных кислот, глютамина, аргинина, витаминов, пептидогликанов и т.д.), обладающих способностью местно или после проникновения в кровь и другие биологические жидкости макроорганизма непосредственно вмешиваться в метаболическую активность клеток соответствующих органов и тканей. Модулировать его морфокинетические характеристики, физиологические функции, биохимические и поведенческие реакции [4].

Другие механизмы (прямые эффекты пробиотиков после их всасывания из пищеварительного тракта на ферментативные и иные клеточные реакции гормональных, нервных выделительных, иммунных и других органов и тканей).

Пробиотики на основе компонентов микробных клеток или метаболитов реализуют свое позитивное влияние на физиологические функции и биохимические реакции организма хозяина либо непосредственно вмешиваясь в метаболическую активность клеток соответствующих органов и тканей, либо опосредованно через регуляцию функционирования биопленок на слизистых макроорганизма.

Помимо восстановления микроэкологического статуса и связанного с ним повышения колонизационной резистентности и предотвращения транслокации потенциально патогенных микроорганизмов через слизистые многие пробиотики могут оказывать положительный эффект на организм хозяина в результате модуляции аутоиммунных реакций, изменения функций макрофагов, продукции цитокинов, активации иммунной системы, связанной со слизистыми.

В числе средств, применяемых с целью профилактики и терапии бактериальных инфекций, ведущее место начинают занимать пробиотики [12].

Анализ имеющихся литературных данных свидетельствует о многогранном воздействии пробиотиков на микроэкологию пищеварительного тракта.

Наиболее важными аспектами взаимодействия пробиотических штаммов с микрофлорой кишечника и организмом животного являются образование антибактериальных веществ, конкуренция за питательные вещества и место атгезии, изменение микробного метаболизма (увеличение или уменьшение ферментативной активности), стимуляции имунной системы, противораковое и антихолестеринемическое действия.

Пробиотики используют для стимуляции неспецифического иммунитета, профилактики и лечения при смешанных желудочно-кишечных инфекциях, расстройствах пищеварения алиментарной этиологии (дисбактериозы, острые молочно-кислые ацидозы и др.), возникающих вследствие резкого изменения состава рациона, нарушений режимов кормления, технологических стрессов и других причин, переустановление микробиоценоза пищеварительного тракта после лечения антибиотиками и другими антибактериальными химиотерапевтическими средствами, замены антибиотиков в комбикормах для молодняка животных, пушных зверей и птицы, улучшения процессов пищеварения, ускорения адаптации животных к высокоэнергетическим рационам и небелковым азотистым веществам, повышения эффективности использования корма и продуктивности.

Пробиотики широко применяют для профилактики дисбактериозов молодняка сельскохозяйственных животных и птиц. Ошибочно рассматривать дисбактериозы как механический процесс чрезмерного развития условно-патогенной микрофлоры под воздействием внешних факторов без учета реакций организма-хозяина. Основной предпосылкой развития кишечных дисбактериозов со стороны макроорганизма является иммунодефицитное состояние, обусловленное сочетанным эффектом эволюционных особенностей развития иммунного ответа в раннем постнатальном периоде и воздействием внешних иммунодепрессивных факторов, таких как технологичкский стресс, лекарственная и антибиотиковая терапия, чрезмерная нагрузка антигенами при плановых вакцинациях, дефицит белков и витаминов, нарушение молозивного иммунитета и др. Последствия иммунологической дипрессии многогранны, но в первую очередь они проявляются сдвигом регуляторной функции макроорганизма, которая поддерживает баланс между нормальной и условно-патогенной кишечной микрофлорой [14].

Недооценка особенностей иммуногенеза дисбактериозов приводит к тому, что пробиотики, содержащие штаммы лактобацилл или бифидобактерий с высокой колонизационной активностью, теряют свою адгезивную связь с рецепторами клеток кишечника, и препараты становятся малоэффектными в профилактике дисбактериозов.

Пребиотики - это неперевариваемые ингредиенты корма, которые способствуют улучшению здоровья за счет избирательной стимуляции роста и метаболической активности одной или нескольких групп бактерий, обитающих в толстой кишке.

Основным компонентом пребиотиков являются пищевые волокна (полисахариды и лигнин), которые не перевариваются эндогенными секретами желудочно-кишечного тракта. Пищевые волокна способствуют улучшению пищеварения и формированию здоровой микрофлоры кишечника [9].

Свойства пребиотиков наиболее выражены во фруктозоолигосахаридах (ФОС), инулине, галакто-олигосахаридах (ГОС), лактулозе, лактитоле. Пребиотики содержатся в молочных продуктах, кукурузе, луке репчатом, цикории полевом, фасоли, горохе, крупах и др.

Мало изучены свойства таких пребиотиков, как маннозо-, мальтозо-, ксилозо- и глюкозоолигосахаридов.

Хорошо зарекомендовал себя отечественный пребиотик рекицен. Он усиливает адаптационные возможности организма животных, его устойчивость к стрессам, обладает общеукрепляющими свойствами. Использование рекицена приводит к активизации центральной нервной системы, улучшению вегетомоторной и психомоторной саморегуляции, увеличению физической выносливости и работоспособности животных. Кроме того, рекицен обладает детоксикационными свойствами, а также способностью нормализовать микрофлору кишечника и общий обмен веществ в организме.

Пребиотик октафлор искусственно создан из натриевых и калиевых солей органических кислот. Его применяют для восстановления микрофлоры в желудочно-кишечном тракте и повышения усвояемости питательных веществ корма.

На основе пребиотика октафлор производят кормовую добавку для животных маримикс с октафлором. Ее применяют в качестве профилактического средства при нарушении пищеварения, заболеваниях желудочно-кишечного тракта и отравлениях [16].

Симбиотики - это смесь пробиотиков и пребиотиков, которые оказывают положительное влияние на здоровье организма-хозяина, улучшая выживаемость и приживляемость в кишечнике живых бактериальных добавок и избирательно стимулируя рост и активацию метаболизма лактобактерий и бифидобактерий.

По мнению Р.В. Веселухина (1971), И.Жуковой (1966), участие симбионтных микроорганизмов в азотистом (белковом) питании является одной из основных их функций. В результате сложных биохимических процессов, протекающих в желудочно-кишечном тракте хозяина, микроорганизмы, усваивая поступающие питательные вещества, размножаются, растут и быстро увеличивают свою биомассу. Отмирая, они преревариваются и усваиваются организмом, являясь источником белка [19].

Антибактериальная активность симбионтов обусловлена способностью продуцировать спирты, перекись водорода, молочную, уксусную и другие органические кислоты. синтезировать лизоцим и антибиотики широкого спектра действия (лактолин, низин, ацидофилин,лактоцид и др.).

Они могут угнетать рост других видов также за счет более высокого биологического потенциала, быстрого размножения и достижения М-концентрации, более короткой lag-фазы, изменения pH или окислительно-восстановительного потенциала среды.

2. Значение кормового белка для животноводства

Ни одно другое вещество не способно делать специфическую роль белка. Если жиры и углеводы взаимозаменимы и в кормах содержатся в достаточных количествах, то белки неподменны. К тому же в растительных кормах, составляющих базу рационов всех сельскохозяйственных животных, их содержится не много.

Неувязка белка -- одна из самых животрепещущих, так как кормовая база на данный момент удовлетворяет потребность животноводства в нем всего на 70--75 процентов. Неизменный недостаток белка не только лишь понижает продуктивность животных и качество продукции, да и ведет к очень непродуктивному расходу кормов, удорожанию мяса, молока и других товаров. Ведь при нехватке в рационах 20--25 процентов белка расход кормов у животных возрастает практически в полтора раза. Соответственно уменьшаются при всем этом и привесы [14].

Вот почему в почти всех хозяйствах на килограмм говядины на данный момент расходуют более 10 кормовых единиц, на килограмм свинины -- около 9, а на килограмм молока -- до 1,5 кормовой единицы. В тех же хозяйствах, где животные получают равновесные рационы, издержки корма на создание килограмма говядины не превосходят 8 кормовых единиц, свинины -- 5,6--5,8, молока--0,9--1,1 кормовой единицы.

На данный момент при составлении рационов учитываются, как понятно, не белки, а протеины -- комплекс веществ, включающий, кроме белка, и небелковые азотистые соединения. Конкретно с перевоплощением этих веществ в организме плотно сплетена продуктивность животных. Но коэффициент использования азотистых веществ корма на образование продукции еще пока очень низок: на производстве молока он составляет всего 33 процента, мяса свиней--34, птицы -- около 17, а большого рогатого скота -- только 8--10 процентов. Не случайно ученых всего мира издавна тревожит вопрос: как повысить коэффициент использования азота на образование животноводческой продукции [24].

Сейчас понятно, что на усвоение протеина животными, в особенности с однокамерным желудком, огромное воздействие оказывает его био полноценность.

Структурной основой белка служат аминокислоты. На данный момент понятно более 80 аминокислот, но из их в состав животных белков заходит только 22. Часть из этих аминокислот поступает в организм с кормом уже в готовом виде, некие образуются одна из другой, а третьи и не синтезируются организмом и не заменяются другими. Их животные должны получать только с кормом. Такие аминокислоты именуют неподменными, их насчитывают [11].

При недочете в кормах хотя бы одной из неподменных аминокислот синтез белков в организме замедляется либо прекращается вообщем. Это тянет за собой нарушение обмена веществ, понижает выход потомства, продуктивность животных. Растут и издержки корма. В практике свиноводства и птицеводства мы в большинстве случаев сталкиваемся с недочетом в кормах 3-х неподменных аминокислот -- лизина, метионина и триптофана. Не случаем они получили заглавие «критических» [16].

Био ценность растительных протеинов (зернозлакозых, бобовых, в жмыхах и шротах) и животных протеиноз (мясная, мясо-костная, кровяная и рыбная мука, молочные корма, кормовые дрожжи) различна. И это понятно: в растительных кормах нет полного набора неподменных аминокислот, а такие аминокислоты, как лизин, метионин и триптофан, находятся на грани дефицитности. Вот почему протеины смешанных растительных кормов в сопоставлении с однородными употребляются животными намного лучше, а включением в такие консистенции белков животного происхождения можно еще больше повысить коэффициент использования протеина [11].

Очевидно, при регулировании протеинозого питания нужно учесть и видовые особенности животных. В особенности огромные требования к количеству и качеству белка предъявляют свиньи и птицы.

Более богаты критичными аминокислотами - корма животного происхождения, белково-витаминный концентрат и кормовые дрожжи.

В текущее время промышленный синтез незаменимых аминокислот -- лизина, метионина не представляет задачи. Возможно, что в недалеком будущем огромные массы лизина и метионина пойдут на фермы страны и окажут большущее воздействие на увеличение продуктивности свиней и птицы. Пополняя их рационы дефицитными лизином и метионином, можно будет понизить потребность в протеине на 15--20 процентов при одновременном повышении продуктивности скота и птицы, наименьшем расходовании кормов [28].

Для жвачных животных, в особенности взрослых, качество кормового протеина не имеет настолько огромного значения. Дело в том, что у этих животных микрофлора и микрофауна многокамерного желудка способны «перестраивать» небелковые азотистые вещества корма в настоящий белок микробного происхождения и тем обогащать им рацион. Этим и обосновывается применение мочевины и солей аммония в качестве восполнителей протеина в рационе жвачных животных.

Успехи российской индустрии в производстве мочевины, сульфата аммония, диаммонийфосфата и бикарбоната аммония открыли огромные способности для использования этих азотистых соединений в животноводстве. Необходимо только усовершенствовать сами способы скармливания аммонийных соединений и на сто процентов убрать опасность вредного воздействия аммиака.

К огорчению, еще в почти всех хозяйствах синтетические вещества используют с большими нарушениями технологии скармливания, а это часто приводит к отрицательным последствиям. Самый наилучший метод использования синтетических источников кормового протеина -- скармливание их в составе комбикормов.

Нужно пустить в дело все источники кормового протеина. Главное направление в решении этой задачки -- повышение производства растительного протеина в хозяйствах и улучшение его свойства методом посева и увеличения урожайности бобовых культур, также селекции растений на белковость. На это должен быть нацелен и комплекс агротехнических мероприятий [19].

Другая более принципиальная задача -- наибольшее сохранение протеина в уже выращенном урожае. На данный момент только при заготовке травок на сено мы теряем 25--40 процентов, либо более 110 т. тонн переваримого протеина в год. Для восполнения этих утрат приходится скармливать животным около миллиона тонн полноценных комбикормов. Значительны утраты азотистых веществ и в силосуемых кормах. Нужно срочно внедрять во всех хозяйствах более совершенную технологию заготовки сена, а для этого требуется ускорить выпуск современной сеноуборочной техники. На базе этой техники можно обширно применить такие прогрессивные методы уборки и изготовления сена, как скашивание травок с одновременным плющением, прессование его в тюках и досушивание при помощи активного вентилирования. Нужно обширнее внедрять в практику заготовку размельченного сена со следующим его хранением в особых сооружениях, изготовление сенных брикетов и гранул.

Прессование сена в процессе уборки из валков, также досушивание его методом принудительного вентилирования позволяют уменьшить утраты протеина в 2,5 раза. А брикетирование и гранулирование сена еще больше понижают утраты питательных веществ даже при продолжительном его хранении.

Большие массы питательных веществ сбережет хозяйствам переход от наземного силосования к закладке силоса в облицованные траншеи, также обширное внедрение полимерных пленок для убежища сена и силоса.

Нужно обширнее внедрять в создание и разработанные наукой химические консерванты и ферменты. Они сберегут в силосуемой массе много азотистых веществ.

Огромные перспективы открывает изготовление таких кормов, как травяная мука и сенаж. По сопоставлению с другими способами консервирования травок, в особенности бобовых, изготовление травяной, муки и сенажа позволяет уменьшить утраты питательных веществ [22].

В конце концов, успешное решение задачи кормового белка почти во всем находится в зависимости от развития комбикормовой индустрии. Конкретно через сильную комбикормовую промышленность можно организованно и везде ввести все заслуги науки в области настоящего нормированного питания животных и избежать непродуктивного использования кормовых ресурсов. На нужды животноводства раз в год расходуются 10-ки миллионов тонн зерна. Если б это зерно было скормлено в составе комбикормов, равновесных по всем элементам питания, страна получила бы дополнительно сотки тыс. тонн животноводческой продукции.

Очевидно, ускоренное развитие комбикормовой индустрии и перевод животных на настоящее кормление требуют массового производства высокобелковых кормов (жмыхов, мясо-костной, рыбной и травяной муки), микробного белка, синтетических аминокислот, лекарств, витаминов, микроэлементов и других ингредиентов.

Посреди белковых веществ микробного происхождения особенного внимания заслуживают кормовые дрожжи. Большим резервом белковых кормов могут стать отходы компаний мясной, рыбной и молочной индустрии. При оптимальном использовании технического сырья на мясокомбинатах можно получать раз в год более 200 т. тонн сухих белковых кормов.

Ценнейшими качествами обладает рыбная мука -- концентрат легкопереваримого белка и минеральных солей. Создание ее у нас вырастает с каждым годом, но богатства морей мы, к огорчению, используем еще недостаточно.

Меж тем усиленный выпуск кормовой рыбной муки существенно восполнит недостаток белка в птицеводстве и свиноводстве. Принципиальный источник животного белка -- отходы молочных и маслодельных компаний. Обрат и пахту целесообразнее всего использовать в сухом виде методом включения в состав заменителей молока.

Это дозволит сберечь на выращивании молодняка огромное количество молока.

Неувязка кормового белка стала сейчас одной из важнейших. От удачного ее решения почти во всем зависит предстоящий подъем всех отраслей животноводства.

3. Рынок кормовых добавок в России

Спрос на кормовые добавки находится в прямой зависимости от спроса на продукты животноводства. В свою очередь, потребление животноводческой продукции зависит от численности и благосостояния населения. Население мира продолжает активно увеличиваться: в 2013 году его численность составляла 7,2 млрд. человек, а к 2025 году население планеты может достигнуть 8,1 млрд.

Учитывая, что через десятилетие население планеты увеличится почти на 1 млрд., для удовлетворения потребительского спроса в среднесрочной перспективе необходимо увеличивать производство сельскохозяйственной продукции. Если рассматривать ретроспективную динамику, только за последние несколько лет (2009-2013 гг.) объем мирового потребления мяса вырос на 18% и составил 252 млн. т. В структуре потребления лидирует свинина, удельный вес которой в 2013 году составлял 42%, третья часть приходилась на мясо птицы, а четверть потребляемого мяса -- на говядину [35].

Несмотря на доминирующую позицию свинины в структуре потребительского спроса, больше всего кормовых добавок потребляется в птицеводческой отрасли. Это обусловлено распределением поголовья сельскохозяйственных животных.

В России по состоянию на 2013 год доля птицы в структуре поголовья превышала 88% (Рис. 1).

Рисунок 1. Структура поголовья сельскохозяйственных животных в РФ в 2007- 2013 гг., %.

Рынок животноводческой продукции и рынок кормовых добавок характеризуются однонаправленной динамикой. В период 2010-2012 годов наблюдался рост на 7-10%, обусловленный активным развитием птицеводства, свиноводства в России. Однако в 2013 году тот же фактор сыграл негативную роль в динамике рынка комбикормов: произошло снижение численности крупного рогатого скота, обострилась конкуренция с импортной продукцией свиноводства в условиях ВТО, установилась стагнация в поголовье сельскохозяйственных птиц; как следствие, рынок комбикормов также продемонстрировал замедление.

Производство самой крупной категории кормовых добавок -- белково-витаминных -- снизилось на 22,7% по отношению к 2012 году, опустившись до уровня 211,48 тыс. т. В общей структуре российского выпуска кормовых добавок она формировала более 40%. На премиксы приходилось 31,7% (188,8 тыс. т), на кормовой белок -- 21,4% (109 тыс. т).

На рынке микробиологического кормового белка, включая кормовые дрожжи, в 2009-2012 годах наблюдалось падение спроса и производства. В этот период доля белковых кормов микробного происхождения в структуре производства кормовых добавок снизилась с 36 до 13%. Падение на рынке объяснялось активизацией спроса на его заменители. Основными конкурентами кормов микробиологического синтеза выступают более дешевый соевый и подсолнечный шрот, а также рыбная мука. Однако в 2012 году соевый шрот (большая часть которого импортируется) заметно подорожал, что заставило сельхозпроизводителей искать ему замену. В связи с этим в 2013 году в производстве кормов микробного происхождения наметилась положительная динамика [35].

В структуре кормовых добавок по типам животных их основная масса предназначена для птиц. В 2013 году из 188,8 тыс. т премиксов 115,1 тыс. т было произведено для птицеводческой отрасли. В белково-витаминных добавках на птиц приходилось 85,4 тыс. т, или 40,4%, на крупный рогатый скот -- 75,9 тыс. т, или 35,9%.

Проблема кормовых витаминов для животных в России стоит довольно остро. К сожалению, после распада СССР мы практически потеряли свое собственное биотехнологическое производство и теперь вынуждены завозить витамины. Кроме того, производство витаминов не только сопряжено с высокими расходами, но и неблагоприятно влияет на окружающую среду. К примеру, для производственного синтеза витамина А нужно 70 химических реакций. Это одна из причин, почему в США вообще не производится ни одного витамина, а в Европе их производство стремительно сокращается из-за низкой рентабельности, обусловленной высокими европейскими налогами и протестами экологических организаций. Поэтому большинство стран закупают витамины в Китае, который является основным поставщиком данной продукции на мировой рынок. В этой стране работает около 10 витаминных заводов, и даже несмотря на то, что продукция большинства этих заводов не выдерживает стандарты качества и стабильности компонентов, Китай является крупнейшим мировым поставщиком витаминов для животных. В последние годы конкуренцию ему составляют производители из Индии.

Еще более интересной представляется ситуация в сегменте антибиотиков. В структуре производства их доля незначительна -- не более 0,007%. Употребление кормовых антибиотиков в сельском хозяйстве считается серьезной проблемой. Есть две стороны данного вопроса [27].

С одной стороны, кроме лечебного эффекта, эти лекарственные средства позитивно влияют на рост сельскохозяйственных животных. Кормовые антибиотики, в частности стимуляторы роста, улучшают усвояемость пищи, а за счет улучшения аппетита и более полного использования питательных веществ корма прирост веса увеличивается до 50%.

С другой стороны, согласно данным исследований, проведенных Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), применение фармацевтических препаратов в животноводстве очень негативно влияет на здоровье человека, снижая чувствительность организма к антибиотикам.

В 1971 году Великобритания первой отказалась от применения в животноводстве тех антибиотиков, которые используются и для людей. В 1987 году от стимуляторов роста отказалась Швеция, а в 1998 году к ней присоединилась Дания. В 2006 году страны Евросоюза полностью отказались от кормовых антибиотиков в животноводстве. Тем не менее, во многих других странах антибиотики продолжают широко использовать в кормовых целях. Крупнейшим потребителем кормовых антибиотиков в мире являются США, ежегодно их объем потребления увеличивается, однако и там использование кормовых антибиотиков становится проблемой. Движения защитников животных предлагают запретить применение кормовых антибиотиков и оставить только лечебные антибиотики. На сегодняшний день запрет наложен на использование лишь некоторых антибиотиков, в числе которых хлорамфеникол.

В Канаде кормовые антибиотики используют до 90% свиноводов. В Китае отношение к антибиотикам особое: они считаются абсолютно необходимыми, так как политика руководства страны направлена на максимальное обеспечение внутреннего рынка собственным мясом и молоком [33].

Низкая доля антибиотиков в структуре российского производства кормовых добавок не означает, что в нашей стране их потребляют меньше. В отличие от стран ЕС, в России нет строгого запрета на применение кормовых антибиотиков в животноводстве. До сих пор некоторые препараты вообще не зафиксированы в российском законодательстве как антибиотики. Если наметившийся тренд будет по-прежнему актуален, то Россия станет самым крупным потребителем кормовых антибиотиков в мире, и к 2018 году может сравняться с США, где, по оценочным данным, объем потребления составляет 15 тыс. т.

На отечественном рынке антибиотиков доля импорта достигает 60%. Крупнейшие поставщики препаратов в Россию -- CEVA Group, Invesa Group, KRKA D.D., Pfizer Animal Health, Zhejiang Shenghua Biok Biology (Китай), Biovet (Болгария) и G. Amphray Laboratories (Индия).

Доля импорта на рынке белково-витаминных добавок составляет около 28%, а в сегменте премиксов -- более 42%. Крупными поставщиками премиксов на российский рынок являются Trouw Nutrition International B.V. (Нидерланды), Az Agrofeed Kft. (Венгрия), DSM Nutritional Products N.V., Dansk Vilomix A/S., AGRAVIS Raiffeisen AG (Германия).

Высокая зависимость от импортных поставщиков обуславливает колебание цен. А затраты на корма и кормовые добавки на сегодняшний день являются самой большой статьей расходов в животноводстве. В среднем затраты на них составляют от 50 до 70% стоимости животноводческой продукции.

Самыми дорогими кормовыми добавками на российском рынке являются кормовые антибиотики в пересчете на бацитрацин. Это один из наиболее часто используемых в животноводстве и ветеринарии кормовых и лечебных антибиотиков наряду с тетрациклиновой группой, левомицетином и др. При этом в ЕС бацитрацин запрещен к использованию. В январе-феврале 2014 года средняя цена производителей на данную добавку в России превышала 1,1 млн. руб./т. В 2010 году стоимость антибиотиков была почти в два раза ниже. Растущий спрос на антибиотики обусловлен экономическим эффектом и позволяет устанавливать высокие цены.

В начале 2014 года произошел резкий рост цен на премиксы. Если в 2013 году их средняя стоимость по году составляла 34,3 тыс. руб./т, то в первые два месяца текущего года она увеличилась более чем в два раза -- до 79,5 тыс. руб./т. До этого максимальный показатель был зафиксирован в апреле 2013 года -- 44,1 тыс. руб./т. Любопытно, что в конце 2013 года российское производство премиксов также достигло рекордно высокого показателя за последние несколько лет -- в декабре было выпущено 20 тыс. т премиксов [13].

Опосредованное влияние на рост цен на премиксы оказывает ситуация в Украине (особенно в части соевого рынка и белковых кормов). Для производства премиксов необходимо закупать ингредиенты за рубежом, а на фоне ослабления рубля по отношению к иностранным валютам и санкций, вводимых против России, стоимость сырьевых составляющих постоянно увеличивается. В свою очередь, это ведет к скачку цен на конечный продукт -- премиксы. Цены на белково-витаминные добавки пока растут умеренными темпами, однако в перспективе и в их динамике возможны резкие изменения.



4. Темпы роста производства кормовых добавок за рубежом

Постепенное насыщение рынка, привело к сокращению темпов роста кормовых добавок. Вместе с тем сказалось воздействие кризисной ситуации как в экономике в целом, так и в сельском хозяйстве, что негативно сказалось на наличии роста в платежеспособном спросе.

Российское производство кормовых добавок не обеспечивает внутренний спрос в полном объеме: в 2010 г. доля импортной продукции превысила 50% от объема рынка. Импорт кормовых добавок поступает в основном из европейских стран: около трети было импортировано из Нидерландов, далее следует Литва, Германия, Бельгия, Франция, Венгрия и прочие.

Объем потребления кормовых добавок находится в зависимости от объема использования кормов. В ближайшие пять лет потребление кормов должно увеличиться на 25-30%. В свиноводстве ожидается рост потребления с 16 до приблизительно 20 миллионов тонн, и с 14 до 18 миллионов тонн -- в птицеводстве. Прогнозируется и рост потребления комбикормов с 26,5 тыс. тонн в 2009 г. до 33 тыс. тонн в 2014 г. Рост также составит порядка 25%, среднегодовые темпы роста -- порядка 4% в год (Abercadehttp://yandex.ru/yandsearch) [18].

На объем потребления кормовых добавок определяющее влияние оказывает наличие платежеспособного спроса среди сельскохозяйственных производителей, а также качество зернофуража, поступающего для употребления в корм.

Применение препаратов для борьбы с микотоксинами наиболее экономически рационально, когда установлен факт его загрязненности. Потенциальный объем использования средств для борьбы с микотоксинами при условии применения на зараженном корме может превысить 10 тыс. т (при норме ввода 1 кг/т) и 20 тыс. т (при норме ввода 2 кг/т корма). Однако для достижения подобных объемов производства сельскохозяйственные производители должны обладать экономическими ресурсами для их приобретения.

В период с 2010 по 2014 годы основными определяющими факторами станут:

1. Негативное влияние кризисной ситуации на платежеспособность сельскохозяйственных производителей. Ожидалось, что восстановление начнется не ранее, начало 2012 года.

2. Сохранение относительно низких цен на продукцию животноводства, что также отрицательно влияет на рентабельность сельскохозяйственного производства.

3. Относительно низкая эффективность сельскохозяйственного производства, которая, с одной стороны, является следствием недостаточно развитой системы животноводства, с другой стороны, причиной сохранения существующего положения дел, не позволяя аккумулировать ресурсы для модернизации производства. К примеру, показатель конверсии корма (отношение количества затраченного корма к единице полученной продукции) в свиноводстве Дании равен 2,76 кг/кг, Германии -- 3 кг/кг, России -- 7,9 кг/кг.

4. Относительно высокая насыщенность рынка кормовыми добавками. Высокая конкуренция между различными производителями и марками добавок.

5. Сокращение темпов роста, объемов потребления.

6. Стабильная потребность в кормовых добавках за счет значительной доли комбикорма в рационах животных на фоне отсутствия удовлетворяющей инфраструктуры для его хранения.

Исходя из приведенных факторов до 2014 года, когда с большей вероятностью прогнозируется устойчивое восстановление экономики, рост рынка средств для борьбы с микотоксинами будет сдержанным на уровне, отмеченном в 2008-2009 гг., т.е. 5% в год.

С началом уверенного восстановления с большей вероятностью объем потребления кормовых добавок будет увеличиваться более высокими темпами и достигнет 10% в год к 2014. году.

С восстановлением экономики возможен постепенный рост цен на данную группу препаратов.

Существует ряд причин малого спроса на комбикорма личных хозяйств населения и фермерских хозяйств:

Предприятия не способны обеспечить их по доступным ценам высококачественными комбикормами. Заводы не способны гибко реагировать на потребность мелких хозяйств, для каждого из которых необходимо производить комбикорма в зависимости от качества и наличия основных кормов местного производства.

Изготовление крупных партий для длительного использования нецелесообразно, так как включение в состав комбикормов различных биологически активных веществ приводит к снижению их активности и, соответственно, к ухудшению качества комбикормов и эффективности их использования

Высокие требования соблюдения международных стандартов качества.

Модернизация отрасли идет медленно и сдерживается рядом причин: трудности в связи с природными катаклизмами. Особенно из-за засухи.

Производители комбикормов попали в зависимость от иностранных поставщиков. В 2008 г. они потратили $250 млн. на закупку белкового сырья, а также витаминов, ферментов, энзимов, аминокислот и других препаратов. Участники рынка требуют полностью отменить таможенные пошлины на импортные составляющие комбикормов, которые не производятся в РФ, и одновременно повысить пошлины на производимые в России готовые корма, кормовые смеси, премиксы и другие компоненты [4].

Перспективы развития отечественной кормовой индустрии находятся в прямой зависимости от общего состояния животноводства в стране, развитие которого в последнее время начало приобретать положительные тенденции роста, и особенно в секторе промышленного птицеводства и свиноводства, куда сейчас поступают значительные инвестиции.

Использование кормовых добавок и высококачественных кормов повышает продуктивность животных, птицы и рыбы, и соответственно рентабельность хозяйств.

Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы предусмотрено существенное увеличение производства продукции животноводства. Производство скота и птицы (в живом весе) к 2012 году должно было составить 11,4 млн. тонн, увеличившись по сравнению с 2006 годом на 42,9%.

В 2008-2010 годах прогнозировалось ежегодное увеличение темпов роста производства продукции сельского хозяйства, а в 2011-2013 годах - их стабилизация.

Рост продукции сельского хозяйства в большей степени будет обеспечен за счет роста объемов производства в животноводстве на основе создания принципиально новой технологической базы, использования современного технологического оборудования для модернизации животноводческих ферм.

5. Разновидности кормового белка

В соответствии с нормами в рационе сельскохозяйственных животных на каждую кормовую единицу нужно не менее 110 г полноценного белка. Для поддержания жизненных функций организма, построения клеток и тканей необходим постоянный синтез различных белковых соединений. Если растения и большинство микроорганизмов способны синтезировать все белковые аминокислоты из углекислоты, воды, аммиака и минеральных солей, то человек и животные не могут синтезировать некоторые аминокислоты (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин), которые называют незаменимыми. Эти аминокислоты должны поступать в организм в готовом виде с пищей; их отсутствие вызывает снижение продуктивности сельскохозяйственных животных.

Для человека главные источники незаменимых аминокислот - белки животного и растительного происхождения, входящие в состав пищи, а для животных - в основном растительные белки. Все незаменимые аминокислоты должны содержаться в белках пищи в определенных соотношениях, отвечающих потребностям данного организма [16].

Если содержание белков в растительном корме ниже нормы, то во избежание перерасхода кормов и повышения себестоимости животноводческой продукции количество белка в корме компенсируют введением белковых добавок в виде препаратов незаменимых аминокислот либо белковой массы с более высоким содержанием ряда аминокислот по сравнению с эталоном. Незаменимые аминокислоты наиболее сбалансированы в белках семян сои. Относительно высокую биологическую ценность имеют также белки зерна риса и гороха. В белках зерна пшеницы и ячменя очень мало лизина, метионина и изолейцина, а в белках кукурузы - еще и триптофана. Для балансирования кормов (в которых основной компонент - зерно злаковых культур) по белку и незаменимым аминокислотам применяют концентрированные белковые добавки - комбикорма. Для их приготовления используют мясокостную и рыбную муку, отходы мясной и молочной промышленности, жмыхи масличных растений, отруби, шроты зернобобовых культур [24].

Особый интерес представляет использование микроорганизмов в качестве источника белка и витаминов при производстве пищевых продуктов. Перспектива и экономическая целесообразность употребления микроорганизмов в технологии производства пищевых продуктов диктуются рядом факторов:

- возможность использования самых разнообразных химических соединений, в том числе отходов производства, для культивирования микроорганизмов;

- высокой интенсивностью синтеза белков;

- относительно несложной технологией культивирования микроорганизмов, которое можно осуществлять круглосуточно и во все сезоны года;

- относительно высоким содержанием белка и витаминов, а также углеводов, липидов и препаратов на основе микробов;

- повышенным содержанием незаменимых аминокислот по сравнению с растительными белками;

- возможностью направленного генетического влияния на химический состав микроорганизмов в целях совершенствования белковой и витаминной ценности продукта.

Использование белка микробного происхождения для изготовления пищевых продуктов позволяет экономить высокоценные животные и растительные белки, а также повышать биологическую ценность готового продукта.

Для промышленного производства пищевых продуктов и их использования на основе микроорганизмов необходимы тщательные медико-биологические исследования. Пищевые продукты, получаемые с добавлением микробных препаратов, должны пройти всестороннюю проверку для выявления канцерогенного, мутагенного, эмбриотропного действия на организм человека и животных.

Токсикологические исследования, усваиваемость продуктов микробного синтеза - основные критерии целесообразности технологии их производства.

В настоящее время мировой дефицит белка составляет около 15 млн. т. Наиболее перспективен микробиологический синтез, что следует из представленных ниже данных. Если для крупного рогатого скота требуется 5 лет для удвоения белковой массы, для свиней - 4 мес., для цыплят - 1 мес., то для бактерий и дрожжей - 1-6 ч. Мировое производство пищевых белковых продуктов за счет микробного синтеза составляет более 15 тыс. т. в год.

В качестве источников кормового белка чаще используют различные виды дрожжей и бактерий, микроскопические грибы, одноклеточные водоросли, белковые коагуляты травянистых растений [36].

Дрожжевые клетки в качестве источника углерода для роста способны использовать неразветвленные углеводороды с числом от 10 до 30 углеродных атомов в молекуле. В основном они представлены жидкими фракциями углеводородов нефти с температурой кипения 200-320°С. Эти фракции могут быть получены низкотемпературной кристаллизацией, карбомидной депарафинизацией и адсорбцией на молекулярных ситах (цеолитах). В России первый завод по производству кормовых дрожжей из жидких парафинов нефти вступил в действие в 1971 г. В нашей стране и других странах СНГ из Н-парафинов нефти производят большое количество кормовых дрожжей (свыше 1 млн. т.). При выращивании дрожжей на Н-парафинах нефти в приготовленную из них питательную среду добавляют макро- и микроэлементы, необходимые витамины и аминокислоты. Высушенная дрожжевая масса гранулируется и используется как белково-витаминный концентрат (БВК), содержащий до 50-60 % белковых веществ, для кормления сельскохозяйственных животных.

Хорошим субстратом для выращивания кормовых дрожжей является молочная сыворотка - производственный отход при переработке молока. В 1 т. молочной сыворотки содержится около 10 кг белка и 50 кг лактозы. Разработана эффективная технология выделения из молочной сыворотки белков методом ультрафильтрации низкомолекулярных веществ через мембраны. Эти белки используют для приготовления сухого обезжиренного молока. Жидкие отходы, остающиеся после отделения белков (пермеат), могут быть переработаны путем культивирования дрожжей в обогащенные белками кормовые продукты.

В качестве источников углерода дрожжевые клетки могут использовать и низшие спирты - метанол и этанол, получаемые в биотехнологии из природного газа или растительных отходов. Дрожжевая масса, полученная после культивирования дрожжей на спиртах, содержит больше белков (56-62 % от сухой массы) и меньше вредных примесей, чем кормовые дрожжи, выращенные на H-парафинах нефти, такие, как производные бензола, D-аминокислоты, аномальные липиды, токсины и канцерогенные вещества. Кроме того, кормовые дрожжи имеют повышенное содержание нуклеиновых кислот - 3-6 % от сухой массы, которые в этой концентрации вредно воздействуют на организм животных.

В результате их гидролиза образуется много пуриновых оснований, превращающихся затем в мочевую кислоту и ее соли, которые могут быть причиной мочекаменной болезни, остеохондроза и других заболеваний. Тем не менее, кормовые дрожжи хорошо усваиваются и перевариваются в организме животных, а по содержанию таких аминокислот, как лизин, треонин, валин и лейцин, значительно превышают многие растительные белки. Вместе с тем белки дрожжей частично не сбалансированы по метионину, в них мало цистеина и селенцистеина. Оптимальная норма добавления дрожжевой массы в корм сельскохозяйственных животных обычно составляет не более 5-10 % от сухого вещества [18].

Наряду с технологией использования дрожжевых белков в качестве кормовой добавки в рационы сельскохозяйственных животных разработаны технологии получения из них пищевых белков. В некоторых странах пивные и пищевые дрожжи (Saccharomyces cerevisiae, Candida arbrea, Candida utilis) широко используют в качестве белковых добавок к различным пищевым продуктам. Дрожжевой белок позволяет повысить питательную и витаминную ценность пищевых продуктов, улучшить их вкус и аромат. Так, разработана рецептура приготовления дрожжевого хлеба и лапши с частичной заменой муки - до 5% (США). В результате ферментации дрожжевыми клетками глюкозы, получаемой из кукурузного крахмала, синтезирован белковый продукт мукопротеин, используемый при производстве колбас в качестве замены основного сырья (Великобритания).

Очень полезными продуктами являются ацидофильно-дрожжевое молоко и творог, сделанный из него. Технология получения творога включает следующие этапы. В цельное молоко с 2 % сахара вносят 3 % суточной культуры дрожжей и выдерживают 14-17 ч. при температуре 32 - 33 єС. Полученную закваску добавляют в молоко и выдерживают до свертывания при температуре 33єС еще 5-6 ч. Такой творог богат витаминами В1, В2, С и др. Представители 14 видов дрожжей рода Candida утилизируют молочную сыворотку для получения биомассы, богатой витаминами и белком. Способность некоторых видов дрожжей (Rhodotorula glutimis) продуцировать каротиноиды нашла применение в производстве пищевых красителей.

Известны более 30 видов бактерий, которые могут быть применены в качестве источников полноценного кормового белка. Бактериальные белковые концентраты с содержанием сырого белка 60-80 % (от сухой массы) - ценные препараты в кормопроизводстве. Следует отметить, что бактерии значительно быстрее, чем дрожжевые клетки, наращивают биомассу, кроме того, белки бактерий содержат больше цистеина и метионина, что позволяет отнести их в разряд белков с высокой биологической ценностью [34].

Источником углерода при культивировании бактерий могут служить природный и попутный газы, водород, а также спирты - метанол, этанол, пропанол. Чаще всего на газовых питательных средах выращивают бактерии рода Methylococcus, способные утилизировать до 85-90 % метана в специальных ферментерах. Однако производство кормового белка из газообразных продуктов довольно сложно и дорогостояще.

Более широко применяется технология выращивания бактерий на метаноле, который легко получают путем окисления метана. При культивировании на питательной среде с метанолом наиболее часто используют бактерии родов Methylomonas, Psedomonas, Methylophillus. Масштабное производство кормовых белков на основе использования метанола впервые было организованно в Великобритании. Концерном «Ай-Си-Ай» выпускается кормовой белковый препарат прутин (коммерческое название). В России также разработана технология получения препарата из метанола под названием меприн. В этом препарате содержится до 74 % белков (от сухой массы), до 5 % липидов, 10 % минеральных веществ, 10-13 % нуклеиновых кислот. В настоящее время разрабатывается технология получения кормового белка из этанола на основе культивирования бактерий рода Acinetobacter (препарат эприн) [39].

К числу бактерий с высокой интенсивностью синтеза белков следует отнести и водородокисляющие бактерии, способные накапливать в клетках до 80% сырого белка (в расчете на сухую массу).

Для их культивирования в составе газовой среды обычно содержится 70-80 % водорода, 20-30 % кислорода, 3-5 % СО2. Производство кормового белка на основе использования водородокисляющих бактерий может быть организовано вблизи химических предприятий.

Кормовой белок бактериального происхождения добавляют в комбикорма в количестве 2,5-7,5 % от белка рациона сельскохозяйственных животных, а при кормлении взрослых свиней - до 15 %.

В качестве кормовой добавки в животноводстве стали широко применять кормовой дрожжевой белок (комовые дрожжи, кормовой белок) со второй половины XX в. Он существенно повышает биологическую ценность кормов, прежде всего за счет содержащихся в нем незаменимых аминокислот и витаминов (Воронков А.Б., Сизов А.И., Токарев Б.И 1983. ,Выговская Е.Л. 1988) [35].

...