Студентка НГУ участвует в создании кормовой добавки на основе дрожжей для птицеферм, рыбоводческих хозяйств и комбикормовых производств

Проект студентки Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Ирины Замятиной направлен на разработку высокобелковой и обогащенной липидами кормовой добавки из дрожжей Yarrowia lipolytica с использованием отечественного штамма-продуцента и доступного сырья — побочных продуктов промышленного производства. Данный проект вошел в число победителей программы «Студенческий стартап», а также получил специальный приз от «Сбера». Реализация проекта будет осуществляться совместно на базе лаборатории молекулярного инжиниринга и лаборатории метаболомных исследований Института медицины и медицинских технологий НГУ, которые будут располагаться в новом кампусе НГУ. Новый отечественный продукт может применяться на птицефермах, в рыбоводческих хозяйствах и при производстве комбикормов.

— Биомасса дрожжей Yarrowia lipolytica считается перспективным кормовым ингредиентом, потому что содержит незаменимые аминокислоты, витамины группы B, липиды, фосфолипиды, нуклеотиды, которые могут стимулировать рост птиц и рыб. А благодаря уникальному составу клеточной стенки этих дрожжей добавка также обладает пребиотическими свойствами: содержащиеся в ней маннанолигосахариды и бета-глюканы естественным образом укрепляют иммунитет животных, снижая потребность в использовании кормовых антибиотиков, что делает животноводческую продукцию безвредной и безопасной для человека. Конечный продукт в форме сухой инактивированной биомассы дрожжей Yarrowia lipolytica будет содержать сбалансированный аминокислотный состав и контролируемый липидный профиль. Используя разнообразие их штаммов и подбирая для них различные субстраты, мы сможем регулировать содержание полезных веществ в нарабатываемой биомассе. Это открывает перед нами большие возможности, потому что, меняя условия ферментации, культивируемый штамм и состав среды, мы получим биомассу с разным содержанием полезных веществ. Это прекрасная возможность создавать кормовую добавку с заданными питательными характеристиками и адаптировать ее под различные направления животноводства и птицеводства, — рассказала Ирина Замятина.

Еще одним важным преимуществом новой кормовой добавки является удивительная способность дрожжей Yarrowia lipolytica эффективно расти на различных субстратах, в том числе непищевых. В качестве питательной среды можно использовать вторичные сырьевые ресурсы, например, отходов масложирового производства. Для этого хорошо подходят отработанные растительные масла, поверхностно-активные вещества и другие побочные продукты промышленности. Использование подобных субстратов решает две задачи одновременно: производство ценного кормового продукта и утилизацию отходов.

— Растущее количество отходов в настоящее время представляет собой довольно серьезную проблему для отечественной пищевой и перерабатывающей промышленности. Ежегодно она генерирует до 40 млн тонн отходов, они могут стать ценным сырьем для производства эффективных кормовых добавок, которые могли бы снизить зависимость от импортных ресурсов, повысить эффективность кормления животных, — уточнила Ирина Замятина.

В России кормовые добавки на основе Yarrowia lipolytica пока не производятся, однако уже ведется научная работа по изучению данного вида дрожжей. На рынке доступны аналоги — традиционные кормовые добавки, к которым относятся рыбная и мясокостная мука, растительный (соевый, рапсовый и подсолнечный) шрот, а также другие растительные белковые компоненты. Однако они обладают рядом недостатков, которых лишены продукты на основе дрожжей Yarrowia lipolytica: зависимость от импорта, нестабильная цена, сомнение в безопасности для животных и человека, недостаточное содержание липидов, наличие антинутриентов, вызывающих аллергии у молодняка, ветеринарные риски и требования строгого контроля дозировок. Производство добавки на основе дрожжей Yarrowia lipolytica полностью независимо от импортных поставок, что снижает риски от валютных колебаний, а также исключает возможность завоза патогенных бактерий.

Проект по созданию новой отечественной кормовой добавки планируется разрабатываться на базе лаборатории молекулярного инжиниринга Института медицины и медицинских технологий НГУ, созданной в прошлом году и обладающей необходимой научной и материально-технической базой для проведения биотехнологических исследований и разработки технологий микробиологического производства, а также на базе лаборатории метаболомных исследований, созданной с текущем году. Обе лаборатории будут располагаться в новом кампусе НГУ. В состав команды входят специалисты в области микробиологии, биотехнологии и аналитической химии: заведующая лабораторией, кандидат биологических наук Елена Прокопьева, заведующий лабораторией метаболомных исследований, кандидат химических наук Артем Рогачев. Они намерены провести комплексное исследование по культивированию дрожжей, оптимизации параметров ферментации и анализу состава получаемой биомассы.

Индустриальный партнер проекта ООО «Кибербиотех» предоставил лаборатории современный биоферментер, работающий в непрерывном режиме. Использование данного оборудования непрерывного действия позволяет исследователям поддерживать стабильные условия культивирования микроорганизмов, включая постоянный контроль температуры, уровня pH, аэрации и подачи питательной среды. Соблюдение этих условий необходимо для устойчивого роста дрожжей Yarrowia lipolytica и получения биомассы с более стабильным и предсказуемым химическим составом. Также непрерывная ферментация позволяет добиться повышенной производительности процесса и облегчить масштабирование технологии, что приближает лабораторные исследования к полупромышленным условиям производства.

— На данном этапе мы с применением метода высокоэффективной жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией (ВЭЖХ-МС) провели анализ состава получаемой биомассы некоторых штаммов дрожжей Yarrowia lipolytica, которые были предоставлены нам НИЦ «Курчатовский институт». В ближайшем будущем планируем провести сравнительный анализ этих штаммов по ключевым показателям продуктивности, включая выход биомассы, содержание белка и способность накапливать липиды, а также подобрать оптимальные условия ферментации для каждого из них, — рассказала Ирина Замятина.

Готовый продукт планируется производить в порошковой форме, он будет представлять собой сухую инактивированную биомассу дрожжей Yarrowia lipolytica, которую можно будет использовать как в чистом виде, так и добавлять в состав комбикормов непосредственно на заводах или прямо в хозяйствах при приготовлении кормосмесей. Основными потребителями новой кормовой добавки станут предприятия агропромышленного комплекса, занимающиеся производством комбикормов и премиксов, а также птицефабрики и рыбоводческие хозяйства. Участники проекта намерены сначала вывести свой продукт на региональный рынок, а потом масштабировать свой проект для продвижения кормовой добавки на федеральный уровень.