Mikrobiol. Z. 2021; 83(6):20-31.
doi: https://doi.org/10.15407/microbiolj83.06.020

Біотехнологія новоствореної бактеріальної композиції для силосування
на основі молочнокислих бактерій

С.Г. Даниленко¹, О.В. Науменко¹, А.С. Онiщенко¹, С.М. Тетеріна²,
М.О. Хоньків¹, С.О. Скроцький³

¹Інститут продовольчих ресурсів НААН України
вул. Євгена Сверстюка, 4А, Київ, 02000, Україна

²Національний університет харчових технологій
вул. Володимирська, 68, Київ, 01601, Україна

³Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України
вул. Академіка Заболотного, 154, Київ, 03143, Україна

Особливостями виробництва високоякісного силосу є використання біопрепаратів на основі молочнокислих бактерій. Склад таких препаратів сильно різниться за використанням бактеріальних культур, тому серед наявних препаратів на ринку діапазон їх ефективності також неоднаковий. Дуже часто спостерігається використання одностороннього підходу до вибору бактеріальних складових, що в поєднанні з недосконалою виробничою технологією мають низьку консервувальну активність. Дослідження комбінованих препаратів, в яких поєднуються гомоферментативне та гетероферментативне молочнокисле бродіння дозволяє стабілізувати консервувальні властивості протягом всього часу силосування і підвищити аеробну стабільність силосу після доступу кисню. Мета. Розробка біотехнології бактеріального препарату для силосування кукурудзи, оптимізація умов культивування новоствореної бактеріальної композиції та вибір кріопротекторів для її ліофілізації. Методи. Комбінований препарат створювали на основі облігатно гетероферментативного штаму Lactobacillus buchneri 3806, поєднуючи його в дво- та трьох-штамові композиції з іншими представниками молочнокислих бактерій, яким властиві облігатно гомоферментативний та факультативно гетероферментативий шляхи зброджування вуглеводів. Оптимізацію середовищ та технологічних параметрів здійснювали з використанням центрально-композиційного плану, подальшим статистичним аналізом одержаних даних та визначенням оптимальних значень вхідних параметрів за створеною математичною моделлю відгуку оптичної густини. Ефективність обраних захисних середовищ перевіряли за ступенем виживання бактерій після ліофілізації. Результати. В ході проведених експериментів було встановлено найбільш ефективну бактеріальну композицію, яка мала наступний склад: L. buchneri 3806, Enterococcus faecium С-8-12, L. plantarum 3216. Ефективність отриманої композиції було перевірено шляхом лабораторного силосування кукурудзи. Випробування препарату на основі обраної бактеріальної композиції показало покращення хімічного складу силосу порівняно з необробленим контрольним та обробленим лише монокультурою L. buchneri 3806, а саме: було відмічено зменшення втрат сухих речовин на 2,21% та 2,04% відповідно, зниження pH силосу до 4,22 за рахунок збільшення вмісту молочної кислоти та підвищення аеробної стійкості силосу – 341 год проти 57 год контрольного зразка та 313 год у разі використання монокультури. Для одержаної бактеріальної композиції було оптимізовано поживне середовище наступного складу: основа (гідролізоване молоко з додаванням таких компонентів: калій фосфорнокислий однозаміщений – 2 г/л; марганець сірчанокислий 5-водний – 0,05 г/л; магній сірчанокислий 7-водний – 0,2 г/л, твін-80 – 1,0 г/л); глюкоза – 19,7 г/л; дріжджовий екстракт – 7,8 г/л; кукурудзяний екстракт – 23,6 г/л; пептон – 9,1 г/л; цитрат натрію – 6,6 г/л; ацетат натрію – 3,4 г/л. Культивування бактеріальної композиції на оптимізованому середовищі дало змогу отримати максимальний вихід біомаси, за якого показник оптичної густини становив 2,01 од., що практично вдвічі більше, ніж значення, яке було одержано при культивуванні тієї ж композиції на середовищі МРС. Було встановлено оптимальні технологічні параметри культивування бактеріальної композиції, а саме – найкращий ріст спостерігався за температури 36,4±0,4°С за постійної підтримки значення pH в культуральному середовищі на рівні 6,5±0,1 од. Крім того, було підібрано оптимальний склад захисного середовища, яке містить цитрат натрію, сахарозу і агар, що забезпечує ступінь виживання молочнокислих бактерій 98,4% після ліофілізації. Висновки. Новостворена бактеріальна композиція може бути використана для виробництва препаратів для силосування кукурудзи та випробувана на іншій сировині, зокрема на деяких багаторічних бобових травах (люцерна, конюшина), а умови її одержання можуть бути застосовані при масштабуванні технології.

Ключові слова: силос, молочнокислі бактерії, біопрепарат, оптимізація, центрально-композиційний план, поживне середовище, pH, температура, кріопротектор.

Повний текст (PDF, англ)