Сельскохозяйственная биотехнология

 

10.1.3.2 Спиртовое  брожение

Спиртовое брожение осуществляется тем же ферментативным путем, что и гликолиз, с той  разницей, что последняя, завершающая  реакция  заменена здесь двумя другими, в результате которых, трехуглеродные фрагменты разрушаются до этанола и двуокиси углерода: 

С₆Н₁₂0₆ +2Фн -I- 2АДФ  . 2СН₃СН₂ОН + 2С0₂ + 2АТФ + 2Н₂0

этиловый спирт  с образованием 2 молекул АТФ. Большинство других типов сбраживания глюкозы (муравьинокислое, маслянокислое, пропионовокислое, ацетоно-бутиловое брожение и др.).

Процесс брожения сопровождается образованием АТФ из АДФ и фосфата.    При спиртовом  брожении наблюдаются большие потери энергии. Если при молочнокислом  брожении теряется 3% энергии сахара, то при спиртовом – более половины. В аэробных условиях окисление углеводов дрожжами приводит к получению воды и СО₂. Некоторые дрожжи используют пентозы (Д-ксилозу, Д-рибозу), полисахариды (крахмал).    

Негативное  действие дрожжей в процессах  вторичного брожения состоит в том, что они развиваются за счет окисления  органических кислот, наступающего после  законченного брожения при доступе  воздуха. В результате окисления  молочной и др. органических кислот кислая реакция среды сменяется  на щелочную – до рН-10,0.    

В результате этого снижается  качество силоса из кукурузы, а также из «глубоко» провяленных трав, т.е. кормов с наилучшими показателями по продуктам брожения.  

 

10.1.3.3 Пропионовокислое брожение   

 Тип брожения, осуществляемый пропионовокислыми бактериями, использующими в анаэробных условиях широкий круг соединений – глюкозу, сахарозу, лактозу, а также лактат, малат, глицерол и других с образованием пропионовой кислоты.

Расщепление гексоз происходит по гликолитическому пути. Восстановление пирувата идет по метилмалонил - пути, названному так по характерному промежуточному продукту. При этом пируват сначала карбоксилируется до оксалацетата, который последовательно восстанавливается до сукцината через малат и фумарат.

 На уровне метилмалонил, образующегося из активизированного сукцината, происходит декарбоксилирование и образование пропионил, а затем пропионата как продукта брожения. Пропионовокислое брожение в силосуемом корме может идти только при внесении специальных культур бактерий.

 

 

 

10.1.3.4 Маслянокислое брожение     

Маслянокислые бактерии (Clostridium sp.) - спорообразующие, подвижные, палочковидные анаэробные маслянокислые  бактерии (клостридии) широко распространены в почве. Присутствие клостридий в силосе является результатом загрязнения  почвой, поскольку их численность на зеленой массе кормовых культур, как правило, очень низка. Почти сразу же после заполнения хранилища зеленой массой маслянокислые бактерии начинают интенсивно размножаться вместе с молочнокислыми в первые несколько дней.  

 Высокая влажность  растений, обуславливающаяся наличием в измельченной силосной массе клеточного сока растений и анаэробные условия в силосохранилище – идеальные условия  для роста клостридий. Поэтому уже к концу первых суток их численность возрастает и в дальнейшем зависит от интенсивности молочнокислого брожения.    

Трудно  указать точное критическое значение рН силоса, при котором начинается ингибирование клостридий, так как оно зависит не только от количества образованной молочной кислоты, но также от воды в корме и температуры среды.    

Клостридии чувствительны  к недостатку воды. Доказано, что  с увеличением свободной воды чувствительность этих бактерий к кислотности  среды снижается.      

 Температура корма  оказывает заметное влияние на  рост клостридий. Оптимальная температура для роста большинства этих бактерий около 37⁰С. Высокой термоустойчивостью характеризуются споры клостридий.    

Маслянокислое брожение приводит к высоким потерям питательных  веществ в результате катаболизма  белков, углеводов и энергии. Энергии  теряется в 7-8 раз больше, чем при молочнокислом. Кроме того, происходит смещение реакции силоса в нейтральную сторону из-за образования щелочных соединений при расщеплении белка и молочной кислоты.

11 Ингибирование  ферментов в силосуемой массе  химическими консервантами

В настоящее время  известно большое количество консервантов, которые классифицируются:

1. Неорганические  консерванты (соляная кислота,  серная и др.)

2.Органические консерванты  (пропионовая кислота, муравьиная, бензойная и др.)

3.Твердые консерванты ( сорбиновая и др.)

4.Жидкие консерванты(  серная, муравьиная)

5. Газообразные (двуокись  углерода и др.)

6. Растворимые в воде  и соков кормов (пропионовая, перосульфит  натрия)

7. Нерастворимые в  воде (сорбиновая)

8. Электролиты  (все кислоты,щелочи и соли)

9. Неэлектролиты (формальдегид)

Консерванты – электролиты, которые диссоциируют в силосе на 30 % и более, называются сильными консервантами, от 30 до 3 % - средние, менее 3% - слабые.

По влиянию  на животный организм химические  консерванты делят на 2 группы:

1. Ксенобиотики на:

- химические консерванты, которые безразличны для животного  организма.

- способных изменять  физиологическое состояние и  обмен веществ.    

2. Нексенобиотики –  не чуждые вещества для животного  организма (полезные).

Само ингибирование  ферментов можно разделить на 2 вида:

1.Ингибирование  биосинтеза ферментов

2. ингибирование  происходит на генетическом уровне, в результате чего клетка погибает.

Заключение

 

Вклад биотехнологии  в сельское хозяйство заключается  в облегчении традиционных методов селекции растений и животных и разработке новых технологий, позволяющих повысить эффективность сельского хозяйства.

В растениеводстве биотехнология  помогает добиться устойчивости к неблагоприятным  условиям среды или повысить их урожайность. С помощью селекции создаются новые сорта сельскохозяйственных растений, обладающих полезными, с точки зрения человека, свойствами. Методами генетической и клеточной инженерии созданы высокопродуктивные и устойчивые к вредителям, болезням, гербицидам сорта сельскохозяйственных растений. Разрабатываются новые регуляторы роста растений, микробиологические средства защиты растений от болезней, бактериальные удобрения.

Таким образом, спектр применений биотехнологии в сельском хозяйстве достаточно широк, и с каждым годом в агропромышленное производство внедряется все больше достижений ученых-биотехнологов.

 

 

Список использованной литературы

 

1. Авраменко П.С., Постовалова Л.М. Производство силосованных кормов. Минск.: Урожай, 1984. - 110 c.

2. Боярский Л.Г. Технология приготовления силоса. - М.: Агропромиздат, 1988. - с.13-20.

3. Клаар Я. И. Технология производства препарата силосных бактерий (L.plantarum) и их применение для силосования. - Таллин, 1961.- 32 с.

4. Мак-Доналд П. Биохимия силоса: пер. с англ. М.: Агропромиздат, 1985.

5. Ильина К.А., Беседина С.Ф. Влияние Propionibacterium shermanii на состав органических кислот в силосе // Тр. Ин-та микр. и вирусол. АН Каз.ССР. 1966 Т.9 с.29-35

6. Рекомендации по силосованию зеленых кормов с использованием закваски молочнокислых бактерий / Отделение ВАСХНИЛ по нечерноземной зоне РСФСР. Ярославский НИИ животноводства и кормопроизводства. Произв. управл. с.-х. Ярославского облисполкома; Сост.: Н.В. Колесников, Т.Ф. Ерофеева.- Ярославль, 1982.- 10 с.

7. Барсукова, Е. Н. Основные направления и результаты использования методов сельскохозяйственной биотехнологии / Е. Н. Барсукова, П. П. Фисенко, Н. И. Хохлова // Достижения науки и техники АПК. - 2008. - № 6. - С. 5-6. - Библиогр.: с. 6 (9 назв.).

8. Баутин, В. М. Современное состояние сельскохозяйственной биотехнологии: взгляд экономиста / В. М. Баутин // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. - 2007. - № 1. - С. 4-8.

9. Биология с основами экологии : учеб. для студентов вузов, обучающихся по направлению «Химия» / [А. С. Лукаткин и др.] ; под ред. А. С. Лукаткина. - Москва : Академия, 2008. - 396, [1] с.: ил. - Библиогр.: с. 390-395.

10.Боровский, Е. Э. Зеленая революция: [о попытке решить продовольственную проблему путем интенсивного развития сельского хозяйства] / Е. Э. Боровский // Химия в школе. - 2009. - № 1. - С. 5-11. - Библиогр.: с. 11.

11.Жиганова, Л. П. Современные тенденции развития биотехнологии в сельском хозяйстве США : [применение биотехнологических методов в мировом сельском хозяйстве в трансгенезе растений и животных] / Л. П. Жиганова // США. Канада. Экономика - политика - культура. - 2008. - № 4. - С. 99-114.

12. Международная научно-практическая  конференция «Нанобиотехнологии  в сельском хозяйстве» (Москва, 16-17 дек. 2008 г.) // Сельскохозяйственная биология. - 2009. - № 2. - С. 61.

13. Сельскохозяйственная биотехнология : учеб. для студентов вузов / [В. С. Шевелуха и др.] ; под ред. В. С. Шевелухи. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - Москва: Высшая школа, 2008. - 708, [1] с.: ил. - Библиогр. в конце гл.

14.Флегонов, К. Биоэкономика, основанная на знаниях: [о необходимости разработки новых видов лекарств, сельскохозяйственной продукции, альтернативных источников энергии в целях улучшения экономического положения страны] / Кирилл Флегонов // Международная экономика. - 2009. - № 2. - С. 52-57.

15.Шестибратов, К. А. Лесная биотехнология: методы, технологии, перспективы: [обзор посвящен методам биотехнологии, которые являются перспективной альтернативой традиционной селекции в лесном хозяйстве] / К. А. Шестибратов, В. Г. Лебедев, А. И. Мирошников // Биотехнология. - 2008. - № 5. - С. 3-22. - Библиогр.: с. 18-22 (198 назв.).

16.Алтухов, И. Экологические и экономические риски генно-модифицированных семян: [ученые высказывают свои опасения по поводу использования ГМО в качестве продуктов питания] / И. Алтухов // Агробизнес - Россия. - 2009. - № 4. - С. 5-9.

17. Бондарев, Н. И. Особенности роста и накопления стевиол-гликозидов у растений Stevia rebaudiana Bertoni различных клонов in vivo и in vitro / Н. И. Бондарев, О. В. Решетняк, А. М. Носов // Биотехнология. - 2007. - № 1. - С. 22-28. - Библиогр. в конце ст.

18.Будущее за биотехнологиями: [о трансгенных сельхозкультурах] // Экономика сельского хозяйства России. - 2007. - № 3. - С. 44.

19. Елдышев, Ю. Н. Новые рубежи нового земледелия: [об экономических результатах коммерческого возделывания новых сортов сельскохозяйственных культур] / Ю. Н. Елдышев // Экология и жизнь. - 2007. - № 3. - С. 16-19.

20. Зленко, В. А. Определение потребности в содержании минеральных элементов в почве у генотипов винограда по способности растений образовывать корневые волоски in vitro : [преимущества по сравнению с оценкой по признакам развития растений] / В. А. Зленко, И. В. Котиков, Л. П. Трошин // Сельскохозяйственная биология. - 2008. - № 3. - С. 88-95.

21. Картель, Н. ДНК-технологии - новый этап в селекции и семеноводстве растений: [о частной генетике различных культур, популяционно-генетической изменчивости и ее возможных механизмах в ходе селекции] / Николай Картель // Наука и инновации. - 2008. - № 6. - С. 36-41. - Библиогр.: с. 41 (17 назв.).

22. Попов, А. Козлятник восточный по биотехнологии - основа создания собственной прочной и дешевой кормовой базы для высокопродуктивного молочного скота / А. Попов // Агробизнес-Россия. - 2009. - № 1/2. - С. 71-72.

23. Рейни, Т. Семена генной инженерии: [распространение новых генетически модифицированных культур поможет в борьбе с голодом и нищетой] / Терри Рейни, Прабху Пингали; пер. Н. Н. Шафрановская // В мире науки. - 2007. - № 12. - С. 64-71.

24. Рожанская, О. А. Создание селекционного материала эспарцета и люцерны методами биотехнологии: [приведены результаты селекционного изучения сомаклонов эспарцета, показана фертильность сортов и сортообразцов люцерны] / О. А. Рожанская, В. Г. Дарханова, Н. С. Строева // Кормопроизводство. - 2008. - № 5. - С. 29-32.

25.  Алиев Э.А., Смирнов Н.А. Технология возделывания овощных культур и грибов в защищенном грунте: Учебник. - М.: Агропромиздат, 1987. - 351 с.

26. Вакуленко В.В., Шаповал О.А. Регуляторы роста // Агро XXI. - 1999. № З.-С. 2-3.

27. Кириллов Ю.И., Немченко В.В., Думанская Г.А. Рост и развитие растений: Учеб. пособие / Под общ. ред. Павлова В.Д. -Курган: Зауралье, 2001.  
28. Регуляторы роста растений /Под ред B.C. Шевелухи. - М.: Агропром- издат, 1990.-185 с.

29.Барнет А. Д.  Процессы брожения в силосе. –  М. , ИИЛ, 1955

30. Бойко И. И.  Консервирование кормов. – М. , Россельхозиздат, 1980

31. Зубрилин А. А. Научные основы консервирования зеленых растений  М.,Сельхозгиз,1947

32. Зафрен С. Я. Технология приготовления кормов.- М., Колос, 1947

33. Квасников Е.  И. Биология молочнокислых бактерий .-М. , Колос, 1980

34. Таранов М. Т., Сабиров А.Х. Биохимия кормов. – М., Агропромиздат, 1987

35.Щеглов В.В., Боярский  Л.Г. Корма, приготовление, хранение, использование.-М., Агропромиздат, 1990

36. Шлегель Г. Общая микробиология: пер. с нем. / под ред. Е. Н. Кондратьевой. - М.: Мир, 1987.

 

 

Тверь 2012-09-10