Природные микробные ассоциации

Веревкина М.Н., Светлакова Е.В. Ставропольский ГАУ
Поветкин С.Н., Пруцаков СВ. Краснодарский НИВИ

В процессе эволюции микроорганизмов между ними выработались определенные отношения зависимости, взаимной или односторонней. Известно, что тесное сожительство двух или более микроорганизмов называют симбиозом.

Если говорить об относительной пользе извлекаемой партнерами из симбиоза, то можно выделить несколько их вариантов:

• мутуализм или взаимовыгодный симбиоз - сожительство микроорганизмов, обеспечивающих благоприятное влияние друг на друга:
• антагонизм, когда один микроорганизм своими продуктами жизнедеятельности вредно действует на других или подавляет их развитие:
• нейтрализм, когда партнеры не оказывают друг на друга никакого влияния.

Цель. Нас заинтересовала первая форма взаимоотношений между микроорганизмами В этом плане следует привести несколько примеров природных ассоциаций микроорганизмов характеризующих состояние синтрофии - взаимного снабжения необходимыми питательными или энергетическими веществами Синтрофия может касаться также снабжения симбионтов витаминами, их предшественниками, отдельными аминокислотами и другими веществами.

Примерами высокоразвитого эктсимбиоза между организмами могут служить лишайники [10]. ассоциация микроорганизмов в кефирных зернах [4.5]. в чайном грибе [1.7] и другие [6]

В талломе лишайника гриб и водоросль (или цианобактерии) так тесно сплетаются между собой что образуется единое растительное тело. Кефирный грибок (зерно) имеет плотное неправильной формы образование, состоящее из стромы образуемой молочнокислыми бактериями, вроде бета-бактерий В состав кефирного гриба постоянно входят дрожжи молочнокислые бактерии, стрептококки, молочнокислые палочки (стрептобактерии бета-бактерии, термофильные), ароматизирующие кокки и палочки, а также уксусно-кислые бактерии.

В рамках изучения симбиотических взаимоотношений микроорганизмов в природных ассоциациях и возможности использования их в ветеринарии и животноводстве в своей работе сотрудники кафедры эпизоотологии и микробиологии Ставропольского государственного аграрного университета совместно с сотрудниками лаборатории паразитологии и ветсанэкспертизы Краснодарского научно-исследовательского ветеринарного института занимались исследованиями основных свойств "чайного" и "рисового" грибов.

В строме чайного гриба постоянно обнаруживались дрожжи уксуснокислые и молочнокислые бактерии. Данный гриб является аэробной ассоциацией микроорганизмов образующих мощную пленку которая постоянно удерживается вверху образующими газами.

На основе продуктов метаболизма природной ассоциации микроорганизмов был разработан и предложен оригинальный и эффективный стимулятор роста микроорганизмов ТС-1.

"Рисовый" гриб внешне не сходен с "чайным" грибом Он не имеет никакого отношения к рису, но его колонии напоминают рисовые зерна Данный гриб используется как напиток, по вкусу напоминающий домашний квас Этот напиток хорошо воспринимается людьми с нормальной и пониженной кислотностью желудочного сока Употребление такого напитка повышает аппетит.

Несмотря на давность применения "рисового" гриба, его свойства микробный и химический состав изучены недостаточно.

В процессе работы с ассоциацией микроорганизмов данного гриба, нами установлено что стромой "рисового" гриба является группа молочнокислых, уксуснокислых микробов и дрожжей "Рисовый" гриб весьма нетребователен к питательным средам и удовлетворяет свои потребности лишь водным раствором сахара То есть он обладает высокой синтетической способностью образовывать из сахара белки аминокислоты, уксусную и молочную кислоты, а также спирт.

Таким образом, из одной колонии "рисового" гриба образуется чаще две "рисинки", и этот цикл развития гриба повторяется примерно, через каждые 1-7 суток, в зависимости от условий существования.

"Рисовый" гриб представляет собой ассоциацию анаэробных микроорганизмов, так как его колонии всегда формируются и находятся на дне сосуда. Только отдельные из них под действием газов временно поднимаются в середину сосуда а затем вновь опускаются на дно.

Культивирование "рисового" гриба мы осуществляли при температуре 18-20"С. В процессе его выращивания мы изучали динамику роста и размножения ассоциации микроорганизмов по накоплению биомассы и зависимость интенсивности развития от концентрации в среде сахара.

Биомассу гриба определяли взвешиванием общего числа выросших колоний - "рисинок" на торзионных весах. Пробы для взвешивания брали через каждые 2-5 суток в течение 4-х недель Средние результаты трехкратных исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1. Биомасса "рисового" гриба в среде с различным содержанием сахара (г)

% са­хара в среде	Возраст гриба, сутки
	1	3	6	8	10	14	23	33	42
1	100	117	123	127	133	152	285	175	170
2	100	110	153	153	167	187	235	225	225
3	100	130	140	152	158	183	215	205	200
4	100	153	190	208	230	247	350	345	340
5	100	127	140	157	167	197	245	240	240
6	100	128	143	150	160	160	220	200	200
7	100	147	157	175	190	200	260	257	250
8	100	130	163	173	176	190	240	240	230

Из данных таблицы следует что наибольшее накопление биомассы происходит в жидкости содержанием сахара 4%. Последующее увеличение концентрации сахара в среде ведет к угнетению интенсивности накопления биомассы Содержание в среде сахара выше 4% обеспечивает более интенсивное деление колоний гриба Считаем что это свойство является компенсаторным процессом более быстрой его гибели. В последующей работе культивирование "рисового" гриба мы осуществляли в среде с содержанием сахара 4%.

Интенсивное накопление биомассы ассоциации микроорганизмов "чайного" и "рисового" грибов свидетельствует об их высокой способности синтезировать сложные соединения, в том числе и азотистые. Это нами подтверждено биохимическими исследованиями культураль-ной жидкости грибов в различные сроки культивирования. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты биохимических исследований культуральной жидкости и биомассы "рисового" и "чайного" гриба

Показатели	Культуральная жидкость гриба в возрасте, сут
	"чайный" гриб				"рисовый" гриб
	11	18	27	32	3	16	42
рН	3.62	3.18	3.0	3.0	4.3	3.7	3.45
Белок, %	0.2	-	0.24	-	0.0175	0.040	0.0334
Аминный азот, мг%	8.4	9.8	11.21	11.20	7.0	3.5	3.5
Хлориды, %	-	-	-	-	0.005	0.004	0.003
Сахар, мг%	930.0	785.0	710.0	630.0	1.04	0.92	0.72
Общий азот, %	28.0	42.0	44.82	44.80	28.0	28.0	28.0

Данные таблицы 2 свидетельствуют, что биохимические показатели культуральной жидкости "чайного" гриба количественно превосходят теже показатели культуральной жидкости "рисового" гриба. Так. аминного азота в культуральной жидкости "чайного" гриба в возрасте две недели на 180% больше, чем в культуральной жидкости "рисового" гриба, в возрасте 3.5 недели - на 220%. Это намного больше, чем в начале развития гриба, когда этот показатель в культуральной жидкости "чайного" гриба был всего на 20% выше, чем в культуральной жидкости "рисового" гриба. Следовательно. количество аминного азота с возрастом в "чайном" грибе увеличивается, а в культуральной жидкости "рисового" гриба - уменьшается. Количество общего азота, как следует из таблицы 2. в культуральной жидкости "чайного" гриба в процессе роста и развития увеличивается по сравнению с 11-суточным на 60% к 32-суточному возрасту. В культуральной жидкости "рисового" гриба этот же показатель не изменяется в течение всего периода исследований. Культуральная жидкость "чайного" гриба содержит намного больше белка, чем культуральная жидкость "рисового" гриба (на 500%).

Концентрация водородных ионов культуральных жидкостей "чайного" и "рисового" грибов примерно была одинаковой. Изменение кислотности культуральных жидкостей обоих грибов происходит за счет интенсивного употребления сахара.

Помимо указанных свойств "чайного" и "рисового" грибов нами установлено, что их микробный состав обладает мощной саморегуляцией Во всех случаях в грибах, находящихся в открытом сосуде в нестерильных условиях, не наблюдалось развития других микроорганизмов в том числе и плесеней.

Следует отметить, что ассоциации микроорганизмов "чайного" и "рисового" грибов обладают высокой синтетической способностью образовывать из простых соединений сложные органические соединения - уксусную и молочную кислоты, спирт, аминокислоты и белки

Изучение аминокислотного состава в данных жидкостях было проведено с помощью автоаминоанализатора ААА339М методом ионообменной хроматографии Результаты исследований представлены в таблице 3.

Таблица 3. Содержание аминокислот в культуральной жидкости "чайного" и "рисового" грибов

Аминокислоты	Возраст культуральной жидкости, сутки
	"чайный" гриб						"рисовый" гриб
	1		15		22		12		24		42
	г\кг	%	г\кг	%	г\кг	%	г\кг	%	г\кг	%	г\кг	%
Глицин	0.126	14.6	0.120	4.5	0.027	4.0	0.035	3.37	0.030	1.68	0.123	7.22
Аланин	0.043	5.0	0.022	4.9	0.022	3.3	0.037	3.56	0.050	2.8	0.134	7.84
Серин	следы	-	0.027	6.0	0.023	3.4	0.27	25.98	0.030	1.68	0.149	8.75
Треонин	следы	-	0.07	15.6	0.054	8.0	0.08	7.7	0.29	1.63	1.18	10.6
Валин	0.034	3.9	0.024	5.4	0.014	2.1	следы	-	0.036	2.03	0.064	3.76
Лейцин	0.030	3.5	следы	-	0.012	1.8	следы	-	следы	-	0.082	4.82
Изолейцин	0.021	2.4	следы	-	0.009	1.3	следы	-	следы	-	0.082	4.82
Метионин	0.003	0.3	следы	-	0.006	0.9	следы	-	следы	-	0.028	1.62
Аспарагиновая кислота	0.254	29.4	0.210	41.0	0.245	36.5	0.044	4.23	0.027	12.72	0.196	11.5
Глутаминовая кислота	0.22	25.5	0.030	6.7	0.126	18.8	0.063	6.06	0.055	3.09	0.124	7.28
Лизин	0.024	2.8	0.014	3.1	0.030	4.5	-	-	0.042	2.35	0.068	3.99
Аргинин	следы	-	0.037	3.8	0.032	4.8	следы	-	0.116	6.5	следы	-
Фенилаланин	0.061	7.2	следы	-	0.020	3.0	следы	-	0.128	7.17	0.095	5.58
Тирозин	0.026	3.0	следы	-	0.025	3.7	следы	-	0.128	7.17	0.140	8.22
Гистидин	0.022	2.5	0.014	3.1	0.026	3.9	0.51	49.1	0.913	51.18	0.182	10.69
Сумма свободных амнокислот	0.864	100	0.448	100	0.671	100	1.039	100	1.784	100	1.703	100

Данные таблицы 3 показывают, что в культуральной жидкости "чайного" гриба в возрасте одни сутки насчитывалось 15 аминокислот суммой 0.864 г\кг Наибольшую долю среди них занимают моноами-нодикарбоновые кислоты - аспарагиновая (29.4%). глутаминовая (25.5%) и глицин (14.6%).

В двухнедельной культуральной жидкости этого же гриба увеличивается количество аспарагиновой кислоты (до 46.9%). ала-нина. валина. гистидина и лизина (в сумме 16 5%) Очевидно, за счет частичного расщепления метионина. изолейцина. тирозина, фенилаланина В этом возрасте происходит снижение количества глутаминовой кислоты до 6.7%. Сумма свободных аминокислот в культуральной жидкости снижается почти вдвое (до 0 448г\кг) Это. по всей видимости, связано с потреблением аминокислот из питательной среды клетками микробной ассоциации "чайного" гриба.

К трем неделям содержание суммы свободных аминокислот чайного" гриба увеличивается до 0.671 г\кг. При этом значительно повышается количество метионина и глутаминовой кислоты (в сумме 19.7%). что очевидно, связано с реакциями переаминиро-вания и аутолиза микробной ассоциации гриба Развитие аутоли-за микроорганизмов в старых культурах гриба подтверждают ученые [1] отмечавшие что биомасса микроорганизмов "чайного" гриба уменьшается с возрастом.

Культуральная жидкость "рисового" гриба нами была исследована на содержание аминокислот в двух-, трех- и шестинедельном возрасте В возрасте двух недель в ней содержится семь аминокислот, сумма которых составляет 1.039 г\кг. Из них ведущее место занимают гистидин и серии составляющие 75% массы свободных аминокилот. Обнаруживаются также следы валина лейцина, изолейцина. метионина. аргинина фенилаланина тирозина.

В трехнедельном возрасте при максимальной общей биомассе гриба 350 мг сумма свободных аминокислот достигает максимального накопления и составляет 1.784 г\кг В этом возрасте в культуральной жидкости "рисового" гриба выявляется 12 аминокислот Причем, преобладающими были гистидин (51%) и аспарагиновая кислота (13%) реже регистрировались тирозин, фенилаланин и аргинин (6.5-7.17%). Остальные аминокислоты (глицин аланин серии, треонин, валин. лизин) обнаруживались в незначительных количествах (в сумме - 12 07%) [8]

При длительном культивировании "рисового" гриба количество аминокислот увеличивается Так. к шести неделям в культуральной жидкости ассоциации микроорганизмов данного гриба обнаруживается 14 аминокислот Но общая масса свободных аминокислот снижается до 1.703 г\кг К этому возрасту интенсивность развития "рисового" гриба замедляется но происходит увеличение числа аминокислот - к 12 аминокислотам добавляется еще 3 - лейцин, изолейцин и метионин. которые ранее не обнаруживались. На долю гистидина в этот период приходится 11%. Примерно на одном уровне сохраняется количество аспарагино-вой кислоты в значительно большем количестве регистрируются треонин серии, тирозин, аланин. глутаминовая кислота, глицин (в сумме - 50%).

Таким образом ассоциации микроорганизмов "чайного" и "рисового" грибов обладают саморегуляцией своего состава и способностью образовывать азотистые соединения из простых углеродсодержащих питательных сред что дает возможность отнести их к аминоаутотрофным представителям.

Нами был проведён опыт по выпаиванию культуральной жидкости обоих грибов поросятам начиная с двухнедельного возраста Предварительно была подготовлена культуральная жидкость чайного (в течение 14 суток) и рисового (в течение 4 суток) гриба Выпаивание проводили индивидуально каждому поросёнку, а впоследствии групповым способом Опыт показал, что поросята не отказывались от индивидуального выпаивания, активно пили культуральную жидкость обоих грибов и в обоих случаях выпаивания привесы по сравнению с контролем увеличивались на 11 %. а при чередовании выпаивания привесы увеличивались до 14% по сравнению с контролем снижалось количество желудочно-кишечных расстройств, диспепсий. У поросят был выражен аппетит и подвижность.

Наши исследования подтверждают мнение, что культураль-ные жидкости данных ассоциаций микроорганизмов, являются не только вкусными, но и полезными напитками содержащими аминокислоты (в том числе и незаменимые), некоторые органические кислоты, спирты и витамины.

Потребление таких напитков повышает резистентность организма человека. Кроме того, эти напитки можно использовать как жаждоутоляющие и как лечебные препараты при ряде заболеваний Так культуральная жидкость "чайного" гриба улучшает деятельность работы желудочно-кишечного тракта, подавляя гнилостную микрофлору. Она положительно действует при атеросклерозе, а также при некоторых других заболеваниях [1,2.3]. Культуральные жидкости как "чайного", так и "рисового" грибов рекомендуется употреблять людям с нормальной и пониженной кислотностью желудочного сока. При заболеваниях с повышенной кислотностью жидкость, образуемая грибами может вызвать боли и обострение болезни Употребление этих напитков может вызвать повышенный аппетит что крайне нежелательно для людей с избыточным весом.

В биологической промышленности продукты обмена ассоциаций микроорганизмов "чайного" и "рисового" грибов можно использовать как стимуляторы роста микроорганизмов с целью накопления большей биомассы и сохранения жизнеспособности при сублимационной сушке препаратов [9].

Выводы:

1. "Чайный" и "рисовый"грибы - сложные ассоциации микроорганизмов, способные продуцировать культуральную жидкость с биологической активностью и определённым набором аминокислот.
2. "Чайный" гриб культивирует жидкость до кондиционной готовности в течение порядка 10-12 суток, а "рисовый" - в течение 4 суток
3. Оптимальное содержание сахара в жидкости для культивирования -4%
4. При выпаивании культуральной жидкости поросятам их привесы увеличиваются на 11%. а при чередовании выпаивания культуральной жидкости обоих грибов - на 14% по сравнению с контролем
5. Перспективно дальнейшее исследование пробиотических свойств ассоциаций микроорганизмов чайного и рисового гриба

Список литературы

1. Анисимова. Т.Б. Чайный гриб плесени и дрожи /Т.Б. Анисимова - Ростов на Д:Феникс. 2000. - 126 с.
2. Гурьянова Л С. Чайный гриб: целитель в банке/Л.С. Гурьянова - Москва: ACT. 2008 - с.62.
3. Жуков. А.И. Полезный напиток /А.И. Жуков // Приусадебный участок. 1990. - N°1. - С.37
4. Зипаев. Д.В Изучение симбиоза кефирных грибков и их применение в различных отраслях АПК /Д.В. Зипаев // Молодежь и наука XXI века матН-ой открытой Всероссийской науч-практ. Конф Молодых ученых / Ульяновской гос. С -х акад. - Ульяновск 2007: 4.1. - С 248-250.
5. Козырева. И.И. Свойства микроорганизмов выделенных из кефирных грибков / И.И. Козырева. РГ Кабисов. Б.Г Цуг-киев// Молочная промышленность. 2009 - N°3 - С 60-61
6. Конышев. В "Рисовый" гриб/В. Конышев//Советский красный крест. 1987 - N° 10. - С 23
7. Тутов. И К. Биотехнологические условия выращивания "чайного" гриба /И.К Тутов. М Н Веревкина // Вестник ветеринарии. 1996. - N°2 - С.84-88.
8. Тутов. И.К. Культуральные и биохимические свойства ассоциации микроорганизмов "рисового" гриба/И.К. Тутов. Е.В. Светлакова // Вестник ветеринарии.1998 - N°11/5. - С.73-77.
9. Тутов. И.К. Основы биотехнологии ветеринарных препаратов/И.К. Тутов. В.И. Ситьков. - Ставрополь. 1997. - 253 с
10. Шлегель. Г Общая микробиология /Г. Шлегель. - М.: Мир. 1987 - 567 с.

Реферат. Использование в биологической промышленности продуктов обмена ассоциаций микроорганизмов "чайного" и "рисового" грибов, в качестве стимуляторов роста микроорганизмов с целью накопления бактериальной массы и сохранения жизнеспособности при сублимационной сушке препаратов позволит экономить основные питательные среды и обеспечить безопасность производства Употребление культуральной жидкости названных грибов очень полезно с физиологической точки зрения чему дано микробиологическое и биохимическое обоснование

Ключевые слова: ассоциации микроорганизмы, "чайный", "рисовый" биохимический, дрожжи, сублимационный бактерии аэробные бактерии, анаэробные бактерии, культуральная жидкость.

Summary

Use in biological industry of the products of the exchange assotiation microorganism "tea" and "rice" mushroom as facilitator of the growing microorganism for the reason accumulations of the bacterial mass and conservations to viability under sublimation drying preparation, will allow to spare the main nourishing ambiences and provide safety a production

Key words: assotiation. microorganism, "tea", "rice", mushroom biochemical, yeast, sublimation bacteria, acetic-acid bacteria aerobian bacteria anaerobic bacteria, cultural measures

Сведения об авторах

Веревкина Марина Николаевна доцент кафедры эпизоотологии и микробиологии Ставропольский ГАУ

Светлакова Елена Валентиновна доцент кафедры эпизоотологии и микробиологии Ставропольский ГАУ. 355017 г Ставрополь, пер. Зоотехнический 12. Тел.: 8 (8652) 28-67-38

Пруцаков Сергей Владимирович, старший научный сотрудник лаборатории эпизоотологии. ГНУ Краснодарский НИВИ.350004. г. Краснодар, ул. 1-я Линия д.1 тел. 8 (861) 221 60 84.

Ответственный за переписку с редакцией редакцией Поветкин Сергей Николаевич, старший научный сотрудник лаборатории паразитологии и ветеринарно-санитарной экспертизы, ГНУ Краснодарский НИВИ. Тел: 89183500889; e-mail: d22003807-help@mall.ru

	Полезные ссылки
Департамент ветеринарии Краснодарского края Ассоциация Практикующих Ветеринарных Врачей