Спороутворювальні бактерії Bacillus spp. отримали назву пробіотики за корисні властивості для здоров’я людини. Основними перевагами спор перед вегетативними клітинами є їх стабільність і тривалий строк зберігання без втрати життєздатності. Бактерії Bacillus spp. виявили в калі та біоптатах клубової кишки різних ссавців — це дає змогу припустити, що вони здатні колонізувати шлунково-кишковий тракт.
Істотні особливості Bacillus spp. — їх здатність до виживання і проростання в кишківнику, утворюючи біоплівки, й виділяючи антимікробні препарати. Дослідження показали, що за згодовування Bacillus spp. свиням 70–90% спор проростають у проксимальному відділі шлунково-кишкового тракту, де відбувається тільки обмежене зростання вегетативних клітин.
Додавання Bacillus spp. до харчування тварин регулює Європейський орган із безпеки харчових продуктів (EFSA). Видам B. subtilis, B. amyloliquefaciens і B. licheniformis було присвоєно кваліфікований статус передбачуваної безпеки (QPS) за умови, що вони не є токсичними. Було виявлено, що препарати на основі бактеріальних паличок сприяють росту, засвоєнню корму, поліпшенню травлення, знижують тяжкість діареї, захворюваність і смертність поросят.
Комерційні препарати в основному базуються на штамах трьох видів Bacillus: B. subtilis, B. licheniformis та B. cereus, в той час як пробіотичний потенціал інших видів Bacillus є недостатньо вивченим.
Багатоштамовий пробіотик
Фінська компанія Bioproton Europe Oy має великий досвід у відборі, підборі та вдосконаленні штамів бактерій і грибів для подальшого їх використання у виробництві біотехнологічних кормових добавок. Натупро — це комплексний бацилярний пробіотик на основі чотирьох штамів бактерій Bacillus spp.: B. amyloliquefaciens BP-0-11-1, B. amyloliquefaciens BP-0-141, B. licheniformis BP-0-12-1, B. subtilis BP-0-13-1.
У розробленні добавки застосовували загальноприйнятий скринінг пробіотичних штамів включно з їх ідентифікацією, здатністю утворювати спори й біоплівку, оцінюванням пригнічення патогенних мікроорганізмів. Крім того, штами підбирали шляхом вивчення їх впливу один на одного, завдяки чому досягається висока виживаність бактерій у процесі колонізації кишківника й посилюється загальний ефект від роботи препарату в організмі господаря.
Стійкість до антибіотиків
Інший важливий момент — стійкість Bacillus spp. до антибіотиків. Відбір мікроорганізмів для використання як кормових добавок орієнтовано на штами з профілем чутливості, що відповідає пороговим значенням, установленим EFSA для роду Bacillus.
Нині в годівлі тварин використовується дуже обмежена кількість пробіотиків на основі штамів, що мають стій кість до деяких антибіотиків. Є дані, що деякі штами B. substilis, B. licheniformis і B. megaterium можуть бути стійкими до кліндаміцину, стрептоміцину і хлорамфеніколу. Більшість штамів-ізолятів B. substilis показали стійкість до стрептоміцину.
Компанія Bioproton не проводила досліджень чутливості Натупро та штамів, що входять до його складу, до антибіотиків, проте, беручи до уваги результати інших досліджень, є підстави вважати, що принаймні стійкість до кліндаміцину є невіддільною характеристикою B. licheniformis, який входить до складу більшості бацилярних пробіотиків.
Антибактеріальна дія
Інгібаційна активність Bacillus spp. щодо патогенних бактерій залежить від виду і штаму. В дослідах in vitro більшість представників B. amyloliquefaciens і B. subtilis демонстрували високу ефективність проти E. coli, S. typhimurium, S. aureus і C. perfringens, що вказує на їх здатність пригнічувати патогенні мікроорганізми в кишківнику. Дослідження in vivo підтвердили ці дані, показавши, що B. amyloliquefaciens 5940 і B. subtilis PY79 знижували вплив C. perfringens і E. coli у домашньої птиці.
З метою виявлення літичної та бактеріостатичної активності Натупро було проведено три дослідження. У першому — протимікробні властивості Натупро визначали в дослідах in vitro диско-дифузійним методом. Цей аналіз був частиною дослідження, яке проводили в Квінслендському сільськогосподарському коледжі 2021 року. Було доведено, що штами в складі добавки інгібують дію щодо Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa і Salmonella sp., діаметр зон пригнічення росту становив 26,72±1,09 мм, 17,71±0,40, 4,03±0,26 і 5,39±0,81 мм відповідно.
Інше лабораторне дослідження показало, що штами бактерій у складі Натупро виявляють літичну активність до деяких патогенних штамів Salmonella typhimurium і Klebsiella pneumoniae та мають бактеріостатичну дію на Escherichia coli і Salmonella typhimurium (таблиця).
Здоров’я та продуктивність
Дослідження, проведене в Уні верситеті Квінсленда (Австралія) 2017 року, показало, що застосування кормової добавки Натупро в дозуванні 500 г/т поросятам на відгодівлі дало змогу підвищити швидкість росту тварин і знизити конверсію корму. За весь період спостережень середньодобові прирости ваги в дослідній групі були на 2,7% (P<0,05) вищими, а витрати корму — на 4,5% (P<0,05) нижчими щодо інтактного контролю. Крім того, Натупро вплинув на склад мікрофлори кишківника, що позначилося на концентрації патогенної мікрофлори у фекаліях свиней. Через шість днів після початку застосування Натупро концентрація E. сoli у зразках дослідної групи (5,45 Lg10 КУО/г) почала знижуватися до інтактного контролю (6,39 Lg10 КУО/г) на 14,7% (P<0,05), а через 10 тижнів — на 17,4/ 6,50 Lg10 КУО/г відповідно.
2020 року вчені Дніпровського ДАЕУ провели науково-господарський дослід на базі ТОВ «УКРДНЄПРРОСТАГРО» (Дніпропетровська обл.) на чотирьох групах поросят-відлученців породи велика біла щодо визначення ефективності застосування Натупро в годівлі молодняку свиней. У результаті було доведено, що введення пробіотика в рецептуру комбікорму в дозуванні 500 г/т може збільшити середньодобові прирости ваги поросят на дорощуванні на 14% і знизити витрати корму на 9%.
Натупро сумісний з іншими кормовими добавками. У досліді, який проводили 2017 року в Нідерландах, пробіотик додавали до кормів, у яких використовували мультиферментний комплекс Натузим 50 (у складі преміксу для престартера). У результаті завдяки застосуванню Натупро в годівлі поросят протягом трьох тижнів після відлучення в дозуванні 500 г/т жива маса поросят до 21 дня дорощування збільшилась на 4,3% (P<0,05).
Спороутворення
Властивість бацилярних пробіотиків легко утворювати спори — один із головних параметрів виробництва кормових добавок на їх основі, оскільки їм потрібно пережити як мінімум сам процес виготовлення. Спороношення штамів Bacillus spp. сильно залежить від умов середовища, аерації та температури. Більшості ізолятів потрібно понад 48 год для завершення цього процесу, у той час як бактерії у складі Натупро показали значно більшу ефективність, зокрема завдяки оптимізації умов. Увесь процес триває близько 8–10 год.
Формування біоплівки
Іншою важливою властивістю для бактеріальної колонізації кишківника вважається здатність штамів Bacillus spp. утворювати біоплівку, яка відіграє захисну роль, захищаючи бактеріальні клітини від антимікробних речовин та шлункового соку й посилюючи адгезію до кишкового слизу. На сьогодні відомо, що всі види Bacillus spp., крім B. megaterium і B. Pumilus, різною мірою здатні продукувати біоплівки.
Останні дослідження показують, що існує позитивна кореляція між здатністю Bacillus spp. утворювати спори й швидко формувати біоплівку. Доведено, що біоплівки сприяють утворенню багатоклітинних структур або плодових тіл у B. subtilis, де відбувається спороношення. Крім того, розвиток плодових тіл залежить від регуляторних генів, необхідних на ранніх стадіях спороношення.
Термостабільність
Термічну обробку зазвичай застосовують у виробництві гранульованих комбікормів для усунення забруднення рослинної сировини патогенними бактеріями. Ранні дослідження показали, що спори B. subtilis дуже чутливі до високих температур, показавши значення D (десятковий час відновлення), що дорівнює 18 хв за 98 °C і 1,4 хв за 105 °C. Для порівняння: для штамів B. amyloliquefaciens було визначено значення D, що дорівнює 24 хв за температури 105 °C в деіонізованій воді. Тести термостабільності Натупро показали, що бактерії в складі добавки втрачають трохи більше як 5% життєздатності: за 110– 120 °C — до 3 хв, а за 130 °C — до 1 хв.
Гарантія безпечності
Важливим критерієм і те, що в складі добавки немає видів, штами яких можуть бути патогенними, наприклад, B. cereus. Ідентифікувати їх непросто, оскільки генетичні послідовності їх ДНК важковідмінні від пробіотичних штамів через високу подібність.
Безпечність пробіотичного продукту має бути оцінена за допомогою відповідних аналізів in vitro перед проведенням випробувань на годівлю. Дослідження з Натупро показали, що добавка не порушує цілісність моношарів епітелію, що свідчить про її безпечність для господаря. Разом із цим інші дослідження показали, що деякі штами B. mojavensis і B. subtilis викликали повне руйнування клітинних мембран верхнього шару епітелію протягом перших 6 год дії. Ще швидша реакція була зафіксована у дослідах зі штамом B. cereus var. toyoi — повне руйнування клітинних мембран верхнього шару епітелію протягом 3 год. Це важко пояснити, бо його безпечність було доведено під час випробувань на тваринах.
Висновок
На підставі даних, отриманих компанією Bioproton від клієнтів із різних країн світу, складено перелік очікуваних ефектів від застосування Натупро у свинарстві:
• збільшення зоотехнічних показників: середньодобові прирости ваги, збереженість, зниження витрат корму;
• покращення якості туш та виходу м’яса, зокрема збільшення товщини шпику, зниження вмісту в м’ясі жиру, збільшення вмісту протеїну;
• збільшення маси новонароджених поросят, підвищення молочності маток, зниження втрати їхньої живої маси за період лактації — у разі додавання Натупро в раціони поросних свиноматок за місяць до опоросу;
• зниження кількості мертвонароджених поросят;
• зменшення частоти випадків діареї у новонароджених поросят завдяки покращенню стану перистальтики у свиноматок і ремонтних свинок;
• нормалізація складу мікрофлори кишківника: збільшення кількості лактота біфідобактерій, зниження кількості ешерихій і стафілококів.
The Ukrainian Farmer
