Биологические
науки/ 6. Микробиология
Ремеле В.В., Шаймерденова
Д.А., Булашев Б.К.
ТОО «КазНИИ переработки
сельскохозяйственной продукции», г. Астана
Микробное
разнообразие в зерне основных культур Казахстана
На основе палеонтологических находок
считается, что микроорганизмы появились на земле более 3 млрд. лет назад [1].
Однако, открыты они были в конце XVII в. голландским
ученым А.Левингуком (1632-1723), а их колоссальная роль в процессах разрушения
и созидания, протекающих в природе, установлена спустя сотни лет [2].
Сохранение и
изучение микробного разнообразия является общей задачей человечества в мировом
масштабе. Штаммы микроорганизмов (как полезных, так и вредных) с различной активностью
могут быть использованы в различных областях науки и производства.
Классические работы Л.Пастера
(1822-1895г.г.), показавшие, что микроорганизмы являются возбудителями
процессов брожения, разнообразных болезней и разложения органических и
минеральных соединений, имели кардинальное значение для практики. На этой основе
разработаны правильные подходы к лечению болезней человека, животных,
растений, рационализировано виноделие, пивоварение, бродильные и другие
процессы, явившиеся научной основой консервирования пищевых продуктов и
кормов.
Микроскопические грибы являются продуцентами ферментов (целлюлаз,
хитиназ, пектиназ, ксиланаз и др.), используемых в целлюлозно-бумажной и
пищевой промышленности, в производстве моющих средств, в получении спирта,
преобразовании отходов, содержащих целлюлозу, глюкозу, получении кормовых
добавок [3]. На основе антибиотиков, токсинов, ферментов, продуцируемых
микроскопическими грибами, получают препараты для биологического контроля
болезней и стимуляции роста растений.
Чрезвычайно насыщена микроорганизмами
любая зерновая масса. Только в 1г ее содержится от нескольких десятков тысяч
до миллионов различных микроорганизмов [4], в числе которых, как правило,
присутствуют микроскопические грибы и бактерии.
Что касается зерна, то развитие на нем микроскопических
грибов приводит к потерям сухого вещества, снижению пищевой ценности,
биологических, технологических и семенных достоинств, самосогреванию и полной
порче зерна. Кроме того, продуктами метаболизма грибов являются ядовитые,
опасные для человека и животных, вещества - микотоксины.
Из пищевых продуктов, кормов,
промышленного сырья выделено около 30000 видов различных микроскопических
грибов, в том числе, свыше 250 токсигенных, идентифицировано около 300
микотоксинов [5,6].
Правильная организация хранения зерна и
продуктов его переработки возможна только с учетом жизнедеятельности
микроорганизмов. Поэтому
изучение микроскопических грибов, обеспечение микробиологической безвредности
зерна является первоочередной задачей специалистов, работающих в области его производства
и хранения.
С этой целью в Казахском
научно-исследовательском институте переработки сельскохозяйственной продукции
(КазНИИПСХП) исследовано 138 проб, в т.ч., 125 – зерна (семян) различных
культур (пшеница, кукуруза, подсолнечник, ячмень, овес, рожь, просо, лен, соя,
горох, рапс), и 13 – других субстратов (зерноотходы, отруби, кормосмесь,
пожнивные остатки, сено, солома, полынь, перегной). Пробы отобраны в различных
регионах Казахстана: северном – 75, южном – 18, восточном – 22, западном – 16
(рисунок 1).
Из общего количества исследованных 15
(12,0%) проб характеризуют зерно, хранившееся в неблагоприятных условиях (с
повышенной влажностью и засоренностью), в т.ч., в разрезе лет: 2011 – 4 пробы (10,0%), 2012 – 7 проб (11,1%), 2013 – 4 пробы (22,0%).
Кроме того, 3 пробы пшеницы №15, 20 и 29 характеризуют зерно урожая 2011 года,
перезимовавшее в поле на корню, обмолоченное и обработанное в весеннее - летний
период 2012 г.
а
б
Рис. 1 – Количество исследованных проб: а)
в разрезе регионов; б) в разрезе
субстратов
По результатам исследований все пробы
обсеменены микроорганизмами (грибами и бактериями). Их численность и видовой
состав колеблется в широких пределах (рисунок 2).
Микроскопические грибы (микромицеты) представлены в основном различными
видами из родов: Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Fusarium, Trichoderma,
Cladosporium, Mucor, Claviceps, бактерии – Erwinia, Pseudomonas. Общая
численность грибов лежит в пределах 0,2 – 53,0 тыс/г., бактерий 2,3 – 1690,0
тыс/г и существенно отличается в
разрезе регионов и культур, особенно в разрезе одной и той же культуры
нормального и пониженного качества (с признаками самосогревания, порчи, с
повышенной влажностью и засоренностью).
Так, в пробе
пшеницы № 11 (общая засоренность 15,8%, в том числе, содержание поврежденных и
испорченных зерен 2,9%), общая численность микроорганизмов составила 598,0
тыс/г, в том числе, грибов – 53,0 тыс/г преобладающие виды из родов Aspergillus (flavus, terreus) и Penicillium. В пробе пшеницы № 13 (засоренность 20,6%, в том числе,
поврежденных – 4,6%), общая численность микроорганизмов – 1321,5 тыс/г, в том числе, 51,5 тыс/г грибов
(преобладающий вид Aspergillus flavus), бактерий – 1270,0 тыс/г.
Максимальное
количество микромицетов установлено в пробах зерна пшеницы – до 53,0 тыс/г.,
бактерий – пробах зерноотходов – 1690 тыс/г.
Таким образом, численность микроорганизмов
в зерне пшеницы, хранившемся в неблагоприятных условиях, значительно превышает аналогичный
показатель при хранении в нормальных
условиях.
По
результатам проведенных исследований, уточнения морфолого-культуральных и
физиолого-биохимических свойств существующая коллекция микроорганизмов пополнена 31-м штаммам в
т.ч.: четырьмя –спорообразующих
бактерий Bacillus thuringiensis, Bacillus
pumilus, Bacillus vallismortis, Brevibacillus agri, девятью штаммами грибов Aspergillus (ochraceus, candidus,
fumigatus), Cladosporium herbarum, Penicillium (rubrum, notatum), Claviceps
purpurea, Fusarium heterosporum, graminearum) и тремя штаммами азотфиксирующих
клубеньковых бактерий Rhizobium meliloti
(с корней люцерны), Rhizobium leguminosarum (с корней
чечевицы) и Rhizobium leguminosarum (с корней гороха).
