Ферментные препараты в животноводстве. Учебно-методическое пособие

УДК 577.15:636(075.8)

ББК 52.817.176я73 Я 49

Печатается по решению Ученого совета факультета биотехнологии и стандартизации ФГБОУ ВО Казанская ГАВМ от 22.09.2021 года, протокол № 13.

Рецензенты:

доктор ветеринарных наук, зав. каф. микробиологии, вирусологии и иммунологии ФГБОУ ВО Казанская ГАВМ, профессор А.К. Галиуллин;

доктор ветеринарных наук, зав. лабораторий молеку- лярно-генетического анализа ФГБНУ «ФЦТРБ ВНИВИ», профессор Т.Х. Фаизов.

Якупов, Т.Р. Ферментные препараты в животновод-

стве: учебно–методическое пособие / Якупов Т.Р., Зиннатов Ф.Ф. – ФГБОУ ВО Казанская ГАВМ, 2021. – 43 с.

Учебно-методическое пособие «Ферментные препараты в животноводстве» подготовлено на кафедре биологической химии, физики и математики ФГБОУ ВО Казанская ГАВМ и предназначено для студентов по направлению подготовки

36.03.02Зоотехния, 19.03.01 Биотехнология.

@Якупов Т.Р., Зиннатов Ф.Ф.

@федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана», 2021

2

готовки 36.03.02 – «Зоотехния» по дисциплине «Биотехнология в животноводстве».

В настоящее время на животноводство приходится не менее трети сельскохозяйственного ВВП во многих странах мира. Уверенностью можно сказать, что животноводство играет ведущую роль в жизни людей, обеспечивая как продовольственными, так и непродовольственными товарами и способствуя росту их благосостояния.

Цель изучения дисциплины - дать студентам целостное представление о современном состоянии биотехнологии как о новом направлении научной и практической деятельности человека, имеющем в своей основе использование биологических объектов (клетки микроорганизмов, тканей животных и растений) или молекул (нуклеиновые кислоты, белки-ферменты и др.) для решения различных задач в области сельского хозяйства и животноводства.

Учебно-методическое пособие «Ферментные препараты в животноводстве» будет способствовать решению задач предусмотренных рабочей программой дисциплины, таких как:

-ознакомление студентов достижениями в области молекулярной биологии, основными направлениями и разделами современной биотехнологии;

-показать роль биотехнологических методов и технологий в развитии животноводства и в целом сельского

4

хозяйства, значение биотехнологии как наука для профессиональной деятельности бакалавра по направлению подготовки «Зоотехния»;

Для освоения материала учебно-методического пособия у студента должны быть сформированы: умения и компетенции по общей биологии, биохимии, генетике и разведения с/х животных в объеме, предусмотренном государственными образовательными стандартами.

Учебно-методическое пособие будет способствовать формированию ряда общепрофессиональных компетенций предусмотренных РПД «Биотехнология в животноводстве», таких как:

-способность осуществлять профессиональную деятельность с учетом влияния на организм животных природных, социально-хозяйственных, генетических и др. факторов;

-способность обосновывать и реализовывать в проф.деятельности современные технологии с использованием приборно-инструментальной базы и использовать основные биологические и профессиональные понятия, а также методы при решении общепрофессиональных задач.

5

2.Введение

Сдеятельностью ферментов человечество знакомо очень хорошо с древних времен, хотя и не догадывалось об этом. Испокон веков люди знали способы приготовления хлеба, вина, пива, сыра, различных соусов и т.п., в которых главную роль играют процессы брожения, т.е. микроорганизмы и выделяемые ими ферменты.

Всовременном мире бурное развитие инженерной энзимолгии как одного из важнейших разделов молекулярной биотехнологии, сделали ферментные препараты одними из самых активных участников многих биотехнологий. Использование ферментов позволяет значительно ускорять технологические процессы, увеличивать выход готовой продукции, повышать ее качество, экономить ценное сырье и др. Сегодня, изучение свойств, разработка и применение ферментных препаратов является одним из направлений развития инженерной энзимологии.

Производство ферментных препаратов занимает одно из ведущих мест в современной биотехнологии и относится к отраслям, объём продукции которых постоянно растёт, а сфера применения неуклонно расширяется.

Ферменты широко применяются в различных отраслях практической деятельности человека, а достижения современной энзимологии значительно расширили возможности применения ферментов в медицине и вете-

6

и проявляют свою активность независимо от клетки. Для получения ферментных препаратов используют как микроскопические грибы, так и бактерии и дрожжи.

Традиционно ферментативные препараты получают либо при поверхностном, либо при глубинном способе культивирования микроорганизмов. Глубинный способ культивирования продуцента имеет ряд преимуществ перед поверхностным, так как, позволяет автоматизировать и создать непрерывный технологический процесс, значительно сократить обьемы отходов и использовать анаэробных продуцентов.

В нашей стране разрешены к применению в животноводстве целый ряд ферментных препаратов, содержащих амилолитические, протеолитические, пектинолитические, цитолитические и целлюлолитические ферменты.

Большие резервы увеличения производства продуктов животноводства таятся в повышении коэффициента полезного действия потребляемых животными кормов. Многие питательные вещества в кормах находятся в трудно доступной форме. Так же известно, что молодняк животных рождается с недоразвитой ферментной системой пищеварения. Да и взрослые животные переваривают в лучшем случае 60-70 % питательных веществ корма, хотя пищеварительные железы животных вырабатывают достаточное количество пепсина, трипсина, амилазы, липаз и других пищеварительных ферментов. Повы-

8

шение переваримости питательных веществ, хотя бы на несколько процентов, позволило бы получить значительное количество дополнительной продукции.

Ферментные препараты позволяют повысить переваримость и усвояемость питательных веществ кормов, устраняют или снижают отрицательное влияние антипитательных веществ, восполняют дефицит пищеварительных ферментов в ранних стадиях развития молодняка с.- х. животных и птицы. Благодаря действию ферментных препаратов фактическая питательность рациона возрастает на 5-8%, повышается продуктивность, снижаются расходы кормов на единицу продукции на 3-8% появляется возможность замены дорогих кормов (кукурузы, соевый шрот) на более дешёвые (рожь, ячмень, пшеничные отруби, подсолнечный жмых).

3. Классификация и номенклатура ферментов и ферментных препаратов

Ферменты представляют собой высокоспециализированный класс веществ белковой природы, используемых живыми организмами для осуществления многих тысяч взаимосвязанных химических реакций, совокупность которых составляет сущность обмена веществ.

Ферменты – биологические катализаторы, функциональные единицы клеточного метаболизма. Действуя в строго определенной последовательности, они катализируют сотни многостадийных реакций, в ходе которых

9

расщепляются молекулы питательных веществ, запасается и преобразуется химическая энергия, из простых молекул-предшественников строятся макромолекулы, входящие в состав клетки. Подсчитано, что живая клетка может содержать до 3000 различных ферментов, каждый из которых ускоряет ту или иную химическую реакцию, т.е. выполняет функцию биологических катализаторов. Подобно неорганическим катализаторам, ферменты повышают скорость химических реакций за счет понижения энергии активации. Как и катализаторы неорганической природы, они не вызывают каких-либо химических реакций, а лишь ускоряют существующие и неизменны после реакции. Однако, биологические катализаторы по ряду признаков резко отличаются от неорганических катализаторов.

Первое различие состоит в том, что ферменты «работают» в очень мягких условиях и проявляют чрезвы-

чайно высокую каталитическую активность. Так,

например, гидролитический распад белка до аминокислот в присутствии неорганических катализаторов (кислот или щелочей) осуществляется при температуре 1000С и выше за несколько часов. Этот же процесс при каталитическом участии специфических ферментов требует всего нескольких минут и происходит при температуре 30-400С. Принято считать, что неорганический катализатор может ускорить химические реакции до 103, фермент – до 1020 раз.

10