Кандидат биологических наук Васильева Е.А.

Доктор биологических наук, профессор Рабинович, Г.Ю.

Лукичева Н.А.

ФГБНУ «Всероссийский НИИ мелиорированных земель», Россия

Разработка алгоритма формирования биопрепарата ЖиБиММ на основе научно - обоснованного выбора оптимальных параметров, режимов и материалов

Полномасштабной целью наших исследований является разработка технологии получения нового биопрепарата для консервирования трав. Она позволит производить биопрепараты для нужд кормопроизводства и животноводства, обеспечивающие повышение качества кормов и продукции животноводства. Важнейшим этапом любой работы в этой области является разработка оптимального алгоритма, который может быть достигнут за счет изменения параметров, режимов и материалов и выбора наиболее эффективных вариантов.

Данная работа тесно связана с модернизацией разработанной во ВНИИМЗ технологической линии за счет изменения некоторых базовых параметров. При этом модернизация работы технологической линии проходит в несколько этапов, что позволяет выбрать оптимальные режимы для формирования биоконсерванта. Процесс получения нового биопрепарата для консервирования трав осуществляли на технологической линии получения жидкофазных биосредств [Патент РФ на ИЗ № 2365568]. Технология приготовления жидкофазных биосредств в целом включает несколько этапов, основные из которых – ферментация и экстракция).

Важным этапом работы являлось установление необходимости аэрации. Применительно к технологии получения конкретного биопрепарата (рабочее название ЖиБиММ) мы провели сравнительные исследования процесса ферментации торфопомётной смеси в аэробно-анаэробных и строго анаэробных условиях (рис.1). Технически аэробно-анаэробные условия создавались путём периодической продувки воздухом ферментируемой смеси в течение всего периода ферментации (5 суток). При анаэробных условиях процесс ферментации осуществлялся без доступа воздуха.

Результаты данных исследований показали, что в строго анаэробных условиях процесс ферментации идет не менее активно, при этом наблюдается даже более активный рост молочнокислой микрофлоры.

В процессе ферментации прирост общей микробной массы происходил одинаково, независимо от режима аэрации. При этом количество молочнокислой микрофлоры уменьшалось, особенно заметно в процессе последующей экстракции. Но в жидком биопрепарате обнаруживается большее количество молочнокислых микроорганизмов при режиме его производства в анаэробных условиях. Численность молочнокислых микроорганизмов в твёрдых остатках в обоих случаях возрастает на один и тот же порядок. В результате проведённых исследований в качестве основы нового технологического процесса выбран анаэробный режим ферментации как наиболее оптимальный, способствующий формированию биоконсерванта с повышенным содержанием молочнокислой микрофлоры.

Для оптимизации состава торфопомётной смеси экспериментальным путём определено и оптимальное соотношение торфа и помёта: 50% торфа + 50% помёта (рис.2).

1-соотношение торфа и помёта 80:20 2-соотношение торфа и помёта 70:30

3-соотношение торфа и помёта 60:40 4-соотношение торфа и помёта 50:50

Дальнейшие исследования проводились с выбранным соотношением торфопомётной смеси. Оптимальное значение рН для молочнокислых бактерий нейтральное, но молочнокислые бактерии выдерживают и кислую среду, поэтому в исходную смесь добавляем кислоту для подавления развития нежелательных микроорганизмов (аммонифицируюших, маслянокислых и др., на которые кислота оказывает ингибирующее действие) в процессе ферментации.

Добавление кислоты в ферментируемую смесь происходит на этапе смешивания сырья перед процессом биоконверсии, далее соблюдаются все этапы технологии производства жидкофазного биосредства.

Выбор дозы подкислителя (15 мл на 1кг торфопомётной смеси) продиктован границами благоприятных условий для жизнедеятельности молочнокислых бактерии, обеспечивая оптимум их развития (рис. 3). Более кислая среда уже подавляет их рост и развитие, а более щелочная – создаёт благоприятные условия для развития нежелательной микрофлоры (гнилостной и маслянокислой).

Выбранный температурный и воздушный режим процесса ферментации и его продолжительность позволяют молочнокислым микроорганизмам достичь своего максимального развития. Кроме того, предварительное обогащение исходной смеси биостимуляторами и ее подкисление даёт приоритет в развитии и доминировании молочнокислой микрофлоре. Готовый биопрепарат для сохранения его свойств стабилизируют. Нормализация состава биопрепарата включает повторное внесение подкислителя для стабилизации биопрепарата в процессе хранения и усиления его активности.

Результатом научных исследований является алгоритм процесса получения обогащённого молочнокислой микрофлорой биопрепарата для силосования кормовых культур, как новый способ эксплуатации технологической линии. Алгоритм включает этап смешивания торфа и птичьего помёта в пропорции (50:50), внесение специфических биостимулятора и подкислителя, собственно процессы ферментации (5 сут) и экстракции (2 сут) с последующей фильтрацией и нормализацией состава полученного продукта. Производство нового биопрепарата ЖиБиММ фактически служит задаче расширения ассортимента продукции, получаемой на технологической линии.