Окисление и ферментация в производстве чая. Окисление и ферментация в производстве чая Химическая ферментация
50. Метаболизм бактерий. Брожение. Виды брожения. Микроорганизмы, вызывающие эти процессы
Метаболизм – совокупность разнообразных ферментативных реакций, происходящих в микробной клетке и направленных на получение энергии и превращение простых химических соединений в более сложные. Метаболизм обеспечивает воспроизводство всего клеточного материала, включая два единых и одновременно противоположных процесса – конструктивный и энергетический обмен.
Метаболизм протекает в три этапа:
1.катаболизм – распад органических веществ на более простые фрагменты;
2.амфиболизм – реакции промежуточного обмена, в результате которых простые вещества превращаются в ряд органических кислот, фосфорных эфиров и пр.;
3.анаболизм – этап синтеза мономеров и полимеров в клетке.
Метаболические пути формировались в процессе эволюции.
Основным свойством бактериального метаболизма является пластичность и высокая интенсивность, обусловленная малыми размерами организмов.
К метаболическим путям у прокариот относятся брожение, фотосинтез и хемосинтез. Наиболее примитивным способом получения энергии, присущим определенным группам прокариот, являются процессы брожения.
Брожение – метаболический процесс, присущий бактериям, характеризующий энергетическую сторону способа существования нескольких групп прокариот, при котором они осуществляют в анаэробных условиях окислительно-восстановительные превращения органических соединений, сопровождающиеся выходом энергии, которую эти организмы используют.
брожение протекает без участия молекулярного кислорода, все окислительно-восстановительные превращения субстрата происходят за счет его «внутренних» возможностей. В результате на окислительных этапах процесса высвобождается часть свободной энергии, заключенной в молекуле субстрата, и происходит ее запасание в молекулах АТФ. Происходит расщепление углеродного скелета молекулы субстрата.
Круг органических соединений, которые могут сбраживаться, довольно широк:
Углеводы, спирты, органические кислоты, аминокислоты, пурины, пиримидины.
Может быть подвергнуто сбраживанию, если оно содержит неполностью окисленные (или восстановленные) углеродные атомы
продуктами брожений являются различные органические кислоты (молочная, масляная, уксусная, муравьиная), спирты (этиловый, бутиловый, пропиловый), ацетон, а также СО2 и Н2
образуется несколько продуктов. В зависимости от того, какой основной продукт накапливается в среде, различают молочно-кислое, спиртовое, маслянокислое, пропионовокислое и другие виды брожений.
В каждом виде брожения можно выделить две стороны: окислительную и восстановительную. Процессы окисления сводятся к отрыву электронов от определенных метаболитов с помощью специфических ферментов (дегидрогеназ) и акцептированию их другими молекулами, образующимися из сбраживаемого субстрата, т. е. в процессе брожения происходит окисление анаэробного типа
Энергетической стороной процессов брожения является их окислительная часть, реакции являются окислительными
Существует несколько исключений из этого правила: некоторые анаэробы часть энергии при сбраживании субстрата получают также в результате его расщепления, катализируемого лиазами.
Примитивность процессов брожения заключается в том, что из субстрата в результате его анаэробного преобразования извлекается лишь незначительная доля той химической энергии, которая в нем содержится. Продукты, образующиеся в процессе брожения, все еще содержат в себе значительное количество энергии, заключавшейся в исходном субстрате.
При дыхательном метаболизме при расщеплении глюкозы выделяется 2870,22 кДж/моль энергии, при брожении на том же субстрате извлекается 196,65 кДж/моль энергии. В процессе гомоферментативного молочнокислого брожения синтезируются 2 молекулы АТФ на 1 молекулу сброженной глюкозы; в процессе дыхания при полном окислении молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. В обоих случаях эффективность запасания выделяющейся энергии в макроэргических связях АТФ приблизительно одинакова.
При брожении некоторые реакции на пути анаэробного преобразования субстрата связаны с наиболее примитивным типом фосфорилирования – субстратным фосфорилированием, реакции которого локализованы в цитозоле клетки, что указывает на простоту химических механизмов, лежащих в основе этого типа получения энергии.
*Спиртовое брожение. При спиртовом брожении из пировиноградной кислоты в результате ее окислительного декарбоксилирования образуется ацетальдегид, который становится конечным акцептором водорода. В итоге из 1 молекулы гексозы образуются 2 молекулы этилового спирта и 2 молекулы углекислоты. Спиртовое брожение распространено среди прокариотных (различные облигатно- и факультативно-анаэробные бактерии) и эукариотных (дрожжи) форм.
Способность осуществлять в анаэробных условиях спиртовое брожение: Sarcina ventriculi, Erwinia amylouora, Zymomonas mobilis, Основными продуцентами этилового спирта среди эукариот являются дрожжи –аэробы со сформированным аппаратом дыхания, но в анаэробных условиях осуществляют спиртовое брожение по пути субстратного фосфорилирования.
*Молочно-кислое брожение бывает гомоферментативным, при котором в числе продуктов образуется до 90 % молочной кислоты, и гетероферментативным, при котором помимо молочной кислоты значительную долю в продуктах составляют СО2, этанол и/или уксусная кислота.
а)Молочнокислое брожение (гомоферментативное) – это процесс получения энергии молочнокислыми бактериями Lactococcus lactis, Lactobacterium bulgaricum, Lactobacterium planterum и т.д., заключающийся в превращении молекулы сахара в две молекулы молочной кислоты с выделением энергии:C6H12О6 = 2СН3СНОНСООН + 0,075х106 Дж
б)Молочнокислое брожение (гетероферментативное). В этом процессе кроме молочной кислоты в числе продуктов образуются уксусная, янтарная кислоты, этиловый спирт, углекислота и водород. Возбудителем этого процесса является E. coli.
Процесс, подобный нетипичному гетероферментативному молочно-кислому брожению, идет при созревании рыбы пряного посола, пресервов. В этих случаях он возбуждается ароматообразующими молочнокислымим бактериями типа Streptococcus citrovorus.
Кроме того, при порче консервов, возбуждаемой бактериями Вас. stearothermophilus и Cl. thermosaccharolyticum, в продукте накапливаются кислоты – молочная, уксусная, масляная, образование которых, вероятно, связано с процессом, подобному нетипичному молочно-кислому брожению.
*Маслянокислое брожение вызывается облигатно анаэробными маслянокислыми бактериями Cl. pasteurianum. Глюкоза в этом энергодающем процессе превращается в масляную кислоту, водород и углекислый газ:C6H12О6 = С3Н7СООН + 2СО2 + 2Н2 + 0,063х106 Дж
Некоторые клостридии, например, Cl. sporogenes или токсичные виды Cl. botulinum, Cl. perfringens имеют протеолитические способности и не только сбраживают углеводы, но и гидролизуют белки. Возбудители маслянокислого брожения образуют термостойкие споры, поэтому они могут сохраняться в стерилизованных консервах и вызывать их бомбажную порчу.
Известно много других брожений, отдельные типы которых различаются составом конечных продуктов, что зависит от комплекса ферментов возбудителя брожения.
| " |
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КУЛЬТИВИРОВАНИИ МИКРООРГАНИЗМОВ
В общем смысле, ферментация - это биохимическая переработка сырья под воздействием ферментов, содержащихся в нем самом и в сапротрофах (чайного листа, листьев табака), а также вызываемая микроорганизмами. Однако в нашем случае мы рассматриваем исключительно микробную ферментацию (или микробное брожение).
В этой самой старой из всех методик, применяемых в биотехнологии, для производства желаемых продуктов используются живые клетки или молекулярные компоненты их «производственного оборудования». В качестве живых клеток, как правило, используются одноклеточные микроорганизмы, такие как дрожжи или бактерии; из молекулярных компонентов чаще всего находят применение различные ферменты - белки, катализирующие биохимические реакции.
Ферментация - процесс, в котором происходит преобразование исходного сырья в продукт с использованием биохимической деятельности микроорганизмов или изолированных клеток.
Практически синонимами
слова «ферментация» можно считать такие термины, как культивирование, выращивание микроорганизмов, биосинте
з (см. )
Следует отличать микробную ферментацию от биокатализа (в котором уже полученный ранее фермент или биомасса микроорганизмов используются как катализаторы биохимического процесса синтеза продукта из исходного сырья и реагентов) и от биотрансформации (в этом процессе также применяется биокатализатор в виде фермента или биомассы микроорганизмов, но исходное вещество по химической структуре мало отличается от продукта биотрансформации).
Итак, разновидность ферментации - микробное брожение - неосознанно использовалось человеком в течение не одной тысячи лет для производства пива, вина, дрожжевого хлеба и консервированных продуктов - квашеных овощей, соленой (на самом деле - ферментированной) рыбы и т.п. Когда в середине 18 века была открыта роль микроорганизмов в брожении и люди осознали, что именно биохимическим процессам их жизнедеятельности мы обязаны существованием всех этих продуктов, применение методов ферментации значительно расширилось. В настоящее время мы используем довольно широкий спектр возможностей природных микроорганизмов, которые обеспечивают производство необходимых нам продуктов, таких как антибиотики, противозачаточные средства, аминокислоты, витамины, промышленные растворители, красители, пестициды и добавки, необходимые для приготовления пищи.
Микробная ферментация, в комбинации с методом рекомбинантных ДНК, используется для изготовления большого количества продуктов биологического происхождения: человеческого инсулина; вакцины против гепатита В; фермента, используемого для изготовления сыра; разлагаемой микроорганизмами пластмассы; ферментов, входящих в состав стиральных порошков и многого другого. Кроме того, ферментеры используются для выращивания культур самых разных животных и растительных клеток.
Ферментация - это совокупность процессов, результатом которых является культуральная жидкость.
Культуральная жидкость (culture broth) [лат. cultus — возделывание, обрабатывание] - сложная многокомпонентная система, в водной фазе которой содержатся клетки-продуценты, продукты их жизнедеятельности, непотребленные компоненты питательной среды и др. На стадии выделения целевого продукта следует учитывать место его локализации: внеклеточное или внутриклеточное. Иными словами, культуральная жидкость - жидкая среда, получаемая при культивировании различных про- и эукариотических клеток in vitro и содержащая остаточные питательные вещества и продукты метаболизма этих клеток.
РОСТ И РАЗМНОЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ НА ЖИДКОЙ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЕ
При описании процессов ферментации мы не редко упоминаем о "росте" и "размножении" микроорганизмов. Но многие часто путают значения этих слов или ошибочно считают их разными названиями одного и того же процесса. Это не так. Под ростом прокариотной клетки понимают согласованное увеличение количества всех химических компонентов, из которых она построена.
Рост бактерий является результатом множества скоординированных биосинтетических процессов, находящихся под строгим регуляторным контролем, и приводит к увеличению массы (а, следовательно, и размеров) клетки. Но рост клетки не беспределен. После достижения определенных (критических) размеров клетка подвергается делению, т.е. размножается.
Размножение бактерий определяется временем генерации. Это период, в течение которого осуществляется деление клетки. Продолжительность генерации зависит от вида бактерий, возраста, состава питательной среды, температуры и др.
Процесс культивации микроорганизмов - ферментация - начинается с того момента, когда заранее подготовленный посевной материал вводится в реактор. Размножение культуры микроорганизма характеризуется четырьмя временными фазами: лаг-фаза; экспоненциальная; стационарная; вымирание.
Рис.1. Фазы размножения бактериальной клетки на жидкой питательной среде
1)- Лаг-фаза (фаза покоя); продолжительность - 3-4 ч, происходит адаптация бактерий к питательной среде, начинается активный рост клеток, но активного размножения еще нет; в это время увеличивается количество белка, РНК. Во время лаг-фазы метаболизм клеток направлен на то, чтобы синтезировать ферменты для размножения в конкретной среде. Длительность лаг-фазы может быть разной для одной и той же культуры и среды, так как на неё влияет множество факторов. Например, сколько в посевном материале было нерастущих клеток.
2)- Экспоненциальная фаза - это период логарифмического размножения, когда происходит деление клеток с экспоненциальным ростом численности популяции; размножение преобладает над гибелью. Этот период ограничен во времени количеством питательной среды. Питательные вещества кончаются или рост клеток замедляется из-за выделения токсичного метаболита.
Рис. 2. Процесс деления бактериальной клетки
3)- Стационарная фаза. Рост прекращается и наступает так называемая стационарная фаза. Бактерии достигают максимальной концентрации, т.е. максимального количества жизнеспособных особей в популяции; количество погибших бактерий равно количеству образующихся; дальнейшего увеличения числа особей не происходит; Метаболизм продолжается и может начаться выделение вторичных метаболитов. Во многих случаях целью является получение не биомассы, а именно вторичных метаболитов, так как они могут использоваться для получения ценных продуктов и препаратов. В этих случаях ферментация целенаправленно удерживается в стационарной фазе.
4)- Фаза отмирания. Если продолжать ферментацию дальше, клетки постепенно будут терять активность, т.е. вымирать. Это фаза ускоренной гибели; процессы гибели преобладают над процессом размножения, так как истощаются питательные субстраты в среде. Накапливаются токсические продукты, продукты метаболизма. Этой фазы можно избежать, если использовать метод проточного культивирования: из питательной среды постоянно удаляются продукты метаболизма и восполняются питательные вещества.
О СТАДИИ ФЕРМЕНТАЦИИ
Стадия ферментации является основной стадией в биотехнологическом процессе, так как в ее ходе происходит взаимодействие продуцента с субстратом и образование целевых продуктов (биомасс, эндо- и экзопродуктов). Эта стадия осуществляется в биохимическом реакторе (ферментере) и может быть организована в зависимости от особенностей используемого продуцента и требований к типу и качеству конечного продукта различными способами. Ферментация может проходить в строго асептических условиях и без соблюдения правил стерильности (так называемая «незащищенная» ферментация).
Ферментация в жидкой и в твердофазной среде
Культивирование на жидких средах можно разделить на поверхностную и глубинную ферментацию. Поверхностная протекает в кюветах со средой. Кюветы располагают в вентилируемые воздухом камеры. В результате процесса на поверхности среды образуется биомасса в виде пленки или твердого слоя.
Глубинная ферментация происходит во всем объеме жидкой среды. Данный вид ферментации осуществляется как периодическим, так и непрерывным способами.
Твердофазная ферментация , в твердой, сыпучей либо пастообразной среде влажностью от 30 до 80 % осуществляется тремя способами (рис. 3):
- субстрат при поверхностных процессах располагают на подносах тонким слоем (3…7 мм);
- глубинную твердофазную ферментацию проводят в глубоких открытых сосудах, субстрат при этом не перемешивают;
- твердофазная ферментация производится перемешиванием в аэрируемой массе субстрата.
Ферментация (культивирование) может протекать как в аэробных, так и в анаэробных условиях:
Аэробное культивирование применяют в тех случаях, когда в процессе задействованы аэробные микроорганизмы-продуценты. Аэрацию смеси осуществляют подачей воздуха или других газов через газоподводящие трубки, форсунки и т. д.
Анаэробные процессы протекают в герметичных емкостях либо посредством продувания культивируемой среды инертными газами. Конструкция ферментера при анаэробной ферментации проще, чем при аэробной.
Для каждого вида процесса ферментации разработаны различные конструкции ферментеров (рис. 2).
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ФЕРМЕНТАЦИИ
Рис. 3. Классификация процессов ферментации
По признаку целевого продукта процесса ферментация может быть следующих типов:
- Ферментация, в которой целевым продуктом является сама биомасса микроорганизмов; именно такие процессы часто обозначают словами «культивирование», «выращивание»;
- Целевым продуктом является не сама биомасса, а продукты метаболизма - внеклеточные или внутриклеточные; такие процессы часто называют процессами биосинтеза;
- Задачей ферментации является утилизация определенных компонентов исходной среды; к таким процессам относятся биоокисление, метановое брожение, биокомпостирование и биодеградация.
Исходную среду в процессах ферментации или ее основной компонент часто обозначают словом субстрат .
По основной фазе , в которой протекает процесс ферментации, различаются:
- Поверхностная (преимущ. твердофазная ) ферментация (культивирование на агаровых средах, на зерне, производство сыра и колбас, биокомпостирование и др.);
- Глубинная (преимущ. жидкофазная ) ферментация, где биомасса микроорганизмов суспендирована в жидкой питательной среде, через которую при необходимости продувается воздух или другие газы;
По отношению к кислороду - различают аэробную, анаэробную и факультативно-анаэробную ферментацию по аналогии склассификацией самих микроорганизмов.
По отношению к свету - световая (фототрофная) и темновая (хемотрофная) ферментация.
По степени защищенности от посторонней микрофлоры - асептическая, условно асептическая и неасептическая ферментация. Иногда асептическую ферментацию называют стерильной, что неверно: в среде есть целевые микроорганизмы, но нет чужеродных.
Вусловно асептической ферментации допускается некоторый уровень попадания посторонней микрофлоры, которая способна сосуществовать с основной или по содержанию не превышает определенного предела.
По числу видов микроорганизмов -
различают ферментации на основе монокультуры (или чистой культуры) и смешанное культивирование, в котором осуществляется совместное развитие ассоциации двух или более культур.
ПРОЦЕССЫ ФЕРМЕНТАЦИИ ПО СПОСОБУ ОРГАНИЗАЦИИ
:
- периодические;
- непрерывные;
- объемно-доливные;
- периодические с подпиткой субстрата;
Все эти виды ферментации (по способу их организации) легко идентифицировать но способу загрузки сырья и выгрузки продукта.
В периодических процессах загрузка сырья и посевного материала в аппарат производится единовременно, затем в аппарате в течение определенного времени идет процесс, а после его завершения полученная ферментационная жидкость выгружается из аппарата.
В непрерывных процессах загрузка и выгрузка среды протекают непрерывно и одновременно, причем скорость подачи в аппарат свежей питательной среды равна скорости отбора из аппарата ферментационной жидкости. В итоге объем среды в аппарате сохраняется постоянным в течение длительного времени (рис. 4.2), теоретически - бесконечно, а практически - до какой-нибудь неполадки.
В объемно-доливных процессах
ферментация в промежутках между загрузкой и разгрузкой аппарата протекает как периодическая, но после некоторого времени, определяемого по состоянию процесса, часть ферментативной среды выгружают и заменяю свежей средой.
В периодическом процессе с подпиткой субстрата
часть среды загружается в начале ферментации, а другая часть добавляется Непрерывно по мере протекания процесса (рис. 4.5). Естественным завершением процесса является переполнение аппарата, поэтому необходимо переходить на строго периодический процесс с максимальным объемом среды и быстро завершать его.
БИОРЕАКТОРЫ (ФЕРМЕНТЕРЫ)
Рис. 4. Классификация ферментеров
Для глубинного культивирования бактерий в промышленных и лабораторных условиях применяют биореакторы или ферментеры. Ферментер (биореактор) - это прибор, осуществляющий перемешивание культуральной среды в процессе микробиологического синтеза, представляет собой герметический котел, в который заливается жидкая питательная среда. Ферментеры снабжены автоматическими приспособлениями, позволяющими поддерживать постоянную температуру, оптимальную рН и редокс-потенциал, дозированное поступление необходимых питательных веществ.
Применяется в биотехнологической промышленности при производстве лекарственных и ветеринарных препаратов, вакцин, продуктов пищевой промышленности (ферменты, пищевые добавки, глюкозные сиропы), а также при биоконверсии крахмала и производстве полисахаридов и нефтедеструкторов.
Различают механические, аэрлифтные и газо-вихревые биореакторы, а также аэробные (с подачей воздуха или газовых смесей с кислородом), анаэробные (без подачи кислорода) и комбинированные — аэробно-анаэробные.
ОБЩАЯ СХЕМА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Рис. 5. Схема обычного ферментера
Обычный ферментер представляет собой закрытый цилиндр, в котором механически перемешиваются среда вместе с микроорганизмами. Через него прокачивают воздух, иногда насыщенный кислородом. Температура регулируется с помощью воды или пара, пропускаемых по трубкам теплообменника. Конструкция ферментера должна позволять регулировать условия роста: постоянную температуру, pH (кислотность или щелочность) и концентрацию растворенного в среде кислорода.
1. Подготовка питательной среды
Питательная среда служит источником органического углерода - основного строительного элемента жизни. Микроорганизмы поглощают широкий спектр органических соединений - от метана (СH 4), метанола (СH 3 OH) и углекислоты (СO 2) до природных биополимеров. Кроме углерода клетки нуждаются в азоте, фосфоре и других элементах (K, Mg, Zn, Fe, Cu, Mo, Mn и др.) Важный элемент подготовки питательных сред - стерилизация с целью уничтожения всех посторонних микроорганизмов. Ее проводят термическим, радиационным, фильтрационным или химическим методами.
2. Получение чистых штаммов для внесения в ферментер.
Прежде чем начать процесс ферментации, необходимо получить чистую высокопродуктивную культуру. Чистую культуру микроорганизмов хранят в очень небольших объемах и в условиях, обеспечивающих ее жизнеспособность и продуктивность (обычно это достигается хранением при низкой температуре). Необходимо все время поддерживать чистоту культуры, не допуская ее заражения посторонними микроорганизмами.
3. Ферментация - основной этап биотехнологического процесса.
Ферментация - это вся совокупность операций от внесения микробов в подготовленную и нагретую до необходимой температуры среду до завершения биосинтеза целевого продукта или роста клеток . Весь процесс протекает в специальной установке - ферментере.
По окончании ферментации образуется смесь рабочих микроорганизмов, раствора непотребленных питательных компонентов и продуктов биосинтеза. Ее называют культуральной жидкостью или бульоном .
4. Выделение и очистка конечного продукта.
По завершении ферментации продукт, который желали получить, очищают от других составляющих бульона. Для этого используют различные технологические приемы: фильтрацию, сепарирование (осаждение частиц взвеси под действием центробежной силы), химическое осаждение и др.
5. Получение товарных форм продукта.
Последней стадией биотехнологического цикла является получение товарных форм продукта. Они представляют собой либо смесь, либо очищенный продукт (особенно если он предназначен для использования в медицинских целях).
На заметку:
ФАКТЫ О РАЗМНОЖЕНИИ БАКТЕРИЙ
При благоприятных условиях размножение микроорганизмов идет очень быстро. Считают, что бактерия делится пополам через каждые 20-30 мин. По подсчету ботаника Кона, при беспрепятственном размножении в течение 5 суток потомство одной бактерии средней величины (2 мк длины и 1 мк ширины) заняло бы объем, равный объему всех морей и океанов. Но размножение бактерий ограничено рядом факторов и таких фантастических размеров не достигает.
Чрезвычайно малые размеры бактерий и быстрота их размножения имеют огромное значение для понимания условий взаимодействия между микробами и окружающей средой. Объем воды в 0,001 мл способен вместить до 10 9 бактерий. При внесении такого количества бактерий в 1 мл воды в случае равномерного распределения их по всему объему на 1 л воды придется 10 6 бактерий или 1000 бактерий на 1 мл воды. Вот почему, например, ничтожное (!) количество зараженного болезнетворными бактериями вещества достаточно для распространения инфекционных заболеваний, передаваемых через воду.
Дорогие друзья, хотим поделиться с вами небольшим отрывком из книги «Wild Fermentation: The Flavor, Nutrition, and Craft of Live-Culture Foods, 2nd Edition» (дословно название книги переводится: «Дикая ферментация: вкус и питательные свойства еды, содержащей живые культуры», 2-ое издание).Автор книги - «рок-звезда Американской кулинарной сцены» - по мнению New York Times, самоучка, антиглобалист, дауншифтер и открытый гей - Сандор Эликс Катц. Эта книга, как вы уже наверняка догадались, выпадает из ряда нарядных кулинарных «книг для кофейного столика» (так в англосаксонском мире принято называть увесистые и красочные тома, предназначение которых - лежать на столике в гостиной и больше являться элементом декора, чем источником знаний).
Фотографии в этой книге достойны отдельного упоминания: глядя на них складывается впечатление, что они получились совершенно случайно. Но книга эта действительно полна уникальной информации: как ферментируют кассаву, пекут национальные эфиопские лепешки из муки тэфф, делают в России квас (да, даже это!) и еще множество всего. Теоретическая часть содержит данные из области антропологии, истории, медицины, нутрициологии и микробиологии. В книгу входит большое количество рецептов: они разделены на несколько тематических частей (приготовление ферментированных овощей, хлеба, вина, молочных продуктов).
Приводим здесь очень вольный перевод главы, посвященной полезным свойствам ферментации.
Многочисленные полезные свойства ферментированных продуктов
Ферментированные продукты обладают в прямом смысле живым ароматом и содержат живые питательные вещества. Вкус у них, как правило, ярко выраженный. Вспомните пахучие зрелые сыры, кислую квашеную капусту, густую терпкую пасту мисо, насыщенные благородные вина. Конечно, можно сказать, что вкус некоторых ферментированных продуктов - на любителя. Однако люди всегда по достоинству ценили уникальные вкусовые оттенки и пробуждающие аппетит ароматы, которые продукты приобретают благодаря работе бактерий и грибов.
С практической точки зрения основным преимуществом ферментированных продуктов является то, что они дольше хранятся. Микроорганизмы, участвующие в процессе ферментации, вырабатывают алкоголь, молочную и уксусную кислоты. Все эти «биоконсерванты» позволяют сохранить питательные вещества и подавить рост патогенных бактерий и таким образом предотвратить порчу продуктовых запасов.
Овощи, фрукты, молоко, рыба и мясо портятся быстро. И, когда удавалось получить их излишки, наши предки использовали все доступные средства, позволяющие как можно дольше сохранить запасы пищи. На протяжении всей истории человечества ферментацию для этого использовали повсеместно: от тропиков до Арктики.
Капитан Джеймс Кук был знаменитым английским исследователем XVIII-го века. Благодаря его активной деятельности границы Британской Империи значительно расширились. Кроме того Кук получил признание Лондонского королевского общества - ведущего научного общества Великобритании - за то, что вылечил членов своей команды от цинги (болезни, вызываемой острым недостатком витамина С). Победить болезнь Кук смог благодаря тому, что во время своих экспедиций брал на борт большой запас кислой капусты (которая содержит существенное количество витамина С).
Благодаря своему открытию Кук смог открыть много новых земель, которые затем оказались под властью Британской короны и укрепили ее могущество, в том числе и Гавайские острова, где он и был впоследствии убит.
Коренные жители островов, полинезийцы, пересекли Тихий океан и поселились на Гавайских островах более чем за 1000 лет до визита капитана Кука. Интересным является и тот факт, что пережить длительные путешествия, также, как и команде Кука, им помогли ферментированные продукты! В данном случае - «пои», каша из плотного крахмалистого корня таро , которая до сих пор популярна на Гавайях и в южной части тихоокеанского региона.
Корень таро:
Каша пои из корня таро:
Ферментация позволяет не только сохранить полезные свойства питательных веществ, но и помочь организму их усвоить . Многие питательные веществе представляют собой сложные химические соединения, но в процессе ферментации сложные молекулы расщепляются на более простые элементы.
В качестве примера такой трансформации свойств при ферментации обладают соевые бобы. Это уникальный, богатый белком продукт. Однако без ферментации соя практически не переваривается человеческим организмом (некоторые даже утверждают, что она токсична). В процессе ферментации сложные молекулы белка соевых бобов расщепляется, и в результате образуются аминокислоты, которые организм уже способен усвоить. Одновременно c этим расщепляются и нейтрализуются растительные токсины, которые содержатся в соевых бобах. В результате мы получаем традиционные ферментированные соевые продукты, такие как соевый соус, паста мисо и темпе .
В наши дни многие люди с трудом усваивают молоко. Причиной является непереносимость лактозы - молочного сахара. Молочнокислые бактерии кисломолочных продуктов преобразуют лактозу в молочную кислоту, которая усваивается уже гораздо легче.
То же происходит и с глютеном, белком злаковых растений. В процессе бактериальной ферментации при помощи заквасок (в отличие от дрожжевого брожения, которое сейчас чаще всего используется в хлебопечении) молекулы глютена расщепляются, а ферментированный глютен усваивается легче, чем не прошедший ферментацию.
По мнению экспертов Продовольственной и Сельскохозяйственной Организации ООН (United Nations Food and Agriculture Organization) ферментированные продукты являются источником жизненно важных питательных элементов. Организация ведет активную работу по повышению популярности ферментированных продуктов во всем мире. По данным Организации ферментация повышает биодоступность (т. е. способность организма усваивать то или иное вещество) минералов , присутствующих в продуктах.
Билл Моллисон (Bill Mollison), автор книги «Ферменты и питание человека» (The Permaculture Book of Ferment and Human Nutrition), называет ферментацию «формой предварительного пищеварения». «Предварительное пищеварение» также позволяет расщепить и нейтрализовать определенные токсичные вещества, содержащиеся в продуктах. В качестве примера мы уже приводили соевые бобы.
Еще одной иллюстрацией процесса нейтрализации токсинов является ферментация кассавы (также известной под названиями юкка или маниока). Это корнеплод родом из Южной Америки, который позднее стал одним из основных продуктов питания в экваториальной Африке и Азии.
Кассава может содержать высокую концентрацию цианида. Уровень содержания этого вещества сильно зависит от вида почвы, на который растет корнеплод. Если не нейтрализовать цианид, то кассаву нельзя употреблять в пищу: она попросту ядовита. Для удаления токсина часто используют обычное замачивание: для этого очищенные и крупно порезанные клубни помещают в воду примерно на 5 дней. Это позволяет расщепить цианид и сделать кассаву не только безопасной для употребления, но и сохранить полезные вещества, которые в ней содержатся.
Сбор корня маниоки:
Паста соевая мисо ферментированная разных видов с добавками:
Но не все содержащиеся в продуктах токсины так опасны, как цианид. Например, злаковые, бобовые культуры (а также орехи - прим. ред.) содержат соединение, которое называется фитиновая кислота . Эта кислота обладает способностью связывать цинк, кальций, железо, магний и другие минералы . В результате эти минералы не будут усвоены организмом. Ферментация злаков с помощью предварительного замачивания позволяет расщепить фитиновую кислоту и благодаря этому повышается питательная ценность злаковых, бобовых и орехов.
Существует и другие потенциально токсичные вещества, действие которых можно ослабить или нейтрализовать с помощью ферментации. Среди них - нитриты, синильная кислота, щавелевая кислота, нитрозамины, лектины и глюкозиды.
Ферментация не только позволяет расщепить «растительные» токсины, результатом этого процесса являются и новые питательные вещества.
Так, в процессе своего жизненного цикла,
бактерии заквасок вырабатывают витамины группы В, включая фолиевую кислоту (В9), рибофлавин (В2), ниацин (В3), тиамин (В1) и биотин (В7,Н)
. Также ферментам часто приписывают выработку витамина В12, который отсутствует в продуктах растительного происхождения. Однако не все согласны с этой точкой зрения. Существует версия, что вещество, которое содержится в ферментированной сое и овощах на самом деле только похоже по некоторым признакам на витамин В12, однако оно не обладает его активными свойствами. Это вещество называют «псевдовитамин» В12.
Некоторые ферменты, возникщие в процессе ферментации, действуют как антиоксиданты , то есть удаляют из клеток организма человека свободные радикалы , которые считаются предшественниками раковых клеток.
Молочнокислые бактерии (которые в частности содержаться в хлебной закваске, а также в йогуртах, кефире и других кисломолочных продуктах - прим. ред.) помогают вырабатывать жирные кислоты Oмега-3, которые жизненно важны для нормальной работы клеточной мембраны клеток человеческого организма и иммунной системы.
В процессе ферментации овощей вырабатываются изотиоцианаты и индол-3-карбинол. Считается, что оба этих вещества обладают противоонкологическими свойствами.
Продавцы «натуральных пищевых добавок» часто "гордтся" тем, что «в процессе их культивации вырабатывается большое количество полезных натуральных веществ». Таких как, например, супероксид-дисмутаза, или GTF-хром (разновидность хрома, которая легче усваивается организмом человека и способствует поддержанию нормальной концентрации глюкозы в крови), или детоксицирующие соединения: глутатион, фосфолипиды, пищеварительные энзимы и бета 1,3 глюканы. Честно говоря, я просто (слова автора книги) теряю интерес к разговору, когда слышу подобные псевдонаучные факты. Понять, насколько полезен продукт, вполне можно и без молекулярного анализа.
Доверяйте своим инстинктам и вкусовым рецепторам. Прислушайтесь к своему организму: как вы чувствуете себя после употребления того или иного продукта. Поинтересуйтесь, что говорит наука по этому поводу. Результаты исследований подтверждают: ферментация повышает питательную ценность продуктов.
Пожалуй, наибольшая польза ферментированных продуктов заключается именно в самих бактериях, осуществлющих процесс ферментации. Их также называют пробиотиками . Многие ферментированные продукты содержат компактные колонии микроорганизмов: такие колонии включают в себя множество видов самых различных бактерий. Только сейчас ученые начинают понимать, каким образом колонии бактерий влияют на работу нашей кишечной микрофлоры. Взаимодействие микроорганизмов, содержащихся в ферментированных продуктах, с бактериями нашей пищеварительной системы может улучшить работу пищеварительной и иммунной систем , психологические аспекты здоровья и общее самочувствие.
Однако не все ферментированные продукты остаются «живыми» к тому моменту, когда попадают к нам на стол. Некоторые из них, в силу своей природы, не могут содержать живые бактерии. Хлеб, например, нужно выпекать при высокой температуре и он не может служить истчником прибиотиков (аспекты пользы хлеба другие, в этой статье мы их не рассматриваем). И это приводит к гибели всех содержащихся в нем живых организмов.
Ферментированные продукты не требуют подобного способа приготовления, их рекомендуется употреблять, когда они еще содержат живые бактерии, то есть без термообработки (в нашей российской действительности - квашеные капуста, огурцы: моченая брусника, яблоки, сливы; разные виды живого кваса; напиток чайного гриба; непастеризованные живые виноградные вина; молочные непастеризованные кисломолочные продукты короткого срока хранения такие, как: кефир, ряженка, ацидофилин, тан, мацони, кумыс; фермерские сыры и др., прим. ред.). И именно в таком виде ферментированные продукты наиболее полезны.
Квашеная капуста, моченые яблоки:
Внимательно читайте этикетки продуктов. Помните, многие ферментированные продукты, которые продаются в магазинах, подвергаются процессу пастеризации или другой термической обработке. Это позволяет продлить срок годности, но убивает микроорганизмы. На этикетке ферментированных продуктов часто можно увидеть фразу «содержит живые культуры». Эта надпись свидетельствует о том, что в конечном продукте все еще присутствуют живые бактерии.
К сожалению, мы живем в то время, когда в магазинах, в большинстве своем, продаются полуфабрикаты, рассчитанные на массового потребителя, и живые бактерии в таких продуктах трудно найти. Если вы хотите видеть на своем столе действительно «живые» ферментированные продукты, вам придется хорошенько их поискать или приготовить самостоятельно.
«Живые» фементированные продукты полезны для здоровья пищеварительной системы. Поэтому они эффективны для лечения диареи и дизентерии. Продукты, содержащие живые бактерии, помогают бороться с детской смертностью в младенческом возрасте.
В Танзании было проведено исследование, в ходе которого изучался уровень младенческой смертности. Ученые наблюдали за младенцами, которых кормили разными смесями после отъема от груди. Одних детей кормили кашей из ферментированных злаков, других - из обычных.
У младенцев, которых кормили ферментированной кашей, было отмечено в два раза меньше случаев диареи по сравнению с теми, кто ел кашу не прошедшую ферментацию. Причина в том, что молочнокислое брожение подавляет рост бактерии, вызывающей диарею.
Согласно результатам другого исследования, опубликованного в журнале «Нутришн» (Nutrition), богатая микрофлора кишечника позволяет предотвратить развитие болезней пищеварительного тракта. Молочнокислые бактерии «борются с потенциальными патогенами за присоединение к рецепторам клеток слизистой оболочки кишечника». Таким образом, лечить болезни можно с помощью «экоиммунопитания».
Само слово, конечно, не так просто произнести. Но мне, все равно, нравится термин «экоиммунопитание». Он подразумевает, что иммунная система и бактериальная микрофлора организма функционируют как единое целое.
Бактериальная экосистема состоит из колоний различных микроорганизмов. И такую систему можно создать и поддерживать с помощью определенного рациона питания. Употребление продуктов с высоким содержанием живых бактерий - один из способов построения бактериальной экосистемы в организме.
Моченая брусника, сливы:
Чайный гриб:
Упомянутая книга была удостоена нескольких наград. Кроме нее в библиографии Катца:
The Big Book of Kombucha («Большая Книга Комбучи»)
The Wild Wisdom of Weeds («Мудрость диких трав»)
Art Natural Cheese Making («Искусство натурального сыроделия»)
Revolution Will Not Be Microvaved: inside America"s underground Food movements («Революцию не приготовят в микроволновке: внутренний взгляд на подпольные гастро-течения современной Америки»).
Cсылка на книгу в Амазоне: https://www.amazon.com/gp/product/B01KYI04CG/ref=kinw_myk_ro_title
________________________________________ _________
Ферментированный продукт питания темпе — полезные свойства и применение
Темпе (англ. Tempeh) - ферментированный продукт питания, приготовляемый из соевых бобов.
Приготовление
Темпе популярен в Индонезии и других странах юго-восточной Азии. Процесс приготовления темпе схож с процессом ферментации сыров. Темпе производится из целых соевых бобов. Соевые бобы размягчаются, затем раскрываются или очищаются от шелухи и варятся, но не до готовности. Затем добавляется окислитель (обычно уксус) и закваска, содержащая полезные бактерии. Под действием этих бактерий получается ферментированный продукт, обладающий сложным запахом, который сравнивают с ореховым, мясным или грибным, а по вкусу напоминающий цыпленка.
При низкой температуре или повышенной вентиляции на поверхности темпе иногда появляются споры в виде безвредных серых или черных пятен. Это нормальное явление, не влияющее на вкус и запах продукта. Готовый качественный темпе имеет легкий запах аммиака, однако этот запах не должен быть очень сильным.
Обычно темпе выпускается в брикетах толщиной около 1,5 см. Темпе относится к категории скоропортящихся продуктов и не подлежит длительному хранению, поэтому его сложно встретить за пределами Азии.
Полезные свойства и применение
В Индонезии и Шри-Ланке темпе употребляют в качестве основного продукта питания. Темпе богат белком. Благодаря ферментации в процессе изготовления белок из темпе легче переваривается и усваивается организмом. Темпе - хороший источник пищевой клетчатки, так как содержит большое количество пищевых волокон, в отличие от тофу, в котором волокна отсутствуют.
Чаще всего разрезанный на кусочки темпе обжаривают на растительном масле с добавлением других продуктов, соусов и специй. Иногда темпе предварительно замачивается в маринаде или соленом соусе. Он легко готовится: на приготовление уходит всего несколько минут. Мясоподобная структура позволяет использовать темпе вместо мяса в гамбургерах или вместо цыпленка в салате.
Готовый темпе подается с гарниром, в супах, в тушеных или жареных блюдах, а также как самостоятельное блюдо. Из-за низкой калорийности темпе используют как диетическое и вегетарианское блюдо.
Состав
Темпе содержит ряд полезных микроорганизмов, типичных для ферментированных продуктов, которые подавляют болезнетворные бактерии. Более того, в нем содержатся фитаты, которые вступают в связь с радиоактивными элементами и выводят их из организма. Темпе, как и все соевые продукты очень богат белком и пищевой клетчаткой. В грибковой культуре, используемой в процессе производства темпе, содержатся бактерии, производящие витамин B12, который подавляет поглощение радиоактивного кобальта.
Любопытный факт
Темпе, как и другие изделия из сои, плохо сочетаются со всеми белковыми продуктами животного происхождения и животными жирами, но хорошо сочетаются с рыбой и морепродуктами. Не стоит есть соевые продукты и вместе с другими бобовыми.
Калорийность темпе
Калорийность темпе - от 90 до 150 ккал в 100 г продукта в зависимости от способа приготовления.
Один из этапов приготовления самого распространенного напитка – ферментация чая. От степени ферментации зависит вид полученного чая, его вкусовые особенности и полезные свойства. Это довольно сложный химический процесс, обеспечивающий основную часть преобразований, происходящих с чайными листьями после сбора.
Что такое ферментация
Ферментация – третий этап обработки чайных листьев после подвяливания и скручивания. В результате скручивания нарушаются клетки листьев, начинают выделяться специфические чайные ферменты и полифенолы. В процессе их окисления образуются теафлавины и теарубигины, которые обеспечивают привычный красновато-коричневый оттенок чайного настоя.
Упрощенно этот процесс можно объяснить так: в результате разрушения клеток листа, выделяется их сок. При обеспечении подходящих температурных условий он начинает бродить, происходит ферментация чайного листа в собственном соку.
Изменяя продолжительность процедуры ферментации чая и степень обжарки листьев, можно получить разные сорта этого напитка. Условно их разделяют на несколько групп:
- неферментированный чай;
- легко ферментированный;
- чай средней ферментации;
- чай полной ферментации.
Процесс ферментации
Подготовленные листья располагают в темных помещениях со стабильной температурой воздуха на уровне от 15 до 29 градусов и высокой влажностью (около 90%). Такие условия считаются идеальными для начала ферментации, хотя получить их в местах выращивания чая очень непросто.
Для начала ферментации чайные листья раскладывают на специально обработанные деревянные или алюминиевые поверхности, которые не будут вступать в реакцию с фенолами чая, слоем не толще 10 см.
Длительность процесса определяется желаемым результатом и некоторыми дополнительными показателями:
- Температура листьев после скручивания.
- Влажность листа после завяливания.
- Уровень влажности воздуха в помещении, где проходит ферментация.
- Качество его проветриваемости.
Как правило этот процесс может длиться от 45 минут до 5 часов, в течение которых листья будут темнеть и изменять аромат. Останавливают ферментацию сразу после того, как листья приобретут характерный чайных запах, варьирующийся от цветочного или фруктового до орехового, пряного.
В промышленной ферментации чайный лист разложен на конвейере, который медленно двигается к сушилке, попадая в нее в установленное время. При ручном методе необходим отдельный специалист, который будет контролировать процесс, проверяя степень «готовности» чая, чтобы вовремя остановить его.
Как остановить процесс ферментации
Единственным способом остановить ферментацию листьев является их сушка при высокой температуре. Если не остановить ферментацию вовремя, процесс брожения будет продолжаться до тех пор, пока листья не сгниют и не покроются плесенью.
Сушка также требует особой тщательности, так как недосушенный чай после упаковки может быстро испортиться. Если же чай пересушить, он обуглится и обретет неприятный горелый привкус. В идеально высушенном чае содержится всего 2-5% влаги.
Изначально листья высушивали на больших противнях или сковородках, используя открытый огонь, что значит ферментированный чай получался поджаренным. В таких условиях получить правильную степень просушки было достаточно сложно.
Начиная с конца 19 века для этих целей используют духовки, которые позволяют обеспечить высокую температуру сушки – до 120-150 градусов по Цельсию, тем самым сократив ее время до 15-20 минут. Также духовые шкафы снабжены воздухоподдувом, что также улучшает качество процесса.
В процессе сушки листья подвергаются влиянию потока горячего воздуха, выделяемый ими сок и эфирные масла как бы «припекаются» к поверхности каждой чаинки, обретая способность сохранить свои полезные свойства в течение довольно длительного периода. Конечно, при условии правильного хранения. Извлечь эти полезные свойства довольно просто – достаточно заварить листья горячей водой.
Важно! Одним из главных условий правильной сушки является быстрое охлаждение готового сырья. Если этого не сделать, листья могут «дожариться» на противне даже после извлечения из духовки или начать тлеть.
Особенности ферментации разных видов чая
Большинство знакомых сортов индийского или китайского чая производят из листьев одного и того же растения — Camellia Sinensis. Различный цвет и вкус обеспечивается степенью ферментации и обжарки. Каждый вид чая имеет определенные рекомендации по завариванию (в частности, по температуре воды):
Соблюдение этих требований позволяет вкусовым и ароматическим качествам каждого вида чая раскрыться максимально полно.
Неферментированный или легко ферментированный чай
Чаи этой группы в своем производстве пропускают этап ферментации, что позволяет им сохранить свой оригинальный травяной запах и привкус свежей зелени.
К этой категории относятся белые чаи, который высушивают сразу после завяливания, и зеленый, который после завяливания высушивается частично, затем листья скручивают и досушивают полностью.
Большинство этих чаев высушивают, используя обжарку листьев, хотя некоторые сорта подвергаются обработке горячим паром.
Сорта чая, относящиеся к данной категории:
- Сенча;
- Пи Ло Чу;
- Стена Дракона;
- Жасминовый зеленый.
Жасмином ароматизируют, как правило, те сорта чая, которые подверглись самой слабой ферментации.
Чай средней ферментации
Листья этих сортов ферментируются частично – от 10 до 80%. Так как разброс этот довольно велик, внутри этой категории существует дополнительная классификация, объединяющая сорта чая по степени окисления от 10% до 20%, от 20% до 50% и от 50% до 80%.
В любом случае все сорта этого вида чая при заваривании дают густой желтый или коричневый цвет и обладают насыщенным, но тонким ароматом. Сюда относят некоторые сорта зеленого чая и большинство улунов.
Чай полной ферментации
К этой категории относятся сорта черного и красного китайского чая, которые прошли процесс ферментации полностью. При заваривании их листья образуют настой густого рубинового, красного или темно-коричневого цвета с насыщенным, густым ароматом.
Постферментированный чай
Некоторые сорта чая подвергают так называемой двойной ферментации: в определенный момент этот процесс прерывают, а затем возобновляют. Классическим примером такой обработки считается пуэр.
Ферментация в домашних условиях
Несмотря на то, что ферментация чая – это сложный химический процесс, ее вполне можно провести в домашних условиях, приготовив свой собственный чай, например, из листьев кипрея или смородины.
Процесс домашней ферментации мало чем отличается от промышленной, разве что объемами сырья. Основные этапы создания собственного чая:
- Сбор сырья (листья и цветы иван-чая, смородины, малины);
- Его подготовка (сырье можно нарезать, скрутить, размять руками, пропустить через мясорубку, прокатать деревянной скалкой. Главная цель – разрушить структуру для выделения сока).
- Ферментация.
- Сушка.
- Упаковка.
Чтобы сырье не забродило, его периодически перемешивают и увлажняют ткань. После окончания ферментации зеленый чай сушат в затемненном месте естественным путем. Для черного потребуется активная сушка в духовке при постоянном помешивании.
Ферментация является основным этапом приготовления чая, который определяет его будущие вкусовые качества и аромат. Получение желаемого результата требует большого внимания и тщательного соблюдения процедуры, но при этом ферментацию листьев для чая можно провести даже в домашних условиях.
Ферментация чая на примере улуна:
Все материалы на сайте сайт представлены исключительно для ознакомления в информационных целях. Перед применением любых средств консультация с врачом ОБЯЗАТЕЛЬНА!
Ключевые слова
МОЛОДНЯК КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА / РУБЕЦ / ПРОБИОТИК / АММИАК / КОНЦЕНТРАЦИЯ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ / ЛЕТУЧИЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ / YOUNG CATTLE / RUMEN / PROBIOTIC / AMMONIA / HYDROGEN IONS CONCENTRATION / VOLATILE FATTY ACIDSАннотация научной статьи по животноводству и молочному делу, автор научной работы - Бабичева Ирина Андреевна, Мустафин Рамис Зуфарович
Изучено воздействие штаммов пробиотических препаратов Бацелл и Лактомикроцикол на рубцовое содержимое . Препараты включают в себя живые лактобактерии, бифидобактерии, незаменимые аминокислоты, органические кислоты, витамины, микроэлементы и биологически активные вещества. Для опыта с микробиологическим препаратом Бацелл были подобраны бычки казахской белоголовой породы, к основному рациону животных опытных групп добавляли пробиотик в дозах 15, 25 и 35 г/гол. в сутки. Препарат Лактомикроцикол вводили в основной рацион молодняка красной степной породы в дозах 10 г/гол/сут. в течение 3 мес.; 10 г в первые 7 сут., затем недельный перерыв и так в течение 3 мес; 10 г в первые 7 сут., затем 1 раз в декаду в течение 3 мес. В ходе исследования было отмечено смещение показателя концентрации водородных ионов в преджелудках животных в кислую сторону на 3,2-3,6% при скармливании Бацелла, что, по мнению авторов, объясняется увеличением концентрации ЛЖК в жидкости рубца бычков на 26,7%. Использование в составе рациона мультиэнзимного препарата Бацелл способствовало снижению концентрации аммиака в рубце, причём это снижение было заметно только у животных, получавших пробиотик в дозах 25 и 35 г/гол.в сутки. Скармливание кормовой добавки Лактомикроцикол также оказало влияние на рубцовое содержимое у подопытных животных. Анализ данных, полученных в результате эксперимента, позволил выявить, что наибольшая концентрация ЛЖК в рубцовой жидкости наблюдалась у бычков, к основному рациону которых добавляли 10 г пробиотика в первые 7 сут., затем делали недельный перерыв и так проводили в течение 3-х месяцев. В содержимом рубца этих животных выявлено больше летучих жирных кислот до кормления (на 3,6-8,6%), а также после кормления (на 2,8-13,4%). Результаты исследования рекомендуется использовать в хозяйствах Оренбургской области и других регионов, имеющих сходные условия содержания и выращивания молодняка крупного рогатого скота казахской белоголовой породы и красной степной породы.
Похожие темы научных работ по животноводству и молочному делу, автор научной работы - Бабичева Ирина Андреевна, Мустафин Рамис Зуфарович
-
Воздействие пробиотика на рубцовое содержимое молодняка красной степной породы
2014 / Никулин Владимир Николаевич, Мустафин Рамис Зуфарович, Биктимиров Ринат Аптлажанович - 2016 / Христиановский Павел Игоревич, Гонтюрёв Владимир Анисимович, Иванов Сергей Анатольевич
-
Биохимические и микробиологические показатели содержимого рубца у бычков при использовании лактоамиловорина и селенита натрия
2014 / Биктимиров Ринат Аптлажанович -
Характеристика рубцового пищеварения жвачных животных при введении в рацион металлорганических комплексов
2017 / Курилкина Марина Яковлевна, Холодилина Татьяна Николаевна, Муслюмова Дина Марсельевна, Атландерова Ксения Николаевна, Поберухин Михаил Михайлович -
Особенности рубцового пищеварения бычков при скармливании различных доз кватерина
2010 / Бабичева Ирина Андреевна -
Влияние жиросодержащей добавки Палматрикс на процессы рубцового пищеварения бычков и эффективность использования ими питательных веществ рациона
2018 / Левахин Юрий Иванович, Нуржанов Баер Серекпаевич, Рязанов Виталий Александрович, Поберухин Михаил Михайлович -
Содержимое рубца молодняка крупного рогатого скота при скармливании микродобавок селена и йода
2016 / Прохоров О.Н., Зубова Т.В., Колокольцова Е.А., Сапарова Е.И. -
Влияние различных способов скармливания смесей сахаросодержащих компонентов на течение пищеварительных процессов в рубце
2011 / Казачкова Надежда Михайловна -
Использование питательных веществ корма бычками при скармливании различных доз пробиотика Бацелл
2013 / Ворошилова Лариса Николаевна, Левахин Владимир Иванович -
Влияние Ксиланита, Фоспасима и настойки пустырника на метаболические и функциональные показатели в организме кроликоматок при длительной транспортировке
2016 / Ибрагимова Людмила Леонидовна, Исмагилова Эльза Равильевна
BACTERIAL FERMENTATION OF NUTRIENTS IN THE RUMEN OF CATTLE FED DIETS SUPPLEMENTED WITH PROBIOTIC PREPARATIONS
The effect of strains of the Bacell and Lactomicrotsikol probiotic preparations on the rumen contents of young cattle has been studied. The preparations include live lactobacteria, bifidobacteria, essential amino acids, organic acids, vitamins, minerals and biologically active substances. Kazakh White-Head steers were selected for the trials to test the microbiological Bacell preparation, which was added to the basic diet of animals of experimental groups in the doses of 15, 25 and 35 g/head a day. The Lactomicrotsikol supplement was introduced into the basic diet of the Red Steppe young animals in the doses of 10 g/head during 3 months; 10 g in the first 7 days, then a weekly interval, this mode of feeding being repeated during 3 months; then again 10 g in the first 7 days after the above three months, which was followed by once a decade feeding of the supplement for 3 months more. In the course of studies there was observed a shift of the hydrogen ions concentration index in the animals’ gizzards to the acidic side at 3.2-3.6%, when the Bacell preparation was fed, which is believed to be due to the increase of volatile fatty acids (VFA) concentration in the rumen fluid of steers by 26.7%. The inclusion of the multi-enzyme Bacell preparation into the diet stimulated the decrease of ammonia concentration in the rumen , this reduction having been observed only in animals obtaining the probiotic in doses of 25 and 35 g/day per head. The Laktomicrotsikol supplement fed to the animals influenced the ammonia content in the rumen of animals under study. The analysis of findings obtained as result of trials conducted revealed that the highest concentration of VFA in rumen fluid was observed in steers fed the basic diet supplemented with 10 g of the above probiotic in the first 7 days, followed with a week interval, with this mode of feeding having been repeated during the period of 3 months. In the rumen contents of these animals there was observed more volatile fatty acids before feeding (at 3.6-8.6%), and after feeding (at 2.8-13.4%) the probiotic . It is recommended to use the data, obtained in the course of studies, on the farms of Orenburg region and of other regions with similar conditions of Kazakh White-Head and Red Steppe young cattle management.
Текст научной работы на тему «Бактериальная ферментация питательных веществ в рубце при использовании пробиотических препаратов»
контрольной гр. прослушивали жёсткое везикулярное дыхание, сопровождающееся кашлем. На лапках образовались зачёсы. У двух кроликов был отмечен сильный, громкий, короткий, поверхностный кашель, область гортани припухла, температура тела повысилась (44,2°С), что свидетельствовало о воспалении гортани и трахеи. В III гр. соответствующие признаки ринита были отмечены только у двух особей, остальные находились в здоровом состоянии. У кроликоматок IV и V групп клинические признаки ринита не проявились.
Вывод. Введение перед транспортировкой препарата Ксиланит в дозе 0,45 мл на голову или гомеопатического препарата Фоспасим, 0,4 мл на голову, дважды - перед транспортировкой и после выгрузки в первый день адаптации, далее перорально по 12-13 капель ежедневно в течение 7 сут. предупреждает нарушение метаболических и функциональных изменений в организме и тем самым снижает эмоциональный стресс, улучшает процесс адаптации кроликоматок калифорнийской породы при длительной транспортировке.
Литература
1. Исмагилова Э.Р., Ибрагимова Л.Л. Применение гомеопатического препарата «Фоспасим» для повышения адаптационной способности кроликов при транспортировке // Фундаментальные исследования. 2013. № 8 (ч. 2). С. 376-379.
2. Ибрагимова Л.Л., Исмагилова Э.Р. Гистоструктура миокарда и надпочечников кроликов при транспортировке и применении препарата протектора // Фундаментальные исследования. 2013. № 10 (ч. 3). С. 164-167.
3. Магер С.Н., Напримеров В.А., Смирнов П.Н. Влияние стресс-факторов на воспроизводительную способность крупного рогатого скота // Вестник Новосибирского государственного аграрного университета. 2005. № 2. С. 49.
4. Сапожникова О.Г., Оробец В.А., Славецкая Б.М. Гомеопатическая коррекция стресса // Международный вестник ветеринарии. 2010. № 2. С. 44-46.
5. Крылов В.Н., Косилов В.И. Показатели крови молодняка казахской белоголовой породы и её помесей со светлой аквитанской // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2009. № 2 (22). С. 121-125.
6. Литвинов К.С., Косилов В.И. Гематологические показатели молодняка красной степной породы // Вестник мясного скотоводства. 2008. Т. 1. № 61. С. 148-154.
7. Траисов Б.Б. Гематологические показатели мясо-шёрстных овец / Б.Б. Траисов, К.Г. Есенгалиев, А.К. Бозымова, В.И. Косилов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 3 (35). С. 124-125.
8. Антонова В.С., Топурия Г.М., Косилов В.И. Методология научных исследований в животноводстве. Оренбург, 2011. 246 с.
Бактериальная ферментация питательных веществ в рубце при использовании пробиотических препаратов
И.А. Бабичева, д.б.н., Р.З. Мустафин, к.б.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Многообразные превращения питательных веществ в преджелудках жвачных животных происходят под действием различных видов микроорганизмов . При этом, проходя ряд полиступенчатых преобразований, в рубце образуется много метаболитов, одни из которых становятся для организма пластическим и энергетическим материалом, другие же превращаются в микро-биальный полноценный белок, являясь основным источником необходимых биологически активных веществ и незаменимых аминокислот .
Поэтому для обеспечения полигастричных животных нормальным питанием прежде всего следует создать оптимальные условия для развития микрофлоры . Степень интенсивности её жизнедеятельности зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются концентрация водородных ионов среды, состояние стенок слизистой рубца, а также количество метаболитов корма в преджелудках .
Целью исследований было изучение воздействия штаммов пробиотических препаратов Бацелл и Лактомикроцикол на рубцовое содержимое молодняка крупного рогатого скота.
Материал и методы исследования. Для опыта с микробиологическим препаратом Бацелл были
подобраны бычки казахской белоголовой породы. Различия по группам заключались в том, что бычки опытных групп, в отличие от контрольных сверстников, к основному рациону дополнительно получали пробиотик в дозах соответственно 15, 25 и 35 г/гол. в сутки.
Влияние пробиотика Лактомикроцикол на степень интенсивности микробиологических процессов в рубце жвачных оценивали на молодняке красной степной породы. В рацион телят опытных групп включали пробиотик по разработанной схеме.
Исследование по изучению влияния пробиоти-ческих препаратов Бацелл и Лактомикроцикол на рубцовое содержимое бычков проводили в хозяйствах Оренбургской области. В опытах использовали препараты, включающие живые лактобактерии, бифидобактерии, незаменимые аминокислоты, органические кислоты, витамины, микроэлементы и биологически активные вещества.
Результаты исследования позволили установить, что скармливание в составе рациона различного количества кормовой добавки Бацелл, как источника ферментов протеолитического, амилолитического и целлюлозолитического действия, повлияло на степень интенсивности микробиологических процессов (табл. 1).
В частности, концентрация водородных ионов у животных контрольной и I опытной гр. была практически на одном уровне, разница не пре-
1. Концентрация основных метаболитов бактериальной ферментации в рубце животных при употреблении кормовой добавки Бацелл через 3 час. после кормления, (X±Sx)
Показатель Группа
контрольная I опытная II опытная III опытная
рН ЛЖК, ммоль/100 мл Аммиак, ммоль/100 мл 6,89±0,13 7,80±0,10 23,70±0,74 6,87±0,17 8,03±0,13 22,81±0,70 6,65±0,10 9,88±0,11 19,45±0,83 6,68±0,15 9,84±0,11 19,50±0,57
2. Схема опыта при применении кормовой добавки Лактомикроцикол
Группа Количество животных, гол. Исследуемый фактор
Контрольная I опытная II опытная III опытная 10 10 10 10 основной рацион ОР +10 г пробиотика на гол/сут в течение 3 мес. ОР +10 г пробиотика в первые 7 сут., затем недельный перерыв и так в течение 3 мес. ОР +10 г пробиотика в первые 7 сут., затем 1 раз в декаду в течение 3 мес.
3. Биохимические показатели содержимого рубца при скармливании Лактомикроцикола (X±Sx)
Показатель Группа
контрольная I опытная II опытная III пытная
ЛЖК, ммоль/100мл
до кормления через 3 часа 6,4±0,98 8,24±0,27 6,63±1,18* 8,47±0,36 6,95±0,93* 9,35±0,26 6,7±0,27* 8,94±0,23
Аммиак, ммоль/л
до кормления через 3 часа 20,6±0,31 22,67±0,17 20,87±0,61 22,8±0,30 21,6±0,64 24,0±0,12 21,07±0,38* 22,9±0,26
рН до кормления через 3 часа 7,13±0,02 6,79±0,01 7,11±0,01* 6,75±0,01 7,1±0,01* 6,71±0,01 7,11±0,01* 6,73±0,01
Примечание: * - Р < 0,05, разница с контролем достоверна
вышала 0,2-0,4%, тогда как у молодняка II и III I
опытных гр. этот показатель сместился в кислую а
сторону на 3,2-3,6% (Р>0,05). Снижение рН, б
вероятно, связано с увеличением концентрации ч
ЛЖК в жидкости рубца бычков II и III опытных р
гр., которое было на 26,7 и 26,2% (Р>0,05) выше, д
чем у сверстников контрольной гр. Концентрация с летучих жирных кислот в рубце у них находилась на
одном уровне и составила в среднем 9,86 ммоль/л, I
что было выше на 1,83 ммоль/л, или на 22,8% у
(Р>0,05), чем в I опытной гр. г
Использование в составе рациона мультиэн- р
зимного препарата способствовало снижению р
концентрации аммиака в рубце, причём это сни- п жение было заметно только во II и III опытных
гр. Скармливание 15 г/гол/сут этой кормовой до- э
бавки не оказало воздействия на протеолитическую т
активность микрофлоры, что хорошо видно по б содержанию аммиака, которое было практически
одинаковым с контрольными показателями. Раз- б
ница по концентрации аммиака в рубце бычков т
контрольной и II опытной гр. составляла 21,9% ч
(Р<0,05), а молодняка контрольной и III опытной п
гр. - 21,6% (Р<0,05) в пользу контрольной гр. г
Количество образовавшегося через 3 часа после к
кормления аммиака в рубце животных I опытной I
гр. было выше соответственно на 17,3 (Р>0,05) и с
17,0% (Р<0,05), чем у аналогов II и III опытных д
гр., и на 3,9% (Р>0,05) ниже, чем в рубце молод- г
няка контрольной гр. Уменьшение концентрации аммиака в рубце животных II и III гр., видимо, было связано с усилением работы амилолити-ческой микрофлоры, приводящей к снижению рН в кислую сторону и замедлению активности действия протеолитической микрофлоры и их ферментов.
Скармливание кормовой добавки Лактомикро-цикол оказало влияние на рубцовое содержимое у подопытных животных. Бычки контрольной гр. получали основной рацион, питательность которого соответствовала установленным нормам, а в рацион телят опытных групп включали пробиотик по схеме (табл. 2).
Анализируя данные, полученные в результате эксперимента, выяснили, что наибольшая концентрация ЛЖК в рубцовой жидкости наблюдалась у бычков II опытной гр. (табл. 3).
У животных опытных групп в содержимом рубца было больше ЛЖК до кормления на 3,6-8,6%, а также после кормления - на 2,8-13,4%. Полагаем, что большее количество ЛЖК связано с тем, что положительная микрофлора рубцового содержимого более активно участвовала в процессе брожения клетчатки, который ведёт к образованию ЛЖК. Концентрация ЛЖК повлияла на среду рубцового содержимого. Если значение рН рубцового содержимого до кормления у бычков контрольной группы имело слабощелочной характер, то после
кормления среда содержимого рубца стала близка к нейтральной.
Концентрация аммиака до кормления в рубце бычков опытных групп при скармливании Лак-томикроцикола была больше, чем у особей контрольной гр.: I опытной - на 1,3%, II опытной -на 4,85%, III опытной - на 2,85%. Через 3 час. после кормления концентрация аммиака в рубце бычков I опытной гр. превышала показатель в контрольной гр. на 0,57%, II опытной - на 5,87%, III опытной - на 1,01%.
Установлено, что животные опытных групп отличались незначительным снижением уровня рН. При этом повышалась концентрация летучих жирных кислот при незначительном изменении их соотношения. Уровень аммиака и фракционный состав ЛЖК в рубце бычков опытных групп изменялся в пределах физиологической нормы.
Вывод. Препараты Бацелл, Лактомикроцикол положительно воздействуют на микробную ферментацию питательных веществ рубца жвачных животных.
Литература
1. Бабичева И.А., Никулин В.Н. Эффективность использования пробиотических препаратов при выращивании и откорме бычков // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 1 (45). С. 167-168.
2. Левахин В.И., Бабичева И.А., Поберухин М.М. и др. Использование пробиотиков в животноводстве // Молочное и мясное скотоводство. 2011. № 2. С. 13-14.
3. Антонова В.С., Топурия Г.М., Косилов В.И. Методология научных исследований в животноводстве. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2011. 246 с.
4. Миронова И.В., Косилов В.И. Переваримость коровами основных питательных веществ рационов коров чёрно-пёстрой породы при использовании в кормлении пробиотической добавки Ветоспорин-актив // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 2 (52). С. 143-146.
5. Миронова И.В. Эффективность использования пробиотика Биодарин в кормлении тёлок / И.В. Миронова, Г.М. Дол-женкова, Н.В. Гизатова, В.И. Косилов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 3 (59). С. 207-210.
6. Мустафин Р.З., Никулин В.Н. Биохимическое обоснование применения пробиотика при выращивании молодняка КРС // Сборник научных трудов Всероссийского института овцеводства и козоводства. 2014. Т. 3. № 7. С. 457-461.
7. Никулин В.Н., Мустафин Р.З., Биктимиров Р.А. Воздействие пробиотика на рубцовое содержимое молодняка красной степной породы // Вестник мясного скотоводства. 2014. № 1 (84). С. 96-100.
8. Косилов В.И., Миронова И.В. Эффективность использования энергии рационов коровами черно-пёстрой породы при скармливании пробиотической добавки Ветоспорин-актив // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 2 (52). С. 179-182.
9. Батанов С.Д., Ушакова О.Ю. Пробиотик Бацелл и пробио-тик Лактацид в рационах молочных коров // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2013. № 11. С. 26-34.
10. Мамбетов М.М., Шевхушев А.Ф., Шейкин П.А. Конверсия корма в прирост туши крупного рогатого скота // Вестник ветеринарии. 2002. № 2 (23). С. 60-64.
Эффективность сезонных отёлов коров мясного направления продуктивности
П.И. Христиановский, д.б.н., профессор, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; В.А. Гонтюрёв, к.с.-х.н., ФГБНУ ВНИИМС; С.А. Иванов, председатель, СПК (колхоз) «Аниховский», Оренбургская область
В последние годы интерес к мясному скотоводству у сельхозпроизводителей РФ значительно возрос, причём не только в районах, которые всегда специализировались на мясном скотоводстве. Мясной скот стали разводить во многих областях Нечерноземья - в Брянской, Тульской, Калужской, Тверской и др. областях, т.е. в традиционной зоне молочного скотоводства.
В современных условиях мясное скотоводство может стать рентабельной отраслью производства. Мясной скот может использовать скудные степные пастбища, хорошо переносит высокие и низкие температуры, менее требователен к составу рациона, сохранность молодняка мясных пород обычно выше, чем молочных. Помещения для мясного скота более просты и дёшевы. Кроме того, мясное скотоводство может сочетаться с молочным скотоводством или другими отраслями животноводства, которые будут дополнять друг друга .
В мясном скотоводстве наиболее технологичными являются туровые (сезонные) отёлы. Уплотне-
ние сроков отёлов коров позволяет получать телят в более благоприятный период и в дальнейшем формировать однородные гурты молодняка . В связи с этим была определена цель исследования - изучить эффективность сезонных отёлов коров мясного направления продуктивности.
Материал и методы исследования. Материалом для исследования являлись коровы и нетели казахской белоголовой породы из стада СПК (колхоз) «Аниховский» Адамовского района Оренбургской области. Для достижения сезонных отёлов быки в хозяйстве содержатся в маточных гуртах с января по июль. Ежегодно в сентябре проводится гинекологическое обследование коров на стельность и выявление причин бесплодия. Одновременно выполняется бонитировка маточного поголовья, проводится выбраковка коров по непригодности к воспроизводству и зоотехническим показателям .
При проведении исследования были применены методы ректальной диагностики стельности и анализа производственных показателей.
Результаты исследования. В СПК (колхоз) «Аниховский» растёл коров проходит с ноября по февраль, т.е. в стойловый период. При этом контролируется получение приплода, а сами телята находятся под наблюдением. В марте отёл должен
Новые статьи
- Как правильно лечить молочницу
- Молитва Ефрема Сирина в великий пост: когда читается дома
- Салат с кальмарами — самые вкусные рецепты
- Салат с корейской морковью — пикантность и очарование вкуса
- Рождество Пресвятой Богородицы: история, традиции и приметы праздника С днем девы марии
- Как приготовить холодец в домашних условиях
- Рецепты приготовления свиных почек с фото Как приготовить почки чтобы не было запаха
- Как приготовить ленивые голубцы
- Быстрый рецепт приготовления маринованных огурцов в пакете: малосольные и вкусные
- Рецепт быстрого приготовления малосольных огурцов в пакете
Популярные статьи
- Приготовление холодца в домашних
- Сонник разговаривать по телефону с мужчиной
- Техподдержка ВКонтакте: телефон горячей линии
- Устала от моих командировок
- Правильное составление заявления на развод, если нет детей (бесплатные образцы) Что нужно для развода если нет детей
- Что означает тату корона?
- Суффиксы отрицания в английском
- Постоянное ощущение, что хочется в туалет по маленькому
- Сонник толкование трава зеленая
- «Валенки к чему снятся во сне?