Біотехнологія препаратів для сільського господарства

Ентомопатогенні препарати на основі бактерій. Препарати, які виробляються для сільського господарства, діляться на 3 групи: ентомопатогенні препарати; бактеріальні добрива; антибіотики.

Вітчизняне біотехнологічне виробництво випускає 3 групи ентомопатогенних препаратів:

1. Бактеріальні препарати на основі Bacillus thuringiensis – ентобактерин-3, дендробацилін, інсектин, токсобактерин.

2. Грибний препарат боверин на основі гриба Beauveria bassiana.

3. Препарати на основі вірусів ядерного поліедра (вірин-енш, вірин-экс й ін.).

Всі мікробні патогени випускаються у вигляді змочувальних порошків, паст, рідше – гранул, емульсії спор і кристалів. При безпосередньому застосуванні передбачається використання різних добавок у вигляді розчинників, проклеювачів, які сприяють підвищенню їхньої ефективності. Найбільш поширеними серед промислових мікробних патогенів є бактеріальні препарати. Їхніми відмінними рисами є висока вірулентність стосовно комах-шкідників, безпека для навколишньої флори й фауни, досить висока швидкість впливу на шкідників й ін. У цей час виробляються препарати проти більше 160 видів комах.

Із всіх ентомопатогенних бактерій найбільш досліджені грампозитивні бактерії Bac.thuringiensis. Вони не тільки убивають комах, потрапляючи усередину, але й продукують ряд токсичних продуктів. Серед цих токсичних продуктів виділяють 4 компоненти:

– α-екзотоксин, або фосфоліпаза С, – продукт ростучих клітин бактерій. Токсичну дію ферменту пов'язують із індукованою нею реакцією розпаду незамінних фосфоліпідів у тканинах комах, що призводить до загибелі останніх.

– β-екзотоксин – накопичується в культуральній рідини при рості клітин. Уважають, що молекула β-токсину складається з нуклеотиду, зв'язаного через рибозу й глюкозу з алослизевою кислотою. Його дія, мабуть, обумовлена інактивацією нуклеотидази й Днк-днк-залежної-Рнк–полімерази, зв'язаних з АТФ, що призводить до припинення синтезу РНК. У порівнянні з іншими токсинами діє повільніше, в основному при переході від одного циклу розвитку до іншого. За спостереженнями, β-екзотоксин – мутаген, який вражає генетичний апарат особин.

– γ-екзотоксин – маловивчений компонент, неідентифікований фермент (або група ферментів).

– δ-ендотоксин – параспоральний кристалічний ендотоксин. Утворюється в процесі споруляції бактерії в протилежній від спороформуючої частині бактерії. На завершальній стадії спороутворення токсин набуває форми 8-гранного кристалу. Кристали складаються з білка, амінокислотний склад якого близький для різних штамів. Доведено, що кристалічний білок у кишечнику сприйнятливих комах розпадається на молекули протоксину. Протоксин під дією протеіназ розпадається на токсичні фрагменти. Розходження в сприйнятливості деяких видів комах до дії кристалів, очевидно, пов'язане із присутністю спеціальних кишкових протеаз, що здійснюють гідроліз кристалів in vivo. Такими протеазами володіють не всі комахи, звідси й вибірковість дії δ-токсину. Щоб комаха загинула, кристали повинні потрапити до її організму. Після поглинання кристалів гусениці перестають харчуватися. Первинним місцем дії δ-токсину є середній відділ кишечнику.

Залежно від реакції на кристали комахи діляться на три групи: характерний загальний параліч; параліч середнього відділу кишечнику; реакція на препарат у цілому: загибель у результаті проростання спор й наступне розмноження бактерій.

Бактерії Bac. thuringiensis антагоністичні до 130 видів комах. Найбільший ефект досягається при застосуванні препаратів цієї групи проти листоїдних шкідників. Найпоширеніші препарати на основі різних варіацій Bac. thuringiensis: ентобактерин, інсектин, алестин, екзотоксин, токсобактерин, дендробацилін, бітоксибацилін.

Промислове виробництво ентомопатогенних бактерій полягає в глибокому культивуванні. При цьому ставиться завдання одержання максимального титру клітин у культуральній рідині й нагромадження токсину. Вимоги до промислових штамів ентомопатогенних бактерій: приналежність штаму до певного серотипу, висока вірулентність і продуктивність на промислових середовищах, стійкість до комплексу фагів і т.д. Технологія виробництва включає всі стадії, типові для будь-якого біотехнологічного виробництва. Температуру культивування на всіх стадіях підтримують постійною (28 – 30°С), тривалість ферментації становить 35 – 40 годин. Використовують дріжджі-полісахаридне середовище, яке містить у відсотках: кормові дріжджі – 2 – 3; кукурудзяне борошно – 1 – 1,5; кашалотовий жир – 1. Перед початком культивування рН становить близько 6,3, до кінця ферментації – підвищується до 8,0 – 8,5, що може призвести до руйнування кристалів на більш дрібні фрагменти й ускладнити їх виділення. Щоб запобігти цьому, культуральну рідину перед переробкою підкислюють до 6,0 – 6,2. Культивування закінчують при ступені споруляції 90 – 95% і титрі спор не менш 10⁹ в 1 мл. Після сепарації культуральної рідини одержують пасту вологістю 85% з виходом близько 100 кг на 1 кубометр культуральної рідини й титром порядку 20×10⁹ спор в 1 грамі. Фугат можна використати для подальшого виготовлення поживного середовища але не більше 1 – 2 разів, тому що в культуральній рідині накопичуються речовини, які гальмують розвиток культури. Фугат знаходить своє застосування також як сировина при виробництві кормових дріжджів, що забезпечує скорочення промислових стоків і знижує витрату води.

Пасту перемішують протягом напівгодини для однорідного розподілу спор і кристалів і відбирають проби на перевірку титру, вологості, вірулентності, наявності фагів.

Кінцевий продукт – змочувальний порошок або стабілізована паста. Перший одержують шляхом висушування зволоженої пасти (ліофілізація). Готовий препарат фасують по 20 кг у чотиришарові крафт-мішки з поліетиленовою вкладкою. Другий – внесенням у пасту КМЦ. При змішуванні молекули КМЦ сорбують білкові кристали й спори, заряджаючи їх негативно, що сприяє рівномірному розподілу активного початку по всьому обсязі й збільшенню строку зберігання. Готовий препарат – грузла рідина кремового або ясно-сірого кольору, без запаху, що не замерзає при зберіганні. Препарат призначений для боротьби із садово-городніми шкідниками, ефективний проти 60 видів комах. Застосовують шляхом обприскування рослин водною емульсією в період активного росту шкідника. Основна маса шкідників гине протягом 2 – 10 днів. На 1 га витрачають: для овочевих культур 1 – 3 кг, садових – 3 – 5 кг.

Ентомопатогенні препарати грибів. Ентомопатогенні препарати на основі мікроскопічних грибів викликають у комах мікози. Гриби володіють рядом особливостей: інвазія відбувається через кутикулу; комахи заражаються у фазі розвитку лялечки й імаго; велика швидкість росту й величезна репродуктивна здатність, у вигляді спор можуть тривалий час перебувати в природі без зниження ентомопатогенної активності; висока специфічність, вибіркова вірулентність, яка залежить від штаму гриба.

Дія грибного препарату на комах починається із проникнення спори в порожнину тіла, через шкірні покриви. Потрапивши в тіло, спора проростає в гіфу, потім розростається міцелій, від якого розносяться конідії. Знаходячись у тілі, конідії циркулюють у гемолімфі. Уже на цій стадії можливе враження комах внаслідок виділення деякими штамами значної кількості токсинів. Під час відсутності токсину міцелій поступово заповнює все тіло комахи, насамперед заражається м'язова тканина. Ріст гриба триває доти, поки всі тканини не будуть зруйновані. Можуть утворюватися конідієносці, які проривають кутикулу й обволікають мертву личинку.

У промисловому виробництві використовуються окремі штами в основному трьох родів: Beaveria, Metarrhizium, Entomophtora. У нашій країні освоєне промислове виробництво препарату боверину на основі B.bassiana. Готовий препарат – порошок кремового або білого кольору, який містить в 1 г від 1.5 до 6 млрд. конідіоспор. Препарат нешкідливий для теплокровних тварин і людини, не викликає опіків у рослин.

Одержувати боверин можна використовуючи як поверхневе, так і глибинне культивування. Перший спосіб більш трудомісткий і тривалий, тому має обмежене значення. Виробництво конідіоспор при вирощуванні його в рідкому середовищі також непросте завдання. Основні труднощі в тім, що при цьому способі культивування гриб розмножується вегетативно, утворюючи гонідії. Гонідії по вірулентності не уступають конідіям, однак нестійкі до високих температур на стадії висушування. При традиційному розпилювальному висушуванні гине 90% гонідіоспор й 20 – 50% конідіоспор. Проблема вирішується підбором поживного середовища й з умов ферментації, що забезпечують перехід 90% вирощених клітин у конідіоспори.

Технологія одержання боверину методом глибинного культивування включає звичайні стадії. Поживне середовище у відсотках: дріжджі кормові – 2, крохмаль – 1, хлорид натрію – 0.2, хлорид марганцю – 0.01, хлорид кальцію – 0.05. Останній компонент забезпечує стійкість конідій до несприятливих факторів, тому його вміст може варіювати (до 5%). Культивують при рН 4,5 – 5,6, температурі 25 – 28°С 3 – 4 доби в умовах постійного перемішування й аерації. У середовищі необхідним є також наявність амінного азоту, тому що його недостатня кількість знижує швидкість росту культури й відсоток утворення конідіоспор, надлишок веде до утворення гонідій. Культуральну рідину піддають сепарації й фільтруванню, після чого пасту сушать шляхом ліофілізації.

Вірусні ентомопатогенні препарати. Із всіх ентомопатогенних препаратів вірусні мають найбільшу специфічність стосовно комахи-хазяїна. Вони вражають не більше одного виду. Їх яскраво виражена специфічність зумовлює практичну нешкідливість вірусних препаратів для людини, флори й фауни.

Віруси відрізняє висока стійкість до несприятливих факторів навколишнього середовища, вони здатні зберігати активність протягом 10 – 15 років, перебуваючи поза комахою. Зараження вірусом відбувається при харчуванні шкідника. Тільця-включення, які потрапили в кишечник, при лужних значеннях рН руйнуються. Вивільнені віріони проникають через стінку кишечника в клітини, де в ядрах відбувається реплікація вірусів. Віруси, які вивільнилися, заражають інші клітини, що в підсумку приводить до загибелі комахи. Відмінною рисою вірусів є те, що вони можуть розмножуватися тільки в живій тканині. Це створює певні труднощі в організації промислового виробництва, тому що технологія розмноження вірусів повинна бути пов'язана з використанням живих комах-хазяїв.

У промисловості здійснюється випуск трьох вірусних ентомопатогенних препаратів: вірин-экс (проти капустяної совки), ЭНШ (проти непарного шовкопряда) і АББ (проти американського білого метелика).

Виробництво кожного з вірусних препаратів починають із розведення комахи-хазяїна на штучних поживних середовищах, які забезпечують їх фізіологічно здоровий стан. На певній стадії розвитку (як правило, на стадії гусениці) комах заражають, додаючи вірусну суспензію до корму. При цьому інокулят попередньо одержують від декількох хворих личинок. Після зараження комах витримують у суворо певних умовах, що забезпечують максимальне нагромадження вірусу в тканинах. Через 7 – 9 діб збирають мертві личинки, які відмирають, підсушують при температурі 33 – 35°С, подрібнюють механічним способом для одержання тільц-включень із тканин. До отриманої маси додають фізіологічний розчин або дистильовану воду з розрахунку 1 мл на гусеницю, екстраговані тканини фільтрують.

При виробництві вірин-экс поліедри осаджують із фільтрату центрифугуванням. Осад суспендують у мінімальній кількості дистильованої води й додають простерилізований гліцерин до титру 1 млрд. поліедрів в 1 мл. Готовий препарат розливають у флакони. При виробництві вірин-энш у фільтрат додають лактозу, а після перемішування ацетон у співвідношенні 4:1 до обсягу суспензії. Після відстоювання надосадову рідину зливають, осад підсушують до повного видалення ацетону. Якщо препарат планується випускати у вигляді порошку, то сухий осад змішують із мілкодисперсним наповнювачем (каоліном, наприклад) до одержання титру поліедрів 1 млрд. поліедрів в 1 грамі.

Масляну форму препарату одержують шляхом диспергування осаду в стерильному 50% розчині гліцерину до титру 2 млрд. поліедрів в 1 мл, а потім додають рівний обсяг солярового масла, перемішують і розливають по флаконах. Вірусні ентомопатогенні препарати застосовують шляхом внесення поліедрів у щільні популяції комах-шкідників з метою виникнення в них епізоотій. Даний спосіб обробки припускає внесення невеликих кількостей препарату. В іншому випадку обприскування або обпилювання роблять на заражених ділянках у період народження личинок або на ранніх стадіях їхнього розвитку.

Бактеріальні добрива на основі бульбочкових бактерій. Мікрофлора ґрунту безпосередньо впливає на її родючість й, як наслідок, на врожайність рослин. Ґрунтові мікроорганізми в процесі росту й розвитку поліпшують структуру ґрунту, накопичують у ній поживні речовини, мінералізують різні органічні сполуки, перетворюючи їх у легко засвоювані рослиною компоненти харчування. Для стимуляції цих процесів застосовують різні бактеріальні добрива, які збагачують ризосферу рослин корисними мікроорганізмами. Мікроорганізми, які використовуються для виробництва бактеріальних препаратів, сприяють постачанню рослин не тільки елементами мінерального харчування, але й фізіологічно активними речовинами (фітогормонами, вітамінами й ін.).

У наш час випускають такі бактеріальні добрива, як нітрагін, ризоторфін, азотобактерин, фосфобактерин, екстрасол.

Промисловість випускає два види препаратів бульбочкових бактерій: нітрагінін, ризоторфін. Обидва препарати виробляються на основі активних життєздатних бульбочкових бактерій з роду Rhizobium. Ці бактерії в симбіозі з бобовими культурами здатні фіксувати вільний азот атмосфери, перетворюючи його в сполуки, які легко засвоюються рослинами.

Бактерії роду Rhizobium – суворі аероби. Серед них розрізняють активні, малоактивні й неактивні культури. Критерієм активності бульбочкових бактерій служить їхня здатність у симбіозі з бобовою рослиною фіксувати атмосферний азот і використовувати його у вигляді сполук для кореневого харчування рослин.

Фіксація атмосферного азоту можлива тільки в бульбочках, які утворюються на коріннях рослин. Виникають вони при інфікуванні кореневої системи бактеріями з роду Rhizobium. Зараження кореневої системи відбувається через молоді кореневі волоски. Після попадання бактерії проростають усередині них до самої основи у вигляді інфекційної нитки. Вирослі нитки проникають крізь стінки епідермісу в кору кореня, розгалужуються й розподіляються по клітинами кори. При цьому індукується ділення клітин хазяїна й розростання тканин. У місці локалізації бактерій на корені рослини-хазяїна утворюються клубеньки, у яких бактерії швидко розмножуються й розташовуються окремо або групами в цитоплазмі рослинних клітин. Самі бактеріальні клітини збільшуються в кілька разів і змінюють забарвлення. Якщо клубеньки мають червонувате або рожеве забарвлення, обумовлене наявністю пігменту легоглобіну (леггемоглобіну) – аналог гемоглобіну крові тварин, то вони здатні фіксувати молекулярний азот. Незабарвлені ("порожні") або ті які мають зеленувате забарвлення не фіксують азот.

Бактерії, що знаходяться у бульбочках, синтезують ферментативну систему з нітрогеназною активністю, що відновлює молекулярний азот до аміаку. Асиміляція аміаку відбувається, в основному, шляхом залучення його в ряд ферментативних перетворень, що приводять до утворення глутаміну й глутамінової кислоти, які використовуються надалі на біосинтез білка.

Окрім критерію активності в характеристиці бульбочкових бактерій використовують критерій вірулентності. Він характеризує здатність мікроорганізму вступати в симбіоз із бобовою рослиною, тобто проникати через кореневі волоски усередину кореня й викликати утворення клубеньків. Велике значення має швидкість такого проникнення. У симбіотичному комплексі рослина – Rhizobium бактерії забезпечуються поживними речовинами, а самі постачають рослину азотистим харчуванням. З вірулентністю пов'язана й видова вибірковість, що характеризує здатність даного виду бактерій до симбіозу з певним видом бобової рослини. Класифікація різних видів Rhizobium ураховує рослину-хазяїна, наприклад: Rhizobium phaseoli – для квасолі, Rhizobium lupini – для люпину, сараделли й т.д. Вірулентність і видоспецифічність взаємозалежні й не є постійними властивостями штаму.

Завданням виробництва бактеріальних добрив є максимальне нагромадження життєздатних клітин, збереження їхньої життєздатності на всіх стадіях технологічного процесу, готування на їхній основі готових форм препарату зі збереженням активності протягом гарантійного строку зберігання.

Промисловість випускає два види нітрагіну: ґрунтовий і сухий. Уперше культура бульбочкових бактерій на ґрунтовому субстраті була приготовлена в 1911 році на бактеріально-агрономічній станції в Москві. У цей час його виробництво має обмежене значення, тому що технологія досить складна й трудомістка при виконанні окремих операцій. Більш перспективна технологія виробництва сухого нітрагіну.

Сухий нітрагін – порошок ясно-сірого кольору, містить в 1 г не менш 9 млрд. життєздатних бактерій у суміші з наповнювачем. Вологість не перевищує 5 – 7%. Промислове виробництво має типову схему. Необхідно відзначити, що важливо підбирати штами, стійкі до висушування. Для виробництва посівного матеріалу вихідну культуру бульбочкових бактерій вирощують на агаризованому середовищі, яке містить відвар бобового насіння, 2% агару й 1% сахарози, потім культуру розмножують у колбах на рідкому поживному середовищі протягом 1 – 2 доби при 28 – 30°С і рН 6,5 – 7,5. На всіх етапах промислового культивування застосовують поживне середовище до складу якого входять такі компоненти, як меляса, кукурудзяний екстракт, мінеральні солі у вигляді сульфатів амонію й магнію, крейда, хлорид натрію й фосфат калію. Основна ферментація йде за тих самих умов протягом 2 – 3 діб. Готову культуральну рідину сепарують, біомаса утворюється у вигляді пасти з вологістю 70 – 80%. Пасту змішують із захисним середовищем, яке містить тіосечовину й мелясу (1:20) і направляють на висушування. Сушать шляхом сублімації (у вакуум-сушильних шафах). Висушену біомасу розмелюють. Більш продуктивним є висушування шляхом ліофілізації, але при цьому 75% клітин втрачають життєздатність. Препарати сухого нітрагіну фасують і герметизують у поліетиленові пакети по 0,2 – 1 кг, зберігають при температурі 15°С не більше 6 місяців. Насіння обробляють перед посівом. Внесення нітрагіну підвищує врожайність у середньому на 15 – 25%.

Препарат бульбочкових бактерій може випускатися й у вигляді ризоторфіну. Уперше торф'яний препарат бульбочкових бактерій був виготовлений в 30-х роках ХХ сторіччя, але технологія була створена в 1973 – 77 р. Для добування ризоторфіну торф сушать при температурі не вище 100°С і розмелюють у порошок. Найбільш ефективним способом стерилізації є опромінення його γ-променями. Перед стерилізацією, розмелений, нейтралізований крейдою й зволожений до 30 – 40% торф розфасовують у поліетиленові пакети. Потім його опромінюють і заражають бульбочковими бактеріями, використовуючи шприц, за допомогою якого впорскується поживне середовище, яке містить бульбочкові бактерії. Прокол після внесення бактерій заклеюється липкою стрічкою.

Кожен грам ризоторфіну повинен містити не менш 2,5 млрд. життєздатних клітин з високою конкурентноздатністю й інтенсивною азотфіксацією. Препарат зберігають при температурі 5 – 6°С і вологості повітря 40 – 55%. Пакети можуть бути вагою від 0,2 до 1,0 кг. Доза препарату становить 200 г на га. Обробку насіння роблять наступним чином: ризоторфін розбавляють водою й проціджують через подвійний шар марлі.

Отриманою суспензією обробляють насіння. Насіння висівають у день обробки або на наступний.

Обробка насіння бобових культур міцно ввійшла у світову сільськогосподарську практику. Найбільшими виробниками таких препаратів є США й Австралія.

Виробництво азотобактерину. Азотобактерин – бактеріальне добриво, яке містить вільноживучий ґрунтовий мікроорганізм Azotobacter chroococcum, здатний фіксувати до 20 мг атмосферного азоту на 1 г використаного цукру. Внесені в якості добрива в ґрунт бактерії також виділяють біологічно активні речовини (нікотинову й пантотенову кислоти, піридоксин, біотин, гетероауксин, гиберелін й ін.). Ці речовини стимулюють ріст рослин. Крім того, фунгіцидні речовини, які продукує Azotobacter із групи анісомиціну гальмують розвиток деяких небажаних мікроскопічних грибів у ризосфері рослини.

Всі види Azotobacter суворі аероби. Чутливі до вмісту в середовищі фосфору й розвиваються лише при високому його вмісті в поживному середовищі. Азотфіксуюча здатність культури гальмується аміаком (взагалі вміст у середовищі зв'язаного азоту гнітить азотфіксацію). Стимулюють процес фіксації азоту сполуки молібдену.

Установлено, що при фіксації азоту процес його відновлення протікає на тому самому синтезованому азотобактером ферментному комплексі й лише кінцевий продукт (аміак) відокремлюється від ферменту. Нітрогеназна азотфіксуюча система являє собою мультиферментний комплекс, який містить не зв'язане з гемом залізо, молібден й SH-групи.

Мікробіологічна промисловість випускає кілька видів азотобактерину: сухий, ґрунтовий і торф'яний. Технологія одержання сухого азотобактерину має багато загального з технологією виробництва сухого нітрагіну. Сухий азотобактерин – активна культура висушених клітин азотобактера з наповнювачем. В 1 г препарату міститься не менше 0,5 млрд. життєздатних клітин. Культуру мікроорганізму вирощують методом глибинного культивування на середовищі, яке містить ті ж компоненти, що й при культивуванні клітин Rhizobium. Додатково вводять тільки сульфати заліза й марганцю, а також складну сіль молібденової кислоти, рН 5,7 – 6,5.

Процес ферментації проводять до стаціонарної фази розвитку культури, тому що в цій фазі біологічно активні речовини виділяються із клітини й залишаються в культуральній рідини. Біологічно активні речовини можуть також повністю або частково втрачатися при висушуванні, однак життєздатні клітини швидко відновлюють здатність їх продукувати. Висушену культуру стандартизують, фасують у поліетиленові пакети по 0,4 – 2 кг і зберігають при температурі 15°С не більше 3 місяців.

Ґрунтовий і торф'яний азотобактерин являють собою активну культуру азотобактера, розмножену на твердому поживному середовищі, яке містить в 1 г не менш 50 млн. життєздатних клітин. Для їхнього готування беруть родючий ґрунт або торф, що розкладається, з нейтральною реакцією середовища. До просіяного субстрату додають 2% вапна й 0,1% суперфосфату. По 500 г отриманої суміші переносять у сулії ємністю по 0,5 л, зволожують на 40 – 60% за об’ємом водою, закривають ватяними пробками й стерилізують. Посівний матеріал готують на агарових середовищах, які містять 2% сахарози й мінеральні солі. Коли агар повністю покривається слизовою масою коричневого кольору, його стерильно змивають дистильованою водою й переносять на виготовлений субстрат. Вміст пляшок ретельно перемішують і термостатують при 25 – 27°С. Культивування продовжують доти, поки бактерії не розмножаться до необхідної кількості. Отриманий препарат зберігає свою активність протягом 2 – 3 місяців.

Використовувати азотобактерин рекомендується тільки на ґрунтах, що містять фосфор і мікроелементи. Азотобактерин застосовують для бактеризації насіння, розсади, компостів. При цьому врожайність збільшується на 10 – 15%. Насіння зернових обробляють сухим азотобактерином з розрахунку 100 млрд. клітин на 1 гектарну порцію насіння. Картоплю й кореневу систему розсади рівномірно змочують водною суспензією бактерій. Для одержання суспензії 1 гектарну норму (300 млрд. клітин) розводять в 15 літрах води. При обробці ґрунтовим або торф'яним азотобактерином насіння перемішують зі зволоженим препаратом і для рівномірного висіву підсушують. Кореневу систему розсади змочують виготовленою суспензією.

Бактеріальне добриво фосфобактерин. Фосфобактерин – бактеріальне добриво, яке містить спори мікроорганізму Bacillus megaterium var. phosphaticum. Являє собою порошок ясно-сірого або жовтуватого кольору.

Бактерії мають здатність перетворювати складні фосфорорганічні сполуки (нуклеїнові кислоти, нуклеопротеїди й т.д.) і легкозасвоювані мінеральні фосфати в доступні для рослин форми. Крім цього бактерії виробляють біологічно активні речовини (тіамін, піридоксин, біотин, пантотенову й нікотинову кислоти й ін.), які стимулюють ріст рослини. Фосфобактерин відноситься до числа препаратів зі стимулюючим ефектом.

Bacillus megaterium var. phosphaticum являють собою дрібні, грампозитивні аеробні спороутворюючі палички розміром 2×6 мкм. Клітини містять значну кількість сполук фосфору. На ранній стадії розвитку це рухливі одиночні палички, при старінні утворюють ендоспори, які локалізуються на одному з кінців клітини. У силу вищевикладеного технологія вирощування зводиться до одержання спор.

У цілому виробництво фосфобактерину схоже на виробництво азотобактерину й препаратів бульбочкових бактерій. Склад поживного середовища у відсотках: кукурудзяний екстракт – 1,8, меляса – 1,5, сульфат амонію – 0,1, крейда – 1, інше – вода. Культивування ведеться глибинним методом у суворо асептичних умовах при постійному перемішуванні й примусовій аерації до стадії утворення спор. Основні параметри проведення процесу: температура 28 – 30°С, рН 6,5 – 7,5, тривалість культивування 1,5 – 2 доби.

Отриману в ході культивування біомасу клітин відокремлюють центрифугуванням і висушують у сушарці при температурі 65 – 75°С до залишкової вологості 2 – 3%. Висушені спори змішують із наповнювачем. Готовий препарат повинен містити не менш 8 млрд. клітин на 1 г. Розфасовують препарат у поліетиленові пакети по 50 – 500 г. На відміну від нітрагіну й азотобактерину фосфобактерин має більшу стійкість при зберіганні.

Фосфобактерин рекомендують застосовувати на чорноземних ґрунтах, які містять велику кількість фосфороорганічних сполук. Необхідний для підвищення врожайності зернових, картоплі, цукрового буряка й ін. сільськогосподарських рослин. Насіння обробляють сумішшю сухого фосфобактерину з наповнювачем (золою, ґрунтом й ін.) у співвідношенні 1:40. На 1 гектарну порцію потрібно 5 г препарату й 200 г наповнювача. Бульби картоплі рівномірно зволожують суспензією спор, виготовленою з розрахунку 15 г препарату на 15 л води. Урожай при цьому підвищується на 10%.

Антибіотики для сільського господарства. Антибіотики застосовують у декількох цілях: для боротьби із хворобами тварин; для боротьби із хворобами рослин; як стимулятори росту тварин; при консервуванні продуктів; у наукових дослідженнях (в області біохімії, молекулярної біології, генетики, онкології).

Сучасне визначення терміна "антибіотик" належить М.М. Шемякіну й А.С. Хохлову (1961), які запропонували вважати антибіотичними речовинами всі продукти обміну будь-яких організмів, здатних вибірково вбивати або придушувати ріст і розвиток мікроорганізмів.

Повна хімічна структура встановлена тільки для третини антибіотиків, а отримувати хімічним шляхом можливо лише половину з них. Синтез мікроорганізмами антибіотиків – одна з форм прояву антагонізму, пов'язаний з певним характером обміну речовин, які виникли й закріплялися у ході еволюції. Впливаючи на сторонню мікробну клітину, антибіотик викликає порушення в її розвитку. Деякі антибіотики здатні придушувати синтез оболонки бактеріальної клітини в період розмноження, інші змінюють проникність цитоплазматичної мембрани, деякі гальмують реакції обміну речовин.

Механізм дії антибіотиків виявлений не повністю.

Протягом багатьох років антибіотики використовують як стимулятори росту сільськогосподарських тварин і птахів, як засоби боротьби із захворюваннями рослин і сторонньою мікрофлорою в ряді бродильних виробництв, як консерванти харчових продуктів. Механізм стимулюючої дії антибіотиків також не до кінця з'ясований. Припускають, що стимулюючий ефект низьких концентрацій антибіотиків на організм тварини пов'язаний із двома факторами: вплив на мікрофлору кишечнику; безпосередній вплив на організм тварини.

У першому випадку антибіотики знижують число шкідливих і збільшують кількість корисних для організму мікроорганізмів. У другому випадку – знижують рН вмісту кишечника, зменшують поверхневий натяг клітин організму, що сприяє прискоренню їхнього розподілу. Крім того, антибіотики збільшують кількість ростових гормонів, пристосовність організму до несприятливих умов і т.д. Кормові антибіотики застосовують у вигляді неочищених препаратів, що представляють собою висушену масу продуцента, який містить окрім антибіотика амінокислоти, ферменти, вітаміни групи В й інші біологічно активні речовини.

Всі промислові кормові антибіотики:

– не використовуються в терапевтичних цілях і не викликають перехресної резистентності бактерій до антибіотиків, які застосовуються у медицині;

– практично не всмоктуються в кров із травного тракту;

– не змінюють своєї структури в організмі;

– не володіють антигенною природою, що сприяє виникненню алергії.

У наш час випускаються кілька видів кормових антибіотиків: препарати на основі хлортетрацикліну (біовіт, кормовий біоміцин), бацитрацин, гризин, гігроміцин Б й ін. Із цих препаратів тільки бацитрацин являє собою висушену культуральну рідину, отриману в результаті глибинного вирощування Bacilus licheniformis. Інші антибіотики є продуктами життєдіяльності різних видів Actinomyces.

Антибіотики використовують й як засіб боротьби з різними фітопатогенами. Вплив антибіотика зводиться до уповільнення росту й загибелі фітопатогенних мікроорганізмів, які містяться у насінні і вегетативних органах рослин. До таких антибіотиків відносяться фітобактеріоміцин, трихотецин, поліміцин.

Застосування антибіотиків у харчовій промисловості дозволяє знизити тривалість термообробки продуктів харчування при їхньому консервуванні. Використовувані антибіотики впливають на клостридіальні й термофільні бактерії, стійкі до нагрівання. Найбільш ефективним визнаний нізин, який практично не токсичний для людини й дозволяє вдвічі знизити час термообробки.

Завдання для самоконтролю:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: