Изменение метаболических параметров рубцового содержимого в результате преобразования отходов маслоэкстракционных производств в системе непрерывной ферментации

В данной работе авторы провели оценку метаболических параметров рубцового содержимого в результате преобразования растительного субстрата (льняной жмых) в конструкции биореактора (ферментере непрерывного действия).

Методы. Исследование проводили методом in vitro по специализированной методике с использованием биореактора, продолжительность ферментации в котором составляла 20 суток непрерывной ферментации без дополнительного добавления субстрата. Рубцовое содержимое было получено от бычков казахской белоголовой породы возрастом 15 месяцев с хронической фистулой рубца. Уровень летучих жирных кислот в содержимом рубца определялся методом газовой хроматографии. Определение химического состава испытуемого субстрата осуществлялось по общепринятым методикам.

Результаты. Непрерывная ферментация льняного жмыха в биореакторе в течение 14 суток показала способность данного субстрата поддерживать активность рубцовой микробиоты для разложения питательных компонентов. В результате расщепления льняного жмыха отмечено сохранение достаточно высокого уровня летучих жирных кислот и метаболитов азота в инокуляте рубца, а также увеличение переваримости СВ, СЖ, СП в данном кормовом средстве. Результаты исследования показывают, что льняной жмых может быть использован для синтеза микробного белка и в качестве источника белка и жира при добавлении в рацион жвачных животных с использованием системы непрерывного культивирования.

1. Nguyen L.N. et al. Application of rumen and anaerobic sludge microbes for bio harvesting from lignocellulosic biomass. Chemosphere. 2019; 228: 702–708. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.04.159

2. Chandel A.K., Singh O.V. Weedy lignocellulosic feedstock and microbial metabolic engineering: advancing the generation of ‘Biofuel’. Applied Microbiology and Biotechnology. 2011; 89(5): 1289–1303. https://doi.org/10.1007/s00253-010-3057-6

3. Bajpai P. Lignocellulosic Biomass in Biotechnology. Elsevier. 2021; 248. ISBN 978-0-12-821889-1

4. Weimer P.J. Degradation of Cellulose and Hemicellulose by Ruminal Microorganisms. Microorganisms. 2022; 10(12): 2345. https://doi.org/10.3390/microorganisms10122345

5. Liang J. et al. Promising biological conversion of lignocellulosic biomass to renewable energy with rumen microorganisms: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2020; 134: 110335. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110335

6. Martínez M.E., Ranilla M.J., Tejido M.L., Ramos S., Carro M.D. Comparison of fermentation of diets of variable composition and microbial populations in the rumen of sheep and Rusitec fermenters. I. Digestibility, fermentation parameters, and microbial growth. Journal of Dairy Science. 2010; 93(8): 3684–3698. https://doi.org/10.3168/jds.2009-2933

7. Sujani S., White R.R., Firkins J.L., Wenner B.A. Network analysis to evaluate complexities in relationships among fermentation variables measured within continuous culture experiments. Journal of Animal Science. 2023; 101: skad085. https://doi.org/10.1093/jas/skad085

8. Muetzel S., Lawrence P., Hoffmann E.M., Becker K. Evaluation of a stratified continuous rumen incubation system. Animal Feed Science and Technology. 2009; 151(1–2): 32–43. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2008.11.001

9. Nagler M., Kozjek K., Etemadi M., Insam H., Podmirseg S.M. Simple yet effective: Microbial and biotechnological benefits of rumen liquid addition to lignocellulosedegrading biogas plants. Journal of Biotechnology. 2019; 300: 1–10. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2019.05.004

10. Bhujbal S.K., Ghosh P., Vijay V.K., Singh L. Biomimicry of ruminant digestion strategies for accelerating lignocellulose bioconversion in anaerobic digestion. Trends in Biotechnology. 2022; 40(12): 1401–1404. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2022.08.002

11. Шейда Е.В., Дускаев Г.К., Мирошников С.А., Мирошников И.С., Проскурин Д.А., Овечкин М.В. Проектирование и эксплуатация биореактора для переработки отходов растениеводства. Животноводство и кормопроизводство. 2023; 106(3): 179–189. https://doi.org/10.33284/2658-3135-106-3-179

12. Soder K.J., Brito A.F., Rubano M.D. Effect of supplementing orchardgrass herbage with a total mixed ration or flaxseed on fermentation profile and bacterial protein synthesis in continuous culture. Journal of Dairy Science. 2013; 96(5): 3228–3237. https://doi.org/10.3168/jds.2012-6307

13. Moran J. How the rumen works. Moran J. Tropical Dairy Farming: Feeding Management for Smallholder Dairy Farmers in the Humid Tropics. Collingwood, Victoria, Australia: Landlinks Press. 2005; 41–49.

14. Neveu C., Baurhoo B., Mustafa A. Effect of feeding extruded flaxseed with different grains on the performance of dairy cows and milk fatty acid profile. Journal of Dairy Science. 2014; 97(3): 1543–1551. https://doi.org/10.3168/jds.2013-6728

15. Kang-Meznarich J.H., Broderick G.A. Effects of Incremental Urea Supplementation on Ruminal Ammonia Concentration and Bacterial Protein Formation. Journal of Animal Science. 1980; 51(2): 422–431. https://doi.org/10.2527/jas1980.512422x

16. Brito A.F., Broderick G.A., Reynal S.M. Effect of Varying Dietary Ratios of Alfalfa Silage to Corn Silage on Omasal Flow and Microbial Protein Synthesis in Dairy Cows. Journal of Dairy Science. 2006; 89(10): 3939–3953. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(06)72436-5

17. Côrtes C. et al. Milk composition, milk fatty acid profile, digestion, and ruminal fermentation in dairy cows fed whole flaxseed and calcium salts of flaxseed oil. Journal of Dairy Science. 2010; 93(7): 3146–3157. https://doi.org/10.3168/jds.2009-2905

18. Silva L.G. et al. Effects of flaxseed and chia seed on ruminal fermentation, nutrient digestibility, and long-chain fatty acid flow in a dual-flow continuous culture system. Journal of Animal Science. 2016; 94(4): 1600–1609. https://doi.org/10.2527/jas.2015-9750