Бактерії та гриби давно використовуються людиною для отримання продуктів харчування та створення ліків. Дріжджі – гриби, за допомогою яких випікається хліб, молочно- та маслянокислі бактерії та молочнокислі гриби допомагають людині отримувати з молока йогурт, масло та сметану, благородні цвілі надають кольоровим сирам їх незвичайний смак. Відомо близько 30 видів бактерій, які є продуцентами антибіотиків, білка та вітамінів для різноманітної біотехнологічної продукції, у тому числі й лікарських речовин. З початку минулого століття вчені почали вивчати можливість використання мікроорганізмів у індустрії годівлі сільськогосподарських тварин .

У 1984 році у Фінляндії було засновано біотехнологічну компанію BIOPROTON. Основною місією компанії є створення безпечних та ефективних кормових добавок високої якості. Голова компанії – Хенрік вон Хелленс розробив авторські штами бактерій та грибів, на основі яких були створені мультиферментні добавки під маркою «Натузим» («Натузим», «Натузим 50» і «Натузим W50») та комплексний пробіотик «НатуПро». У першому продукті бактерії та гриби виступають як продуценти ферментів, які сприяють інтенсивності травного процесу в організмі тварин, у другому – як факультативна мікрофлора, що сприяє нормалізації мікробіому кишечника у боротьбі з патогенними бактеріями.

У процесі своєї життєдіяльності бактерії та гриби виробляють безліч різних речовин, але методи селекції та генетики, а також умови, в яких культивують штами-продуценти, дозволяють досягти збільшення вироблення певних, необхідних для виробництва кормових добавок сполук – ферментів. Ферменти притаманні всім живим істотам, проте для їх виділення використовують субстрати, у яких вміст ензиму становить щонайменше 1%. Тому мікроорганізми (бактерії, гриби, дріжджі) є ідеальним, необмеженим джерелом ферментів. Цікаво, що більшість комерційних класів ферментів, що використовуються у харчових продуктах, виробляються з використанням грибів (31 із 38 або 82%). Справа в тому, що грибні штами краще підходять з низки причин:
• ферментні системи грибів завжди багатші, містять цілий комплекс ензимів, необхідних для гідролізу нативних субстратів;
• на відміну від бактеріальних, грибні ферменти практично не мають неприємного запаху;
• культивування грибів відбувається у кислому середовищі, що перешкоджає розвитку сторонніх патогенних бактерій .
Промислові штами повинні задовольняти такі вимоги:
1. Нешкідливість для споживача та обслуговуючого персоналу.
2. Висока швидкість зростання біомаси та цільового продукту (БАР) при економічному споживанні живильного середовища.
3. Спрямована біосинтетична активність при мінімальному утворенні побічних продуктів.
4. Генетичні однорідність та стабільність щодо субстратів та умов культивування.
5. Відсутність токсичних речовин у цільовому продукті та промислових стоках.
6. Стійкість до фагів та іншої сторонньої мікрофлори.
7. Здатність зростати на дешевих та доступних субстратах, відходах харчової та хімічної промисловості за високої щільності клітин. Тільки за сукупністю цих та інших властивостей можна оцінити користь та рентабельність продуцента.

У даний час налагоджено промислове виробництво мікроорганізмів продуцентів рекомбінантних ферментів. Наприклад, ген, відповідальний за вироблення ферменту, виділений із клітини гриба, впроваджують у геном бактерії, яка стає його продуцентом, і навпаки. Це практично повністю дозволило вирішити проблему продуктивності виробничих штамів. У кормовій добавці «Натузим» 13 різних ферментів від двох видів грибів та одного бактеріального штаму: целюлаза, геміцелюлаза, амілоглікозидаза, пентозаназа, ксиланаза, β-глюканаза, α-амілаза, протеаза,
пектиназа, фітаза, фітаза (Sharifi SD та співавт. При цьому, виробничо-значущими та регламентованими контролем якості є лише 6 з них. На сьогоднішній день, з представлених на ринку України компаній, тільки дві, крім BIOPROTON, виробляють мультиензимні комплекси, що поєднують ферменти від мікроорганізмів різних царств. Причиною є складність підбору стійкої до впливу грибних ферментів (зокрема протеази) бактеріальної α-амілази. Інша важлива особливість кормової добавки «Натузим» – наявність одночасно фітази та одразу двох протеаз від Aspergillus Niger та Trichoderma reesei – кислотної та нейтральної. Кислотність хімусу змінюється в залежності від його проходження через відділи тонкого кишечника і цей фактор впливає на ефективність роботи протеази. Досліди на птиці і свинях показали, що включення кормових добавок «Натузим» та «Натузим 50» дозволяє «знизити конкуренцію тварин і людини за зернові та бобові культури» та збільшити рівень введення дешевих важкоперетравних джерел поживних речовин у раціони, що заощаджує витрати на вирощування, без втрати чи зі збільшенням показників продуктивності. Можливість застосування дешевої сировини зумовлена тим, що «Натузим» є мультиензимним ферментним комплексом, що поєднує в собі ферменти різноспрямованої дії – одночасно містить карбогідралази, фітазу та протеазу.

Одним із напрямків біотехнології годівлі є розробка та створення пробіотиків – «живих» добавок, що позитивно впливають на організм господаря шляхом поліпшення його кишкового мікробного балансу.
В даний час, до мікроорганізмів, які використовують для створення пробіотиків, відносяться:
1. бактерії, що продукують молочну та пропіонову кислоти (Lactobacillus, Bifidobacterium, Propionibacterium, Enterococcus);
2. непатогенні бактерії роду Escherichia (наприклад, E. coli М-17);
3. спороутворюючі бактерії (Bacillus, Clostridium);
4 дріжджі (Saccharomyces, Candida);
5. термофільні стрептококи (Streptococcus)

Різні види і штами мікроорганізмів мають різний набір біологічних особливостей. Найбільший інтерес для використання в годівлі тварин становлять бактерії, оскільки багато їх видів входять до складу мікробіому кишечника. Проте, за кількістю можливих біохімічних шляхів і, відповідно, за рівнем залежності від надходження органічних речовин ззовні, бактерії різняться. За способом харчування вони бувають автотрофними та гетеротрофними, останні, у свою чергу, поділяються на сапротрофи (сапрофіти) та симбіонти. До останніх відносяться бактерії роду Clostridium та Bacillus. Бактерії роду Bacillus становлять особливий інтерес для використання в годівлі продуктивних тварин, оскільки сприяють кращому перетравленню поживних речовин та контролю росту ентеропатогенів, таких як Clostridium perfringens. Водночас, рід Bacillus має виняткову здатність утворювати спори, які можуть витримувати високі температури, що використовуються при виробництві кормів (гранулюванні), високу кислотність внутрішнього середовища шлунка. Це дозволяє використати Bacillus spp. у годівлі та додавати у гранульовані корми без втрати життєздатних клітин. Потрапивши зі шлунку до кишечника, спори Bacillus spp. переходять у метаболічно активний стан – у вегетативну форму. Більш того, надалі вони можуть пройти повний життєвий цикл, включаючи розмноження та повторне спороутворення. Крім того, деякі види Bacillus spp. мають високу здатність продукувати ферменти і, тим самим, підвищують засвоюваність білка, знижуючи його надходження в товсту кишку, потенціал для білкової ферментації та проліферації патогенних протеолітичних бактерій.

Для досягнення потенціалу продуктивності сучасних порід та кросів сільськогосподарських тварин та птиці необхідно використовувати якісну кормову базу, що тягне за собою підвищення витрат на вирощування та викликає дефіцит інгредієнтів на ринку кормів. Завдяки науковим досягненням та розробкам біотехнологічних компаній, однією з яких є BIOPROTON, галузь отримує можливість використовувати бактерії та гриби як компоненти та джерела сировини для біологічно активних кормових добавок. Застосування пробіотиків та ферментів розширює можливості використання доступної сировини з низькою поживністю у годівлі та дозволяє оптимізувати виробництво.

А. Ілляшенко BIOPROTON