BIOPRODUS ENZIMATIC DE UZ FURAJER PENTRU INDEPARTAREA FACTORILOR ANTINUTRITIONALI

1. BIOPRODUS ENZIMATIC DE UZ FURAJER PENTRU INDEPARTAREA FACTORILOR ANTINUTRITIONALI Luminita TCACENCO, Stefana JURCOANE, Daniela BRATOSIN, Alexandrina DIHORU, Irina LUPESCU, Veronica HEBEAN, Daniela POMPONIU

2. Introducere Cu 2300 de ani in urma, Platon includea in “Republica” observatia ca: “O societate se construieste in jurul modului in care produce si consuma alimente”. In anul 1992 materialele despre nutritie din SUA au fost imbunatatite – pentru o mai buna orientare a consumatorilor pe piata – prin intocmirea unui “ghid piramida a alimentelor” care a fost preluat si de unele state europene. Principalele obiective ale acestui instrument pedagogic erau: • sistematizarea recomandarilor nutritionale intr-o maniera in care fiecare consumator sa poata opera propria alegere a alimentelor, acoperindu-si necesitatile de macro si micronutrienti; • reducerea consumului de lipide, acizi grasi saturati, colesterol, zahar si sare al populatiei. Piramida a fost proiectata in scop didactic pentru publicul larg; ulterior s-a constatat ca ea este utila atat in orientarea agentilor economici implicati in producerea si comercializarea marfurilor alimentare, cat si a consumatorilor, in scopul realizarii unui echilibru zilnic intre principalele grupe de alimente furnizoare de nutrienti esentiali pentru asigurarea unei diete normale.

3. In decursul timpului au fost concepute mai multe modele de piramide alimentare (piramida alimentelor a Departamentului de Stat pentru Agricultura al USA; piramida alimentelor a Institutului Paul Lambin; piramida alimentelor a Asociatiei Elvetiene pentru Alimentatie; “piramida alimentelor” de la Harvard (Walter Willett) – cea mai recenta). In toate formele de piramide ale alimentelor, carnea si produsele din carne ocupa un loc bine reprezentat, pe un nivel situat spre varful piramidei. Carnea este un aliment de baza, constituind cea mai importanta sursa de proteine (18—22%), care contine toti aminoacizii esentiali, si o sursa foarte importanta de minerale si vitamine hidrosolubile si liposolubile. Numai in Statele Unite, sunt sacrificate zilnic pentru consumul uman 30 de milioane de animale, ajungandu-se intr-un an la 10 miliarde. Productia mondiala animaliera a cunoscut o crestere pana la nivelul anului 2000, inregistrandu-se o productie mondiala de carne de peste 200 milioane tone si un consum de carne pe locuitor de 37 kg. Ulterior cresterea a fost in ritmuri mai scazute, avand in vedere tendintele actuale de trecere la o alimentatie bazata in principal pe produse de origine vegetala.

4. Biodisponibilitatea substantelor nutritive din produsele alimentare depinde de un numar mare de factori precum: conditiile de mediu si modalitatile de obtinere a produsului (pentru vegetale: sol, fertilizanti, tratamente, sezon; pentru produse de origine animala: conditii de furajare, calitatile furajelor, etc); natura produsului – specie, rasa, varsta, stare de sanatate a animalului, eventuala prezenta a substantelor antinutritive care exercita o influenta deosebita asupra utilizarii proteinelor, vitaminelor si elementelor minerale, etc. Odata cu integrarea in UE, Romania se aliniaza Standardelor Europene in ceea ce priveste asigurarea calitatii nutreturilor cu un impact deosebit asupra sanatatii animalelor si in consecinta a oamenilor; se vor interzice utilizarea pulberilor de origine animala in furajarea animalelor si prin urmare se vor cauta alte cai pentru ca necesarul de proteina furajera sa fie acoperit. Utilizarea suplimentelor enzimatice in dieta animalelor este tot mai dinamica prin numeroasele avantaje ce le reprezinta si anume indepartarea si distrugerea factorilor antinutritionali, conferind o mai buna biodisponibilitate anumitor nutrienti inferiori, reducerea efectului poluant al dejectiilor animaliere si nu in ultimul rand in imbunatatirea calitatii furajelor.

5. Datele de literatura arata ca enzimele hidrolitice (amilaza, celulaza, proteaza, xilanaza) se obtin fie prin fermentatie in sistem submers, fie pe substraturi solide cu microorganisme specifice din genul Aspergillus. Reziduurile agricole grosiere (paie, coceni de porumb) pe langa faptul ca sunt utilizate in hrana animalelor pentru a asigura cerintele in energie si in substante nutritive, pot fi utilizate si ca surse de carbon in procesele de biosinteza a fungilor. Asigurarea calitatii nutreturilor are un impact deosebit asupra sanatatii animalelor si in consecinta a oamenilor. Conditiile insuficient controlate de alimentare a animalelor au declansat adevarate crize economice in Europa; amintim aici encefalita spongiforma (ESB) care a declansat in Anglia extinderea bolii numite “vaca nebuna” si care pare ca se datorează utilizarii in hrana acestora a fainilor provenite din carcase animaliere tratate anarhic cu hormoni hipofizari. Posibilitatea transmiterii acestei boli la om (79 de cazuri in august 2000 in Anglia), a unei variante a maladiei Creutzfeld-Jacob, a stat la baza unei crize fara precedent a filierei bovine, in care interesele economice si jocurile politice straine au fost luate in considerare mai mult decat sanatatea publica. La fel, criza “puiului cu dioxina” a avut ca origine tot conditiile de hrana, respectiv 80 000 tone graunte contaminate cu policlorfenilpirolen distribuite de o uzina belgiană la 10 intreprinderi producatoare de nutreturi pentru circa 100 de crescatorii de animale diverse. Cantitatea de dioxina din carnea de pui si din oua era de 200-800 de ori mai mare decat norma autorizata, ceea ce la om reprezinta cca. de 10 ori doza zilnic admisa.

6. Scopul proiectului Obtinerea unui bioprodus cu activitate polienzimatica prin biosinteza din microorganismul Aspergillus niger – CMGB – 401, pe un mediu semisolid pe baza de tarate de grau ca sursa de carbon, cu adaos de saruri minerale si conditionat prin imobilizare pe suport aminosilicat pentru indepartarea factorilor antinutritionali din furajele animalelor.

7. Rezultate si discutii Etapele prevazute si realizate ale proiectului au fost: Etapa I: “Cercetari de laborator privind obtinerea de culturi de Aspergillus niger cu activitate hidrolitica ridicata” Obiective realizate: • selectarea unei tulpini de Asp. niger cu activitate polihidrolitica (proteazica, celulazica, amilazica, xilanazica) • stabilirea metodelor de determinare a activitatilor enzimatice • selectie de tulpini inalt producatoare de enzime hidrolitice: proteaza, amilaza, pentozanaza • determinarea activitatii polienzimatice a produsului obtinut Asp. niger Etapa II: “Cercetari privind determinarea parametrilor de biosinteza a produsului enzimatic cu activitate hidrolitica din A. niger” Obiective realizate: • stabilirea parametrilor optimi de biosinteza pentru obtinerea produsului enzimatic la nivel de laborator, in bioreactori de 10 litri Etapa III: “Cercetari privind imbunatatirea calitatii produsului enzimatic prin tehnici de imobilizare” Obiective realizate: • imobilizarea produsului enzimatic pe suport biocompatibil (colagen, chitosan) in vederea cresterii stabilitatii termice si la factori exogeni Etapa IV: “Cercetari privind evaluarea actiunii produsului enzimatic obtinut in furajarea unor animale de ferma” Obiective realizate: obtinerea de furaje cu valoare nutritiva ridicata • evaluarea starii de sanatate a lotului reprezentativ inainte si dupa furajare • evaluarea tehnico-economica (studiu de fezabilitate) a produsului enzimatic cu activitate hidrolitica multipla • elaborarea unei lucrari stiintifice, pagina web

8. Pentru realizarea acestui proiect s-au utilizat tulpini fungice existente in Colectia Nationala, obtinute de colectiv in anii anteriori si aflate in depozit. Carbohidrolazele si enzimele celulozolitice derivate din Aspergillus niger pot fi utlizate cu siguranta ca aditiv in hrana in conformitate cu urmatoarele conditii: • Tulpina Aspergillus niger sa nu fie toxica sau patogenica pentru oameni sau animale; • Aditivul sa nu fie folosit  in exces, fiind necesare cantitati minime pentru a produce  efectul dorit. Linia de lucru stabilita la nivel de micropilot cuprinde urmatoarele etape: • Obtinerea preinoculului ca material de insamantare a mediului de bioproces; • Procesul de fermentatie propriu-zis a microorganismului luat in lucru; • Urmarirea parametrilor de cultivare pe parcursul procesului de fermentatie.

9. Faza 1. Obtinere preinocul Faza 2. Obtinere inocul Faza 3. Sterilizare mediu de fermentatie Faza 4. Inoculare Controlanalitic bioproces Faza 5. Biosinteza Adsorbtie pe zeolit Faza 6. Prelucrarea mediului de fermentatie Produs polienzimatic finit Tulpina de A. niger CMGB-401: pe mediu Czapek-Dox agarizat timp de 7 zile la 280C 5 mL preinocul /500mL mediu la 280C, 24 ore si 220 r.p.m. Compozitie mediu : tarate de grau ; KH2PO4 ; (NH4)2SO4 ; Mg SO4x7H20 ; MnSO4 ; ZnSO4 Raport inoculare :12,5% Parametrii : - 220 r.p.m. 280C; 1 atm; pH 5-5,5; 48 ore DATE TEHNICESchema biosintezei preparatului polienzimatic :

10. Caracteristicile fizico-chimice si biochimice ale preparatului polienzimatic de uz furajer

11. Stabilitatea produsului polienzimatic (imobilizat prin adsorbtie fizica) este prezentata in tabelul urmator.

12. Se observa ca dupa 5 luni de depozitare la temperatura de 40C, preparatul polienzimatic imobilizat prin adsorbtie fizica pe zeolit prezinta o activitate relativa de peste 70 % din activitate initiala. Preparatul obtinut a fost testat pe un lot de suine la IBNA-Balotesti. Rezultatele au indicat faptul ca este biocompatibil si bine tolerat de animale prin testele hematologice efectuate prin tehnica citometriei in flux, fata de un lot martor.

13. Performanţe bioproductive *aceeasi litera diferente nesemnificative intre loturi (P>0.05)

14. Dinamica greutăţii corporale Spor mediu zilnic

15. Consum mediu zilnic (kg) şi consum specific (kg NC/Kg spor) Din studiul de fezabilitate efectuat s-a estimat un pret de cost al “Produsului polienzimatic” de cca 64,6 lei/kg, cu 5% mai mic decat produsul de import monoenzimatic de la Alltech.

16. CONCLUZII Rezultatele obtinute sugerează eficienta utilizării preparatelor enzimatice in recepturi de nutret combinat deficitare in principii nutritive.

17. BENEFICIARI Avand in vedere ca produsul se adreseaza unui segment de piata strict specializat cum sunt: fermele zootehnice, producatori particulari, datele necesare dimensionarii capacitatii pietei sunt furnizate de Inspectoratele Judetene si Casele Agronomului. Datorita faptului ca "Produsul polienzimatic de uz furajer" este un produs nou pe piata romaneasca, strategia stabilita de noi vizeaza implementarea produsului in ferme mici si mijiocii. In aceasta categorie intra si statiunile didactice existente pe langa Universitatile Agricole din tara; Statiunea Didactica Belciugatele (de pe langa USAMV-Bucuresti) si Statiunea Didactica Timisoara (de pe langa USAMVB-Timisoara). Aceste ferme vor fi primii beneficiariai produsului, in anul 1 si 2 de la obtinerea curenta prin microproductie. Din datele furnizate de acesti beneficiari necesarul anual de acest produs este de l00 kg/an pentru o statiune didactica.

18. NOUTATE • Cerere de brevet de inventie nr. A/00454/15.06.2006 depusa la OSIM Bucuresti.

19. DISEMINARE: • Pagina WEB w.w.w.dbio.ro/agral; • Lucrari stiintifice prezentate la manifestari stiintifice: • Simpozionul International de Tehnologii animale si calitatea nutreturilor Novisad – Serbia, 2005 • A XXIII-a Sesiune SNBC, Sibiu, 9-12 iunie 2005 • A XXIV-a Sesiune SNBC, al 2-lea Congres International de Biologie Celulara si Moleculara, Iasi,7-10 iunie 2006. • Simpozionul “Calitate si performanta de nivel european in productia animala” Timisoara, 25-26 mai 2006 (lucrare premiata) • Al 5-lea Simpozion International de Biologie si Nutritie Animala, Balotesti, 28-29 septembrie 2006.