Новый высокопродуктивный штамм Propionibacterium acidipropionici FL-48 с повышенной устойчивостью к пропионовой кислоте и масштабирование технологии его наработки в промышленных биореакторах

Propionic acid bacteria, including Propionibacterium acidipropionici, are widely used in the chemical industry to produce propionic acid and also for food and feed preservation. However, the efficiency of the industrial production of these bacteria is limited by their sensitivity to high concentrations of propionic acid excreted into the cultivation medium. Therefore, the development of new biotechnological processes and strains able to overcome this limitation and to improve the profitability of the microbiological production remains  a relevant problem. A new P. acidipropionici FL-48 strain characterized by an increased resistance to 10 g/L of propionic acid (the number of viable cells after 24-h cultivation reached 1.05 × 106) was developed by a two-step induced mutagenesis using UV and diethyl sulphate from the P. acidipropionici VKPM B-5723 strain. The mutant strain exceeded the parental strain in the biomass accumulation rate and the amount of produced propionic and acetic acids by 35%, 20%, and 16%, respectively. The stability of such important characteristics as the biomass accumulation rate and the viability on media containing heightened concentrations of propionic acid was confirmed by three sequential monoclonal subculturings on a medium supplemented with 10 g/L of propionic acid. The optimization of the cultivation technology made it possible to determine the optimum seed inoculum dose (10% of the fermentation medium volume) and the best pH level for the active growth stage (6.1 ± 0.1). The scaling up of the fermentation to a 100-L bioreactor under observance of optimum cultivation conditions demonstrated a high biomass growth rate with a sufficient reproducability; after 20 h of fermentation, the number of viable cells in the culture broth exceeded 1 × 1010 CFU/mL. The new strain could be interesting as the component of silage and haylage biopreservatives and also could be used as an efficient producer of propionic acid.Пропионовокислые бактерии, в том числе Propionibacterium acidipropionici, широко используются в химической промышленности для получения пропионовой кислоты, а также для консервирования пищи и заготовки зерна и зеленых кормов. Однако эффективность промышленного производства биомассы пропионовокислых бактерий ограничена их чувствительностью к высоким концентрациям в среде пропионовой кислоты. Таким образом, актуальной задачей является разработка новых биотехнологических процессов и штаммов, позволяющих преодолеть это ограничение и повысить рентабельность микробиологического производства. Методом двухступенчатого индуцированного мутагенеза с применением УФ-облучения и диэтилсульфата получен новый мутантный штамм P. acidipropionici ФЛ-48, обладающий повышенной резистентностью к 10 г/л пропионовой кислоты (количество жизнеспособных клеток через 24 ч культивирования достигало 1,05 × 106) и превосходящий родительский штамм P. acidipropionici ВКПМ В-5723 по скорости накопления биомассы и количеству продуцируемых пропионовой и уксусной кислот на 35%, 20% и 16%, соответственно. Стабильность характеристик нового штамма (скорость накопления биомассы и жизнеспособность на средах с повышенной концентрацией пропионовой кислоты) подтверждена трехкратным последовательным моноклональным рассевом на среду, содержащую 10 г/л пропионовой кислоты. Выполненная оптимизация технологии культивирования штамма позволила определить оптимальную дозу инокулюма для засева биореактора (10% от объема ферментационной среды) и поддерживаемый в течение первых 12 ч уровень рН среды, обеспечивающий максимальный прирост биомассы (6,1 ± 0,1). Проведенное масштабирование ферментации до 100-литрового биореактора с соблюдением оптимальных условий культивирования показало сохранение высокой скорости роста штамма в условиях пониженного рН; уже к 20-му часу ферментации количество жизнеспособных клеток в культуральной жидкости превышало 1 × 1010 КОЕ/мл. Полученные результаты показали хорошую воспроизводимость. Новый штамм представляет интерес в качестве компонента биоконсервантов для силоса и сенажа, а также может быть использован в качестве эффективного продуцента пропионовой кислоты. Пропионовокислые бактерии, в том числе Propionibacterium acidipropionici, широко используются в химической промышленности для получения пропионовой кислоты, а также для консервирования пищи и заготовки зерна и зеленых кормов. Однако эффективность промышленного производства биомассы пропионовокислых бактерий ограничена их чувствительностью к высоким концентрациям в среде пропионовой кислоты. Таким образом, актуальной задачей является разработка новых биотехнологических процессов и штаммов, позволяющих преодолеть это ограничение и повысить рентабельность микробиологического производства. Методом двухступенчатого индуцированного мутагенеза с применением УФ-облучения и диэтилсульфата получен новый мутантный штамм P. acidipropionici ФЛ-48, обладающий повышенной резистентностью к 10 г/л пропионовой кислоты (количество жизнеспособных клеток через 24 ч культивирования достигало 1,05 × 106) и превосходящий родительский штамм P. acidipropionici ВКПМ В-5723 по скорости накопления биомассы и количеству продуцируемых пропионовой и уксусной кислот на 35%, 20% и 16%, соответственно. Стабильность характеристик нового штамма (скорость накопления биомассы и жизнеспособность на средах с повышенной концентрацией пропионовой кислоты) подтверждена трехкратным последовательным моноклональным рассевом на среду, содержащую 10 г/л пропионовой кислоты. Выполненная оптимизация технологии культивирования штамма позволила определить оптимальную дозу инокулюма для засева биореактора (10% от объема ферментационной среды) и поддерживаемый в течение первых 12 ч уровень рН среды, обеспечивающий максимальный прирост биомассы (6,1 ± 0,1). Проведенное масштабирование ферментации до 100-литрового биореактора с соблюдением оптимальных условий культивирования показало сохранение высокой скорости роста штамма в условиях пониженного рН; уже к 20-му часу ферментации количество жизнеспособных клеток в культуральной жидкости превышало 1 × 1010 КОЕ/мл. Полученные результаты показали хорошую воспроизводимость. Новый штамм представляет интерес в качестве компонента биоконсервантов для силоса и сенажа, а также может быть использован в качестве эффективного продуцента пропионовой кислоты.

Продуктивность лактирующих коров при использовании в рационах сенажа из вико-овсяно-гороховой смеси с внесением нового биологического консерванта

The effect of a new biological preservative representing a mix of lyophilized Lactobacillus plantarum VKPM V-4173, Lactococcus lactis subsp. lactis VKPM V-2092 and Propionibacterium acidipropionici VKPMV-5723 strains (40 : 40 : 20) on the quality of haylage prepared from a mix of vetch, oats, and pea has been studied. The total bacteria content in the preservative was 1·1011 CFU/g. Five different variants of conservation of alfalfa haylage prepared at the budding stage were evaluated under laboratory conditions. The variants included a self-conserved control and the preservative at two different dosages (3 and 6 g/ton) with and without the addition of cellulolytic enzymes. The best results were observed in the case of both the enzyme-free and the enzyme-containing preservative at the dosage equal to 6 g/ton. These variants provided the maximum protein content in the haylage (94.3% and 94.5% of the initial content, respectively) and a high content of lactic acid (62.9% and 65.4% of the total acid content, respectively) and also good organoleptic characteristics. The determined optimum biopreservative dosage was tested under industrial conditions using 750 tons of vetch-oats-pea haylage. The use of the biopreservative provided a high-quality haylage of high nutritive value. Industrial evaluation of the effect on the productivity of milk cattle (n = 15) of the addition of the biopreservative to the haylage showed that the maximum average daily yield of milk with basic fat content (3.4%) was obtained from cows of the experimental group whose ration included haylage prepared with the use of the studied preservative. This yield came to32.7 kg , which exceeded the yield for the control group (fed on self-conserved haylage) by 7.0%. Three months feeding of cows with the haylage prepared with the use of the new preservative brought a significant saving of money (4,862 rubles per a head at the prices of 2015–2016). Исследовано влияние нового биологического консерванта, представляющего собой смесь лиофильно высушенных бактерий: Lactobacillus plantarum ВКПМ В-4173, Lactococcus lactis subsp. lactis ВКПМ В-2092 и Propionibacterium acidipropionici ВКПМ В-5723 (в соотношении 40 : 40 : 20) на качество сенажа из вико-овсяно-гороховой смеси. Общее содержание бактерий в консерванте составляло 1·1011 КОЕ/г. В лабораторном опыте оценены четыре варианта закладки сенажа из люцерны, приготовленного в фазе бутонизации, с нормами внесения консерванта 3 и 6 г/т в присутствии и в отсутствие ферментов. В качестве контроля использовали самоконсервированный сенаж. По результатам эксперимента наилучшие результаты обеспечивало внесение биоконсерванта в количестве 6 г/т как совместно с ферментом, так и без него. В этих вариантах отмечена высокая сохранность протеина (94,5% и 94,3% от содержания в исходной массе) и высокое содержание молочной кислоты (65,4% и 62,9% от общего содержания всех кислот), а также хорошие органолептические показатели. Указанная оптимальная норма внесения биоконсерванта протестирована в производственных испытаниях при закладке 750 тонн сенажа из вико-овсяно-гороховой смеси. Применение биоконсерванта позволило получить сенаж высокого качества, имеющий высокую энергетическую и питательную ценность. Проведены производственные испытания с оценкой эффекта скармливания сенажа, заготовленного путем самоконсервирования (контроль) и с внесением исследуемого биоконсерванта (опыт), на молочную продуктивность новотельных коров черно-пестрой породы (n = 15), качество молока и затраты кормов на единицу продукции. Среднесуточный удой молока базисной жирности (3,4%) коров опытной группы в период раздоя составил 32,7 кг, что на 7% выше по сравнению с контрольными животными, получавшими самоконсервированный сенаж. Скармливание молочным коровам в период раздоя сенажа из вико-овсяно-гороховой смеси с внесением нового биологического консерванта обеспечило экономию в размере 4 862 рубля на голову в ценах 2015–2016 года.Исследовано влияние нового биологического консерванта, представляющего собой смесь лиофильно высушенных бактерий: Lactobacillus plantarum ВКПМ В-4173, Lactococcus lactis subsp. lactis ВКПМ В-2092 и Propionibacterium acidipropionici ВКПМ В-5723 (в соотношении 40 : 40 : 20) на качество сенажа из вико-овсяно-гороховой смеси. Общее содержание бактерий в консерванте составляло 1·1011 КОЕ/г. В лабораторном опыте оценены четыре варианта закладки сенажа из люцерны, приготовленного в фазе бутонизации, с нормами внесения консерванта 3 и 6 г/т в присутствии и в отсутствие ферментов. В качестве контроля использовали самоконсервированный сенаж. По результатам эксперимента наилучшие результаты обеспечивало внесение биоконсерванта в количестве 6 г/т как совместно с ферментом, так и без него. В этих вариантах отмечена высокая сохранность протеина (94,5% и 94,3% от содержания в исходной массе) и высокое содержание молочной кислоты (65,4% и 62,9% от общего содержания всех кислот), а также хорошие органолептические показатели. Указанная оптимальная норма внесения биоконсерванта протестирована в производственных испытаниях при закладке 750 тонн сенажа из вико-овсяно-гороховой смеси. Применение биоконсерванта позволило получить сенаж высокого качества, имеющий высокую энергетическую и питательную ценность. Проведены производственные испытания с оценкой эффекта скармливания сенажа, заготовленного путем самоконсервирования (контроль) и с внесением исследуемого биоконсерванта (опыт), на молочную продуктивность новотельных коров черно-пестрой породы (n = 15), качество молока и затраты кормов на единицу продукции. Среднесуточный удой молока базисной жирности (3,4%) коров опытной группы в период раздоя составил 32,7 кг, что на 7% выше по сравнению с контрольными животными, получавшими самоконсервированный сенаж. Скармливание молочным коровам в период раздоя сенажа из вико-овсяно-гороховой смеси с внесением нового биологического консерванта обеспечило экономию в размере 4 862 рубля на голову в ценах 2015–2016 года

ИЗУЧЕННОСТЬ ФЛОРЫ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ ВОДОЕМОВ И ВОДОТОКОВ ЮГА ОБЬ-ИРТЫШСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ

Приводится аналитический обзор по истории изучения флоры водоемов, которые разделены на четыре периода: 1) XVII–XIX вв.; 2) с середины XIX в. до 1917 г.; 3) с 1917 по 1980 г.; 4) современный этап — конец XX столетия и начало XXI. Показано, что изученность этапов исторического развития (флорогенеза) водной и прибрежно-водной флоры водоемов юга Обь-Иртышского междуречья, да и Западной Сибири в целом, далеко не полная. Слабо изучено влияние лимитирующих абиотических факторов на распределение водных и прибрежно-водных растений в экосистемах, пути анализа и оценки антропогенного воздействия на гидрофильную флору. Ключевые слова: флора, растительность, история изучения, этапы, водные растения, береговые растения, водоемы